DE2100907C3

DE2100907C3 - Papier mit Aminoplast-Füllstoff

Info

Publication number: DE2100907C3
Application number: DE19712100907
Authority: DE
Inventors: Peter Bedford; Hardy John F Andover; Mass. Economou (V.St.A.); Renner, Alfred, Muenchenstein; Forster, Ewald, Allschwil; Diethelm, Hermann, Aesch; (Schweiz)
Original assignee: Cabot Corp, Boston, Mass. (V.StA.); Ciba-Geigy Ltd, Basel (Schweiz)
Priority date: 1970-01-12
Filing date: 1971-01-09
Publication date: 1977-10-06

Description

5. Papier nach Anspruch 4, dadurch gekenn- oxymethvlcellulose.

zeichnet, daß es als lösliches Polymer ein anioni- Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Papiers ver-

sches Harnstoff -Formaldehyd-Harz und/oder ein wendet man üblicherweise einen gebräuchlichen /dl-

kationisches Harnstoff-Formaldehyd-Harz und/ 35 stoff, der zur Herstellung von Papierblättern verwendet

oder ein kationisches Meiamin-Formaldehyd-Harz wird. Man kann mithin als Zellstoff einen chemisch

und oder ein nichtionogenes Melamin-Formalde- behandelten Zellstoff verwenden, z. B. einen1 Sulfitzell-

hyd-Harz und/oder eine nichtionogene Stärke und/ stoff, Natronzellstoff oder Kraftzellstoff, einen halb-

oder eine anionische Stärke und/oder eine kationi- chemischen Zellstoff, Holzschliff oder Mischungen

sehe Stärke und/oder ein Alginat enthält. 40 dieser Stjffe. Auch andere Zellstoffe von Pflanzen oder

6. Papier nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge- Lumpen sind zum erfindungsgemäßen Verfahren gekennzeichnet, daß es als lösliches Polymer eine eignet. In einigen Fällen ist es auch nicht erforderlich, nichtionogene Stärke mit einem hohen Gehalt an nativen Zellstoff zu verwenden, sondern man kann Amylose enthält. auch Altpapier für sich oder in Kombination mit

7. Papier nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da- 45 nativem Zellstoff erfindungsgemäß verarbeiten. Die durch gekennzeichnet, daß es als lösliches Polymer Schnitzel des Altpapiers können dem nativen Zellstoff Carboxymethylcellulose enthält. entweder in trocken- Form oder als wäßrige Aufschlämmung zugesetzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

50 dung enthält das Papier zusätzlich wasserlösliche makromolekulare organische Stoffe, welche die Viskosität von wäßrigen Lösungen stark erhöhen. Diese Stoffe werden auch als Schutzkolloide bezeichnet. Die Erfindung betrifft ein Papier aus Zellstoff mit Die Schutzkollotde können schon während der Aus-

löslichem, unschmelzbarem Harnstoff-Formaldehyd- Formaldehyd zugegen sein. Typische Beispiele solcher

Harz. Schutzkolloide sind Naturstoffe, wie Stärke, Gelatine,

Es sind schon Papiere aus Zellstoff bekannt, die als Leim, Tragacanthgummi, Gummiarabikum, modifi-

Füllstoff ein poröses Harnstoff-Formaldebyd-Harz zierte Naturstoffe, wie Carboxymethylcellulose, die enthaUen. Diese Füllstoffe werden im Papier schlecht 60 Alkalimetallsalze von Carboxymethylcellulose, msbe-

zurückgehalten und ergeben Papiere mit geringer sondere das Natriumsalz, Methylcellulose, Äthyi-

Helligkeit, unerwünschter Durchsichtigkeit und einem cellulose, b. Hydroxyäthylcellulose, Alkalimetallalgi-

verhältnismäßig hohen Gewicht. nate u. dgl., synthetische Polymere, wie Polyvinyl-

Aufgabc der Erfindung ist ein Papier, in welchem alkohol, Polyvinylpyrrolidon, wasserlösliche PoIyder Füllstoff gut festgehalten wird, das hell und un- 6g mere und Copolymere von Acrylsäure und Meth-

durchsichtig ist, und auch bei größerer Dicke ein ge- acrylsäure und ihre Alkaiimetallsalze, Salze von Ma-

ringes Gewicht hat. leinsäure enthaltenden Copolymeren, von Copoly-

Diese Aufgabe wird erfindungsgcnäß dadurch ge- mcren aus Styrol und Maleinsäureanhydrid, Poly-

hydroc' loride von Homonolynieren und Copolymeren von Vinylpyridin u. dgl.

Die Menge der Schut/.koHoide ist abhängig von ihrer Art, ihrer chemischen Struktur und ihrem Molekulargewicht.

Die erfindungsgemäßen Papiere können leicht aus einer üblichen Aufschlämmung des Zellstoffs hergestellt verden. Die Zusatzstoffe entweder in trockener Form oder als Aufschlämmung werden mit der Aufschlämmung des Zellstoffs innig gemischt. Dann bildet man ein Papier auf einem Drahtsieb einer üblichen Papiermaschine, z. B. einer Fourdriniermaschine, entwässert, trocknet und kalandert das Papier. Die Pigmente gemäß der Erfindung können den Zellstoff bei einer beliebigen Verfahrensstu^fe vor der Bildung de; Papierhalter zugesetzt werden. Man kann diese Zusatzstoffe beispielsweise in den Hydropulper, Aufschläger oder andere Vorrichtungen zum Raffinieren zusptzen. insbesondere kann man sie am nassen Ende der flügelpunkte oder der Kopfkammer während der Hersteilung df- Papiers zugeben. Die Zusätze sollten sorgfältig verteilt und dispergiert v/erden wofür man übliche Mittel zum Rühren. Dispergieren, Aufschlagen oder Mischen vi rwenden kann. Dann wird der Zellstoff mit den gleichmäßig dispergierten Zusatzstoffen auf den geeigneten Mahlgrad nach den Canadian Standard Freeness (C. S. F.) gebracht. Nach der Erreichung des gewünschten Mahlgrades wird das überschüssige Wasser z. B. durch Abziehen entfernt, worauf der Zellstoff auf dem Drahtsieb einer üblichen Fourdriniermaschine oder einer zylindrischen Papiermaschine zu Papier verarbeitet wird. In manchen Fällen ist es erwünscht, weitere übliche Zusät" oder Modifikationen zuzugeben. Während der Herstellung des Papiers ist es üblich, bekannte neutrale ?api* rleime, wie Ketendimere oder Succinsäureanhydridderivate, und iaure Papierleime, wie Nadelholzharz oder sein Natrinmsalz, zuzusetzen, ferner Ausfällungsmittel für den Leim, wie Aluminiumsalze, insbesondere Alaun oder Aluminiumsulfat oder Mehrfachkomplexe von Salzen u. dgl. Die Eigenschaften des Papiers können ferner geändert werden durch Zumischen "on natürlichen urd synthetischen Bindemitteln und Klebstoften, Farbstoffen, Netzmitteln, Harzen u. dgl.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Vorteile und unerwarteten Ergebnisse, die erfindungsgemäß erzielt werden können.

Die physikalischen Eigenschaften von Papieren mit den erfindungsgemäöen unlöslichen Füllstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz der löslichen Polymere, sind in den nachstehenden Beispielen beschrieben. Diese zeigen die guten und unerwarteten Ergebnisse, die bei der Verwendung der Zusätze erzielt werden.

Die Versuche wurden nach den Vorschriften der TAPPl (Technical Association of ine Pulp ami Papti Industry) durchgeführt. Vor den Versuchen wurden die Papiermuster bei einer temperatur von 23 C in einer Umgebung mit 50% relativer Feuchtigkeit gehalten, und zwar nach der Vorschrift TAPPl T 402 m-49. Die erhaltenen Werte für die physikalischen Eigenschaften sind umgerechnet auf ein Grundgewicht von 22,5kg je Ries aus 500 Blättern von63,5· 100,2cm.

Das Grundgewicht wurde bestimmt nach TAPPI T 410 os-61. Die Dicke wurde bestimmt nach TAPPI T4ii m-44. Zur Bestimmung der Opazität wurde ein Opazimeter nach Bausch und L ο m b verwendet, dessen weißer Körper eine absolute Reflexion von 0,89 hatte. Die prozentuale Opazität eines Papiers mit einem Grundgewicht von 22.5 kg wurde nach ΓΛΡΡΙ T 425 m-60 bestimmt.

Die Streuung wurde nach TAPPI T 425 m-60 bestimmt, wobei die Gleichungen nach K u b e 1 k a — M u η k verwendet wurden. Dt: Weißkörper wurde hierbei so eingestellt, daß er eine absolute Reflexion von 0,89 hatte. Der Streuungskoeflizient je kg des Papiers wurde berechnet. Diese Messung ist ein Hinweis auf die Qualität des Pigments im Papier, wobei

ίο Unterschiede der Opazität und der Helligkeit durch verschiedene Eigenschaften des Zellstoffs und andere Variablen ausgeschaltet sind.

Die Helligkeit wurde in einem Rcflexionsmesser nach TAPPI T 45? m-58 bestimmt. Im vorliegenden Falle wurde ein »Coloreye« tristimuius colorimeter von Instrument Development Laboratories, Inc., Attleboro, Massachusetts, verwendet.

Der Prozentgehalt des festgehaltenen Pigments wurde bestimmt durch Division des Gewichts des festgehaltenen Pigments in einer bestimmten Menge von Papier durch Jas Gev/icht des der Aufschlämmung Zellstoffs zugegebenen Pigments.

Die Berstfestigkeit (Mullen) wurde nach TAPPI T 403 ts-63 bestimmt.

Zur Bestimmung der Bruchfestigkeit wurden Muster von Papier in Laufrichtung zerschnitten und nach TAPPI T 404 os-61 geprüft, wobei die Werte in kg je cm wiedergegeben sind.

Der Gehalt an Asche wurde nach TAPPl 1413 m-58 bestimmt.

Die Faltfestigkeit wurde so bestimmt, dall Muster von Papier in Laufrichtung zerschnitten wurden und dann nach TAPPl T 423 m-50 geprüft wurden. Hierbei wurde die Anzahl der Doppelfaltungen gemessen, die nötig waren, um das Muster zu beschädigen.

Die Leimung wurde nach TAPPI T 433 m-44 für das Leimen von Papier und Pappe bestimmt, wobei die Widerstandsfähigkeit gegen den Durchtritt von Wasser gemessen wurde. Die Messung wurde durchgeführt mn einem KBB Sizing Tester (f,iodel! Nr. TMl 58-5-1) von Testing Machines Ire, Mineola, New York. Die für den Durch.ritt von Wasser durch das Papierblatt benötigte Zeit ist ein Maßstab für die Leimung des Musters.

Die nach den folgenden Beispielen verwendeten Füllstoffe waren nach verschiedenen, an sich bekannten Verfahren hergestellt und hatten die nachstehenden Eigenschaften:

Bezeichnung
des Füllstoffes

U/F-I . .

-- I 1 IT? 1

U/F-3 ..
U/F-4 .
U/F-5 .
U/F-6.

U/F-7 ..
U/F-8 ..
U/F-9 .,
U/F-10
U/F-ll

U/F-12.
U/F-13
U/F-14
U/F-15.

Molverhältnis

von Harnstoff

zu ^cormaldehyd

1,5
t S

1,5
1,5
1,5
1,3
1,5
1,6
1,6
1,5
U
1,5
1,5

1,5
1,6

BET-Obei fluche

m-/g

54,0
76.0
30,0
17,7

2,0
17,0
67,5
28,1
60,5

5,9
31,8
52,2
48,0
16,7
51,0

Beispiele I bis IO

Die Papiere nach Tabelle I enthielten \erschicdcne Mengen der erfindungsgemäßen FuMbIo(Tc und waren auf einer Papiermaschine von Noble und W α ο d hergestellt. Hierbei wurde in einen Niagara-Aufschläger eine Zcllsioffaufschlämmung mit einer Konsislenz von etwa 2"„ eingebracht, die 400 g im Ofen getrockneter gebleichter Sullilfasern und 19,6 kg Wasser enthielt. Die Aufschlämmung wurde auf einen Mahlgrad von etwa 4(Ml ml aufgeschlagen. Dann verdünnte man sie mit zusätzlichen 37 I Wasser, .->o daß cine Aufschlämmung mit einem Gehall von 0,7 Gewichtsprozent Zellstoff entstand 7.141 dieser Aufschlämmung mil einer Konsistenz, von 0,7",, wurden kräftig gemischt mit einer wäßrigen Dispersion, welche die gewünschten Mengen des Pigments enthielt. 1 1 dieser pigmentierten Aufschlämmung wurde mit 1^;> 1 Wasser in der Maschine von Noble und Wood verdünnt. Das entstandene feuclue Netz wurde auf einer Papiermaschine \on N ο b I e und Wood I Minute lang bei 116 C getrocknet. Die hierbei erhaltenen Papierhalter halten Kantcnlängen von ίο 30,5 30.5 cm. Das Grundgcwichi betrug e'wa 22,8 kg je TAPPI-Rics (63.5 · I (XU cm - 500 Blätter). Dieses Papier wurde auf seine verschiedenen Eigenschaften geprüft, und die Ergebnisse sind in der Ta helfe I enthalten.

Tabelle I
(90"„ gebleichter Sulfilzellstoff und IO"„ Füllstoff)

Beispiel Nr.	Art des /ugcscl/tcn liillsldlles	•'-I	^:-5	Mühlgrad (C. S. I .) ml	O Zurück haltung	Trocken fett ipk ei t 22.K ki> Grundficviirhl	SlrcMunps- kiicfli/ienl je 0.4 s kg TAI'I'I-Rics	! kllmkal	()pa/H;il kiirr. I. 22.x (inind- gcwichi	Dicke Mikron
1		*:.l*	411		17.3	O.O38X	87.2	73,4	129
	U	••-3	432	65,2	14,9	0,0446	89.3	76,8	122
3	U.	F-4	448	59.5	14.4	0.0443	89.2	76,6	116
4	Il·	F-5	444	60,6	15.6	O.O52I	90.4	79.8	132
5	U/	^:-6	386	19,4	15.2	0.0490	89.0	78,7	109
6	u:	·-]	381	15,0	18,6	0,0404	87,8	74,4	118
7	U	U/F-2	407	18,5	16,8	0.0447	89,0	76,8	133
8*	U	U,	394	67,6	16,7	0.0436	89,6	76,3	120
9*	454	65.2	15,5	0.0438	89,8	76,4	137
10*	347	21,5	16,1	0.0414	87.5	75.1	116

Der Füller und der Zellstoff wurden gleichzeitig in den Holländer gegeben.

Ähnlich gute Ergebnisse wurden erhdien, wenn an Stelle der IG",, Füllstoff nach den Beispielen 1 bis 10 3. 6, 8, 12, 15, 20, 30 und 40'„ des Füllstoffs zugegeben wurden.

Beispiele 11 bis 36

Bei den nachstehenden Beispielen wurde das zu prüfende Papier auf einer Versuchs-Fourdrinier-Papicrmaschinc hergestellt, welche Papier mit einer Breite von 30.5 cm liefert. Das Drahtsieb bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 7,6 in Min. Zu einem Holländer nach J oh 11 son wurde fine Aufschläminung des Zellstoffs gebracht, die in einer Konzen-Iralion von etwa 3"„ etwa 9 kg gebleichten .Sullilzcllsloff enthielt. Die Aufschlämmung wurde z.u einem Slandaid-Miihlgrad von etwa 400 ml aufgeschlagen. Die gewünschte Menge des pigmentisdien Füllstoffes, Tiiandio\ul in Analas-I orm oder lon I Mlrawhiic 90 wurde entweder in trockener 1 orm oder als wäßrige Aiifsehlaniniimt! /ip-cgehen. Die erhaltene Aufschlämmung wurde kräftig gerühfi und dann in einen Behälter übergeführt, wo so viel Wasser zugesetzt wurde, daß die wäßrige Aufschlämmung eine Konzentration von etwa 1 ",, hatte. Bei dieser Verfahrenssiufe wurden gegebenenfalls andere Zusätze, wie Harzleim und Alaun, zugesetzt. Üblicherweise gibt man den Alaun 30 Minuten nach dem Zusatz des Harzleimes und 30 Minuten vor der Herstellung des Papiers zu. Die entstandene Aufschlämmung wird durch einen Behälier geleilet, mit Wasser auf eine Konzentration von etwa 0.1 5 bis etwa 0.21 Gewichtsprozent verdünnt und kontinuierlich duich einen weiteren Behälter hindurch auf das 30,5 cm breite Drahlsieb der Fourdrinier-Maschinr gepumpt. Wasser und ni-ht festgehaUener Füllstoff \.erden abgezogen. Das feuchte Papier wurde dann gepreßt, getrocknet und vorzugsweise kalandert, um ihm eine glatte Oberfläche zu geben. Die so erhaltenen Papiere wurden auf verschiedene physikalische I igenschaften geprüft. Die Ergebnisse sind in den 'liibelL-ii Il und III enthalten. Die Tabelle II gibt die I igehnis'.c von kalandriertcm Papier wieder, wählend die Tabelle IiI die Ergebnisse von nicht kalandrieren Papiermustcrn enthält.

7 8

Tabelle II (Kalandriertes Papier aus gebleichtem Sulfitzellstoff)

Il

12

13 J 14 j

15* Beispiel Nr. 16* I 17*

19

20

21

22

% Harzleim 1,5

% Alaun 3

% Füllstoff U/F-7

% Titandioxyd ..

%Ton ;.

Mahlgrad (C. S. F.), ml .. 410

Streuungskoeffizient χ ΙΟ"²
je 0,45 kg TAPPI-Ries.. 4,43

% Opazität, korrigiert auf
22,68 kg Grundgewicht 78,2

% Helligkeit 89,4

Trockenfestigkeit korrigiert auf 22,68 Grundgewicht 20,1

% Berstfestigkeit (Mullen) 28,3

Faltfestigkeit in Laufrichtung 27

Leim, Wasser 83

% Festhaltung
* Der Harzleim und der Alaun wurden

1,5

12

390 5,59

82,5 91,2

15,5 21,4

48 90

1,5 3

12 400 11,7

92,6 95,4

15,3 21,2

8 67

71

1,5 3

12 420

5,74

82,8 89,6

13,8 20,4

8 85

57

1,5

12

390 5,64

81,5 94,4

16,5 23,3

15 56 93

1,5 3

12 405 11,3

93,2 96,0

14,2 19,4

66 68 1,5 3

12 390

6,03

84,8 90,8

15,1 20,9

68 56

10

410 5,20

80,8 95,9

17,6

27,5

31 87

1 10

420 5,63

83,3 96,2

14,6 18,4

9 96

380 10,1

91,7 07,3

13,1 19,9

10

75

dem Zellstoff vor dem Füllstoff zugesetzt. Tabelle III 10 s_t 400

5,71

84,4 92,4

14,7 19,5

8 54

410 4,41

78,1 95,3

17,7 31,6

48

(Unkalandnertes Papier aus gebleichtem Sulfitzellstoff)

Beispiel Nr. 24 j 25 j 26 I 27 j 28* | 29* [ 30* | Jl

32

33

34

35

% Harzleim 1,5

% Alaun 3

% U/F-7

% Titandioxyd

%Ton

C. S. F., ml 410

Streuungskoeffizient χ 10~²
je 0,45 kg Ries 4,62

% Opazität, korrigiert auf
22,68 kg B. W 79,5

% Helligkeit 91,0

Trockenfestigkeit, korrigiert auf 22,68 kg B. W.
(M. D.) 21,7

% Berstfestigkeit (Mullen) 29,8

M. I. T.-Faltprüfung
(M.D.) 22

Leim, Wasser 104

% Festhaltung
• Der Harzkim und der Alaun wurden

1,5

12

390 5,81

83,8 92,5

15,3 22,7

22 67 90

1,5 3

12 400 11,8

92,8 95,7

15,2 19,5

9 81 71

1,5 3

12 420

5,82

84,0 90,2

15,5 20,6

10 95 57

1,5

12

390 5,80

83,2 94,9

15,8 22,2

11 65 93

1,5 3

12 405 11,0

92,5 96,5

14,1 20,3

86 68 1,5 3

12 390

5,86

83,5 90,8

15,8 21,4

10 82 56

10

410 5,54

81,7 96,7

18,6 26,5

29 87

1 10

420 5,76

83,2 96,6

13,9 19,3

11 96

10 380 11,3

92,2 97,7

15,2 18,7

11 75

10 400

5,99

83,4 92,5

15.6 19,4

9 54

410

4,53

78,8 95,4

22,7 32,3

<2

dem Zellstoff vor dem Füllstoff zugesetzt.

Die Tabellen II und III zeigen, daß die Festigkeit des Papiers, welches die erfindungsgemäßen Harnstoff-Formaidehyd-Füllstoffe enthält, besser ist als ein Papier, welches Titandioxyd und Ton als Füllstoffe enthält. Hierbei wurden Papiere miteinander verglichen, die einerseits die erfindungsgemäSen FuS-stoffe, andererseits Alaun und Harzleim enthielten, d. h. üblicherweise geleimtes Papier. Die Tabellen zeigen, daß Papier, welches allein den erfindungsgemäßen Füllstoff enthält, diesen sehr j,iit festhält und d'.bei eine Trockenfestigkeit, eine Berstfestigkeit und eine Faltfestigkeit hat, die denen eines Papiers entspricht, welches überhaupt keinen Füllstoff enthält. In all u Fällen waren geleimte Papiere, die Harzleim ur d . !un enthielten, nicht so fest wie ein Papier m:t Füllstoff. Diese schädigende Wirkung des Alauns und/ oder des Harzleimes in dem Füllstoffe enthaltenden Papier sind aber sehr viel geringer, wenn ein Füllstoff gemäß der ErSndung verwendet wird, als wenn man Titandioxyd und Ton als Füllstoffe verwendet, und zwar, obwöni das rfänBxini-riSnnSraciijxj-KärZ in einem größeren Ausmaße festgehalten wird. Die Versuche haben ferner gezeigt, daß Änderungen in der Reihenfolge der Zugabe des Füllstoffs, des Alauns und/oder des Harzleimes zu der Aufschlämmung des Zellstoffes keine wesentlichen Unterschiede in den Eigenschaften des Papiers bewirken. Weiterhin wurde festgestellt, daß durch das Kalandern die Festigkeit des Papiers nicht beeinflußt wird und daß die Leimung abnimmt mit einem zunehmenden Gehalt des zurück-

709 640/158

2 i00 907

gehaltenen Füllstoffes, und zwar unabhängig von der Art des Füllstoffes.

B e i s ρ ί e 1 e 37 bis 90

Die in diesen Beispielen beschriebenen Papiere sind nach dem Verfahren der Beispiele 11 bis 36 hergestellt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen IV, V und Vl enthalten Für jeden Versuch wurde eine Charge von 5 kg hergestellt, wobei anfänglich gebleichter Zellstoff zu einem Mahlgrad (C. S. Fi) von 390 bis 410 ml aufgeschlagen wurde, insbesondere zu 40OmI. Es wurden

10

jeweils 10% des Harnstoff-Formaldehyd-Füllstoffes, bezogen auf das Gewicht des trockenen Zellstoffes, in die Vorrichtung gegeben, wobei die Aufschlämmung des Zellstoffs während 10 Minuten aufgeschlagen

wurde. Dann brachte man die Aufschläir, lung in ein Gefäß, wo die chemische Behandlung mit Alaun und/ oder Harzleim, je nach Wunsch, ausgeführt wurde. Anschließend pumpte man die erhaltene Aufschlämmung durch ein Gefäß in eine Fourdrinier-Maschine,

»o wo das Papier nach der oben beschriebenen Art hergestellt wurde. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen IV bis VI beschrieben.

Tabelle IV (Papier aus 90% gebleichtem Sulfitzellstoff und 10% Füllstoff)

Beispiel Nr.

0)

37*

38*

39*

40*

41*

42*

43*

44*

45*

46**

47**

48**

49**

50**

51**

52**

53**

54**

10% Füllstoff,

berechnet

auf trock.

Zellstoff

(2)

U/F-8

U/F-9

U/F-10

U/F-ll

U/F-12

U/F-13

U/F-14

U/F-15

U/F-8

U/F-9

U/F-10

U/F-ll

U/F-12

U/F-13

U/F-14

U/F-15

Unkalandriertes Papier.

Streuungskoeffizient X 10-' je 0,45 kg TAPPI

(3)

4,60 7,55 5,40 5,87 7,14 5,77 5,07 6,04 5,30 4,62 7,17 5,34 5,97 6,88 5,64 5,14 6 17 5,39 Kalandriertes

/o

Opazität

korr. auf

22,68 kg

Grundgewicht

(4)

78,5 86,7 81,5 83,4 86,2 82,5 80,3 84,6 80,9 79,5 86,2 81,2 84,4 86,6 82,7 81,4 85,1 81,3 Papier.

/ Helligkeit

(5)

95,2 97,5 96,7 95,6 97,1 96,3 95,6 96,0 95,8 94,8 97,2 96,3 95,5 97,0 96,2 95,6 95,7 95,5

Trockenfestigkeit, korr. auf 22,68 kg Grundgewicht

6)

21,1 18,9 18,7 19,4 18,3 18,2 19,5 18,7 19,2 20,8 18,1 18,4 18,1 17,2 17,2 19,4 18,3 17,5

Berstfestigkeit (Mullen)

(7)

30,8 26,0 24,5 24.1 27,0 26,1 29,2 28,4 25,2 30,1 26,4 25,1 23,5 27,3 25,5 28,2 27,4 24,6

(1)

Tabelle V (Papier aus 90% gebleichtern Sulfitzellstoff, 10% Füllstoff, 1% Alaun)

(2)

(3) (5)

(6)

Festgehaltene Füllstoffmenge

/o

(8)

84,9 84,2 36,3 82,4 85,3 68,8 59,9 75,8

(7)	(8)
32,0
24,0	93,5
24,0	90,3
22,6	51,1
22,6	90,5
24,0	88,9
21,8	77,6
24,7	74,7
25,6	84,0
29_TE
23^9	93,5
23,7	90,3
21,2	51,1
23,0	90,5
23,2	88.9
22,0	77,6
24,9	74,7
26,0	84,0

55*

56*

57*

58*

59*

60*

61*

62*

63*

64**

65**

66**

67**

68**

69**

70**

71**

72**

U/F-8

U/F-9

U/F-10

U/F-ll

U/F-12

U/F-13

U/F-14

U/F-15

U/F-8

U/F-9

U/F-10

U/F-ll

U/F-12

U/F-13

U/F-14

U/F-15

Unkalandriertes Papier.

4,47 7,92 5,59 6,41 7,36 5,82 5,27 6,42 5,62 4,50 7,49 5,49 6,37 7,04 5,69 5,52 6,52 5,68 Kalandriertes

77,3 87,4 80,8 85,3 36,6 83,2 80,2 83,7 81,5 78,3 86,4 81,3 85,9 85,7 82,8 80,8 84.1 81,9 Papier.

94,6 97,0 9^,8 95.8 97,0 96,4 95,7 96,2 94,8 93,9 96,9 96,5 95,3 96,G 96,2 95,7 96.» 94,7

21,3 17,1 17,3 17,2 16,1 18,4 18,3 17,2 17,5 19.5 17,1 16,8 16,3 16,6 17,8 Ϊ7,ό 17,0 17,1

11 12

Tabelle VI

(Papier aus 90% gebleichtem Sulfitzellstoff, 10% Füllstcf, 2% Alaun und 1% Harzleim)

(D	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)	Leim (Wasser)
73*		4,53	78,9	92,5	20,6	26,1		165 .
74*	U/F-8	7,76	86,7	96,1	15,3	19,3	90;2 ■■·.	58
75*	Ü/F-9	5,50	81,4	93,4	17,4	21,8	83^4	^l65
76*	U/F-10	6,21	84,1	94,5	16,2	i 23,4	45,7	144
77*	U/F-ll	7,55	86,9	95,9	15,5	19,6	91,6	46
78*	U/F-12	5,75	82,4	94,8	16,9	21,4	83,5	83
79*	U/F-13	5,17	80,4	93,2	16,8	24,2	65,3	111
80*	U/F-14	6,51	84,1	94,6	15,4	19,9	67,4	108
81*	U/F-15	5,53	81,4	93,0	17,0	21,2	74,5	157
82**		4,58	79,2	92,7	19,5	22,6	—	r.i
83**	U/F-8	7,55	87,1	96,1	15,4	18,4	90,2	37
84**	U/F-9	5,35	80,8	93,5	15.8	21,8	83,4	48
85**	U/F-10	6,07	84,1	93,9	15,4	23,3	45,7	125
86**	U/F-ll	7,28	86,4	95,3	14,4	18,0	91,6	29
87**	U/F-12	5,60	81,4	94,8	15,8	20,8	83,5	64
88**	U/F-13	5,37	81,6	93,3	16,7	21,4	65,3	78
89**	U/F-14	6,75	85,0	94,1	14,0	18,6	67,4	77
90**	U/F-15	5,59	82,4	92,5	15,9	19,9	74,5	100

* Unkalandrwries Papier.
** Kalandrierens Papier.

Die Versuche 37 bis 90 lassen verschiedene Beobtchtungen zu. Man kann beispielsweise im allgemeinen feststellen, daß um so mehr des Harnstoff-Formaldelyd-FüKstoffes zurückgehalten wird, je größer die BET-Oberfläche ist. Eine optimale Festhaltung in einer Höhe von etwa 85 bis etwa 95% wird erreicht bei •iner BET-Oberfläche von etwa 30 m'/g. Diese erhöhte Festhaltung mit Zunahme der BET-Oberfläche geht tuch aus der Tabelle I hervor, nach welcher handgelchöpfte Papiere von einer Noble- und Wood-Papier-•laschine geprüft wurden. Die schädigende Wirkung ♦on Alaun und/oder Harzleim auf die Festigkeit geht •uch aus diesen Versuchen hervor. Indessen sei be-•icrkt, daß in verschiedenen Fällen, in welchen die Füllstoffe in hohem Ausmaße festgehalten werden, die frapiere eine Opazität und einen Streuungskoeffizienten laben, der denen von Papieren mit Titandioxyd entspricht, und daß die Helligkeit gleich oder sogar besser fct als die von Papieren, die als Füllstoff Titandioxyd enthalten.

Nach allen diesen Beispielen wurden die Füllstoffe einem Zellstoff zugesetzt, der aus 50% gebleichtem Weichholz-Kraft-Zellstoff und 50% gebleichtem Hartholz-Kraft-Zellsioff bestand. Die hierbei erhaltenen Papiere hatten in allen Fällen eine verbesserte Helligkeit und Opazität, der Füllstoff wurde gut festgehalten,

ίϊϊΚ* «iic i-gstigkcli nahm HST wenig ab. δσ

Beispiele 91 bis 95

Die Ergebnisse dieser Beispiele sind in der Tabelle VII beschrieben. Die Papiere wurden auf ei^er Papiermaschine nach Noble und Wood hergestellt. Hierbei wurde eine 2%ige Aufschlämmung aus 400 g im Ofen getrockneten, gebleichten Sulfitzeüstoffasern und 19,6 kg Wasser in einen Niagara-Aufschläger gebracht. Die Aufschlämmung wurde auf einen Mahlgrad (C. S. F.) von etwa 400 ml aufgeschlagen. Dann verdünnte man mit zusätzlichen 371 Wasser, wobei eine wäßrige Aufschlämmung mit einem Gehalt von 0,7 Gewichtsprozent entstand. 7,141 dieser Aufschlämmung wurden kräftig gemischt mit einer wäßrigen Dispersion, welche die Zusätze in der gewünschten Menge enthielt. 11 dieser im letzten Verfahrensschritt erhaltenen Aufschlämmung wurde mit 101 Wasser in der Papiermaschine nach Noble und Wood verdünnt. Das erhaltene Papier wurde auf der Maschine nach Noble und Wood 1 Minute lang bei 115°C getrocknet. Es wurden quadratische Blätter mit Kantenlängen von 30,5 cm erhalten, die ein Grundgewicht von etwa 22,8 kg je TAPPI-Ries (76 X 102 cm — 500 Blätter) hatte. Dieses Papier wurde geprüft, und die Ergebnisse sind in der Tabelle VII enthalten.

Die Tabelle zeigt, daß der Zusatz, eines unlöslichen teilchenförmigen Harnstoff - Formaldehyd - Polymers und eines kationischen wasserlöslichen Harnstoff-Formaldehyd-Harzes verschiedene Vorteile mit sich bringt, die nicht erreicht werden, wenn der unlösliche Füllstoff allein verwendet wird. Man sieht beispielsweise aus der Tabelle VII, daß die Gegenwart von Hafzieim und Aiatm die Festigkeit des Papiers mit den erfindungsgemäßen Füllstoffen weit weniger verringert, wenn IC Gewichtsprozent des unlöslichen Harnstoff-Formaldehyd-Polymers ersetzt werden durch das kationische wasserlösliche Harnstoff-Formaldehyd-Harz. Die Trockenfestigkeit und die Berstfestigkeit werden wesentlich verbessert, und die Verluste an Leimung durch die Gegenwart von Pigmenten im Papier sind sehr gering.

■ΪΑ

Tabelle VII (90% gebleichter Sulfitzellstoff und 10 Gewichtsprozent Füllstoff)

91

% Füllstoff U/F-8

% Füllstoff U/F-ll

.% lösliches Polymer*

% Harzleim*· :

% Alaun

% Opazität, korrigiert auf

22,68 kg Grundgewicht

Streunngskoeffizient je 0,45 kg

TaPPi-Ries

% Helligkeit

% Berstfestigkeit (Mullen)

Trockenfestigkeit, korrigiert auf

22>68 kg Grundgewicht

Leim, Wasser

* hin kationisches wasserlösliches Harnstoff-Formaldehyd-Harz.

** Ein verstärkter üblicher Harzleim.

1 2

75,2

0,0395 85,2 50,9

20,6 102

92

10

1 2

85,9

0,0672 90,3 35,3

15,7 31 Beispiel Nr.
93

1
1
2

86,0

0,0666
89,6
44,7

20,5
92

85,5

0,0656 90,4
39,8

17,3
39

95

1 2

84,7

0,0626 89,3 44,9

20,1 83

B e i s ρ i e 1 e 96 bis

Das Papier für diese Versuche wurde in einer Versuchsmaschine nach Fourdrinier hergestellt, mit einer Breite von 30,5 cm, bei welcher das Drahtsieb sich mit 7,6 m/Minutc bewegte. In einem Aufschläger nach Johnson brachte man eine Zellstoffaufschlämmung mit einem Gehalt von etwa 2,5%, die Aufschlämmung enthielt etwa 5 kg gebleichten Kraft-Zellstoff aus 50% Weichholz und 50% Hartholz. Die Aufschlämmung wurde dann auf einen Mahlgrad (C. S. F.) von etwa 400 ml aufgeschlagen.

Die gewünschte Menge des Füllstoffes wurde entweder in trockener oder als wäßrige Aufschlämmung zugegeben. Die erhaltene Aufschlämmung wurde kräftig gerührt und dann in einem Gefäß mit so viel Wasser verdünnt, daß eine Aufschlämmung mit einem Gehalt von etwa 1 % entstand. Bei dieser Verfahrensstufe wurden gegebenenfalls weitere Zusätze wie Harz-

leim und Alaun zugegeben. Üblicherweise wurde der Alaun 30 Minuten nach dem Zusatz des Harzleimes und 30 Minuten vor der Papierherstellung zugesetzt. Diese Aufschlämmung wurde in einem Gefäß mit Wasser bis auf eine Konsistenz von etwa 0,15 bis etwa

0,3% verdünnt und dann kontinuierlich auf das Drahtsieb einer Fourdrinier-Maschine mit einer Breite von etwa 30,5 cm gepumpt. Wasser und nicht festgehaltener Füllstoff wurden abgezogen. Das feuchte Papier wurde dann gepreßt, getrocknet und gegebenen-

falls zum Erhalt einer glatten Oberfläche kalandnert. Die erhaltenen Papiere wurden geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle VIII enthalten.

Tabelle VIII

(Gebleichter Kraftzellstoff aus 50% Weichholz und 50% Hartholz, der 10 Gewichtsprozent Füllstoff, bezogen auf das Gewicht des trockenen Zellstoffs, enthielt)

96

97 Beispiel Nr.
98 I 99

100

101

% Füllstoff U/F-8

% Füllstoff U/F-ll

% Lösliches Polymer*

% Harzleim**

% Alaun

Streuungskoeffizient je 0,45 kg

TAPPI-Ries

% Opazität, korrigiert auf 22,68 kg

Grundgewicht

% Helligkeit

% Berstfestigkeit (Mullen)

Trockenfestigkeit, korrigiert auf

22,68 kg Grundgewicht

Leim, Wasser

• Ein wasserlöslicher Holzleim auf der Basis eines Hamstoff-Formaldehyd-Harzes.

** Ein verstärkter üblicher Harzleim.

0,0360

72,8 86,2 46,9

29,1 169

10

1 2

0,0637

84,6 91,2 32,8

24,7 140 10

1
2

0,0613

83,9
90,8
32,1

24,8
138

1
1
2

0,0657

85,1
90,8
33,4

26,4
191

8,5

1,5

0,0624

84,2 90,8 37,6

27,6 145

8,5

1,5

0,0589

83,0 90,6 39,0

25,9 217

D,: Tabelle VIIt zeigt, daß die Abnahme der Festigkeit in Papieren, welche unlösliche teilchenförmige Harnstoff-Formaldehyd-Polymere enthalten, durch die Gegenwart von Alaun und Har'leim weitgehend gemildert wird durch den Zusatz eines wasserlöslichen Holzleimes auf der Basis eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes, Der Ersatz von 10 bis 15"^ unlöslichen Harnstoff-Formaldehyd-Polymers durch das wasserlösliche HarnstofT-Formaldehyd-Harz beeinflußt nicht die Opazität und die Helligkeit, bringt aber eine erhebliche Verbesserung der Festigkeit und der Leimung des Papiers mit sich.

Beispiele 102 bis 115

Nach dem Beispiel 91 wurden die Papiere nach den Tabellen IX und X hergestellt. In jedem Falle wurde

eine Aufschlämmung von gebleichtem Sulfitzellstoff mit einer Konsistenz von etwa ϊ % in einem geeigneten Behälter gebracht. Die Aufschlämmung svurde dann bis auf einen Mahlgrad (C. S. F.) von etwa 420 ml aufgeschlagen. Hierzu gab man unter Rühren eine wäßrige Dispersion der gewünschten Menge des Füllstoffes. Anschließend behandelte man die Aufschlämmung chemisch mit Harzleim und Alaun. Danach wurde die Aufschlämmung in üblicher Weise zu Papier verarbeitet, das auf einem geheizten Zylinder 2 Minuten lang bei 138³C getrocknet wurde.

Die Papierblätter hatten ein Grundgewicht von etwa 32,3 kg/TAPPI-Ries (63,5 < 100,2 cm -- 500 Blätter). Die Eigenschaften dieser Papiere sind in Tabellen IX und X wiedergegeben.

Tabelle IX
(Papier aus 80",; gebleichtem Sulfitzellstoff und 20% Füllstoff, bezogen auf trockenen Zellstoff)

Beispiel Nr.	ο/ Füllstoff U/F-8	Wasserlösliches Polymer	Alaun	Harzleim	Trocken festigkeit km
102			3	■j	3,0
103	20		3	2	2,0
W	16	4% nichtionogene Stärke	3	2	2,4
105	16	4°'„ anionische Stärke	3	2	2,4
106	16	4% kationische Stärke	3	3	2,5
107	16	4°'_o nichtionogene Stärke mit
		einem hohen Gehalt an
		Amylose	3	2	3,0
108	16	4 % Carboxymethylcellulose	3	2	2,9
109	16	4% Alginate	3	2	2,7

Tabelle X

(Papier aus 90% gebleichtem Sulfitzellstoff und 10 Gewichtsprozent Füllstoff, bezogen auf das Gewicht

des trockenen Zellstoffs)

Beispiel Nr.	Füllstoff	Wasserlösliches Polymer	Alaun	Harzleim	Trocken festigkeit
	U/F-8		%	%	km
110			3	2	2,6
111	10		3	2	2,1
112	9	1 % kationisches Harnstoff-	3	2	2,5
		Formaldehyd-Harz
113	9	1 % anionisches Harnstoff-	3	2	2,3
		Formaldehyd-Harz
114	9	1 % kationisches Melamin-	3	2	2,8
		Formaldehyd-Harz

Die Tabellen IX und X zeigen, daß Papiere, welche Man sieht ferner, daß die besten Ergebnisse erzielt die erfindungsgemäßen unlöslichen teilchenförmigen werden, wenn das lösliche Polymer entweder eine Harnstoff-Formaldehyd-Polymere enthalten, hinsieht- modifizierte, nicht ionogene Stärke oder Carboxy-Iich ihrer Trockenfestigkeit verbessert werden, wenn 60 methylcellulose ist.

sie em-·, der p-t,.iiinien löslichen Polymere enthalten.

709 640/158

Claims

löst, daß das Papier als Füllstoff porenfrcies Harnstoff-Patentansprüche: Formaldehyd-! .'arz mit einem Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd zwischen etwa 1 : 1,3 und

1. Papier aus Zellstoff mit einem Aminoplast- etwa 1 : 1.8 mit einer BET-Oberfläche zwischen etwa 5 Füllstoff aus teilchenrörmiuem. unlöslichem, un- 5 und etwa 100 m'/g in einer Menge zwischen etwa 0,3 schmelzbarem I Iarnstoff-Formaldehyd-Harz. d a- und etwa 80",,. bezogen auf das Gew.cht des trockenen durch gekennzeichnet, daß es als Füll- Zellstoffs, enthält.

stoff porenfreies Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit Besonders gute Eigenschaften hat em Papier, bei

einem Molverhältnis von Harnstoff m Form- welchem der enthaltene Füllstoff eine BET-Oberflache

aldehyd zwischen etwa 1 : 1.3 und etwa 1 : 1,8. mit io zwischen etwa 15 und etwa 60 m-'g aufweist. In v.elen

einer BET-Oberfläche zwischen etwa 5 und etwa Fällen genügt es, wenn das Papier das rlurnstoff-

KX) m-g in einer Menge zwischen etwa 0,5 und Formaldehyd-Harz in einer Menge zwischen etwa 10

etwa 80",,. bezogen auf das Gew.cht des trockenen und etwa 15"„, bezogen auf das Gew.cht des trockenen

Zellstoffs, enthält. Zellstoffs, enthält.

2. Papier nach Anspruch 1. dadurch gekenn- t₃ In manchen Fällen ist es zweckmäßig, daß das zeichnet, daß das enthaltene Harnstoff-Form- Papier zusätzlich ein lösliches Polymer, das die Trokaldehyd-Harz eine BLT-Obernache zwischen etwa kenfestig^eit und/oder die Naßfestigkeit des Papiers 15 und etwa 60 m-'/g aufweist. verbessert, in einer Menge zwischen etwa 0 I und etwa

3. Papier nach Anspruch I oder 2, dadurch ge- 25",,, vorzugsweise zwischen etwa 0,2 unu etwa 15°,,, kennzeichnet, daß es das Ilarnstoff-Formaldehyd- 20 bezogen auf das Gesamtgewicht des Füllstoffs und des Harz in einer Menge zwischen etwa 10 und etwa Polymers, enthält.

15° „ bezogen auf das Gewicht des trockenen Zeil- Das Papier kann hierbei als löslicnes Polymer ein

Stoffs, enthält. anionisches Harnstoff-Formaldehyd-Harz und/oder

4. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- ein kationisches Harnstoff-Formaldehyd-Harz und' durch eekennzeichnet, daß es zusätzlich ein lös- 25 oder ein kationisches Melamin-Fo^maldehyd-Harz Iiches Polymer, das die Trockenfestigkeit und/oder und oder ein nichtionogenes Melamin-Formaldehyddie Naßfestigkeit des Papiers verbessert, in einer Harz und/oder eine nichtionogene Stärke und/ode-· Menge zwischen etwa 0,1 und etwa 25",,, Vorzugs- eine anionische Stärke und/oder eine kationische Stärke weise zwischen etwa 0,2 und etwa 15%, bezogen und/oder ein Alginat enthalten. Für den vorliegenden auf das Gesamtgewicht des Füllstoffs und des Poly- 30 Zweck sehr gut geeignet sind eine nich'ionogenc Stärke mr.rs, enthält. mit einem hohen Gehalt an Amylose und/oder Carb-