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Leimungsmittel für Papier Gegenstand der Erfindung ist ein Leimungsmittel
für Papier, das als leimungsaktive Substanz primäre Amine enthält.
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Neben Kolophoniumharzen sind in der Papierindustrie als Leimungsmittel
eine Anzahl anderer Verbindungen bekannt, wie z.B.
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Fettsäuren, Fettamide, Fettsäureanhydride, Diketene. Beim Leimungsvorgang
werden Verbindungen mit Säuregruppen als Aluminiumsalze auf der Papierfaser gefällt.
Die Verarbeitung erfolgt bei einem relativ niedrigen pH-Wert und diese Leimungsmittel
haben daher eine schlechte Alterungsbeständigkeit. Der mengenmäßige Einsatz dieser
Mittel ist mit 1,5 bis 3 Gew.-, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers, verhältnismäßig
hoch.-Acylierend wirkende Mittel, wie Fettsäureanhydride und Diketene haben andererseits
den Nachteil beschrnkter Haltbarkeit, weil sie nicht nur mit den Hydroxylgruppen
der Cellulose, sondern auch mit allen anderen nukleophilen Agentien, z.B. Wasser,
reagieren können. Sie lassen sich deshalb weder bei höheren pH-Werten noch in Gegenwart
von Aluminiumsulfat und bei niedrigen pH-Werten einsetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leimungsmittel zur Verfügung
zu stellen, das die oben erwähntenUnzulänglichkeiten
nicht aufweist.
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Das erfindungsgemäße Leimungsmittel ist dadurch gekennzeichnet, daß
es als leimungsaktive Komponente primäre alkyl- oder alkylaromatische Amine enthält,
deren hydrophobe Gruppierung mehr als 26 C-Atome, vorzugsweise 30 bis 40 C-Atome,
enthält. Die Alkylketten können gerade oder verzweigt sein und ggf. Heteroatome
und/oder Hydroxyl-,' Äther-, Ester-, Carboxyl-, Carbonyl-, Thioäther-, Thioester-
oder Sulfongruppen enthalten, wobei das Verhältnis zwischen der Zahl der den hydrophoben
Molekülteil bildenden Kohlenstoffatome und den hydrophilen Gruppen zwischen 14 tl
und 40 : 1 liegt.
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Die primären Amine können in bekannter Weise hergestellt werden, beispielsweise
durch Reduktion von Nitrilen, redutive Aminierung von Ketonen oder Aldehyden, Reduktion
von Oximen, Säureamiden, Nitroverbindungen, nitiertem Paraffin, Ritterreaktion usw.
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Die Leimungsmittel kommen im allgemeinen in Form wäßriger Emulsionen
zum Einsatz, die man durch Emulgierung der primären Amine in Gegenwart kationischer
oder nichtionischer Emulgatoren oder Schutzkolloide, wie-Gelatine, Polyvinylalkohol,
abgebauter und/oder kationischer Stärkepräparate herstellt. Man kann die Emulgierung
auch in Gegenwart von anorganischen oder organischen Säuren vornehmen, wobei die
Aminogruppen ganz oder teilweise neutralisiert werden.
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Die Leimungsaktivität der erfindungsgemäßen Verbindungen ist überraschend,
da bekanntlich Salze von Fettaminen als kationische oberflächenaktive Mittel eingesetzt
werden. Außerdem wurde festgestellt, daß sekundäre Amine von annähernd gleicher
Molekülgröße, z.B. pioctadecylamin in vergleichbarer Konzentration und unter analogen-
Bedingungen angewandt, keinerlei Leimung von
Papier bewirken. Die
Leimungsaktivität ist demnach ganz offensichtlich auf das Vorhandensein primärer
Aminogruppen zurückzuführen.
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Als besonderer Vorteil ist es anzusehen, daß die erfindungsgemäßen
Leimungsmittel chemisch stabiler sind als die oben genannten acylierend wirkenden
Mittel. Sie sind daher unbegrenzt haltbar und können auch in weiteren pH-Wert-Bereichen
eingesetzt werden. Harzleimen, Fettsäuren und Fettamiden gegenüber sind sie dadurch
überlegen, als die erforderliche Einsatzmenge geringer ist. So reichen bereits Mengen
von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers bei der Stoff
leimung, und 0,2 bis 0,4 Gew.-% bei der Oberflächenleimung aus. Die Möglichkeit,
die primären Amine bei höheren pH-Werten anwenden zu können, ist in bezug auf die
Alterungsbeständigkeit des Papiers von Vorteil. Schließlich ist auch die Mitverwendung
billiger Füllstoffe, wie Calciumcarbonat möglich, die sich bei einigen anderen Leimungsmitteln
verbietet.
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Der Einsatz der erfindungsgemäßen Leimungsmittel wird durch Beispiele
im einzelnen erläutert. Die angegebenen Werte für die Tintenfestigkeit wurden unter
Benutzung eines "Hercules sizing tester" (s. Hercules Bulletin PM 515) unter Verwendung
von Prüftinte nach DIN 53 126 ermittelt. Es wurde die Zeit bis zu einer Remission
von 80 t gemessen. Für den Cobb-Test wurde Wasser von 200 bei einer Einwirkungszeit
von 1 Minute verwendet.
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Der Cobb-Wert wurde bestimmt nach der in "Tappi Monograph" Series
No. 33 (1971), Seite 108 - 114, beschriebenen Methode.
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Beispiel 1 1.000 g 18-Aminopentatricontan, das auf bekanntem Wege
aus Stearon hergestellt wurde, wurde mit 180 g Eisessig im siedenden Wasserbad erhitzt.
Dann wurde unter intensivem Rühren eine auf 1000C erhitzte Lösung von 200 g "Arquad
16/50"+ in
8.620 ml Wasser zugegeben. Die sich bildende Emulsion
wurde zur Verringerung der Teilchengröße bei etwa 300 atü in der Wärme durch einen
Kolbenhomogenisator gegeben. Aus dieser Stammemulsion wurde eine Flotte hergestellt,
die 0,3 % Amin und 4 % abgebaute Stärke enthält. Ein neutrales Papier von 70 g/m2
aus 70%igem Nadelholzsulfitzellstoff und 30 % Buchensulfitzellstoff und 400SR wurde
mit dieser Flotte bei 100%der Flottenaufnahme in einer Leimpresse oberflächengeleimt.
Es wurden also 0,3 % Amin, auf Faserstoff berechnet, aufgenommen.
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Das Papier zeigte nach dem Trocknen eine Tintenfestigkeit von 582
sec und einen Cobb-Wert von 23,5.
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Beispiel 2 N,N-Dioctadecylpropylendiamin-1,3 wurde wie in Beispiel
1 emulgiert und zur Oberflächenleimung verwendet. Ein Papier mit einer Tintenfestigkeit
von 1.018 sec und einem Cobb-Wert von 19,6 wurde erzielt.
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Beispiel 3 1.000 g N,N-Dioctadecylpropylendiamin-1,3 wurde auf etwa
1000C erhitzt und unter intensivem Rühren mit 9.000 g einer wäßrigen Lösung gemischt,
die 200 g 'wArquad 16/50" und 200 g abgebaute Stärke enthielt. Die erhaltene Emulsion
wird im Kolbenhomogenisator in der Wärme bei etwa 300 atü homogenisiert. Ein wie
in Beispiel 1 oberflächengeleimtes Papier zeigte eine-Tintenfestigkeit von 1.026
sec und einen Cobb-Wert von 18,6.
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Beispiel 4 N,N-Dioctadecylpropylendiamin-1,3 wurde wie in Beispiel
3 emulgiert, mit dem Unterschied, daß anstelle von abgebauter Stärke eine kationische
Stärke eingesetzt wurde. Ein wie in Beispiel 1 mit 0,3 4, auf Faserstoff berechnet,
oberflächengeleimtes
Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 2.385
sec und einen Cobb-Wert von 17,0.
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Beispiel 5 Auf einer "K§mmerer"-Versuchspapiermaschine wurde eine
neutrale Pulpe von 70 * Nadelholzsulfitzellstoff und 30 % Buchenholzsulfitzellstoff
von 420SR unter Zugabe von 5 80 berechnet auf Faserstoff, des Leimungsmittels aus
Beispiel 4 und 3 %.
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"Kymene" ++ als Retentionsmittel, jeweils berechnet auf Faserstoff,
zu einem Papier von 70 g/m2 verarbeitet. Das Papier zeigte eine Tintenfestigkeit
von 1,166 sec und einen Cobb-Wert von 24,8.
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Beispiel 6 Beispiel 5 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß als
Füllstoff 20 % CaC03 eingesetzt wurde. Das gefüllte Papier zeigte eine Tintenfestigkeit
von 850 sec und einen Cobb-Wert von 26,5.
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Beispiel 7 Mit der Emulsion entsprechend Beispiel 2 wurde wie dort
ein Papier oberflächengeleimt, das zum Unterschied von Beispiel 2 soviel Aluminiumsulfat
enthielt, daß sein pH 4,5 beträgt. Das Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 920
sec und einen Cobb-Wert von 20,4.
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+) "Arquad 16/50": 50%ige Lösung von Hexadecyltrimethylammoniumchlorid
in Isopropanol.
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(Handelsprodukt der Fa. Armour & Hess,Ltd.) )"Eymene" : Umsetzungsprodukt
aus Adipinsäure, Polyalkylenpolyamin und Epichlorhydrin, (Retentionsmittel der Fa.
Hercules Powder Inc.r