DE2321680C3 - Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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- DE2321680C3 DE2321680C3 DE19732321680 DE2321680A DE2321680C3 DE 2321680 C3 DE2321680 C3 DE 2321680C3 DE 19732321680 DE19732321680 DE 19732321680 DE 2321680 A DE2321680 A DE 2321680A DE 2321680 C3 DE2321680 C3 DE 2321680C3
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zur Oberflächenleimung, insbesondere zur Hydrophierung
von Papier, Karton, Pappe, Vliesen und dergleichen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung,
Fettsäuren enthaltende Mittel zur Leimung Und Hydrophobierung sind bekannt.
So Wird bereits in der DE-OS 1922038 vorgeschla*
gen, als Masseleimungs- und Hydrophobierungsmittel die Emulsion einer flüssigen Fettsäure, vorzugsweise
ölsäure, einzusetzen. Nach einer vorteilhaften Aüsführungsform
dieser Offenlegungsschrift ist ein Teil der flüssigen Fettsäure verseift, wobei ein Verseifungsgrad
zwischen 2 und 15%, insbesondere 5 und 10%, gewählt wird. Auch kann ein Teil der ungesättigten
Fettsäure vor der Emulgierung oxidiert werden. Zur Minderung des Schäumens wird der wäßrigen
Ausgangsmischung vor dem Emulgiervorgang ein Aluminiumsalz in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.-%
zugesetzt.
ία Nach der DE-OS 2029655 kann die vorbeschriebene
Emulsion noch in der Weise verbessert werden, daß mehrere ungesättigte, vorzugsweise teilverseifte,
flüssige Fettsäuren in Wasser emulgiert werden.
Schließlich wird in der nicht vorveröffentlichten
Schließlich wird in der nicht vorveröffentlichten
is DE-OS 2240396 weiterhin der Vorschlag gemacht, als Masseleimungsmittel für kreidegefüllte Papiere,
Pappen und andere cellulosehaltige Materialien eine wäßrige Dispersion, enthaltend 50 bis 95 Gew.-% einer
ganz oder mindestens bis zu 50% verseiften ölfettsäure mit 12 bis 24 C-Atomen und 50 bis 5 Gew.-%
einer polymeren carboxylgruppenhaltigen Verbindung, einzusetzen.
Zur Oberflächenleimung sind die vorbekannten Leimungs- und Hydrophobierungsmittel jedoch nicht
geeignet. Die mit diesen Mitteln bei der Oberflächenleimung erzielten Effekte können hinsichtlich Flüssigkeitsabweisung
noch nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden.
Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies
und anderen cellulosehaltigen Materialien auf Basis von verseiften Fettsäuren zu finden, welches, in geringster
Menge angewandt, einen solchen Hydrophobierungseffekt bewirkt, daß selbst unter längerer
Wasserbenetzung eine hohe Resistenz der behandelten Materialien gegenüber Flüssigkeitsdurchdringung
gewährleistet bleibt. Insbesondere stellte sich die Aufgabe, die vorbekannten Masseleimungsmittel so
abzuändern, daß sie auch zur Oberflächenleimung geeignet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mit einer wäßrigen Dispersion, bestehend aus
einer verseiften Fettsäure mit 12-24 C-Atomen, insbesondere 16-20 C-Atomen, und einem Polyelektrolyten
mit mindestens 2 Carboxylgruppen gelöst, wobei das Kennzeichen der Dispersion darin besteht, daß
sie zusätzlich Alkalialuminat enthält und das Verhältnis Alkalialuminat: Fettsäure und Polve'^ktrolyt etwa
15-35 Gew.-% beträgt.
5(i Überraschenderweise hat sich "ezeigt, daß eine
Hydrophobierungs-Dispersion, bestehend aus verseifter Fettsäure und einem Polyelektrolyten bei der
Oberflächenleimung erst dann eine gute Hydrophobierung bewirkt, wenn die wäßrige Dispersion mit cincm
Alkalialuminat, vorzugsweise Natriumaluminat, in bestimmten, mengenmäßig begrenzten Mengen
versetzt wird. Es muß also /u der den Polyelektrolyten
enthaltenden Fettsäure-Dispersion in einem bestimmten Mengenverhältnis stehen. Dieses soll sich
bei einer 2()%igen Hydrophobierungsdispersion zwischen
1:10 und 1:30 bewegen, vorzugsweise aber 1; 15 bis 1:25 betragen. Bezogen auf die hydrophobierende
Substanzmenge, worunter der Anteil an Fettsaure und Polyelektrolyt zusammen zu verstehen
sind, entspricht dies also Zugaben, die innerhalb der Bereiche von etwa 15 bis 35 Gew,^% liegen,
Die verseifte Fettsäure kann gradkettig oder auch in beschränktem Umfang verzweigtkettig sein, Auch
können sowohl gesättigte als auch partiell ungesättigte Fettsäuren oder deren Gemische eingesetzt werden.
Der Verseifungsgrad der Fettsäuren sollte bei mindestens 50% liegen, beträgt jedoch zweckmäßigerweise
70 bis 100%. Für den Erfindungsgegenstand ist es ohne Bedeutung, ob natürlich vorkommende oder
synthetisch hergestellte Fettsäuren verwendet werden. Aus wirtschaftlichen Gründen kann die Verwendung
natürlich vorkommender flüssiger Ölsäuren wie Rübölfettsäure jedoch von besonderem Vorteil sein.
Besonders diese können in der Kälte bereits leicht verseift werden. Als Verseifungsmittel kommt hierfür
insbesondere Ammoniak in Betracht, es können aber auch ebenso basische organische Verbindungen vom
Typ Di- oder Triäthanolamin Verwendung finden. Fettsäuren von bei Zimmertemperatur fester Konsistenz
bedürfen für die Verseifung höherer Temperaturen, welches von der Art eingesetzter Fettsäuren
abhängt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die wäßrige Fettsäure-Dispersion weiterhin einen PoIyelekirolyten
rnii mindestens 2 Carboxylgruppen,
durch den die Wirksamkeit der Dispersion erhöht wird. Als besonders geeignet hierfür haben sich die
wasserlöslichen Salze niederviskoser hochverätherter Carboxymethylcellulose erwiesen, beispielsweise das
Natrium- oder Ammoniumsalz. Anstelle dieser Salze oder in Mischung mit diesen können jedoch auch solche
von entsprechenden Alginsäuren oder auch synthetische Polyelektrolyte verwendet werden. Es handelt
sich also um ein Zweikomponentensystem, da sich gezeigt hat, daß τ>··ν,' sich jede der Einzelkomponenten
allein einsetzen läßt, die besondere Wirksamkeit der hergestellten Fettsäure-DispeiMon in auffälliger
Weise durch die Einarbeitung carboxylgruppenreicher Polyelektrolyte verstärkt wird. Ljmit wird indessen
gleichzeitigdie Viskosität der wäßrigen Dispersion erhöht, weswegen auch die zugesetzte Polyelektrolytmenge
nach oben begrenzt ist. Sie wird auch auf die jeweilige Verarbeitungsart, d. h. für Tauchvorgänge
oder zum Besprühen gesondert abgestellt. Bei Verwendung einer niedrigviskosen hochverätherten Type
von Carboxymethylcellulosc-Natrium mit 20-50 mPa · sin 5 %iger Lösung bei 20° C kann der Elektrolytanteil
bei der Herstellung einer 20%igen Hydrophobierungsdispersion beispielsweise so bemessen
werden, daß das Gewichtsverhältnis zwischen CeIIuloseäther und Fettsäure zwischen 1: 3(J und 1: 5 liegt.
Das entspricht 3,5 bis 20 Gew.-% Celluloseäthcr, bezogen auf den Fettsäuregchalt. (Diese Angaben beziehen
sich jeweils auf die salzfreien Substanzmengen.)
Zur Erzielung einer besseren Fließfähigkeit können der Dispersion weiterhin bekannte Hilfsmittel zugefügt
werden, beispielsweise Harnstoff, Dicyandiamid, auch manche Zucker und Glykole, oder selbst
gewisse Kaolinsorten tragen hierzu bei. Bezogen auf den Fettsäureanteil genügen hierfür im allgemeinen
Mengen /wischen 3 und 5%. Selbstverständlich können in die Dispersion auch noch andere bekannte
Hilfsmittel oder Hydrophobierungsmittel wie Paraffine, Polyolefine, Wachse, Polyvinylalkohol, Polyglykole,
Kbndensationsharze aus Formaldehyd Und
Harnstoff u, a. zugegeben werden, um an dieser Stelle
nur Beispiele zu nenneri. Die Verträglichkeit dieser HydföphöbierUngsdispefsiofi anidnischen Charakters
umfaßt naturgemäß einen noch größeren Bereich, und so ist eine gute Verträglichkeit mit anderen antonl·
sehen oder nichtionischen Systemen gegeben. Sie läßt sich in alkalisch eingestellte Streichfarben, die beispielsweise
auf der Basis Stärke oder Kasein mit Füllstoffen aufgebaut sind, gut einarbeiten.
Die Konzentration der erfindungsgemäßen Hydrophobierungs-Dispersion
für eine Tauchleimung in einer Leimpresse zur Hydrophobierung einer ungeleimten
Papierbahn hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise dem Stoffeintrag, dem Füll-
Hi stoffgehalt, der Ausmahlung u. a., so daß entsprechende
Angaben hier nicht gemacht werden können. Gute Ergebnisse werden jedoch in vielen Fällen dann
erzielt, wenn die Konzentration der fertigen, also einsatzbereiten Dispersion etwa 0,7 bis 0,8% beträgt,
is wobei mit einer Flüssigkeitsaufnahme der Papierbahn
VOFi 80 bis 120%, bezogen auf das Papiergewicht gerechnt
wird.
Anhand nachstehender Beispiele wird die Zubereitung der Fettsäure-Dispersion sowie die Herstellung
des neuen Oberflächenleimungsmittels (Beispiel 4) und dessen Anwendung (Beispiele 5 bis 8) beschrieben.
755 Gewichtsteile enthärtetes Wasser werden vorgelegt. Unter intensivem Rühren werden 165 Gewichtsteile
einer destillierten RübölfettsRure und 15
Gewichtsteile einer salzhaltigen technischen Carboxymethylcellulose hohen Verätherungsgrades und
niederer Viskosität (als Natriumsalz) sowie 5 Gewichtsteile Harnstoff eingetragen. Anschließend werden
kontinuierlich oder chargenweise 60 Gewichtsteile Ammoniumhydroxid (25%ig) zugegeben. Es
wird so lange gerührt, bis eine gute fließfähige Dispersion entstanden ist. Sie enthält etwa 20 Gew.- % wirksame
Substanz.
Man kann auch so vorgehen, daß man wiederum enthärtetes Wasser vorlegt (3775 Ger-ichtsceile), und
in diese 175 Gewichtsteile CMC-Na sowie 25 Gewichtsteile China Clay einträgt. Dann läßt man unter
Rühren 725 Gewichtsteile einer destillierten Rübölfettsäure einfließen. Nach gründlicher Durchmischung
erfolgt die allmähliche Zugabe von 300 Gewichtsteilen 25%igcr Ammoniaklösung. Wie im
Beispiel 1 wird so lange weitergerührt, bis eine gut fließfähige Dispersion entstanden ist.
5() Beispiel 3
Zu 755 Teilen enthärtetem Wasser fügt man unter intensivem Rühren 155 Gewichtsteile Rübölfettsäure,
15 Gewichtsteile hochveräthertes, niederviskoses CMC-Na, 10 Gewichtsteile Polyvinylalkohol sowie 5
Gewichtsteile Dicyandiamid. Nach etwa 15 Minuten Rührzeit läßt man 60 Gewichtsteile einer handelsüblichen
Ammoniaklösung (25%ig) einfließen und bewirkt somit eine Verseifung des Fettsäureanteiles. Es
entsteht nach einiger Zeit eine gut fließende 20%ige
W) Dispersion.
Zur Bereitung des erfindungsgemäßen Oberflä^
chenleimungsmittels legt man in einem Rührgefäß 958
Gewichtsteile enthärtetes Wasser vor Und löst darin unterständigem Rühren 2 Gewichtsteile festes Natrl·
umaluminaL Anschießend läßt man in die schwach alkalische Lösung 40 Gewichtsteile einer gemäß den
Beispielen 1 bis 3 hergestellten Dispersion einfließen. Diese verteilt sich sehr rasch, und man erhält eine nur
schwach getrübte wäßrige Hydrophobierungslösung, die unmittelbar einer Leimwanne oder einer Sprühanlage
innerhalb der Papiermaschine zugeleitet werden kann. Es versteht sich von selbst, daß zur Erzielung
einer guten Hydrophobierung die hierfür vorgesehene Installation, beispielsweise die Leimpresse, in an sich
bekannter Weise an einer geeigneten Stelle innerhalb der Trockenpartie der Papiermaschine erfolgt.
Ebenso ist es natürlich möglich, in die Hydrophobierungslösung weitere, den Leimpressenstrich verbessernde
Chemikalien, so beispielsweise geeignete Stärken, Polyvinylalkohole, Kaseine, Alginate, um nur
einige zu nennen, miteinzutragen.
Für eine Serie von Tauchversuchen wurde ein handelsübliches Filterpapier mit einem Flüssigkeitsaufnahmevermögen
von etwa 130 bis 150%, bezogen auf
das Papiergewicht, herangezogen. Diese Wahl wurde getroffen, da bekanntlich gerade diese Papiersorte
eine sehr hohe Saugfähigkeil besitzt und Hydrophobierungen am besten daran studiert werden können.
Die Bögen wurden mit den im Beispiel 4 hergestellten Lösungen getränkt, wobei die Konzentrationen variiert
wurden: Nach dem Tränken, Abgautschen und anschließend kurzzeitiger Trocknung der Bögen bei
110° C wurden diese gemäß der Methode nach Cobb geprüft. Hierbei wird das Prüfmuster zuerst ausgewogen,
dann in das Prüfgerät eingespannt, mit der vorgeschriebenen Menge an Wasser überschichtet. Nach
dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne entfernt man dann das Wasser wieder, gautscht das Prüfmuster
ab und wiegt zurück. Aus der Gewichtsdifferenz in Gramm, multipliziert mit 100, ergibt sich dann der
sogenannte Cobb-Wert, welcher gleichzusetzen ist mit der Wasseraufnahme des Papiers je Quadratmeter.
Aus der nachfolgenden Tabelle geht die Steierung hervor
komponente zu Polyelektrolyten (hier salzhaltiges CMC-Na) auf den Hydrophobierungseffekt auswirkt.
Aufnahmcmcngc je
100 kg Papier in kg
wirksamer Hydrophobierungssubstanz
100 kg Papier in kg
wirksamer Hydrophobierungssubstanz
Cobb-Wen für eine Bcnctzungsdaunr
mit Wasser von jeweils (SO Sekunden
| 0,3 k" | 25 |
| 0,4 kg | IS |
| 0.5 kg | Ul |
| 0,6 kg | 15 |
| 0.7 kg | 14 |
| O.X kg | 14 |
In folgender Gegenüberstellung soll dargelegt werden,
in welchem Maße sich chi1. Verhältnis Ieltsaure-
| 5 Mischungsverhältnis | Cobb-Wert für eine Benet- |
| von Fettsäure- zu PoIy- | zungsdauer mit Wasser von |
| elektrolytkomponente | jeweils 60 Sekunden |
| 50:1 | 20 |
| 30:1 | 19 |
| 111 10:1 | 14 |
| 5:1 | 13 |
Daß naturgemäß auch die Bcnetzungsdauer einen Einfluß auf den Cobb-Wert hat, soll mit nachfolgender
Tabelle aufgezeigt werden. Wie in Beispiel 6 betrug die aufgenommene Menge an wirksamer Hydrophobierungssubstanz
0,7%, bezogen auf das Papiergewicht.
| 25 Benetzungsdauer | Cobb-Wert |
| in Minuten | |
| 1 | 14 |
| 5 | IK |
| 10 | 25 |
| 311 20 | 2X |
| 30 | 30 |
| 60 | 32 |
Schließlich ist noch die recht hohe Resistenz gegenüber sauren und alkalischen Flüssigkeiten, hier dargestellt
am Beispiel von entsprechend eingestelltem Wasser, besonders hervorzuheben. Die Abhängigkeiten
vom pH-Wert sind aus nachfolgender Tabelle crsichtli :h, wobei wie in den beiden Beispielen 6 und
7 der Aufwand an diesem Hydrophobicrungsmittcl ebenfalls 0,7% wirksame Substanz, bezogen auf das
Papiergewicht, betrug.
| pH-Wert der einwirken | Cobb-W'crl nach einer |
| den Flüssigkeit | Bcnetzungsdauer von |
| (Wasser) | einer Minute |
| 4 | 21 |
| 5 | IX |
| fl | 15 |
| 7 | 14 |
| X | 14 |
| IJ | \h |
| ίο | |
| M | 22 |
Claims (7)
1. Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen
Materialien mit einer Dispersion, bestehend aus einer verseiften Fettsäure mit 12 bis 24 C-Atomen,
insbesondere 16 bis 20 C-Atomen und einem Polyelektrolyten mit mindestens 2 Carboxylgruppen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion zusätzlich Alkalialuminat enthält, wobei das Verhältnis Alkalialuminat: Fettsäure
und Polyelektrolyt etwa 15—35 Gew.-% beträgt.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verseifte Fettsäure vorzugsweise
eine mit Alkalien, Ammoniak oder geeigneten Aminen verseifte Ölfettsäure ist.
3. Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure einen
Verseifungsgrad von mindestens 50%, vorzugsweise von 80 bis 100%, aufweist.
4. Mittel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyelektrolyi beispielsweise ein
Alkali- oder Ammoniumsalz einer niedrigviskosen hochverätherten Carboxymethylcellulose, Alginsäure
oder einer Carboxymethylstärke ist.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis verseifter
Fettsäure: Polyelektrolyt 30:1 bis 5:1, vorzugsweise
5:1 bis 15:1 beträgt.
6. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Bestandteile
Stärken, Alginate, Carboxymethylcellulose^ Kunststoffdispersionen, Farbstoffe u. a. enthalten
sind.
7. Verfahren zur Herstellung des Mittels zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe,
Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien mit einer Dispersion, bestehend aus einer verseiften
Fettsäure mit 12 bis 24 C-Atomen, insbesondere 16 bis 20 C-Atomen, und einem Polyelektrolyten
mit mindestens 2 Carboxylgruppen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst
Fettsäure und Polyelektrolyt in Wasser dispergiert bzw. gelöst und die Fettsäure mittels Alkalihydroxid,
insbesondere Ammoniumhydroxid, verseift wird, und daß die gebildete Dispersion mit
Alkalialuminat, insbesondere Natriumaluminat, umgesetzt wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732321680 DE2321680C3 (de) | 1973-04-28 | 1973-04-28 | Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732321680 DE2321680C3 (de) | 1973-04-28 | 1973-04-28 | Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2321680A1 DE2321680A1 (de) | 1974-11-21 |
| DE2321680B2 DE2321680B2 (de) | 1980-09-18 |
| DE2321680C3 true DE2321680C3 (de) | 1981-10-01 |
Family
ID=5879627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732321680 Expired DE2321680C3 (de) | 1973-04-28 | 1973-04-28 | Mittel zur Oberflächenleimung von Papier, Karton, Pappe, Vlies und anderen cellulosehaltigen Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2321680C3 (de) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE2924947C2 (de) * | 1979-06-21 | 1983-11-17 | Giulini Chemie Gmbh, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier, Karton, Pappen und Vliesen |
| DE3370360D1 (en) * | 1982-12-08 | 1987-04-23 | Giulini Chemie | Agent and process for neutral sizing |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1922038A1 (de) * | 1969-04-30 | 1970-11-12 | Giulini Gmbh Geb | Verfahren zur Herstellung eines Leimungs- und Hydrophobierungsmittels |
| DE2029655A1 (en) * | 1969-04-30 | 1971-12-23 | Gebruder Giulim GmbH, 6700 Ludwigs hafen | Size for cellulose contg materials - based on unsaturated fatty acids imparting hydrophobic properties |
-
1973
- 1973-04-28 DE DE19732321680 patent/DE2321680C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2321680A1 (de) | 1974-11-21 |
| DE2321680B2 (de) | 1980-09-18 |
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