DE2439026A1 - Mittel zur leimung von papier sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents

Mittel zur leimung von papier sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

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Description

Mittel zur Leimung von Papier
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mittel zur Leimung von Papier, ein Verfahren zur Herstellung des Mittels, sowie einer Vorrichtung zur Herstellung einer Leimungsemulsion. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Papier.
Ein bekanntes Leimungsmittel für Papier ist ein Ketendimeres, d.h. eine Verbindung der Formel (RCH=C=O) , worin R ein Kohlenwasserstoff radikal ist. Die bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendeten Dimere sind Dimere von Alkylketenen, worin R ein Alkylradikal ist, das mindestens 8 Kohlenstoffatome enthält. Die normalerweise bei der Leimung von Papier verwendeten Ketendimere sind bei Zimmertemparatur feste Stoffe und bei massig erhöhten Temparaturen, d.h. 50° Cf Flüssigkeiten und sind unlöslich in Wasser. Daher wird bei dem üblichen Verfahren zur Verwendung eines Ketendimeren als Leimungsmittel für Papier das Dimere als disperse Phase in einer wässrigen Emulsion hergestellt und die Emulsion oder Dispersion entweder der Pulpe zur
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Herstellung des Papiers vor der Papierherstellung zugegeben (sogenannte innere Leimung/ auch Pulpen-Leimung genannt) (pulp-sizing, bulk sizing, beater sizing), oder auf den Papierbogen nach der Herstellung des Papiers aufgebracht (sogenannte Oberflächenleimung).
Es ist bekannt, als Leimungsmittel für Papier eine wässrige , Emulsion (unter Emulsion ist hierbei auch eine Dispersion der festen Stoffe in Wasser zu verstehen) zu verwenden, wobei die Emulsion in Wasser (a) ein Ketendimeres, (b) ein nichtkationisches Kohlenhydrat, das als Schutz-Kolloid fungiert und (c) ein Emulgiermittel enthält. In der US-Patentschrift Nr. 3,636,407 wird beispielsweise eine derartige Emulsion beschrieben.
Bekannte, Ketendimereenthaltende Emulsionen zur Verwendung als Leimungsmittel haben Nachteile. Beispielsweise muss entweder die Emulsion über beträchtliche Entfernung von der Stelle der Herstellung bis zur Verwendung transportiert werden, wobei unnötigerweise der Transport von Wasser vorgenommen wird oder wenn sie am Verbrauchsort hergestellt wird, ist eine sorgfältige Abmessung der verschiedenen Bestandteile erforderlich. Darüber hinaus kann entweder zwischen dem Ketendimeren und dem Kohlenhydrat oder zwischen dem Ketendimeren und dem Emulgiermittel, insbesondere im Gegensatz von Wasser, eine vorzeitige Reaktion eintreten und eine derartige Reaktion beeinträchtigt die Leimungskapazität des Dimeren.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine trockene Mischung vorgeschlagen, die über lange Zeiträume stabil ist und die in einfacher Weise am Verbrauchsort emulgiert werden kann.
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Die trockene Mischung gemäss der vorliegenden Erfindung enthält ein Ketendiraeres, ein polymeres Kohlenhydrat (Polysaccharid) und ein Emulgiermittel. Die charakteristischen Merkmale desMittels gemäss der Erfindung sind darin zu sehen, dass es eine trockene Mischung ist und dass es aus zwei verschiedenen Arten von getrennten Partikeln besteht, wovon die eine Art Körner des Ketendimeren und die andere Partikel des Kohlenhydrates sind, die das Emulgiermittel auf der Oberfläche oder eingearbeitet enthalten.
Das polymere Kohlenhydrat in dem Mittel gemäss Erfindung kann eine Carboxymethylcellulose, ein Galactomannan,'wie Guar oder Carob-Bohnengummi oder eine nichtkationische Stärke sein.
Stärke ist besonders bevorzugt bei dem Mittel gemäss der Erfindung und geeignete Stärken sind beispielsweise:
Natürliche Stärken abgeleitet von Mais, wachsartige Maisstärke und Tapioca.
Die Stärke sollte eine natürliche, nichtabgebaute Stärke sein; eine geeignete Stärke ist eine solche, die eine Viscosität von mindestens 201OOO cp (Brookfield Viscosität bei 10%-iger Konzentration gemessen bei 65° C) hat und vorzugsweise eine Viscosität von "801OOO bis 1001OOO cp. Die Stärke kann eine Viscosität bis zu 250'000 cp (Brookfield) haben.
Die bevorzugte Stärke ist eine solche, die bei niedrigen Temparaturen, d.h. 60° C gut in Wasser quillt.
In dem erfindungsgemässen Mittel beträgt der Anteil des Dimeren mindestens 15 Gewichtsprozente der trockenen Mischung und kann von 20 bis 70 Gewichtsprozent der trockenen Mischung ausmachen, wobei eine Menge von etwa 40 Gewichtsprozent sehr geeignet ist.
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Die Menge des Emulgiermittels beträgt etwa 10 bis 25 Gewichtsprozent des Dimeren. Der Rest ist im wesentlichen die Stärke oder andere Kohlenhydrate, abgesehen von weiteren wahlweise zugesetzten, Additiven die im folgenden besprochen werden.
Die Mischung kann ferner ein Enzym enthalten, wie es bekannt ist zur Verwendung mit Ketendimeren-Leimungsmitteln, beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 2,988,964. Geeignete Enzyme sind beispielsweise carbolytische, d.h. Amyläse oder proteolytische, d.h. Protease wie Papain. Die Menge der Amyläse, die in der etwa 50% Stärke enthaltenden Mischung enthalten ist, kann im Bereich von 0.01 bis 0.05 liegen und die Menge der Protease bei 0.02 bis 0.04%. Wenn ein Enzym zugegen ist, ist es zweckmässig, ferner einen Redox-Katalysator zuzugeben.
Gemäss der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Mittels vorgeschlagen, das darin besteht, dass ein flüssiges Emulgiermittel auf die Teilchen des Schutz-Kohlenhydrates aufgesprüht wird, so dass das Emulgiermittel von den Partikeln absorbiert wird und dass die besprühten Partikel dann mit den Ketendimerenpartikeln gemischt werden.
Ein bevorzugtes Emulgiermittel zur Verwendung bei diesem Verfahren ist ein Polyoxyäthylenderivat, wie beispielsweise ein Polyoxyäthylensorbitanhexaoleat.
Die Mischung gemäss der Erfindung kann durch Homogenisieren in warmem Wasser bei einer Temparatur, die ausreichend ist, um das Keten zu schmelzen, d.h. 55° C, oder mehr, emulgiert werden. Vorzugsweise wird die Mischung nach dem folgenden Verfahren emulgiert.
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Das Verfahren zur Herstellung einer Leimungsemulsion gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
1. Dispergieren in Wasser: (i) ein Ketendimeres (ii) ein polymeres Kohlenhydrat und (iii) ein Emulgiermittel,
2. Stehenlassen der wässrigen Dispersion dieser drei Bestandteilen solange, bis das Schutz-Kohlenhydrat gequollen ist (eine Kolloidale Lösung bildet) und
3. Nachdem das Schutz-Kohlenhydrat in Wasser gequollen ist, die Dispersion intensiv homogenisieren, so dass eine geeignete Emulsion des Ketendimeren zur Leimung von Papier entstanden ist.
Wenn als Kohlenhydrat wachsartige Stärke Verwendet wird, ist es im allgemeinen erforderlich, die Dispersion vor der Homogenisation mindestens 6 Minuten stehen zu lassen, bis die Stärke gequollen ist. Im allgemeinen beträgt die Quellzeit 30 Se-Runden - 15 Minten in Abhängigkeit von der Art und insbesondere der Reinheit der Stärke. Beim Quellen wird Wasser von der Stärke absorbiert, im allgemeinen in einer Menge von 10 15 g Wasser pro Gramm Stärke.
Nachdem die anfängliche Mischung zu dem Wasser zugefügt wird und bevor die wässrige Suspension gemäss der Verfahrensstufe zum Quellen Kohlenhydrat-Kolloids stehen gelassen wird, wird die Suspension vorzugsweise zur Entfernung von irgendwelchen Teilchen oder Klumpen mit einer Teilchengrösse von mehr als 10 mm gesiebt.
Vorzugsweise wird die Emulgierung unter Verwendung eines Ausgangsmaterials aus (a) dem Ketendimeren und (b) den Kohlenhydratteilchen, die mit einem oberflächenaktiven Mittel überzogen
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sind, durchgeführt, jedoch können auch die Komponenten (a) und (b) getrennt in das Wasser eingeführt werden.
Die gemäss der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Herstellung der Leimungsemulsion umfasst im wesentlichen die folgenden Elemente:
eine Mischzone, versehen mit Zuführungen für Wasser und das im Wasser zu dispergierende Pulver, sowie mit einer Vorrichtung zum Verteilen des Pulvers in Wasser,
eine Hauptkammer, die in Verbindung steht mit der Mischzone und aus der die Suspension in die Quellzone überführt werden kann,
eine Siebvorrichtung zur Abtrennung der Mischzone von der Hauptkammer,
eine Quellzone, enthaltend einen Durchtritt für die Flüssigkeit, die ausreichend lang ist, damit das Kohlenhydrat während des Durchtritts quellen kann,
eine Homogenisierungszone versehen mit einer Vorrichtung zur intensiven Bewegung der von der Quellzone gelieferten Dispersion.
In dieser Vorrichtung ist die Zuführung des Wassers vorzugsweise ein Ventil (floating valve), das Wasser in einer, den trockenen Bestandteilen der Mischung entsprechenden Menge zuführt.
Eine geeignete Quellzone enthält ein Schlangenrohr, das beispielsweise eine die Mischzone umgebende Spirale sein kann; andererseits kann die Quellzone eine Anzahl von Kaskaden oder eine aus einer Anzahl von Schikanen gebildeten Serpentine enthalten. Die Suspension kann mit Hilfe einer Pumpe aus der
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Hauptkammer in die Quellzone gefördert werden.
Wie gefunden wurde, bleibt die erfindungsgemässe Mischung
langer als ein Jahr stabil, d.h.' ohne wesentliche Reaktion·
zwischen dem Ketendimeren und den anderen Bestandteilen.
Die Wirksamkeit der Mischung wird in den folgenden Beispielen
beschrieben. Im Anschluss, an die Beispiele wird die erfindungsgemässeVorrichtung zur Herstellung der Emulsion und das Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung im einzelnen beschrieben.
Ein erfindungsgemässes Mittel wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Alkylketen-Dimeres 39.18 %
"Atlox" G 1086 6.27 %
"Tween 20" 1,5.7 %
natürliche, wachsartige 50.94 % Maisstärke (oder natürliche
Tapiocastärke)
Soda-Asche 1.96 %
Amylase . 0.04 %
Papain 0.02 %
Ascorbinsäure 0.02 %
100.00 %
Atlox GC 86 ist ein Allzweck-Emulgiermittel, das in den meisten Oelen und organischen Lösungsmitteln löslich ist. Chemisch ist es ein Polyoxyäthylen (40) Sorbitolhexaolat.
Tween (20) ist ein wasserlösliches hydrophyles Emulgiermittel. Chemisch ist es ein Polyoxyäthylen (20) Sorbitanmonolaurat.
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Die Ascorbinsäure stellt den Redoxkatalysator dar. Die Sodaasche dient zur Kontrolle des pH.
Die zwei Emulgiermittel wurden gemischt und die Mischung auf die Stärke, die durch ein perforiertes Rohr gepumpt wurde,
aufgesprüht. Das versprühte Emulgiermittel wurde so von der
Stärke absorbiert. Die Stärkepartikel wurden dann mit den
Körnern des Ketendimeren in einem Trommelmischer gemischt und die anderen Bestandteile zugefügt, so dass in dem Trommelmischer ein feines Pulver erhalten wurde.
Das erhaltene Produkt war eine homogene Mischung des imprägnierten Stärkepulvers, der anderen pulverförmigen Bestandteile und der Ketenkörner. Mit einer ein Jahr alten Probe des Pulvers wurden folgende Versuche durchgeführt:
Das Pulver wurde in Wasser dispergiert, so dass eine 10%-ige Emulsion der Leimungsmischung erhalten wurde, wobei die erste untenbeschriebene Vorrichtung benützt wurde.
Die Emulsion wurde dann auf einer üblichen Leimungsmaschine
als Oberflächenleimungsmittel auf den auf einer Fourdriniermaschine hergestellten, entwässerten und teilweise getrockneten Bogen aufgebracht und der überzogene Bogen dann weiterhin getrocknet und in üblicher Weise aufgewickelt. Es wurden sechs Versuche in folgender Weise durchgeführt:
Probe 1 Blindtest (keine Leimung) pH 5.6
" 2 mit Leimung wie oben beschrieben 5.6 η 3 η 7#0
π 4 .. e.o
5 Masse-Leimung mit 2%-igem Harz 4.7
6 Masse-Leimung mit 2%-igem Harz- 4.7 überzug und Oberflächenleimung
mit erfindungsgemässem Ueberzug
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Die Behandlungsbedingungen waren wie folgt:
Beschickung: ;90% Abfallpapier, 10% Kraft-Pulpe.
Maschinenbreite: 1,5-m Maschinengeschwindigkeit:90m/Min.
Leimungspresse: Bellmertype
Leimungsdruck: 3,5 kp/cra2
Leimungstemparatur: 55° C
Menge der Oberflächenleimung (Trockengewicht) bezogen auf das Papiergewicht: 0,2 - 0,25 %
In den Versuchen 5 oder 6, in denen Harz als Masse-Leimung verwendet wurde, wurde dieses in die Pulpe zusammen mit 5 % Alauneingegeben.
Bei den Versuchen 1-6 wurde in der Leimungspresse eine oxydativ abgebaute Maisstärke auf den teilweise getrockneten Bogen auf dem Draht (wire) aufgegeben, wie dies bei üblichen Verfahren vorgenommen wird. Es wurde eine Maisstärke, die unter der Handelsbezeichnung Amisole bekannt ist, verwendet. In den Fällen, in denen die Oberflächenleimung gemäss der Erfindung angewandt wurde (Versuche 2,3,4 und 6) wurde diese gleichzeitig mit der abgebauten Maisstärke angewandt, wobei das Verhältnis der Maisstärke zum Leimungsmittel 16:1 betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Tabelle
CTI O (O OO O (O
Eigenschaft Test
Richtung		 I II Proben
III		 IV V VI
pH - 5.6 5.6 7 8 * 4.7 4.7
Oberflächengewicht
(g/m2)		 - 88.4 86.4 92.0 87.6 ' 42.8 45.2
Zerreissfestigkeit
(kp)		 WMD
CMD		 5.9
3.02		 7.8
3.71		 7.0
3.80		 6.9
3.45		 3.17
1.44		 4.26
1.98
Dehnung beim
Zerreissen (%)		 VJMD
CMD		 2.0
2.4		 2.2
2.6		 1.8
2.0		 2.0
2.0		 2.0
2.2		 2.0
3.0
Zerreisslänge
(m)		 WMD
CMD		 4400
2300		 6100
2900		 4900
2600		 5400
2600		 4900
2300		 9
5230 O
2900
Elmendorf
Zerreisstest (cmg/cm)		 WMD
CMD		 132
156		 138
155		 147
180 .		 134
153		 49
57		 59
63
Tabelle 1 Fortsetzung
cn ο co co d>
Eigenschaft Test I II Proben III IV V VI
Richtung
Sprengfestigkeit
(Mullen)
(kp/cm2) 1.40 1.74 1.70 1.70' 0.82 0.96
absolut _
Sprengfestigkeit
(kp/cm2) 1.58 2.02 1.84 1.94 1.92 2.12
relativ - 98 122 121 153 35 59
Doppelfalt WMD 32 47 40 44 10 22
Wert CMD
Tabelle 1 Fortsetzung
co co ο co
Eigenschaft Test
Richtung		 I II Proben
III		 IV V VI
Cobb(10s)-Test
(g/m2)		 Oberseite 73.5 12.5 12.0 12.5 9.8 8.7
Dennison-Test Oberseite 10 18 18 20 9 16
Leimung (Sek.)
(natürlich)		 Screenseite
Oberseite		 13
18		 550
587		 1800
1800		 1800
1800		 77
68		 237
235
Leimung (Sek.)
(gereift)		 Screenseite
Oberseite		 17
18		 1138
912		 1800
1800		 1800 ·
1800		 55
75		 242
241
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Diese Versuche wurden unter Verwendung der folgenden Vorschriften durchgeführt:
Oberflächengewicht: ' DIN 53104
Zerreissfestigkeit: DIN 53112
Dehnung beim Zerreissen: DIN 53112
Zerreisslänge: DIN 53112
Zerreisstest (Elmendorf): DIN 53115
Sprengfestigkeit: DIN 51113
Cobbtest: ■ DIN 53132
Denni.sontest: T 459 su-65
Faltungsfestigkeit,
natürliche Leimung und gereifte Leimung (bestimmt nach Reifung
während 48 Stunden bei 20° C und 65 % RH).
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In den beigefügten Zeichnungen sind zwei Beispiele einer erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, worin bedeuten:
Figur 1 Diagramm eines Aufrisses einer Vorrichtung zur Abmessung der erforderlichen Mengen und zu deren Förderung,
Figur 2 Diagramm eines Plans einer Vorrichtung gemäss Figur 1,
Figur 3 Diagramm eines Aufrisses einer Erweiterung zu der Vorrichtung gemäss Figur 1,
Figur 4 Diagramm einer verbesserten Vorrichtung gemäss der Erfindung.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorschubvorrichtung (L) dargestellt, die das Leimungsmittel vom Vorratsbehälter (2)zu einer Waage $)befördert, bis die letztere unter Einwirkung einer bestimmten Gewichtsmenge die Last in den Rührbehälter (4)ableert und gleichzeitig über einen Endschalter die Vorschubeinrichtung ausschaltet.
Eine Dosierpumpe (5), die durch die Zuführungsvorrichtung in Gang gesetzt wird, fördert eine bestimmte Menge des heissen Wassers von dem Vorratsbehälter (10) in den Rührkessel (4) , innerhalb des von dem Relais vorbestimmten Zeitraumes, wobei dieser Zeitraum in jedem Fall grosser ist, als die Zeit, die erforderlich ist, um die. Waage (3) zu beladen und zu entleeren.
Nach Ablauf der vorgelegten Zykluszeit der Dosierpumpe (5) wird automatisch ein zusätzlicher Zyklus zur Zuführung des Leimungsmittels und von heissem Wasser durchgeführt, vorausgesetzt, dass der Niveauregler (6) den Zyklus nicht infolge
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einer Spitzenbelastung des Rührkessels (4) unterbrochen hat. Der Niveauregler (6) schaltet beim Erreichen des Minimalstandes den Zyklus wieder ein.
Der Rührmechanismus (7) bewirkt eine intensive Mischung des heissen Wassers mit der Mischung des Ketendimeren.
Die Dosierpumpe (8) fördert die erforderliche Menge der Emulsion von der Fasermaterial-Produktion über die Homogenisierungsvorrichtung (9) zum Verwendungsort.
Die Vorrichtung wird von der Fasermaterialproduktion her ein- und ausgeschaltet. Kontrollelemente signalisieren den Vorrat an Ketendimere-Mischung, Heisswasser und Emulsion automatisch.
Wie in Figur 3 dargestellt, bewirkt der Rührmechanismus (7) ein vorläufiges Vermischen der Leimungsmischung im Wasser und dann wird die Mischung durch die Pumpe (8) durch ein Sieb (10) gepumpt, das übergrosse Klumpen entfernt und dann durch einen verlängerten Kanal (11), gebildet aus einer Anzahl von Schikanen (12), zu der Homogenisierungsvorrichtung (9). Wenn das Sieb (10) nicht benutzt wird, muss die Homogenisierungsvorrichtung (9) in der Lage sein, eine gute Homogenisierung der von der Rührvorrichtung (7) hergestellten groben Emulsion herzustellen.
Eine verbesserte Emulgierungsvorrichtung gemäss der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt.
Das erfindungsgemässe Leimungsmittel wird in demVorratsbehälter (21) gelagert. Das im unteren Teil des Vorratsbehälters (21) befindliche, bewegliche Fussteil(22) wird durch eine exzentrische Bewegung hin und her bewegt, so dass am unteren
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Rand Oeffnungen in Richtung der darunter befindlichen Wiegevorrichtung (2 3) entstehen. Die pulverförmigen Produkte fallen durch diese Oeffnungen.
Wenn durch die Bewegung des Fussteils (22) die Wiegevorrichtung
(23) mit dem Nominalgewicht des Leimungsmittels beschickt worden ist, drückt dieses Gewicht die Skala herunter und entleert das Leimungsmittel auf die kontinuierliche Fördervorrichtung (24), die unter der Wiegevorrichtung (23) angeordnet ist und die gleichzeitig durch elektrische, elektronische oder mechanische Vorrichtungen die Bewegung des Fussteils (22) unterbricht.
Die Fördervorrichtung (24) führt das Leimungsmittel in den Rührtank (25). In diesem Tank bewirkt der Rührer (26) eine intensive Vordispergierung des Leimungsmittels mit dem heissen Wasser, das über das Ventil (27) aus dem Heisswassertank (28), der unter Druck steht, eingeführt wird. Das in dem Rührkessel
(24) mit Wasser vordispergierte Leimungsmittel kann dann, wenn es frei von Klumpen ist in den Tank (29) f Hessen, da die Trennwand (30) mit Oeffnungen von 1 bis 4 mm versehen ist. Die Pumpe (31) entnimmt kontinuierlich vorbestimmte Mengen einer vordispergierten Emulsion aus dem Tank (29) und presst sie über eine Kaskade oder Röhren-Spiralsystem (32) in den Homogenisator (33) .
Wenn die Pumpe (31) beispielsweise 10 Liter der Emulsion pro Minute aus dem Vorratsbehälter (29) abzieht, stellt das Ventil (27) automatisch das Niveau des Rührkessels (25) und des Tanks (29), die durch Oeffnungen verbunden sind, wieder her. Aus diesem Grund schaltet die Pumpe (31) die exzentrische Bewegung des Fussteils (22) über ein Zeitrelais. Die Bewegung des Fussteils (22) wird wieder eingeschaltet durch die Wiegevorrichtung
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(23), sobald die letztere das Nominalgewicht des Leimungsmittels erhalten hat und dieses in die Fördervorrichtung (24) abgegeben ist. Die in das Zeitrelais eingegebene Periode zum Einschalten der exzentrischen Bewegung des Fussteils (22) muss immer länger sein als die Zeit, die erforderlich ist, um die Wiegevorrichtung (23) zu entleeren.
Mit der erfindungsgemassen Vorrichtung wird eine konstante, fein dispergierte Emulsion des Leimungsmittels in dem folgenden Sinn hergestellt:
Das Leimungsmittel (bestehend aus mit Emulgiermittel imprägniertem Polysaccharid und grobkörnigemDiketen) wird intensiv vordispergiert durch das Rühren mit dem heissen Wasser, das durch das Ventil (27) eintritt.
Das vordispergierte Leimungsmittel enthält noch verhältnismässig grobe Partikel aufgrund des hydrophoben Verhaltens des Ketens. Durch das Quellen des hochmolekularen Polysaccharids wird die Emulsion sofort viscos und die Abtrennung des Diketens von den anderen Komponenten verhindert, die durch das Rühren verursachte Turbulenz verhindert ebenfalls diese Abtrennung,
Die Oberfläche der in Wasser gut gequollenen Polysaccharidmoleküle werden oberflächenaktiv zur Aufnahme der Diketenmoleküle, durch den angewandten Emulgator.
Wenn die Polysaccharide mit Wasser gequollen sind, sind sie einige hundert Male grosser als die Diketenmoleküle.
Durch die Wirkung des Rührens entsteht in der sehr viscosen Emulsion eine intensive Reibung zwischen den sehr grossen Polysaccharidmolekülen, so dass das Diketen, das bei Temparaturen von mindestens 55° C flüssig ist, mechanisch auf der Oberfläche des gequollenen Polysaccharides verteilt wird.
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Um eine genügende Zeit zum Quellen des Polysaccharides zur Verfügung zu haben, wird die vordispergierte Emulsion über ein System von Kaskaden oder Ringkanälen (32) geführt, dass, bevor die Emulsion den Homogenisator passiert hat, eine minimale Zeit zum Quellen vergangen ist und die Wirkung des Homogenisators ( 33) in dem Sinne gesichert ist, dass der mechanische Reibeffekt die erforderliche feine Verteilung der Ketenmoleküle auf den vollständig gequollenen Polysaccharidmolekülen bewirken kann.
Das Volumen der Kaskade oder der Ringröhren (32) muss immer so gross sein, dass die Verweilzeit der vordispergierten Emulsion zwischen der Pumpe (31) und den Homogenisator (33) mindestens gleich der minimalen Quellzeit des Polysaccharides ist.
In Abhängigkeit von der Qualität des Polysaccharides und der Temparatur des Wassers kann die Quellzeit 30 ,Sekunden bis 15 Minuten betragen. Im Anschluss an(den Homogenisator wird die nun ausserordentlich fein dispergierte Emulsion des Leimungsmittels direkt der Verwendung zugeführt.
Sie kann als Oberflächenleimung angewandt werden, wobei sie auf die Bahn aufgebracht wird, die sich auf dem Draht (wire) befindet, nachdem er genügend getrocknet ist (d.h. Entfernung von 85 % der Feuchtigkeit). Sie kann auch als Masse-Leimung verwendet werden, wobei sie mit der Pulpe, d.h. mit dem Wasser vermischt wird.
Bei der Papierherstellung gemäss der vorliegenden Erfindung kann die Reaktionsgeschwindigkeit des Ketendimeren in der Cellulosefaserstruktur durch einen Hitzeschock beschleunigt werden, der durch eine Vorrichtung geliefert wird, die unmittelbar nach der Aufbringung der Leimung angeordnet ist,
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wobei die Anwendung eines derartigen Hitzeschocks bewirkt, dass mindestens die äusseren Schichten des Faserbandes, zu der Zeit, zu der es das Ende des Produktionsbandes er- · reicht, schon eine Bindung aufweist. Wenn das ih der Cellulosefaserstruktur enthaltene Ketendimere in die Nähe seines Siedepunkts bei etwa 240° C durch eine sehr kurze Hitzeanwendung gebracht wird, geht die Reaktion mit den OH-Eadikalen der Cellulose mit geringer Geschwindigkeit vor sich. Da das · meiste. Cellulosefasermaterial durch Massenherstellung auf kontinuierlich arbeitenden Maschinen hergestellt wird, ist es beim erfindungsgemässen Verfahren möglich, dass die Vorrichtung, die den Hitzeschock bewirkt, ober- und unterhalb der Faserbahn, gerade gegenüber der Bahn-Aufnahmevorrichtung, angeordnet ist.
Die verwendete Hitzequelle kann bestehen aus Infrarotröhren, Heissluftdüsen, Gasflammen oder erhitzten Metallgegenständen, die in solcher Weise angewendet werden, dass es möglich ist, die Dauer jeder Hitzeanwendung auf die Faserbahn, die das Material der Hitzequelle zuführt, zu regulieren, so dass sie einer Vielzahl von Arbeitsgeschwindigkeiten angepasst werden kann. Dies wird bei der Verwendung von Strahlungshitze durch Schliessen oder Oeffnen von Schaltern von einer oder mehreren Strahlungselementen, die über der Faserband angeordnet sind, bewirkt, oder durch Anordnung (extending or shortening) der Gleitverbindung des Faserbandes, vorzugsweise über auf 250° C erhitzte Metalloberflächen.
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Claims (19)

  1. PATENTAN SPRU E CHE
    1» Mittel zum Leimen von Papier enthaltend ein
    J Ketenaiiaeres, ein polymeres Kohlenhydrat
    (Polysaccharid) und ein Emulgiermittel,
    dadurch gekennzeichnet, dass es eine trockene
    Mischung ist, die aus zwei verschiedenen Arten von getrennten Partikeln besteht, wovon die
    eine Art Körner des Ketendimeren und die andere Partikel des Kohlenhydrates sind, die das Emulgiermittel auf der Oberfläche oder eingearbeitet enthalten.
  2. 2. Mittel nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Kohlenhydrat Carboxymethylcellulose, ein Galactomannan oder eine
    nichtkationische Stärke ist.
  3. 3. Mittel nach Patentanspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stärke ableitet von Mais,
    wachsartigem Mais, oder Tapioca.
  4. 4. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Kohlenhydrat eine Viscosität von mindestens 201OOO cp hat
    (Brookfield bei einer Konzentration von 10% und bei 65° C).
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  5. 5. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Dimere mindestens 15 Gewichtsprozent der trockenen Mischung, das Emulgiermittel etwa 10 - 25 Gewichtsprozent des Dimeren ausmacht und dass der Rest im wesentlichen aus Stärke oder einem anderen Kohlenhydrat besteht.
  6. 6. Mittel nach einem der vorangehenden Patentansprüche' dadurch gekennzeichnet, dass es ein Enzym enthält.
  7. 7. Mittel nach Patentanspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Redox-Katalysator enthält.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung eines Mittels nach einem der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Emulgiermittel auf die Partikel des Kohlenhydrates in der Weise aufgesprüht wird, dass das Emulgiermittel von den Partikeln absorbiert wird und dass dann die besprühten Partikel mit den Partikeln des Ketendimeren vermischt werden.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung einer Leim-Emulsion gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    1. Dispergieren in Wasser: (i) ein Ketendimeres (ii) ein polymeres Kohlenhydrat und (iii) ein
    Emulgiermittel,
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    _ 22 —
    2. Stehenlassen der wässrigen Dispersion dieser drei Bestandteile solange, bis das Schutz-Kohlenhydrat gequollen ist (eine Kolloidale Lösung bildet) und
    3. Nachdem das Schutz-Kohlenhydrat in Wasser gequollen ist, die Dispersion intensiv homogenisieren, so dass eine geeignete Emulsion des Ketendimeren zur Leimung von Papier entstanden ist.
  10. 10. Verfahren nach Patentanspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die anfängliche Mischung zu Wasser zugefügt wurde und bevor die wässrige Suspension gemäss Verfahrensschritt 2 zum Quellen des Kohlenhydrates stehengelassen wird, die Dispersion zur Entfernung von Teilchen oder Klumpen, die eine Partikelgrösse von mehr als 4 mm haben, gesiebt wird.
  11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass bei Verfahrensschritt solche Partikel des Kohlenhydrates, die vorher mit dem Emulgiermittel imprägniert wurden, in Wasser dispergiert werden.
  12. 12. Verfahren nach Patentanspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass bei Verfahrensschritt 1 eine vorher hergestellte Mischung, enthaltend sowohl
    die Ketendimere, als auch das imprägnierte Kohlenhydrat, in Wasser dispergiert wird.
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  13. 13. Vorrichtung zur Herstellung einer Leimungs-Emulsion, umfassend:
    (i) eine Mischzone/ versehen mit Zuführungen für Wasser und"das im Wasser zu dispergierende Pulver, sowie mit einer Vorrichtung zum Verteilen des Pulvers in Wasser,
    (ii) eine Hauptkammer, die in Verbindung steht mit der Mischzone und aus der die Suspension in die Quellzone überführt werden kann,
    (iii) eine Siebvorrichtung zur Abtrennung der Mischzone von der Hauptkammer.
    (iv) eine Quellzone; enthaltend einen Durchtritt für die Flüssigkeit, die ausreichend lang ist, damit das Kohlenhydrat während des Durchtritts quellen kann,
    (v) eine Homogenisierurigszone versehen mit
    einer Vorrichtung zur intensiven Bev/egung der von der Quellzone gelieferten Dispersion.
  14. 14. Vorrichtung nach Patentanspruch 12 dadurch■gekennzeichnet , dass die Quellzone ein Schlangenrohr oder eine Spule mit einer Anzahl von Windungen, die die Mischzone umgeben, enthält.
  15. 15. Vorrichtung nach Patentanspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Quellzone eine Anzahl von Kascadon umfasst.
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    26.7.1974 Sp/en
  16. 16. Verfahren zur Herstellung von Papier aus einer verdünnten Papier-Pulpe, Entwässern und Trocknen des hergestellten Bogens, dadurch gekennzeichnet, dass als Leimungsmittel eine Emulsion verwendet wird, hergestellt aus einer Zubereitung gemäss einem der Ansprüchel - 7 oder eine Emulsion, hergestellt nach einem der Patentansprüche 9-12 oder eine Emulsion, hergestellt in einer Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 13, 14 oder 15.
  17. 17. Verfahren nach Patentanspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion der Pulpe vor der Herstellung der Papierbogen zugegeben wird.
  18. 18. Verfahren nach Patentanspruch 16 dadurch crekennzeichnet, dass die Emulsion auf die Oberfläche des fertigen Papierbogens aufgebracht wird.
  19. 19. Verfahren nach Patentanspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass auf den faserförmigen Bogen, der mit dem Leimungsmittel überzogen ist, ein Hitzeschock von 150 - 300° C ausgeübt wird.
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