DE2522306B2 - Cyclische, substituierte dicarbonsaeureanhydride enthaltendes papierleimungsgemisch und dessen verwendung - Google Patents
Cyclische, substituierte dicarbonsaeureanhydride enthaltendes papierleimungsgemisch und dessen verwendungInfo
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Description
(A) O
R-R'
worin R eine Dimethylen- oder Trimethylengruppe
bedeutet und R' eine hydrophobe Gruppe mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen, die
aus der Klasse Alkyl-, Alkenyl-, Aralkyl- und
Ardlkenylgruppen ausgewählt ist, darstellt, oder der Formel:
Rv
O H CH2
(B) C-C-CH-CH=CH-R,
C-CH2
worin R* eine Alkylgruppe mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen und R, eine Alkylgruppe mit
mindestens 4 Kohlenstoffatomen bedeuten und R1 und R^ austauschbar sind,
(b) 3 bis 20 Gewichtsteile eines Poiyoxyalkylenafkyl-
oder Polyoxyalkylenalkyl-aryläthers oder des entsprechenden Mono- oder Diesters aus der
Gruppe:
1. C,H2, + 1—C—0-[(CH2J1-CH2-CH2-OL1-C-CnH2n + 1
Il
2. HO-C(CH2J1-CH2-CH2-OL-C-CnH2n + 1
3. HO-[ICH2)-CH2-CH2-O]111-R-CnH2n + 1
4. HO-C(CH2J1-CH2-CH2-OL-CnH2n +
worin A'und η ganze Zahlen im Bereich von 8 bis
20 sind, R für eine Arylgruppe steht, m eine ganze Zahl im Bereich von 5 bis 20 und / den Wert O
oder 1 hat, und
(c) Wasser
enthält.
(c) Wasser
enthält.
2. Verfahren zur Papierleimung unter Verwendung des Mittels nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel
a) in Abwesenheit von hohen Scherkräften und bei Normaldrücken emulgiert wird und
b) diese Emulsion in der Papiermasse vor dem Durchlauf durch die Trockenstufe des Papierher-Stellungsprozesses
in einer Konzentration des substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids von 0,01 bis 2,0%, bezogen auf das
Trockenfasergewicht, innig dispergiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion in situ in dem Papiermassensystem
zu einem beliebigen Punkt während des Herstellungsprozesses unter gutem Durchbewegen
gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion vor der Einführung in das
Papiermassensystem gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor der Zugabe zu dem
Papiermassensystem in Wasser in einer solchen Menge, daß das substituierte cyclische Dicarbonsäureanhydrid
in Konzentration von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das gesamte emulgierte Leimungsgemisch,
enthalten ist, emulgiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimungsgemisch in Form einer
wäßrigen Emulsion auf das gebildete Gewebe vor dem Trockenvorgang aufgesprüht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Faseraufschlämmung
mindestens 0,01 %, bezogen auf das Trockenfasergewicht, eines kationischen Retentionsmittels zugesetzt
wird.
Die Erfindung betrifft ein cyclische, substituierte carbonsäureanhydride enthaltendes Papierleimungsmisch
sowie ein Verfahren zur Papierleimung unter rwendung dieses Gemisches.
Die hierin verwendeten Bezeichnungen »Papier und Pappe« schließen biattartige Massen und geformte
Produkte ein, welche aus faserartigen Cellulosematerialien hergestellt sind, die· sich sowohl von natürlichen als
h synthetischen Quellen ableiten. Eingeschlossen
«ind auch blattartige Massen und geformte Produkte, ,lie aus Kombinationen von celluloseartigen und
η ehtcelluloseartigen Materialien hergestellt sind, welche
sich von synthetischen Stoffen, wie z. B. Polyamid-, Polyester- oder Polyacrylharzfasern, sowie von Mineralfasern
wie Asbest oder Glas, herleiten.
Papier und Pappe werden oftmals mit verschiedenen hydrophoben Materialien geleimt, welche z. B. KoIohonium
Wachsemulsionen, Gemische von Kolophomm mit Wachsen, Ketendimere, lsocyanatderivate,
Fettsäurekomplexe, Fluorkohlenwasserstoffe, bestimmte Styrolmaleinsäureanhydrid-Copolymere sowie die
substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydride, die nachstehend genauer beschrieben werden, einschließen,
niese Materialien werden als Leimungsmittel bezeichnet und sie können während des tatsächlichen
Paoierherstellungsvorgangs eingeführt werden, wobei dieses Verfahren als inneres oder Maschinenleimen
bekannt ist Sie können aber auch auf die Oberfläche des fertigen Gewebes oder Blattes aufgebracht werden, in
welchem Falle das Verfahren als äußeres oder Oberflächenleimen bezeichnet wird.
Aus der US-PS 31 39 373 ist bereits ein Papierleimunesverfahren
sowie ein hierzu verwendetes Mittel bekannt, das cyclische substituierte Dicarbonanhydnde
^Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes
Leimungsmittel zur Verfugung zu stellen, das durch seine verminderte Wasser- und Tinte- bzw. Druckfarbenabsorption
sowie durch seine gesteigerte Beständigkeit gegenüber sauren und alkalischen wäßrigen
Lösungen gekennzeichnet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. ' Gegenstand der Erfindung ist daher ein cyclische,
substituierte Dicarbonsäureanhydride enthaltendes Pa-
pierleimungsgemisch, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß es
(a) 80 bis 97 Gewichtsteile eines substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydridsder Formel:
IO
15
20
35
(A)
/ \
O R-R'
O R-R'
I!
ο
worin R eine Dimethylen- oder Trimethylengruppe bedeutet und R' eine hydrophobe Gruppe mit mehr
als 5 Kohlenstoffatomen, die aus der Klasse Alkyl-, Alkenyl-, Aralkyl- und Aralkenylgruppen ausgewählt
ist, darstellt, oder der Formel:
(B)
H CH2
^ I I
C-C-CH-CH=CH-R,
C-CH2
worin Rx eine Alkylgruppe mit mindestens 4
Kohlenstoffatomen und Ry eine Alkylgruppe mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen bedeuten und Rx
und Ry austauschbar sind,
(b) 3 bis 20 Gewichtsteile eines Polyoxyalkylenalkyl- oder Polyoxyalkylenalkylaryläthers oder des entsprechenden
Mono- oder Diesters aus der Gruppe:
.C,H2,+1-C-O-[(CH2),-CH2-CH2-O]m-C-C„H2,H
2. HO-[(CH2),-CH2-CH2-O]m-C-C„H2n+1
3. HO-
4. HO-OCH2),-CH2-CH2-O]1n-C11H2n+1
und
(c) Wasser
enthält.
(c) Wasser
enthält.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Papierleimung unter Verwendung des
oben beschriebenen Mittels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mittel
a) in Abwesenheit von hohen Scherkräften und bei Normaldrücken emulgiert wird und
b) diese Emulsion in der Papiermasse vor dem Durchlauf durch die Trockenstufe des Papierherstellungsprozesses
in einer Konzentration des substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids von 0,01 bis 2,0%, bezogen auf das Trockenfasergewicht,
innig dispergiert.
Spezielle Beispiele von Leimungsverbindungen, die unter die Struktur (A) fallen, sind Isooctadecenylbernsteinsäureanhydrid,
n-Hexadecenylbernsteinsäureanhydrid, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäureanhydrid,
Decenylbernsteinsäureanhydrid, Octenylbernsteinsäureanhydrid und Triisobutenylbernsteinsäureanhydrid.
Leimungsmittel, in denen R' mehr als 12 Kohlenstoff atome enthält, werden bevorzugt. Die
Leimungsmittel mit der Struktur (A) werden genauer in der US-PS 31 02 064 beschrieben.
Spezielle Beispiele für Leimungsmittel, die unter die Struktur (B) fallen, sind i-Octyl-2-decenylbernsteinsäureanhydrid
und i-Hexyl-2-octenylbernsteinsäureanhydrid.
Die Leimungsverbindungen der Struktur (B) sind näher in der US-PS 38 21 069 beschrieben.
Nach dem Stand der Technik ist es zum Erhalt einer guten Verleimung mit den oben beschriebenen Leimungsmitteln
zweckmäßig, daß diese gleichförmig in der Faseraufschlämmung mit so kleinen Teilchengrößen
wie möglich dispergiert werden. Bei der üblichen Zugabepraxis dieser Leimungsverbindungen zu der
Papiermasse vor der Gewebebildung wird daher die Leimungsverbindung in Form eine wäßrigen Lösung
zugesetzt, die unter Zuhilfenahme von Emulgierungsmitteln hergestellt worden ist.
Diese bekannten Emulgierungstechniken, bei denen Emulgierungsmitte! verwendet werden, die als Schutzkolloide wirken, wie z. B. kationische oder gewöhnliche
Stärken, Gummi arabikum, Gelatine, kationische Polymere oder Polyvinylalkohol, oder bei denen Netzmittel
in Kombination mit den obengenannten Emulgierungsmitteln verwendet werden, haben jedoch mehrere
Nachteile. Ein Hauptnachtei! liegt in der Notwendigkeit, relativ komplexe teuere und schwere Einrichtungen zu
verwenden, die dazu imstande sind, hohe Homogenisierungsdrücke auszuüben, in Verbindung mit den starren
Verfahrensmaßnahmen hinsichtlich der Emulgierungsproportionen und -temperaturen etc., um eine zufriedenstellende
Emulsion des Leimungsmittels aus dem cyclischen Dicarbonsäureanhydrid herzustellen. Weiterhin
haben sich Versuche, um Netzmittel alle;n zu verwenden, d. h. ohne Emulgierungsmittel zu arbeiten,
in der Technik als vollständig unzufriedenstellend erwiesen. Bei Verwendung eines Netzmittels ist es nach
dem Stand der Technik nicht möglich gewesen, eine stabile Emulsion mit kleiner Teilchengröße herzustellen,
und/oder die Emulsion ergab kein ausreichendes Leimungsverhalten. In manchen Fällen hat die resultierende
Emulsion auch in nachteiliger Weise andere Eigenschaften des geleimten Papiers beeinträchtigt,
z. B. als Verlust der Naßfestigkeit. Ein weiterer Nachteil, der bei verschiedenen Emulsionen festgestellt wird, die
mit bestimmten Netzmitteln hergestellt worden sind, zeigt sich beim Altern des behandelten Papiers, weil sich
beim Tinteneintauchtest viele kleine hydrophile Flecken bilden.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Verwendung von vielen Netzmitteln beim Papierherstellungsprozeß
schwerwiegende Betriebsprobleme mit sich bringt, z. B. ein starkes Schäumen der Masse. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren wird nun die Notwendigkeit der Verwendung einer schweren Einrichtung 7\\r Herstellung
der Emulsion eliminiert und es wird eine bessere Flexibilität bei der Herstellung und Verwendung des
Leimungsgemisches erhalten. Weiterhin wird bei der Herstellung der Emulsionen der Leimungsgemische
gemäß der Erfindung leicht eine kleinere Teilchengröße erzielt, und die Stabilität der resultierenden Emulsionen
ist im allgemeinen besser als beim Stand der Technik. Weiterhin führt die Verwendung der erfindungsgemä-Ben
Leimungsgemische zu einem signifikant verbesserten Leimungsverhalten (d. h. bei einer gegebenen
Konzentration des Leimungsmittels wird eine verbesserte Leimung erhalten), und die Erfindung führt auch zu
einer verbesserten Betriebsfähigkeit, was sich durch einen verminderten Aufstau der Fasern und des
Leimungsmittels auf den Preßwalzen der Papiermaschinen anzeigt.
Es wurde nun gefunden, daß Leimungsgemische aus einem substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrid
und einem Polyoxyalkylenalkyl- oder Polyoxyalkylenalkylaryläther oder dem entsprechenden Mono- oder
Diester in speziellen Verhältnismengen ohne weiteres verbesserte Leimungsemulsionen ergeben, wobei es
nicht notwendig ist, eine schwere Homogenisierungseinrichtung zu verwenden. Es hat sich gezeigt, daß
dieses Gemisch emulgiert wird, wenn man es lediglich
ίο rührt oder durch ein Mischventil oder einen Aspirator
leitet. Die auf diese Weise hergestellte Emulsion ist für technische Zwecke angemessen stabil, und sie besitzt
eine genügend kleine Teilchengröße, daß eine ausgezeichnete Leimung des resultierenden Gewebes erzielt
wird.
Es ist auch ein Merkmal der Erfindung, daß bei einer Variierung des Verfahrens das Leimungsgemisch beim
Verleimungsverfahren ohne eine vorhergehende Emulgierungsstufe
verwendet werden kann. Bei dieser Variation wird das Gemisch zu dem Papiermassen-Herstellungssystem
unter gutem Rühren bzw. Schlagen vor der Raffinierung der Masse gegeben. Das gewöhnliche
Rühren bzw. Schlagen der Masse beim Durchlauf durch Raffinatoren hat sich als ausreichend erwiesen, um das
Gemisch zu emulgieren, so daß in dem resultierenden geleimten Gewebe ausgezeichnete Verleimungseigenschaften
erhalten werden.
Die hierin verwendeten Polyoxyalkylenalkyl oder Polyoxyalkylenalkylaryläther oder die entsprechenden
Mono- oder Diester umfassen Polyoxyäthylen- oder Polyoxypropylenalkyl- und -alkylaryläther oder -ester
mit 5 bis 20 Polyoxyäthylen- (oder Polyoxypropylen-)-Einheiten, wobei die Alkylgruppen 8 bis 20 Kohlenstoffatome
enthalten und die Arylgruppe vorzugsweise eine
Phenylgruppe ist. Die Herstellung dieser Äther und Ester ist bekannt.
Gemäß der Erfindung wird das Leimungsgemisch in der Weise gebildet, daß man 80 bis 97 Teile,
vorzugsweise 90 bis 95 Teile, des obengenannten cyclischen Anhydrids mit 3 bis 20 Teilen, vorzugsweise 5
bis 10 Teilen, der ausgewählten Polyoxyalkylenalkyl- oder -alkylaryläther oder -ester vermischt. Es können
Gemische mit verschiedenen Kombinationen von Leimungsverbindungen und/oder Polyoxyäthylenalkyl-
oder -alkylaryläthern oder -estern dazu verwendet werden, um das jeweilige Leimungsgemisch herzustellen,
solange sie in den Rahmen der Erfindung fallen. Um eine Emulsion herzustellen, wird das Leimungsgemisch
im allgemeinen zu Wasser in einer genügenden Menge gegeben, daß eine Emulsion erhalten wird, welche das
substituierte cyclische Dicarbonsäureanhydrid in einer Konzentration von etwa 0,5 bis 20 Gew.-% enthält. Das
wäßrige Gemisch wird danach genügend emulgiert, indem es lediglich unter mäßigem oder schnellem
Rühren verrührt wird oder indem es durch ein Mischventil, einen Aspirator oder eine öffnung geleitet
wird, so daß die mittlere Teilchengröße der resultierenden Emulsion weniger als 3 μ beträgt. Bei der
Herstellung der Emulsion ist es auch möglich, die Komponenten des Leimungsgemisches zu dem Wasser
getrennt zu geben, und die Emulsion kann durch ein kontinuierliches oder ein absatzweise geführtes Verfahren
hergestellt werden.
Bei der tatsächlichen Verwendung ist im allgemeinen
fi.s keine Verdünnung der Emulsion notwendig. Die auf
diese Weise hergestellte Emulsion wird einfacherweise zu dem Naßende der Papierherstellungsmaschine oder
zu dem Massenherstellunessvstem eeeeben. so daß eine
Konzentration des substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids
von etwa 0,01 bis 2,0% bezogen auf das Trockenfasergewicht, erhalten wird. Innerhalb des
genannten Bereiches hängt die jeweilige genaue Menge des Leimungsmittels zum größten Teil von der Art der
Papierfaseraufschlämmung, die verwendet wird, den speziellen Betriebsbedingungen und dem speziellen
Endzweck des Papiers ab. So erfordert z. B. ein Papier, das eine gute Wasserbeständigkeit oder Tintenhinhaltung
haben muß, die Verwendung von höheren Konzentrationen des Leimungsmittels als es bei einem
Papier der Fall ist, das bei Anwendungszwecken eingesetzt wird, bei denen keine überschüssige Verleimung
erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man anstelle der Zugabe der Verleimungsemulsion
zu dem Massenherstellungssystem oder dem Naßende die Verleimungsemulsion auf die Oberfläche
des gebildeten Gewebes an einem beliebigen Punkt vor der Trocknungsstufe aufbringen. Bei dieser Ausführungsform
wird die Emulsion in den Konzentrationen verwendet, wie sie hergestellt wird, und sie wird auf das
Gewebe so aufgesprüht, daß eine Konzentration des Leimungsmittels von etwa 0,01 bis 2,0%, bezogen auf
das Trockenfasergewicht, erhalten wird.
Wenn das Leimungsgemisch zu dem Massenherstellungssystem vor der Raffinierung gegeben wird, dann ist
es nicht erforderlich, eine getrennte Emulgierungsstufe durchzuführen. Die Menge des auf diese Weise
zugesetzten Leimungsgemisches sollte so bemessen sein, daß eine Konzentration des substituierten cyclischen
Dicarbonsäureanhydrids von etwa 0,01 bis 2,0%, bezogen auf das Trockenfasergewicht, erhalten wird.
Ein wichtiger Faktor für die wirksame Verwendung der erfindungsgemäßen Leimungsgemische sieht ihre
Verwendung in Verbindung mit einem Material vor, daß entweder kationisch ist oder das dazu imstande ist, in
einer solchen Weise zu ionisieren oder zu dissoziieren, so daß ein oder mehrere Kationen oder andere positiv
geladene Teile erzeugt werden. Diese kationischen Mittel, wie sie nachstehend genannt werden, haben sich
als geeignete Mittel erwiesen, um die Retention der substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydride zu
unterstützen und um letztere in enge Nähe zu den Papierfasern zu bringen. Beispiele für Materialien, die
bei dem erfindungsgemaßen Verfahren als kationischc Mittel verwendet werden können, sind Alaun, Aluminiumchlorid,
langkettigc Fettamine, aminhaltigc synthetische
Polymere (primäre, sekundäre, tertiäre oder quaternärc Amine), Natriiimaluminat, Chromsulfm,
substituierte Polyacrylamide, tierische Leime, kutionische wärmehärtende Harze und Polyamidpolymere.
Von besonderer Eignung als kationischc Mittel sind verschiedene kationische Stärkederivate mit Ginschluß
von primären, sekundären, tertiären oder quaternäron
Aminstarkederivaten und anderen kationischen stickstoffsubstituierten Stärkederivaten sowie kationischen
Sulfonium- und Phosphonlumsträkederlvatcn. Solche Derivate können aus allen Arten von Stärken
hergestellt werden, mit Einschluß von solchen aus Mals, Manlol, Kartoffeln, wachsartigem Mais, Weizen und
Reis. Sie können wolterhln In Ihrer ursprünglichen
Kornform eingesetzt werden, oder sie können in vorgelatinierte, In kaltem Wasser lösliche Produkte
umgewandelt werden.
Alle obengenannten kationischen Mittel können zu der Masse, d.h. zu der Papierfaseraufschlämmung,
entweder vor. zusammen mit oder nach der Zugabc des
Leimungsgemisches oder der Leimungsemulsion zugesetzt werden, und dies kann an jedem beliebigen Punkt
des Papierherstellungsprozesses vor der letztlichen Umwandlung der nassen Aufschlämmung in ein
trockenes Gewebe oder ein Blatt erfolgen.
Hinsichtlich der erforderlichen Menge des kationischen Mittels wird bei üblichen Bedingungen das
kationische Mittel zu dem Massensystem in einer Menge von mindestens 0,01%, vorzugsweise von 0,025
ίο bis 3,0%, bezogen auf das Trockenfasergewicht,
gegeben. Obgleich Mengen im Überschuß über 3% verwendet werden können, sind die Vorteile der
Verwendung von erhöhten Mengen des kationischen Mittels für Leimungszwecke im allgemeinen nicht durch
wirtschaftliche Umstände gerechtfertigt.
Nach der Zugabe der Leimungsemulsion des kationischen Mittels wird das Gewebe gebildet und in üblicher
Weise auf der Papiermaschine getrocknet. Obgleich im allgemeinen eine volle Verleimung unmittelbar nach der
Papiermaschine erhalten wird, kann eine weitere Verbesserung der Wasserbeständigkeit des mit den
erfindungsgemaßen Leimungsgemischen hergestellten Papiers manchmal erhalten werden, wenn man die
resultierenden Gewebe, Platten oder geformten Produkte härtet. Dieser Härtungsprozeß sieht im allgemeinen
ein Erhitzen des Papiers auf Temperaturen im Bereich von 80 bis 1500C über einen Zeitraum von 1 bis
60 min vor. Es ist jedoch zu beachten, daß ein Nachhärten für eine erfolgreiche Durchführung der
hierin beschriebenen verbesserten Verleimungsmethode nicht wesentlich ist.
Die erfindungsgemäßen Leimungsgemische können naturgemäß erfolgreich zur Verleimung von Papierverwendet
werden, das aus allen Typen von sowohl celluloseartigen Fasern als auch von Kombinationen
von celluloseartigen Fasern mit nichtcelluloseartigen Fasern hergestellt ist. Harzholz- oder Weichholz-Cellulosefasern,
die verwendet werden können, schließen Fasern aus gebleichtem und ungebleichtem Sulfat-/
Kraftzellstoff, gebleichtem und ungebleichtem Sulfitzellstoff, gebleichtem und ungebleichtem Sodaprodukt,
neutralem Sulfitzellstoff, gemahlenem Holz, halbchemischem gemahlenen Holz und jeder beliebigen Kombination
daraus ein. Diese Bezeichnungen beziehen sich auf
is Papierfasern, die mittels einer Vielzahl von Prozessen
hergestellt worden sind, welche in der Papierindustrie verwendet werden. Weilerhin können auch synthetische
Cclluloscfasern des Viskoserayon- oder regenerierten Cellulosetyps verwendet werden sowie zurückgeführte
M> Abfallpapiere von verschiedenen Quellen.
Alle Arten von Pigmenten und Füllstoffen können ir üblicher Weise zu dem Papier gegeben werden, da;
erfindungsgemtiß geleimt werden soll. Solche Materia
iien sind z. B. Ton, Talk, Titandioxid, Calciumcarbonat
^ Calciumsulfat und Diatomocnerde. Es können aucl
weitere Zusatzstoffe, wie z.B. Alaun, und ander«
da mische ergibt, wie In den Beispielen erläutert wird, cli
Papier mit verbesserten Leimungseigenschaften, ζ. Ε einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Wasse
oder sauren Tintenlösungen. Anders ausgedrückt kan ein spezifizierter Grad der Lclmungsolgcnschaften i
(-ι Wasser mit einer geringeren Menge des Lcimungsmii
tcls erhalten werden, wenn das Leimiingsmiuel gemä
der Erfindung anstelle den bekannten Methode verwendet wird.
'09 633/3
Weiterhin besteht der Vorteil, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Leimungsgemische nicht auf
einen besonderen pH-Bereich begrenzt ist, wodurch die Verwendung zur Behandlung von neutralen und
alkalischen Faseraufschlämmungen sowie von sauren Faseraufschlämmungen gestattet wird. Die Leimungsgeinische
können somit in Kombination mit Alaun, der üblicherweise bei der Papierherstellung verwendet
wird, als auch mit anderen sauren Materialien verwendet werden.
Umgekehrt können sie auch mit Calciumcarbonat oder anderen alkalischen Materialien in der Masse
verwendet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Leimungsgemische besteht darin, daß sie die Festigkeit des
Papiers bei den in der Industrie normalerweise verwendeten Konzentrationen nicht signifikant verringern
und daß sie bei der Verwendung mit bestimmten Zusatzstoffen tatsächlich die Festigkeit der fertigen
Blätter erhöhen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung dieser Leimungsgemische besteht darin, daß zur
Entwicklung des vollen Leimungswertes nur ein Trocknen oder milde Härtungsbedingungen erforderlich
sind.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind sämtliche Teile auf das Gewicht bezogen.
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung eines Leimungsgemisches, das für die erfindungsgemäßen
Leimungsgemische charakteristisch ist und das in Form einer wäßrigen Emulsion verwendet wird. Diese
Emulsion wird anhand der Teilchengröße sowie der Wasserbeständigkeit des damit verleimten Papiers mit
einer herkömmlichen Emulsion verglichen, in der ein substituiertes cyclisches Dicarbonsäureanhydrid mit
kationischer Stärke emulgiert ist. Ein weiterer Vergleich wird mit einem Kolophonium/Alaun-Verleimungsverfahren
durchgeführt, wie es üblicherweise in der Papierindustrie angewendet wird. Die erheblich leichtere
Emulgierbarkeit der erfindungsgemäßen Leimungsgemische wird auch durch die Maßnahmen gezeigt, die
bei der Herstellung der Leimungsemulsionen vor ihrer Zugabe zu dem Papiermassesystem angewendet werden.
Schließlich wird die Fähigkeit noch gezeigt, Papier wirksam mit oder ohne Alaun in der Masse zu
verleimen.
Das Leimungsgemisch wurde in der Weise hergestellt, daß (α) 10 Teile eines Polyoxyalkylenalkylaryläthers,
in dem die Alkylgruppe 9 Kohlenstoffatome enthielt, die Arylgruppe eine Phenylgruppe war und der
Polyoxyalkylentell mit 10 Mol Athylenoxid gebildet worden war, und (b) 90 Teile eines substituierten
cyclischen Dicarbonsäureanhydrlds, bei dem die Alke· nylgruppen der gemischten Anhydride 15 bis 20
Kohlenstoffatome enthielten (nachstehend als ASA bezeichnet), vermischt wurden.
Sodann wurde eine Emulsion gebildet, indem 2 Teile dieses Oemisches mit 98 Teilen Wasser unter Verwendung eines Propellermischers mit mäßiger Geschwindigkeit über einen Zeltraum von 10 s gerührt wurden
(Emulsion Nr. 1). Eine ähnliche Emulsion wurde auch gebildet, indem dieses Leimungsgemisch durch einen
einfachen Aspirator zusammen mit einem konstanten Strom von Wasser geleitet wurde, wodurch in einem
Durchlauf eine l°/oige Konzentration des Leimungsgemisches erhalten wurde. Die Emulsion wurde auf diese
Weise fast augenblicklich gebildet (Emulsion Nr. 2).
Zum Vergleich wurde eine herkömmliche wäßrige Emulsion von ASA hergestellt, indem zunächst 10 Teile
des jS-Diäthylaminoäthylchloridhydrochloridäthers von
Maisstärke, dessen Herstellung in Beispiel 1 der US-PS 28 13 093 beschrieben wird, in 90 Teilen Wasser, das in
einem siedenden Wasserbad erhitzt wurde, gekocht wurden. Die Dispersion des kationischen Stärkederivats
ίο wurde nach 20minütigem Kochen auf Raumtemperatur
abgekühlt und in einen Hochgeschwindigkeitsagitator überführt, worauf zu der gerührten Dispersion 5 Teile
ASA langsam zugesetzt wurden. Es wurde etwa 3 min weitergeführt und die resultierende Emulsion wurde
is sodann durch Zugabe von Wasser bis zu einer
Gesamtmenge von 1000 Teilen verdünnt. Der Feststoffgehalt
betrug 0,5% (Emulsion Nr. 3).
Berechnete Mengen der wie oben hergestellten Emulsionen wurden sodann zu wäßrigen Aufschlämmungen
einer gebleichten Sulfatpulpe mit einem Williams-Mahlgrad von 400 ml, einer Konsistenz von
0,5% und einem pH-Wert von etwa 7,6 gegeben, so daß die folgenden ASA-Konzentrationen, bezogen auf das
Trockenfasergewicht, erhalten wurden: 0,10, 0,20 und 0,40%. Die kationische Stärke, die zur Herstellung der
Emulsion Nr. 3 verwendet wurde, wurde zu der entsprechenden Pulpenaufschlämmung nach der Zugabe
der Emulsionen Nr. 1 und Nr. 2 in einer Konzentration von 0,4%, bezogen auf das Trocken-
fasergewicht, gegeben, um diese Materialien in dem Blatt zu halten. Bei einer weiteren Variierung dieser
Verfahrensweise wurden 4% Alaun, bezogen auf das Trockenfasergewicht, zu der Pulpenaufschlämmung vor
der Zugabe der Leimungsemulsionen gegeben. Nach
den TAPPI-Standardverfahren wurden Blätter gebildet und getrocknet, sodann 1 h bei 1050C gehärtet und über
Nacht bei 22,20C und 50% relativer Feuchtigkeit
konditioniert, bevor sie getestet wurden. Das Basisgewicht dieser Blätter betrug 24,9 kg/Ries
(60,96 cm χ 91.44 cm-500 Blätter).
Beim Vergleich der Wasserbeständigkeit dieser Blätter wurde ein Farbstofftest unter Verwendung von
Kaliumpermanganatkristallen und ein Durchdringungstest mit saurer Tinte durchgeführt. Bei dem Farbstoff-
.15 test wurden mehrere Kristalle von Kaliumpermanganat
auf die obere Oberfläche eines Musters des Testpapiers gegeben, das sodann in destilliertem Wasser von
Raumtemperatur treibengelassen wurde. Beim Absorbieren des Wassers in dem Papier wurden die Kristalle
befeuchtet und verliehen dem Papier eine charakteristische tiefviolette Färbung. Die in s gemessene Zeit, die
erforderlich war für einen Endpunkt, bei dem drei gefärbte Flecken zuerst auf der Papieroberfläche
erschienen, wurde notiert und steht in direkter
Beziehung zu der Wasserbeständigkeit, da ein wasserbeständigeres Papier die Befeuchtung der Permanganatkristalle verzögert, die auf die obere Oberfläche
gelegt worden sind.
Der Durchdringungstest mit saurer Tinte ist ein
do Vergleichstest, bei dem ein Muster des Testpapiers au!
einer Schale der sauren Tinte (pH 1,5) von 37,80C schwimmt. Es wird der Zeitraum in s gemessen, der
erforderlich Ist, daß die Tinte durch das Papier hindurchdringt, um einen Endpunkt zu erreichen, bei
fts dem etwa 50% des Papiers gefärbt sind.
In der folgenden Tubolle sind Werte für verschiedene
Paperblutter zusammengestellt, die bei den beschriebenen Testverfahren eingesetzt wurden.
11 | I | I 25 | — | 22 306 | Alaun | 12 | KMnO4 | |
Leimungsemulsion | zugabe | |||||||
Tabelle | Durchdrin | |||||||
Blatt | Mittlere | Gew.-o/o | gungszeit | |||||
Nr. | Teilchen | der trocke | der sauren | (Zeit in s) | ||||
größe der | nen Pulpe | keine | Tinte | 53 | ||||
Emulsion Nr. 1 | Emulsion | keine | (Zeit in s) | 72 | ||||
Emulsion Nr. 1 | (μ) | keine | 25 | 77 | ||||
1. | Emulsion Nr. 1 | <1 | 0,1 | keine | 275 | 53 | ||
2. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,2 | keine | 430 | 74 | ||
3. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,4 | keine | ' 70 | 87 | ||
4. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,1 | keine | 140 | 54 | ||
5. | Emulsion Nr. 3 | <1 | 0,2 | 320 | ||||
6. | (Kontrolle) | 1 | 0,4 | keine | 12 | 67 | ||
7. | Emulsion Nr. 3 | 2-3 | 0,1 | |||||
(Kontrolle) | keine | 40 | 75 | |||||
8. | Emulsion Nr. 3 | 2-3 | 0,2 | |||||
(Kontrolle) | 4% | 65 | 58 | |||||
9. | Emulsion Nr. 1 | 2-3 | 0,4 | 4% | 70 | |||
Emulsion Nr. 1 | 4% | 100 | 87 | |||||
10. | Emulsion Nr. 1 | <1 | 0,1 | 4% | 145 | 57 | ||
11. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,2 | 4% | 190 | 68 | ||
12. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,4 | 4% | 110 | 88 | ||
13. | Emulsion Nr. 2 | <1 | 0,1 | 4% | 150 | 65 | ||
14. | Emulsion Nr. 3 | <1 | 0,2 | 205 | ||||
15. | (Kontrolle) | <1 | 0,4 | 4% | 90 | 73 | ||
16. | Emulsion Nr. 3 | 2-3 | 0,1 | |||||
(Kontrolle) | 4% | 130 | 84 | |||||
17. | Emulsion Nr. 3 | 2-3 | 0,2 | 4% | 67 | |||
Kolophonium | 170 | |||||||
18. | (Kontrolle) | 2-3 | 0,4 | keine | 55 | 0 | ||
19. | keine | 1,0 | ||||||
0 | ||||||||
20. | keine | |||||||
Die obigen Werte zeigen die größere Leichtigkeit der Herstellung und die Überlegenheit der erfindungsgemäßen
Leimungsgemische, und zwar sowohl anhand der kleinen Teilchengröße der mit diesen Mitteln gebildeten
Emulsionen als auch anhand der Wasserbeständigkeit, die dem verleimten Papier in einem Zugabebereich
verliehen wird, wie er typischerweise in der Industrie angewendet wird. Es wird auch ersichtlich, daß diese
Mittel sowohl in nahezu neutralen als auch in alaunhalligen (sauren) Massesystemen eine überlegene
Verleimung zeigen.
Dieses Beispiel bc.chrcibt die Verwendung von
Leimungsgemischen gemäß der Erfindung, in denen verschiedene substituierte cyclische Dicarbonsäureanhydride im Gemisch mit Polyoxyalkylenalkyl· und
-alkylaryläthern verwendet werden.
In diesem Beispiel wurde als Polyoxyalkylenalkylaryläther das gleiche Material wie im Beispiel 1 verwendet.
Es wurde In einem Verhältnis von 20 Teilen zu 80 Teilen des Anhydrids vermischt. Sodann wurden die substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydride, die den
Gemischen dieses Beispiels zugesetzt wurden, wie folgt Variiert! Gemisch Nr. 1 - das ASA-Produkt des
Beispiels 1; Gemisch Nr. 2 - Isooctadecenylbernstelnsäureanhydrldi Gemisch Nr. 3 - Hexapropylenbernstelnsäureanhydridi Gemisch Nr. 4 - (i-Octyl-2-decenyl)bernsteinsäureanhydrid, d. h. das Reaktionsprodukt
aus Maleinsäureanhydrid und Octadecen-9. Emulsionen dieser Gemische wurden in der gleichen Welse
hergestellt, wie die Emulsion Nr. 1 im Beispiel 1
hergestellt worden war.
Berechnete Mengen der Emulsionen wurden zu gesonderten wäßrigen Aufschlämmungen einer gebleichten
Sulfatfaser mit einem Mahlgrad von 400 ml, einer Konsistenz von 0,5% und einem pH-Wert von
etwa 7,6 gegeben. Die kationische Stärke des Beispiels 1 wurde ebenfalls zu den gesonderten Pulpenaufschlämmungen
gegeben. Nach TAPPI-Standardverfahren wurden Blätter geformt und getrocknet. Sie wurden
.15 sodann wie im Beispiel 1 konditioniert und beschrieben.
Das Basisgewicht dieser Blätter betrug 24,9 kg/Ries (60,96 cm χ 91,44 cm-500 Blätter). Alle Zugaben wurden
bei einer Konzentration von 0,2% des substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids und von 0,4% der
kationischen Stärke, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, durchgeführt. Es wurden folgende
Ergebnisse erhalten:
Leimungs | Mlttloro Teil | Durchdringung | KMnOt |
gemisch Nr. |
chengröße dor
Emulsion |
der Jtiuron | |
(μιη) | Tinte | ||
<1 | (Zeit, s) | (Zeit, s) | |
1 | 1-2 | 225 | 73 |
2 | <t | 100 | 40 |
3 | <1 | 240 | 8t |
4 | 600 | 86 |
Dieses Beispiel zeigt klar, daß verschiedene substituierte cycll-che Dlcarbonsttureanhydrlde dazu verwendet
werden können, um Im Rahmen der Erfindung Leimungsgemische herzustellen.
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von Leimungsgemischen gemäß der Erfindung, bei denen
verschiedene Polyoxyalkylenalkyl- oder -alkylaryläther oder die entsprechenden Mono- oder Diesterverbindungen
im Gemisch mit dem substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrid verwendet werden.
In diesem Beispiel war das substituierte cyclische Dicarbonsäureanhydrid das gleiche Material (ASA) wie
im Beispiel 1, während die in den Leimungsgemischen verwendeten Polyoxyalkylenalkyl- und -alkylaryläther-
oder -esterverbindungen variiert wurden. Die Leimungsgemische dieses Beispiels wurden wie folgt
hergestellt: Gemisch Nr. 1 — 5 Teile des Polyoxyalkylenalkylaryläthers des Beispiels 1 wurden mit 95 Teilen
ASA vermischt; Gemisch Nr. 2 - 15 Teile des Polyoxyalkylenalkylaryläthers des Beispiels 1 wurden
mit 85 Teilen ASA vermischt; Gemisch Nr. 3 — 10 Teile eines Polyoxyalkylenalkylaryläthers, dessen Alkylgruppe
9 Kohlenstoffatome enthielt, dessen Arylgruppe Phenyl war und dessen Polyoxyalkylenteil mit 5 Mol
Äthylenoxid gebildet worden war, wurden mit 90 Teilen ASA vermischt; Gemisch Nr. 4 — 10 Teile eines
Polyoxyalkylenalkyläthers, bei dem die Alkylgruppe 12 Kohlenstoffatome enthielt und der Polyoxyalkylenteil
mit 6 Mol Äthylenoxid gebildet worden war, wurden mit 90Teilen ASA gemischt; Gemisch Nr. 5 — 10 Teile eines
Polyoxyalkylenalkylaryläthers, bei dem die Alkylgruppe 9 Kohlenstoffatome enthielt, die Arylgruppe Phenyl war
und der Polyoxyalkylenteil mit 15 Mol Äthylenoxid gebildet worden war, wurden mit 90 Teilen ASA
vermischt;Gemisch Nr.6 — lOTcileeines Polyoxyäthylenmonooleatesters,
bei dem das Molekulargewicht des Polyoxyäthylenteils 400 betrug (PEG 400-Monooleat),
wurden mit 90 Teilen ASA vermischt; und Gemisch Nr. 7 — 10 Teile eines Polyoxyäthylendilauratesters, bei
dem das Molekulargewicht des Polyoxyäthylenteils 600 betrug (PEG 600-Dilaurat). wurden mit 90 Teilen ASA
vermischt. Die einzelnen Gemische wurden sodann in Wasser gerührt, um Emulsionen zu ergeben, welche 2
Teile Leimungsgemisch und 98 Teile Wasser enthielten. Die Emulsionen wurden sodann zu einer Fascraufschlämmung
mit einer Konsistenz von 0,5%, die zu einem Mahlgrad von 400 ml geschlagene gebleichte
Sulfatpulpe enthielt und deren pH-Wert ungefähr 7,6 betrug, gegeben, um auf den trockenen Fasern 0,2%
ASA, bezogen auf das Trockenfasergewicht, zu ergeben. Die kationische Stärke des Beispiels I wurde sodann zu
der Fascraufschlämmung gegeben, um auf der trockenen Pulpe 0,4% kationische Starke, bezogen auf das
Gewicht dor trockenen Fasern, zu ergeben. Hierauf wurden Handblätter geformt, konditioniert und gemäß
Beispiel 1 im Farbstofftest untersucht. Bs ■ wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Dieses Beispiel zeigt klar, daß verschiedene Polyoxyäthylenalkyl-
und -alkylaryläther und die entsprechenden Mono- und Diester im Rahmen dieser Erfindung
austauschbar in Leimungsgemischen mit substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydriden verwendet werden
können, um ein ausgezeichnetes Verleimungsverhalten zu ergeben.
ίο Beispiel 4
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung der neuen erfindungsgemäßen Leimungsmittel durch direkte Zugabe
zu einem Papierherstellungsmassensystem in
nichtemulgierter Form.
Das Leimungsgemisch Nr. 1, hergestellt aus 90 Teilen ASA (beschrieben im Beispiel 1) und 10 Teilen
Polyoxyalkylenalkylaryläther (beschrieben im Beispiel 1), wurde direkt zu einer Aufschlämmung von
gebleichten Sulfatfasern mit einer Konsistenz von 1,5% in einem Labor-Valley-Schlagwerk gegeben und sehr
leicht über wenige Minuten lang geschlagen. Gleichermaßen wurden Leimungsgemische Nr. 2 und Nr. 3 aus 90
Teilen ASA und 10 Teilen PEG 400-Monooleat bzw. 10
Teilen PEG 600-Dilaurat hergestellt. Auch diese Gemische wurden direkt zu der Aufschlämmung
gegeben. Die Faseraufschlämmung wurde sodann zu einer Konsistenz von 0,5% verdünnt, und es wurden 0,4
Gew.-%, bezogen auf die trockenen Fasern, der
ίο kationischen Stärke des Beispiels 1 getrennt zu der
Aufschlämmung gegeben, um als Retentionshilfsmittel während der Blattbildung zu wirken. Sodann wurden
Blätter gebildet, konditioniert und im Farbstofftest gemäß Beispiel 1 untersucht. Das Basisgewicht dieser
xs Bläiter betrug 24,9 kg/Ries (60,96 cm χ 91,44 cm - 500
Blätter). Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
AU Leimungsgemisch % ASA. bezogen auf das ΚΜηΟ-ι
N'1· Gewicht der trockenen
N'1· Gewicht der trockenen
Pulpe (Zeil in s)
keines
0,2
0,2
0,2
keine
0,2
0,2
keine
75
40
39
Lelmunjisgemiüch
Nr.
Nr.
Mittlere Teilchen·
große der Emulsion
große der Emulsion
(μπΊ)
1 | < | -2 | 98 |
2 | < | 93 | |
3 | ca. | 104 | |
4 | ca. | 99 | |
5 | CU. | 96 | |
6 | ca. | 76 | |
7 | 86 | ||
Die selbsiemulgicrendcn Eigenschaften dieser Leiy>
mungsgcmische zeigen sich durch den ausgezeichneten Vcrlcimiingswcrt, der erhalten wird, wenn sie zu der
Masse ohne vorherige Emulgierung in Wasser gegeben werden. Es zeigen sich daher die erhebliche Leichtigkeit
und Vielseitigkeit der Verwendung der erfindungsgemä-Ben Leimungsgemische.
(Zeit in s) to Dieses Beispiel zeigt die Fähigkeit der erfindungsge·
maßen Leimungsgemlschc, ohne weiteres Papier zu verleimen, welches hohe Mengen von anorganischen
Füllstoffen enthält. In diesem Beispiel wurde das Leimungsgemisch des Beispiels I verwendet. Vor der
(15 Zugabe wurde das Leimungsgemisch In der gleichen
Welse emulglert (Emulsion A)1 wie es bei der
Herstellung der Emulsion Nr. 2 Im Beispiel 1 beschrieben wurde. Zu Vergleichszwecken wurde eine
KMnO4
herkömmliche Leimungsemulsion (Emulsion B) gemäß der Methode hergestellt, welche im Beispie! 1 zur
Herstellung der Emulsion Nr. 3 beschrieben worden war. Jede Emulsion wurde sodann zu 1) einer
Faseraufschlämmung mit einer Konsistenz von 0,5%, die gebleichten Sulfatfasern mit 20% Kaolinton und 4%
Alaun, bezogen auf das Trookenfasergewicht enthielt, und 2) zu einer Massenaufschlämmung mit einer
Konsistenz von 0,5%, welche gebleichte Sulfatfasern mit 20% Calciumcarbonat, bezogen auf das Trockenfasergewicht,
enthielt, gegeben. Der pH-Wert der Calciumcarbonat enthaltenden Massenaufschlämmung
betrug ungefähr 8,5, während der pH-Wert der Ton enthaltenden Aufschlämmung ungefähr 5,5 war. Jede
Emulsion wurde zu der Masse in einer Menge gegeben, daß 0,4% ASA, bezogen auf das Trockenfasergewicht,
erhalten wurden. Zu Retentionszwecken wurden 0,8% der im Beispiel 1 beschriebenen kationischen Stärke zu
der Faseraufschlämmung nach der Zugabe der Emulsion A gegeben. Es wurden sodann Blätter mit 24,9 kg/Ries
(60,96 cm χ 91,44 cm—500 Blätter) gebildet und diese
wurden wie im Beispiel 1 konditioniert und untersucht. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Tabelle V | Zugegebenes | Zugegebener | Durch | KmnO·) |
Blatt | Verleimungs- | Füllstoff | dringung | |
Nr. | mittel | mit saurer | ||
Tinte | ||||
(Zeit in s) | (Zeit in s) | |||
Emulsion A | 20% Ton | 115 | 75 | |
1 | Emulsion A | 20% CaCOa | 450 | 68 |
2 | Emulsion B | 20% Ton | 100 | 70 |
3 | (Kontrolle) | |||
Emulsion B | 20% CaCOs | 325 | 56 | |
4 | (Kontrolle) | |||
keines | 20% Ton | 0 | 0 | |
5 |
Die Werte zeigen klar die verbesserte Verleimung, die mit den erfindungsgemäßen Leimungsgemischen in
hochgefüllten Blättern sowohl bei sauren als auch alkalischen Massenbedingungen erhalten wurden.
Blatt Art der Pulpe
Nr.
Nr.
KMnOi (Zeit in s)
1 gebleichtes Hartholzsulfat
2 gebleichtes Weichholzsuifit
3 ungebleichtes Weichholzsulfat
4 gemahlenes Holz
69 83 76 58
Die obigen Werte zeigen zusammen mit den Werten der anderen Beispiele klar, daß die erfindungsgemäßen
Leimungsgemische wirksam verwendet werden können, um verschiedene Arten von Fasern zu verleimen, die
üblicherweise in der Papierherstellung verwendet werden.
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von verschiedenen
Arten von kationischen Mitteln in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Leimungsgemischen. In
diesem Beispiel wurde das Leimungsgemisch des Beispiels 1 verwendet, und es wurde vor der Zugabe zu
der FaseraufschLmmung in der gleichen Weise
emulgiert, wie es bei der Herstellung der Emulsion Nr. 2 im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Emulsion wurde
sodann zu Portionen einer Faseraufschlämmung mit einer Konsistenz von 0,5% gegeben, welche gebleichte
Sulfatfasern enthielt, die zu einem Mahlgrad von 400 ml geschlagen worden war. Nach der Zugabe der
Leimungsemulsion wurden verschiedene kationische Mittel zu getrennten Aufschlämmungen gegeben, um
die Leimungsemulsion in dem Gewebe während der Blattbildung beizubehalten. In jedem Falle wurde eine
solche Menge der Leimungsemulsion zugefügt, daß 0,2% ASA, bezogen auf das Trockenfasergewicht,
erhalten wurden, während die Menge des kationischen Mittels variiert wurde. Blätter mit 24,9 kg/Ries
(60,96 cm χ 91,44 cm—500 Blätter) wurden sodann aus jeder Aufschlämmung gebildet, konditioniert und
gemäß Beispiel 1 getestet. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von erfindungsgemäßen Leimungsgemischen zur Verleimung
von Papier, das mit verschiedenen Fasertypen hergestellt worden ist.
In diesem Beispiel wurde das Leimungsgemisch des Beispiels 1 verwendet, und es wurde in der Weise
emulgiert, wie es bei der Herstellung der Emulsion Nr. 2 im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Emulsion wurde
sodann zu verschiedenen Faseraufschlämmungen, hergestellt mit einer Konsistenz von 0,5%, einem Mahlgrad
von 400 ml und einem pH-Wert von ungefähr 7,6, in solchen Mengen gegeben, daß 0,2% ASA, bezogen auf
das Trockenfasergewicht, erhalten wurden. In allen Fällen wurden 0,4% der kationischen Stärke des
Beispiels 1, bezogen auf das Trockenfasergewicht, zu den Faseraufschlämmungen gesondert gegeben, um das
Leimungsgemisch während der Blattbildung beizubehalten. Sodann wurden aus jeder Faseraufschlämmung
Blätter mit 24,9 kg/Ries (60,96 cm χ 91,44 cm—500 Blätter)
gebildet und im Farbstofftest gemäß Beispiel 1 getestet. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten.
45 | Tabelle VIl | Kationisches Mittel | %, bezo | Durch | saurer | (Zeit | KMnOi |
Blatt | gen auf | dringung | wicht der Tinte | in s) | |||
Nr. | das Trok- mit | Fasern | 135 | ||||
kenge- | |||||||
cn | 600 | ||||||
5° | 0,4 | ||||||
600 | (Zeit | ||||||
0,2 | 85 | in s) | |||||
kationische Mais | 30 | 72 | |||||
55 | 1 | stärke | 0,2 | ||||
Polyaminoäthyl- | 0,2 | 120 | 76 | ||||
2 | acrylatharz | 0,2 | |||||
Polyamidaminharz | 65 | 85 | |||||
3 | Polyäthyleniminharz | 0,4 | 0 | 50 | |||
60 | 4 | Polyacrylamidamin- | 68 | ||||
5 | harz | 4,0 | |||||
kationische | — | 70 | |||||
6 | Kartoffelstärke | ||||||
Alaun | 77 | ||||||
65 | 7 | keines (Kontrolle) | 0 | ||||
8 |
Die obigen Werte zeigen klar, daß verschiedene
kationische wirksam dazu verwendet werden können, um die erfindungsgemäßen Leimungsgemische in dem
Gewebe während der Stufe der Blattbildung beizubehalten.
Dieses Beispiel beschreibt die verbesserte Betriebsfähigkeit dieser Leimungsgemische, wenn sie auf einer
wirklichen Papiermaschine verwendet werden. Dieses Beispiel beschreibt nämlich die Eliminierung des
Aufstaus und der Kratzneigungen, die durch Leimungsmittel auf den Naßpreßwalzen einer Papiermaschine
erzeugt werden. Dieser Aufstau der Fasern auf den Naßpreßwalzen bewirkt ein Aufreißen der Blattoberflächen,
wobei in schweren Fällen das Blatt wirklich reißt und bewirkt, daß das sich bewegende Band an diesem
Punkt aufbricht. Die Verleimung wurde in diesem Beispiel mittels eines Cobb-Tesies gemessen, der auf der
Oberseite des Blattes gemäß der TAPPI-Standardmethode
T441 os-69 durchgeführt wurde. In diesem Test wird die durch die Blattoberfläche in einer angegebenen
Zeitspanne (in diesem Falle 2 min) absorbierte Wassermenge gemessen, welche aus g/m2 ausgedrückt
wird. Somit zeigen niedrigere Werte eine größere Wasserbeständigkeit und eine bessere Verleimung an.
Leimungsemulsionen wurden wie folgt hergestellt
Die Emulsion A (als Kontrollprobe) wurde hergestellt,
indem die kationische Stärke des Beispiels 1 mit 5% Feststoffen 30 min bei 93,30C gekocht wurde. Die
gekochte Stärkelösung wurde sodann auf 54,4°C abgekühlt und mit dem substituierten cyclischen
Dicarbonsäureanhydrid des Beispiels 1 (ASA) vermischt und emulgiert, indem sie durch eine technische
Homogenisierungseinrichtung bei 21,1 atü geleitet wurde. Die Emulsion B, die eine Ausführungsform der
Erfindung darstellt, wurde in der Weise hergestellt, daß in einem statischen Mischer kontinuierlich 90 Teile ASA
mit 10 Teilen Polyoxyalkylenalkylaryläther (wie im Beispiel 1 beschrieben) vorgemischt wurden und daß
sodann dieses Leimungsgemisch durch eine öffnung mit einem kontinuierlichen Wasserstrom geleitet wurde,
daß eine Emulsion erhalten wurde, welche 2 Teile Leimungsgemisch in 98 Teilen Wasser enthielt. Zur
Retention wurden nach der Zugabe der Emulsion B 0,35% kationische Stärke, bezogen auf das Gewicht der
trockenen Fasern, zugegeben. 2,27 kg Alaun pro t Masse wurden zugesetzt, um den pH-Wert der Masse auf
ungefähr 5,5 einzustellen, als die Emulsion A und die Emulsion B verwendet wurden. Zum weiteren Vergleich
wurde auch bei diesen Tests Kolophonium als Leimungsmittel verwendet. Nachfolgend sind die
erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt:
Zugabe zu der Masse
Notierter Aufstau nach lSminütigem Betrieb
1. Presse
1. Presse
Verleimung
2. Presse Glättungspresse (g/m2)
2. Presse Glättungspresse (g/m2)
1. Grundblatt — keine Additive
2. 1 % Kolophonium + 2% Alaun (Kontrolle)
3. 0,25% Emulsion A (Kontrolle)
4. 0,25% Emulsion B
Die Konzentrationen der oben angegebenen verschiedenen Bestandteile sind als Prozent aktiver
Bestandteil, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, angegeben.
Die obigen Ergebnisse zeigen klar die verbesserte Maschinenbetriebsfähigkeit und die ausgezeichnete
Wasseraushaltung, die im Vergleich zu den herkömmlichen, in der Industrie verwendeten Leimungsmethoden
durch die erfindungsgemäßen Leimungsgemische verliehen werden.
Dieses Beispiel beschreibt die ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber sauren und alkalischen Lösungen, die durch ein Papier gezeigt wird, das mit den neuen
Leimungsgemischen hergestellt worden ist.
Eine wäßrige Emulsion, hergestellt mit dem gleichen Leimungsgemisch und in der gleichen Weise wie bei der
Herstellung der Emulsion Nr. 2 im Beispiel 1, wurde zu einer gebleichten Sulfatzellstoffaufschlämmung gegeben,
welche einen Mahlgrad von 400 ml und eine Konsistenz von 0,5% hatte. Die kationische Stärke des
Beispiels 1 wurde sodann zu der Masse als Retentionshilfsmittel für das Leimungsmittel zugesetzt. Es wurden
Blätter gebildet, die 0,4% ASA und 0,8% kationische Stärke enthielten. Sie wurden wie im Beispiel 1
konditioniert. Die Blätter wurden mittels eines modifizierten Kaliumpermanganattests getestet, bei dem
Lösungen von 10% Milchsäure in einem Fall und 10%
keiner | keiner | geringfügig | 402 |
mäßig | mäßig | mäßig | 34 |
schwer | mäßig | scher | 32 |
keiner | keiner | geringfügig | 29 |
Natriumhydroxid in einem anderen Fall als Testflüssigkeit zusammen mit destilliertem Wasser als Kontrolle
verwendet wurden. Zum weiteren Vergleich wurden Blätter gebildet und in der gleichen Weise getestet, bei
denen 1 % Kolophonium und 4% Alaun, bezogen auf das
Trockenfasergewicht, zu der Masse gegeben worden waren, um die Verleimung anstelle des erfindungsgemäßen
Leimungsgemisches durchzuführen. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Tabelle | IX | KMnO4-Durchdringung | phonium/4% Alaun | s) | Milch | Natrium |
Blatt | Zusatzstoff | (Zeit in | säure | hydroxid | ||
Nr. | Destil | |||||
liertes | 95 | 65 | ||||
Wasser | ||||||
111 | 60 | 25 | ||||
1 | 0,4% ASA-Ge- | |||||
misch | 70 | |||||
2 | 1,0% Kolo | |||||
Dieses Beispiel zeigt klar die ausgezeichnete Beständigkeit, die durch diese Leimungsgemische gegenüber
einer Durchdringung sowohl durch saure als auch alkalische Flüssigkeiten verliehen wird.
Claims (1)
1. Cyclische, substituierte Dicarbonsäureanhydride enthaltendes Papierleimungsgemisch, dadurch
gekennzeichnet, daß es
(a) 80 bis 97 Gewichtsteile eines substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids der Formel:
(a) 80 bis 97 Gewichtsteile eines substituierten cyclischen Dicarbonsäureanhydrids der Formel:
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