DE2611827C3 - Verfahren zur Leimung von Cellulosefasern enthaltenden Materialien und Mittel zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Leimung von Cellulosefasern enthaltenden Materialien und Mittel zur Durchführung des Verfahrens

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DE2611827C3
DE2611827C3 DE2611827A DE2611827A DE2611827C3 DE 2611827 C3 DE2611827 C3 DE 2611827C3 DE 2611827 A DE2611827 A DE 2611827A DE 2611827 A DE2611827 A DE 2611827A DE 2611827 C3 DE2611827 C3 DE 2611827C3
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carbon atoms
sizing
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cellulose fibers
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James Axel Christer Dr. Saltsjoe-Boo Bjoerklund
Turid Sollentuna Ekengren
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Kemanord AB
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Kemanord AB
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/11—Halides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
    • D06M13/44—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen containing nitrogen and phosphorus
    • D06M13/453—Phosphates or phosphites containing nitrogen atoms

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

N O
R, P
X (Ί
worin \ iln; (inippe
R,
Gruppe mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet und Rj, Rj, R» und R5 unabhängig voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind oder die gleiche Bedeutung wie Ri besitzen, umfaßt 6. Mittel gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion ein Chlorformiat oder ein Isocyanat enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leimung von Cellulosefasern enthaltenden Materialien, wobei die Fasern in wäßriger Aufschlämmung oder im fertigen Produkt mit einer Verbindung behandelt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel
R1.
N C)
CI
worin X die Gruppe
darstellt, worin R; eine organische hydrophobe N oder R, O —
darstellt, worin Ri eine organische hydrophobe Gruppe mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen darstellt und R2, Ry R4 und Rj unabhängig voneinander Alkylgruppen mit I bis 7 Kohlenstoffatomen sind oder die gleiche Bedeutung wie Ri besitzen, verwendet wird.
Man leimt Papier, um ihm eine Beständigkeit gegenüber Wasser und anderen fluiden bzw. flüssigen Materialien zu verleihen. Die beiden prinzipiellen Methoden zur Leimung sind die Innenleimung und die Oberflächenleimung. Die Innenleimung umfaßt die Zugabe geeigneter Chemikalien zu der Pulpe bzw. dem Faserbrei, wobei die Chemikalien entweder an den Cellulosefasern absorbiert werden, oder mit der Cellulose reagieren. Durch die Innenleimung wird eine hydrophobe Wirkung innerhalb der gesamten Papierstruktur erzielt. Die Wirkung der Oberflächenleimung ist demgegenüber mehr oder minder auf die tatsächliche Oberflächenstruktur beschränkt. Die beiden Methoden werden häufig in Kombination verwendet.
Die zur Leimung verwendeten Mittel sind überwiegend Kolophoniumarten, Wachse, Asphaltemulsionen und eine Vielzahl an synthetischen Chemikalien. Die früheren Mittel werden gewöhnlich an den Cellulosefasern durch Ausfällung mit Alaun fixiert. Die Gruppe der synthetischen Leimungsmittel umfaßt z. B. Alkylketendimere, die an die Cellulose durch Umsetzung mit den Hydroxylgruppen der Cellulose chemisch gebunden werden. Andere synthetische Leimungsmittel sind Anhydride von Carbonsäuren wie Stearinsäure und Alkylbemsteinsäure, Isocyanate, Carbarnoylclilo'ide usw.
Krfindungsgemäß wjrdc gefunden, daß eine j;ute hydrophobe Wirkung iirzielt werden kann, indem man die vorstehend genannten Verbindungen als l.eimtings-
mittel verwendet Die Verbindungen enthalten zumindest eine hydrophobe Gruppe und eine reaktive
Gruppe, P(O)CI, die mit den Hydroxylgruppen der
Cellulose reagieren kann.
Die organischen hydrophoben Gruppen Ri, die sich als verwendbar zur Verleimung von Cellulosefasermaterial erwiesen haben, sind solche, worin die hydrophobe Gruppe eine Kohlenwasserstoffgruppe ist wie ein höherer Alkylrest mit zumindest ca. 8 Kohlenstoffatomen, z. B. Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Tetracosyl und Pentacosyl und eine höhere Alkylgruppe bis zu ca. 40 Kohlenstoffatomen, wenn erwünscht, obgleich diejenigen, die bevorzugt sind, ca. 12 bis 30 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei die entsprechenden Alkenylgruppen zwischen ca. 8 und ca. 40 Kohlenstoffatome aufweisen, worunter heispielshalber Decenyl, Tridecenyl. Heptadecenyl. Gcfadecenyl, Eicosenyl, Tricosenyl usw. erwähnt werden können, Aralkyl, Alkaryl und alkylsubstituiertes Cycloalkyl mit zumindest ca. 8 Kohlenstoffatomen, z. B. 4-tert.-ButylphenyI, Octylphenyl, Dinonylphenyl, Dodecylphenyl, Tridecylphenyl, Pentadecylphenyl, Octadecylphenyl, Heneicosylphenyl, Nonylcyclopropyl, Dodecylcyclobutyl, Trideeylcyclopentyl, Tetradecylcyclohexyl, Pentadecylcycloheptyl, Octadecylcyclohexyl usw. und jede dieser Gruppen, die Sauerstoff oder nicht eingreifende inerte Substituenten enthält. Als inerte Substituenten können Carboalkoxy, Alkyloxy-, Aryloxy-, /Krylalkyloxy-, Keto- und tert-Amidgruppen usw. genannt werden. A-., Beispiele für Resie, die in der hydrophobei. Gruppe nicht in merklichem Ausmaß vorliegen sollten, können die Hydroxylgruppen, primäre und sekundäre Aminogruppen. Amidgruppen mit Amidwasserstoff und Carboxylgruppen oder andere Säuregruppen bzw. saure Gruppen genannt werden. Für den Fachmann ist es ersichtlich, welche Gruppen in diesen Verbindungen verwendet werden können, um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden. Ri ist geeigneterweise eine geradkettige, verzweigte oder polycyclische Alkylgruppe mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen und R2, R). R< und R; sind unabhängig voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder besitzen die gleiche Bedeutung wie Ri.
Verbindungen dieses Typs waren bereits bekannt und können, wenn X die Gruppe
darstellt, beispielsweise durch Umsetzung der entsprechenden Amine mit Phosphortrichlorid hergestellt werden. Bedeutet X Rs-O —, so kann die Herstellung durch Umsetzung von Phosphortrichlorid mit dem entsprechenden Amin und Alkohol in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
Celluloscfasern, die erfindungsgemäß geleimt werden können, können in Form einer Wassersuspension oder in kondensierter Form, z. H. Papier, Pappe oder Kartonpapier, vorliegen. Die C'elliilosefasern können auch mit anderen Materialien, /.. B. Kunststoffen, Uombinieri. sein.
Der hydrophobe Effekt hangt nicht von der Art ab, gemäß der die Verbindungen mit dem Cellulosefasem enthaltenden Material in Kontakt gebracht werden. Das Verfahren kann somit durch Zugabe einer Slammchar-
ί ge der Verbindungen zu einer Wassersuspension der Cellulosefasem erfolgen. Kondensierte Formen der Cellulosefasem können durch Eintauchen in z. B. eine Wasserdispersion oder eine Lösung der Verbindungen verleimt werden. Alternativ können die Verbindungen
ίο in einer geeigneten Formulierung durch Überziehen aufgebracht werden.
Eine geeignete Methode, um Papier mit hydrophoben Eigenschaften herzustellen, besteht in der Zugabe der Verbindungen zu einer Wassersuspension der Fasern
Ii vor dem Draht- bzw. Siebteil einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine. Nach dem Entwässern der Fasersuspension auf dem Sieb wird der feuchte Bogen durch die Presse und den Trocknungsabschnitt geführt, wobei sich die hydrophobe Wirkung zu entwickeln
-1O beginnt Die hydrophobe Wirkung svird teilweise auf der Trommel, teilweise bei der anschließenden Lagerung vervollständigt
Die Zeit zur Entwicklung der vollen hydrophoben Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel kann beträcht-
r. lieh herabgesetzt werden, indem man die Leimung in Gegenwart eines Chlorformiats oder eines Isocyanats mit Alkylgruppen, die geeigneterweise 12 bis iO Kohlenstoffatome enthalten, durchführt. Diese Verbindungen üben eine beschleunigende Wirkung auf die
so Reaktion aus, wobei die hydrophobe Gesamtwirkung im wesentlichen unverändert bleibt. Das Verhältnis von Leimungsmittel zu Chlorformiat bzw. Isocyanat wird geeigneterweise innerhalb des Bereiches von I : 0,05 bis I : !,vorzugsweise 1 : 0,1 bis 1 :0,7 ausgewählt.
ii Bei der Zugabe einer Stammcharge liegen die Verbindungen geeigneterweise in Form einer Dispersion vor, wobei kationische, anionische oder nichtionische Emulgiermittel verwendet werden. Um eine stabile Dispersion zu erhalten, kann auch eine Kombination der
4Ii vorstehend genannten Emulgiermitteltypen verwendet werden. Vorzugsweise werden kationische Emulgiermittel verwendet, wie z. B. Polyäthylenamin, Polyamidnarz, kationische Stärke, quaternäre Ammoniumverbindungen usw., geeignet erweise in einer Menge von 0,1 bis
4-i 10Gew.-%, bezogen auf das Verleimungsmittel. Die Dispersion kann gewünschtenfalls auch Mittel zur Beschleunigung der Reaktion, insbesondere Retentions· mittel usw., enthalten. Andere Verleimungsmittel können ebenfalls in Kombination mit den erfindungsgc-
-.(I mäßsn verwendet werden und entweder einen Teil der Dispersion bilden, oder getrennt zu der Pulpe bzw. dem Faserbrei zugegeben werden.
Die trfindung betrifft somit auch ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens. Eine erfindungsgemäße
ii Zusammensetzung für die Papierleitnung umfaßt eine Wasserdispersion des Leimungsmittels zusammen mit zumindest einem an sich bekannten Emulgiermittel und enthält gegebenenfalls ein Chlorformiat oder ein Isocyanat als Beschleuniger für die Umsetzung zwi-
w) sehen dem Leimungsmittel und der Cellulose.
Bei der Zugabe einer Stammcharge zu den Cellulose' fasern oder bei der Oberflächenleimung werden die erfindungsgemäßen Verbindungen in Mengen verwendet, die 0,001 Gew-%, bezogen auf die trockenen
h-, Fasern, überschreiten. Die obere Grenze ist nicht kritisch, wird jedoch von wirtschaftlichen Gesichtspunkten bestimmt. Geeignet ist eine Zugabe innerhalb des Bereiches von 0,005 bis 5Gew.-%, vorzugsweise 0,005
26 11
5 		827
6 		N O chen in Toluollösungen der Phosphorverbindung
imprägniert. Die Bögen wurden getrocknet und 1 Std.
bei 105° C gehärtet. Danach wurde die Cobb-Zahl
bestimmt.		 Im Vergleich hierzu absorbiert ungeleimtes Papier mehr als 130 g/m2. el 2
its 0,5 Gew.-Vo, bezogen auf die trockenen Fasern, Die
Zellulosefasernsuspension oder das kondensierte CeIIu-
osefasern enthaltende Material können für die Papier-
ierstellung übliche Additiva, wie Füllstoffe, Retentions-		 mittel, Flockungsmittel usw., enthalten.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele
erläutert. Prozente und Teile sind, sofern nicht anders
angegeben, als Gew.-% und Gew.-Teile zu verstehen.		 R2 P
X Cl		 %, bezogen Cobbsn-Zahl,
auf die g mJ
trockenen
Fasern		 Bei spi nach verschiedenen Zetträumen zur Bestimmung der
Härtungszeit entnommen. Die Härtungszeit wurde
durch den Tinten(Flotations-)Test derart durchgeführt,
daß man die Teststreifen auf ein Wasserbad mit einem
pH von 8, das einen Farbstoff enthielt, aufbrachte. Man
betrachtete die Proben als vollständig verleimt, wenn
nach 10 Minuten langem Verbleiben auf der Wasser
oberfläche kein durchschlagen auftrat.
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen
angegeben.
Beispiel 1 \ In dem vorli igenden Beispiel wurde die Härtungszeit
für Ν,Ν,Ν',Ν'-'.etrastearylphosphamoyl-chIorid als Lei-
mungsmittel und Stearylisocyanat bzw. Cetylchlorfor- hn
m'iat als Bes.hleunigungskomponente enthaltende Sy
steme bestinmt.
Man taue nc Streifen ungeSeimter Papierbögen in
Toluollösungen, die verschiedene Mengen an Phospha-
movlehlorid upd verschiedene Mengen der jeweiligen h-,
katalysierenden Komponenten enthielten. Die Streifen
wurden bei Raun'emperatur getrocknet; danach
wurden sie in einer Heizkammer bei 6O0C gehärtet und
Man stellte ungeleimte Papierbögen mit einem
Dberflächengewicht von 70 g/m2 in einer Laboratori
jmsmaschine zur Herstellung von Bögen aus gebleich- in
ter Sulfatpulpe her. Die Bögen wurden durch Eintau-		 X = N-; R1=R2=R3=R4=C18H37
Leimungsmiltcl R4
\ X= SN~; R1=R2 = R3=R4 = C18H37
R4 0,?. 14
χ = N-: R1=R2 = R3 = R4 = C12H25 0,1 15
R,
\
X — N ; R| ^^R2^^R3 ^= R4^=C8H17
X = R, O—: R1 = R2 = C18H37
R5" C4Hq 0,4 18
0.4 23
0.4 19
26 1 I 827
mg Leimungs- X Stearvl- llärtung>/eit mg Lcimungs- ■■ CeMchlnr- llärluniiszeil
mittel isncvanal. miltH iormJMf.
je 100 m! bezogen :iuf das ic KKi ml bezogen auf das
Toluol Leimungsmillcl (Min.) . ΓηΙιιυΙ I einiiingsmillel (Mm.)
80 0 60 80 (I 6(1
80 10 40 80 15 ^7
KK) 0 55 11MI (I ^ >
KK) 10 10 1110 l> 4 K

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Leimung von Cellulosefasern enthaltenden Materialien, wobei die Fasern in wäßriger Aufschlämmung oder im fertigen Produkt mit einer Verbindung behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel
R1.
N O
/ \ / R1 P
X Vl
worin X die Gruppe R,
N— oder Rv-O—
darstellt, worin Ri eine organische hydrophobe Gruppe mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen darstellt und R2, Ri, R-t und R5 unabhängig voneinander Alkylgruppen mit I bis 7 Kohlenstoffatomen sind oder die gleiche Bedeutung wie R1 besitzen, verwendet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung, in der Ri eine Alkylgruppe mit 8 bis 40 Kohlenstoffatomen darstellt und Ri Rj, R» und R5 unabhängig voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind oder die gleiche Bedeutung wie Ri besitzen, verwendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung, in der Ri eine Alkylgruppe mit 12 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet und R2, R», R« und R; unabhängig voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen sind oder die gleiche Bedeutung wie Ri besitzen, verwendet wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leimung in Gegenwart eines Chlorformiats oder eines Isocyanals durchgeführt wird.
5. Mittel zur Durchführung des Leimungsverfahrens von Cellulosefasern enthaltenden Materialien nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wasserdispersion von zumindest einem Emulgiermittel und eine Verbindung der allgemeinen Formel
DE2611827A 1975-03-20 1976-03-19 Verfahren zur Leimung von Cellulosefasern enthaltenden Materialien und Mittel zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2611827C3 (de)

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DE2611827A1 DE2611827A1 (de) 1976-09-23
DE2611827B2 DE2611827B2 (de) 1977-12-15
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DE2611827B2 (de) 1977-12-15
FR2304711A1 (fr) 1976-10-15
CA1074507A (en) 1980-04-01
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