DE2909459C3 - Verfahren zur Erzielung einer Naßfestausrüstung von in der Masse ausgerüsteten Papieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von naßfesten in der Masse ausgerüsteten geleimten oder ungeieimten Papieren, bei dem Aminoplastharze dem Papierstoff nach der Mahlung vor der Papierblattbildung zugesetzt warden.

Zur Papierfabrikation wird der Papierzellstoff mit Wasser in Holländern und Stoffmühlen, gemahlen, und aus der Stoffsuspension wird durch Entwässern und Trocknen auf der Papiermaschine die Papierblattbahn gebildet Die erforderliche Stoffdichte der Stoffsuspension wird in der Maschinenbütte und/oder dem Stoffaiiflaufkasten durch Zugabe einer entsprechenden Menge an Verdünnungswasser eingestellt Zur Papierveredeiung in der Masse werden Natur- und Kunstharze als Massezusatz nach der Mahlung im Holländer oder in der Maschinenbütte dem Papierstoff zugegeben. Bekannte Papierveredelungsmittel sind Phenoplaste und/oder Aminoplaste, die bei der Papierblattbildung beim Gautschvorgang und bei der Trocknung nachkondensieren und vernetzen und das auf dem Sieb gebildete Papierblatt verleimen und/oder verfestigen. Die Geschwindigkeit dieses Vorgangs wird durch entsprechende Einstellung des pH-Wertes der Harzmasse, beispielsweise durch Zugabe sauer reagierender Salze, wie Alaun, beeinflußt.

Aus der DE-PS 6 97 489 ist ein Verfahren zur Papier-Ieimung bekannt, bei dem die Leimung mit freiharzhaltigen Harzseifenemulsionen in Gegenwart von Alkylaminen, bei denen mindestens eine Alkylgruppe eine OH-Gruppe trägt, vorgenommen wird.

Die Naßfestigkeit geleimter und ungeleimter Papiere läßt sich bekanntermaßen durch Zusatz von Hamstoff- und/oder Melaminharz erhöhen, wobei Melaminharzprodukte, die keine Affinität zu den Papierfasern haben, durch eiie sogenannte Vorreife in eine faseraffine Form umgewandelt werden. Diese Umwandlung wird so durchgeführt, daß wäßrige Lösungen der vorkondensierten Melaminharze in bestimmtem Verhältnis und bei bestimmten Temperaturen mit einer Säure vermischt einige Stunden stehen gelassen werden, bevor diese Harzlösungen dem Papierstoff zugesetzt werden. Nennenswerte Festigkeitssteigerungen werden nur mit Zusatzmengen von wenigen Prozenten an Melaminharz zu dem Papierstoff, gewöhnlich 1 bis 3%, erreicht und sind praktisch wirksamer bei leicht saurem pH-Wert. Bei Verwendung von Harnstoffharzen ist dementsprechend Aluminiumsiilfatzusatz erforderlich; bei Verwendung von Melaminharzen wird durch Zusatz von Aluminiumsulfat Verbesserung erzielt. Höhere

und anschließend die Papierblattbildung und Trocknung in üblicher Weise vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Amin enthaltende Lösung vor der Papierblattbildung dem Verdünnungswasser in einer 0,2 bis 1,5 g/l, vorzugsweise 1 g/l Amin, berechnet als Monomethylamin, pro Liter Verdünnungswasser ergebenden Menge zugesetzt wird.

Melaminharz-Zusätze sind dagegen für praktische Zwecke nicht empfehlenswert; es lassen sich damit nur noch vergleichsweise geringere Festigkeiissieigerangen erreichen, und Zusätze von mehr als 10% sind praktisch nutzlos.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Naßfestigkeit zu erreichen, ohne die sonstigen Qualitäten des Papierblatts beeinträchtigende höhere Harzmengen einzusetzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die

jo im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen vorgesehen, wobei noch im Anspruch 2 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind

Der zuvor beschriebene Stand der Technik hat für

j5 den Fachmann die Erfindung aus den folgenden Gründen nicht nahegelegt:

Bisher wurden Zusätze zur Papierveredelung dem Papierstoff unmittelbar nach der Mahlung oder in der Maschinenbütte zugesetzt Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die bekanntermaßen vorbereitete Papiermasse vor ihrem Auflauf auf die Papiermaschine einer bisher nicht bekannten zusätzlichen Arbeitsstufe gemäß den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen unterzogen. Die-

4> ses Verfahrensprinzip bei der Erfindung, ausgehend von dem zu verbessernden Stand der Technjk, war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise

so bekannt geworden sind.

Mit der Erfindung ist es gelungen, die Naßfestigkeitseigenschaft von in bisher bekannter Weise mit Naßfestharzen in der Maise veredelten Papieren in einfacher Weise, ohne allzugroßen Arbeitsaufwand und ohne

ü Beeinträchtigung der übrigen Papiereigenschaften über die bisher erreichbaren Werte hinaus zu verbessern.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung mit Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen.

Das beim erfindyngsgemaßen Verfahren zu verwendende Monomethyl-, Dimethyl- und/oder Trimethylamin kann ein Handelsprodukt oder ein nach bekannten Lehrbuchvorschriften selbst hergestelltes

hi Produkt sein. Im Einzelfall bestimmt sich die Auswahl nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

Das Verdünnungswasser, dem das Amin in der gewünschten Menge zwischen 0,2 und 1,5 g, berechnet als

Monomethylamin, pro Liter zugesetzt worden ist, wird aus einem Behälter, in dem es bereitgestellt wird, von der Pumpe des Blattbildners angesaugt, und der Auflauf kann wieder in den Behälter zurückgeführt werden. Entsprechend wird bei Papiermaschinen verfahren.

Das erfindungsgemäß zuzusetzende Amin dient anscheinend als Katalysator oder Aktivator. Es konnte bisher noch nicht im einzelnen untersucht werden, welche chemischen Vorgänge die gefundene starke Verbesserung der Naßfestigkeit bewirken. Möglicherweise werden die Papierstoff-Fasern aktiviert und deren interfibrillare Vernetzung und/oder Reaktionen mit den vorkpndensierten Aminoplast-Harzen katalysiert Offensichtlich werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Papierblattbildung bisher jiicht erreichte Molekülstrukturen erzielt, denn eine Änderung des Festigkeitsverhaltenseines Werkstoffs setzt bekanntermaßen stets eine Änderung der inneren Struktur des Materials voraus. Wie festgestellt wurde, tritt bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Papieren im Gegensatz zu nach bisher bekannten Verfahren gefertigten Papieren kein oder fast kein Formaldehyd-Geruch auf. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichte gesteigerte Naßfestigkeit ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die zugesetzten Amine mit den Amino- und/oder Methylolgruppen des auf der Faser angelagerten Harzes im Sinne einer Molekülvergrößerung reagieren.

Dieser erfindungsgemäß erreichte technische Effekt läßt sich auch dahingehend auswerten, daß man, wenn Papiere gewünscht werden, die nur die bisher schon erreichbare Naßfestitfkeit haben sollen, zu deren Fertigung vergleichsweise weniger Ηί«·ζ einzusetzen braucht, wodurch die Fertigung eines Endproduktes gleicher Qualität mit vergleichsweise geringerem technischem Aufwand möglich wird.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die erreichte verbesserte NaßfestigkeiL

Auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner wurden die folgenden Papierzellstoffe:

Papierstoff la):

gebleichter Sulfitzellstoff 38° SR, 2% Alaun vorgegeben

Papierstoff Ib):

gebleichter Sulfitzellstoff 38° SR, 1% Harzleim, 2% Alaun vorgegeben

Papierstoff 2a):

50 Teile ungebleichter Sulfitzellstoff

50 Teile gebleichter Sulfitzellstoff geleimt

Papierstoff 3):

gebleichter Suifitzellstoff 46° SR geleimt

mit den in der nachstehenden Tabelle 1 angegebenen Mengen an für die Papierverarbeitung handelsüblichem Melaminharz bzw. Harnstoffharz unter sonst gleichen Bedingungen ohne und mit Amin-Lösung (im weiteren als »Hilfsmittel AV« bzw. »AV« bezeichnet) verarbeitet

Alle Papiere wurden als 100 g/m² Papiere hergestellt und einer Zylindertrocknung bei 100° C unterworfen.

Als »Hilfsmittel AV« wurde eine 10 Gew,-% Monomethylamin enthaltende wäßrige Lösung verwendet

250 ml an Hilfsmittel AV wurden zu ca. 25 Liter Wasser, die in einem Behälter (Faß) als Verdünnungswasser für den Siebauflauf des Blattbildners bereitgestellt waren, zugegeben.

Bei den mit Zusatz des Hilfsmittels AV durchgeführten Versuchen wurde mittels der Pumpe des Blatt bildners aus diesem Faß das Verdünnungsmittel angesaugt und der Ablauf wieder in das Faß zurückgeführt.

Bei den ohne Hilfsmittel AV durchgeführten Versuche wurde das Verdünnungswasser in sonst gleicher Weise aus einem zweiten, nur Wasser enthaltenden Behälter angesaugt und darein zurückgeführt.

Aus den in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Werten erkennt man, daß die Naßbruchlast bei Zusatz der erfindungsgemäß zuzugebenden Amin-Losnng in (Naßbruchlast mit AV) in allen Fällen ganz beträchtlich höher liegt als ohne einen solchen Zusatz (Naßbruchlast ohne AV), insbesondere dann, wenn Harnstoffharz als veredelnder Zusatz in dem Papierstoff vorhanden ist.

15	Tabelle	1	Harz-Zusatz	Art	NaQbruchlast (abs.)	mit AV
	Papier stoff		Menge,		ohne W	1 g/l
	Art	%	Melamin		1,03
20		0,75	Harnstoff	035	1,25
	la	0,75	Melamin	0,55	1,71
	la	13	Harnstoff	0,83	1,83
	la	13	Melamin	1,00	1,92
25	la	0,75	Harnstoff	1,29	1,71
	Ib	0,75	Melamin	1,16	2,41
	Ib	13	Harnstoff	1,77	2,10
	Ib	1,5	Melamin	1,45
	Ib	1,0	Melamin	0,62	1,65
JO	2a	13	Melamin	0,93	1,95
	2a	2,0	Melamin	U4	2,22
	2a	23	Melamin	1,38	2,43
	2a	3,0	Melamin	1,66	2,22
J5	2a	1,0	Melamin	1,62	2,72
	2b	13	Melamin	2,18	2,97
	2b	2,0	Melamin	236	3,13
	2b	23	Melamin	2,22	3,05
	2b	3,0	Melamin fl.	2,58	1,9
40	2b	2,0	Harnstoff fl.	l,0C	1,4
	3	2,0	Melamin fl.	0,92	2,58
	3	4,0	Harnstoff fl.	1,35	2,13
	3	4,0	Melamin fl.	1,12	3,12
43	3	6,0	Harnstoff fl.	1,62	2,51
	3	6,0	Melamin fl.	1,61	3,11
	3	8,0	Harnstoff fl.	1,78	2,84
	3	8,0	Melamin fl.	1,77	3,20
	3	10,0	Harnstoff fl.	1,92	3,05
50	3	10,0		1,66
	3

In e'ner weiteren Versuchsreihe wurde ein Papierstoff aus der Mischbütte einer Papiermaschine in ver- schiedenen Ansätzen mit den in der Tabelle 2 angegebenen unterschiedlichen Mengen an Hilfsmittel AV und/oder handelsüblichem Harnstoff-Formaldehydharz und/oder handelsüblichem Harzleim auf Kolophoniumbasis wie zuvor im Zusammenhang mit Tabelle 1 ange- geben zu Papieren verarbeitet.

Die so erhaltenen Papiere wurden auf Reißlänge (RL), Weiterreiilfestigkeit (WRF), Berstdruck und Naßreißlänge (NaI)-RL) untersucht. Die Untersuchungsergebnisne zeigen, daß durch die

f,5 erfindungsgemäß zuzugebende Amin-Lösung die sonstigen mechanischen Werte der Papiere nicht beeinträchtigt werden, was insbesondere deutlich aus den Versuchen Nr. 4 und 5 erkennbar ist.

5	Tabelle	29 09	2	459	RL m	NaB-RL m
Ver such Nr.	Zusammensetzung Stoff aus Mischbütte		2.276	164,6
1	Leim		Z195	164,6
2	Leim Harnstoffharz	0,7%	2.439	162,6
3	Leim Harnstoffharz AV 30 ml 20% Lsg. 1 g/l Verdün nungswasser	0,7% 0,8%	Z500	277,8
4	Leim Harnstoffharz	0,7% 03%	2368	277,8
5	Leim Harnstoffharz AV 1 g/l Verdün nungswasser	0,7% 6,0%	2368	175,4
6	Leim Harnttoffharz AV-Produkt	0,7% 3,0%
0,7% 03% 03%

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzielung einer Naßfestausrüstung von in der Masse ausgerüsteten geleimten oder ungeleimten Papieren, bei dem Aminoplastharze dem Papierstoff nach der Mahlung vor der Papierblattbildung zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Harze enthaltenden Papierstoffsuspension vor dem Siebauflauf eine Monomethyl-, Dimethyl- und/oder Trimethylamin enthaltende wäßrige Lösung zugesetzt