DE3319569A1 - Verfahren zur herstellung von optisch aufgehellten papieren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von optisch aufgehellten papieren

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DE3319569A1
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DE19833319569
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John S. Heaton Bradford Cowman
Peter S. Menston Ilkley Littlewood
Stephen J. Guiseley Leeds O'Neil
Roger Bingley Paver
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Sandoz AG
Sandoz Patent GmbH
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Sandoz AG
Sandoz Patent GmbH
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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
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/30—Luminescent or fluorescent substances, e.g. for optical bleaching
    • 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
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    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/17—Ketenes, e.g. ketene dimers

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Description

Sandoz A6
4000 Basel Case 370-4692
Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehellten Papieren
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von optischen Aufhellern in Papierleimsystemen, die auf kationisch beschleunigten Ketendimeren basieren.
Es ist bekannt, optische Aufheller in der Herstellung von Papier zu verwenden und solche Aufheller entweder dem Papierbrei zuzufügen oder das Papierblatt in einer Leimpresse mit einem Leim zu verleimen der einen optischen Aufheller enthält. Wahlweise kann man aber auch den Leim dem Papierstoff inform einer Dispersion eines hitzehärtbaren Harzes zufügen und den optischen Aufheller anschliessend in der Leimpresse zusammen mit dem Binder, wie beispielsweise Stärke, zugeben.
Herkömmliche Papierleime sind im allgemeinen sauer, was gewisse Nachteile hat. So ist es beispielsweise nicht möglich in solchen Papierleimen Kreide als Füllmaterial zu verwenden, obwohl Kreide billiger ist als Kaolin und zudem in höheren Konzentrationen verwendet werden kann. In letzter Zeit sind Papierleime auf der Basis von Ketendimeren kommerziell verfügbar geworden, z.B. jene die unter der Marke Aquapel von Hercules Inc. verkauft und im US-Patent 3 968 317 beschrieben sind. Diese haben den Vorteil, dass sie bei neutralem pH (pH 6-8) angewandt werden können, wobei die Kreide als Füllmaterial verwendet werden kann. Um eine schnelle Aushärtung dieser Leime zu erhalten, ist es allerdings nötig, stark kationische Beschleuniger, z.B. Reaktionsprodukte von Dicyandiamid und Formaldehyd, zu verwenden. Die Anwesenheit dieser Verbindungen hat aber zur Folge, dass die Fluoreszenz von anwesenden optischen Aufhellern unterdrückt oder deren Wirkung reduziert wird. Dies findet auch dann statt, wenn der Leim und der optische Aufheller in separaten Schritten verwendet werden.
Case 370-4692
Es wurde nun gefunden, dass gewisse bekannte optische Aufheller bei der Verwendung in stark kationischen Alkylketendimer Leimstoffen in ihrer fluoreszierenden Wirkung nicht oder nur sehr wenig unterdrückt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehellten Papieren, welche mit einem Papierleim auf der Basis von Alkylketendimeren enthaltend einen kationischen Beschleuniger verleimt sind, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Papierstoff oder Papierblatt, vor, während oder nach der Zufügung des ketendimeren Klebstoffes, einen optischen Aufheller der Formel I
CH = CH
zufügt,
worin jedes R, jedes Rj-, jedes R2 und jedes R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, (R4O)nH, -R4CONH2 oder -R4CN; vorzugsweise Wasserstoff, (R^)nH oder -R4CONH2 und insbesondere Wasserstoff
oder (R^)nH, R4 Alkylen(C2_6) η 1 oder 2
M Wasserstoff oder ein Kation, vorzugsweise Wasserstoff, ein Alkalimetallkation, vorzugsweise Natrium oder ein substituiertes Ammoniumion, z.B. NH(CH2CH2OH)3
bedeuten, wobei mindestens einer der 8 Substituenten R, Rj-, R2 und R3 von Wasserstoff verschieden ist.
Der Ausdruck "kationischer Beschleuniger" beinhaltet alle Verbindungen, welche in wässrigen Systemen bei pH-Werten von 6-8 mindestens eine Aminsalzgruppe oder eine quaternäre Ammoniumgruppe im Molekül enthalten. Vorzugsweise ist dieser Beschleuniger eine polymere Verbindung und enthält mehrere solcher Gruppen pro Molekül.
Case 370-4692
Insbesondere bevorzugt sind Polymere Kondensationsprodukte von Dicyandiamid mit Formaldehyd.
Bedeuten beide Substituenten R und beide Substituenten R2 in der Verbindung der Formel I -CH2CH2OH, dann ist vorzugsweise mindestens einer der 4 Substituenten Ri und R3 von Wasserstoff verschieden. Vorzugsweise ist das Molekül symmetrisch, so dass die Gruppe RRN-identisch ist mit -NR2R2 und RiRiN- identisch ist mit -NR3R3. R4 bedeutet vorzugsweise R41, d.h. -Cf^CH- oder -CH2-CH2-, vorzugsweise
CH3
-CH2CH;?-. η bedeutet vorzugsweise 1. Vorzugsweise bedeutet je einer der Reste R, Ri, R2 und R3 (-RVO)nH, d.h. jedes Stickstoffatom trägt mindestens einen solchen Rest.
Bevorzugt sind Verbindungen der Formel I1
NRjRJ
worin jeder Substituent R', R", Ri' und R2" unabhängig voneinander Wasserstoff oder -CH2CH2OH bedeutet und M die obige Bedeutung hat,
wobei mindestens einer der 4 Substituenten R1, R", Ri' und Ri" von Wasserstoff verschieden ist.
Bedeuten R1 und R21 -CH2CH2OH, dann ist vorzugsweise mindestens einer der Substituenten Ri' und Ri" verschieden vom Wasserstoff. Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formel Ia und Ib und insbesondere die Verbindungen der Formel Ib:
NHCH2CH2OH
NHCH2CH2OH
und/oder
Case 370-4692
N(CH2CH2OH)2 (CH2CH2OH)j
Die Verbindungen der Formel I sind bekannt, beispielsweise aus der GB-PS 624 G52, oder können nach an sich bekannten Methoden aus bekannten Ausgangsmaterialien hergestellt werden. Die Verbindung der Formel Ia entspricht Beispiel 1 der genannten britischen Patentschrift. Die Verbindungen der Formel I werden gemäss an sich bekannten Methoden wie folgt verwendet:
Die Verbindungen der Formel I können der Papierbreimasse in Mengen von 0,1-10 g/kg trockenem Papierstoff zugegeben werden. Der Papierleim auf der Basis von Alkylketendimeren kann dieser Masse ebenfalls zugesetzt und das Papier in an sich bekannter Weise hergestellt werden, wobei der Leim während der Trocknung in an sich bekannter Weise gehärtet wird. Wahlweise kann auch der Leim zum bereits aufgehellten Papierblatt in einem separaten Schritt unter Verwendung einer Leimpresse zugefügt werden.
Die Verbindung der Formel I wird aber vorzugsweise zu frisch gebildetem Papierblatt in einer Leimpresse zugegeben. Dafür verwendet man eine wässrige Lösung, welche 0,2-4 g/l der Verbindung I enthält, bei einer Aufnahmemenge von 150-500g/kg Trockengewicht Papier. Enthält das Papier bereits den Papierleim, so kann man die Verbindung der Formel I zusammen mit einem Bindemittel, wie beispielsweise Stärke, vorzugsweise mit 60-100 g Stärke pro Liter Lösung der Verbindung der Formel 1, applizieren.
Wahlweise können auch die Verbindung der Formel I und der Papierleim gleichzeitig auf der Leimpresse appliziert werden. Bevorzugt ist aber die Zugabe der Verbindung der Formel I in wässriger Lösung zusammen mit Stärke in der Leimpresse zu Papier, welches bereits mit dem Alkylketendimerleim behandelt worden ist.
- 8 - Case 370-4692
Die Verbindung der Formel I kann auch zusammen mit einem oder mehreren andern optischen Aufhellern verwendet werden. Beispielsweise kann ein optischer Aufheller, der nicht der Formel' I entspricht zur Papiermasse und eine Verbindung der Formel I später zusammen mit Stärke in der Leimpresse appliziert werden.
Die Wirkung eines optischen Aufhellers, der nicht der Formel (I) entspricht, wird im vorliegenden Leimsystem in der Regel zu einem erheblichen Teil unterdrückt und es ist nötig eine grössere Menge an optischem Aufheller zu verwenden im Vergleich mit sauren Leimsystemen. Es mag aber trotzdem von Vorteil sein, solche optische Aufheller in Kombination mit Aufhellern einer Verbindung der Formel (I) zu verwenden.
Das resultierende Papier hat sehr gute Glanzeigenschaften, welche mit einem Carl Zeiss Elrepho Reflektrometer mit einer Xenon Lampe und einem Tristimulus FMZ/L Filter bestimmt wurden. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
200 g eines wässrigen Breis von gebleichtem Papierstoff (entsprechend g getrocknetem Papier) wird bei Raumtemperatur in einem 1-Liter Becherglas, welches mit einem rostfreien Stahlrührer ausgerüstet ist, gerührt. Eine Lösung von 8 mg des optischen Aufhellers der Formel Ia in 20 ml Wasser wird zugegeben und die Mischung während einer weiteren Minute gerührt. Hierauf werden 80 mg "Aquapel 2 flüssig" dazu gegeben, während weiterer 2 Minuten gerührt und die Mischung über einem rechteckigen Metallsieb filtriert. Das gebildete Papierblatt wird mit Filterpapier und einem Wollfilz trocken gepresst und anschliessend zwischen Filterpapier auf einer geheizten Trommel bei 80-900C getrocknet. Das getrocknete Papier hat eine ausgezeichnete Helligkeit, welche man mit Vergleichspapier, das ohne Aufheller hergestellt wurde,nicht erhält.
----- '.-■■"■ ·--"-" 3319561
- 9 - Case 370-4692
Beispiel 2
50 mg des Aufhellers der Formel Ib werden in 100 ml einer 85»igen (Gewicht/Volumen) Stärkelösung gelöst und auf 45-55eC erwärmt. Diese Lösung wird nun zwischen zwei sich bewegende Rollen gegossen, durch welche ein Papierblatt gezogen wird, das mit 2% Aquapel 2 flüssig (bezogen auf das Trockengewicht des Papiers), behandelt wurde, so dass das Papier mit einer Aufheller/Stärkelösung überzogen wird. Das feuchte Papier wird dann zwischen Filterpapier auf einer geheizten Trommel bei 80-900C getrocknet. Das getrocknete Papier hat eine ausgeprägte Helligkeit, welche ohne Zugabe eines optischen Aufhellers nicht erhalten wird.
Beispiel 3
Ein Papier mit niedriger bis massiger Helligkeit wird auf einer Fourdrinier Maschine, welche mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 15 Tonnen pro Stunde arbeitet, aus einer Masse hergestellt, die 2% (bezogen auf das Trockengewicht des Papierstoffs) Aquapel 2 flüssig enthält. Zu dieser dicken Masse werden 36 Liter pro Stunde einer 30 prozentigen (Gewichtsprozent) Lösung eines Aufhellers auf der Basis von Diaminostilben zugefügt, wobei infolge von Aquapel 2 die Fluoreszenz zu etwa 30% unterdrückt wird. In der Leimpresse werden nun 400 Liter pro Stunde einer Aufheller/Stärke Zusammensetzung die 1 Gew.% der Verbindung der Formel Ib enthält dazu gegeben. Man erhält gute Resultate.
Beispiel 4
Beispiel 3 wird wiederholt unter Zugabe von 138 Liter pro Stunde derselben Lösung des optischen Aufhellers zur Masse und 950 Liter pro Stunde derselben Aufheller/Stärke Zusammensetzung in der Leimpresse. Ein Papier mit erhöhter Helligkeit wird erhalten.

Claims (9)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von optisch aufgehellten Papieren, welche mit einem Papierleim auf der Basis von Alkylketendimeren enthaltend einen kationischen Beschleuniger verleimt sind, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Papierstoff oder Papierblatt, vor, während oder nach der Zufügung des ketendimeren Klebstoffes, einen optischen Aufheller der Formel I
CH =
NR3R3
zufügt,
worin jedes R, jedes Ri, jedes R£ und jedes R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, (R^)nH, -R4CQNH2 oder -R4CN,
R4 Alkyl en(C2_6)
η 1 oder 2
M Wasserstoff oder ein Kation,
bedeuten, wobei mindestens einer der 8 Substituenten R, Rj-, R2 und R3 von Wasserstoff verschieden ist.
Case 370-4692
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung der Formel I , R, R^, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, (R^)nH oder R4CONH2, vorzugsweise Wasserstoff oder (R40)nH bedeuten.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, worin der kationische Beschleuniger ein polymeres Kondensationsprodukt von Dicyandiamid mit Formaldehyd ist.
4. ' Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufheller der Formel
NRjRJ
entspricht
i/orin jeder Substituent R', R", Rj- 1 und R2" unabhängig voneinander Wasserstoff oder -CH2CH2OH bedeutet und M die Bedeutung nach Patentanspruch 1 hat, wobei mindestens einer der 4 Substituenten R1, R", R^' und R^" von Wasserstoff verschieden ist.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufheller der Formel
=-■ CH
NHCH2CH2OH
Ia
Case 370-4692
und/oder der Formel
^N(CH2CH,
N(CH9CH9OH)
ην· *Ο
entspricht, worin M eine Bedeutung nach Patentanspruch hat.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel I zu frisch gebildetem Papierblatt in einer Leimpresse zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel I in wässriger Lösung zusammen mit Stärke in der Leimpresse zu Papier, welches bereits mit dem Alkylketendimerleim behandelt worden ist, zugegeben wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch-7, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I zu frisch gebildetem Papierblatt in einer Leimpresse in einer wässrigen Lösung, welche 0,2-4 g/l der Verbindung I enthält, bei einer Aufnahmemenge von 150-500 g/kg Trockengewicht Papier, zugibt.
9. Die nach einem der Patentansprüche 1-8 hergestellten Papiere.
DE19833319569 1982-06-09 1983-05-30 Verfahren zur herstellung von optisch aufgehellten papieren Withdrawn DE3319569A1 (de)

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GB2122660A (en) 1984-01-18
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