DE3338088C1 - Verfahren zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappe und anderen cellulosehaltigen Materialien - Google Patents

Description

• Die Herstellung des Leimungsmittels kann in sehr einfacher Weise durch Mischung der Komponenten bei Raumtemperatur durchgeführt werden, und zwar derart, daß in eine Wasservorlage zunächst festes Alkalialu- minat oder eine wäßrige Alkalialuminatlösung eingetragen wird. Zur Vermeidung von Ausfällungen und gegebenenfalls Verseifung der Leimungskomponente wird dann Natriumhydroxid in fester oder gelöster Form eingetragen. Abschließend werden organisches Lösungsmittel, etwa Isopropanol, und Leimungskomponente unter Rühren eingetragen. Es wird so lange gerührt, bis vollständige Lösung der Leimungskomponente eingetreten ist. Bezogen auf den gesamten Wirkstoffgehalt liegt der Alkaligehalt des Leimungsmittels zwischen 5 und 30 Gew.-%, der Natriumaluminatgehalt zwischen 10 und 50 Gew.-% und der Gehalt der Leimungskomponente zwischen 40 und 85 Gew.-%.
• Das Leimungsmittel wird zweckmäßigerweise unmittelbar in die zu leimende Faserstoffsuspension eingetragen. Nach Vermischung im Pulper oder in einer nachgeschalteten Bütte erfolgt die Aktivierung des Leimungsmittels mittels Säuren und/oder sauer reagierenden Salzen, wobei die Säure- und/oder Salzmenge so bemessen wird, daß ein pH-Wert von etwa 7 erreicht wird. Als Aktivator können alle organischen und anorganischen Säuren eingesetzt werden, die mit den Aluminiumionen weder unlösliche Salze noch Komplexverbindungen bilden. Bei Neutralisation auf einen pH-Wert von 6,8 - 7,2 werden mit dem Leimungsmittel vorzügliche Ergebnisse erhalten. Neben Schwefelsäure und Aluminiumsulfat haben sich auch Ameisensäure und Essigsäure in den durchgeführten Versuchen bestens bewährt. Kationische Retentionsmittel verbessern die Fixierung von Faser- und Füllstoff sowie Leimungsmittel erheblich. Die Menge ist abhängig von der Art des Retentionsmittels.
• 0,02 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf Stoffansatz sollten jedoch genügen.
• Es hat sich nunmehr gezeigt, daß das Verfahren gemäß P 3245 390.6-45 noch verbessert werden kann, und zwar derart, daß man in eine wäßrige Suspension von Cellulosefasern soviel Leimungsmittel gibt, bis ein pH-Wert von maximal 9 erreicht ist, anschließend ein kationenaktives polymeres Retentionsmittel einträgt, darin homogen verteilt und das Leimungsmittel durch pH-Wert-Einstellung auf 7,2 bis 7,5 aktiviert Zweckmäßigerweise trägt man soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension ein, bis ein pH-Wert von 7,5 bis 8 erreicht ist.
• Als kationaktive Retentionsmittel können Polyäthylenimin, kationische Stärkederivate, Polyacrylamid, Polymethacrylamid in die wäßrige Suspension eingetragen werden. Quartäre Stickstoffverbindungen können ebenso eingesetzt werden wie kationaktive Polymere. Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension, reichen zur Erzielung einer guten Masseleimung aus, während das Leimungsmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Fasergehalt der Suspension und berechnet als Feststoffgehalt, eingesetzt wird.
• Die Aktivierung des Leimungsmittels kann wie in der Hauptanmeldung mittels Säuren und/oder sauer reagierenden Salzen erfolgen. Organische und anorganische Säuren, die mit den Aluminiumionen weder unlösliche Salze noch Komplexverbindungen bilden, sind geeignet Neben Schwefelsäure und Aluminiumsulfat haben sich Ameisensäure und Essigsäure bestens bewährt Anhand eines Beispiels wird der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert: Herstellung des Leimungsmittels In einem Rührgefäß werden 630 Gewichtsteile enthärtetes Wasser vorgelegt Dann werden in das Wasser 100 Gewichtsteile Natriumaluminatlösung mit einem Gehalt von 19% Al203 und 25 Gewichtsteile festes Natriumhydroxid eingetragen. Nachdem sich die Komponenten im Wasser gelöst und verteilt haben, erfolgt die Zugabe von 160 Gewichtsteilen Isopropanol. Anschließend wird ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen Balsamharz und 10 Gewichtsteilen eines mit Maleinsäure umgesetzten Kolophoniumharzes in das Rührgefäß eingetragen. Es wird solange weiter gerührt, bis sämtliche Komponenten in Lösung gegangen sind.
• Masseleimung In einer Mischbütte mit einem Inhalt von 25 m3 Fassungsvermögen liegt vor eine Stoffsuspension von 4% Stoffdichte. Es handelt sich in diesem Fall um einen aufgelösten Faserstoff, bestehend aus 55% Mischpapierabfällen, 25% Wellpappeabfällen und 20% Kartonabfällen. Der pH-Wert der Suspension liegt bei 6,9. In diese trägt man nun 125 kg des 20%igen Neutralleimungsmittels ein. Damit steigt der pH-Wert auf 8,35 an.
• Nachdem der Leimungsstoff sich gut mit der Faserstoffsuspension vermischt hat, werden 1,5 kg Polyäthylenimin zudosiert und gleichmäßig in der Stoffmasse verteilt. Der pH-Wert der Suspension ändert sich dabei nicht. Nun läßt man den Aktivator (verdünnte Schwefelsäure) langsam in die Bütte zulaufen, bis sich ein pH-Wert im Bereich von 7,3 eingestellt hat. Die Weiterverarbeitung auf der Maschine erfolgt in üblicher Weise, und man erhält am Ende eine Pappe, die einen Cobb-Wert (60 Sek) zwischen 50 und 75 aufweist.
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Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappe und anderen cellulosehaltigen Materialien mit einem wäßrigen Leimungsmittel gemäß der deutschen Patentanmeldung P 3245390.6-45, das sowohl das Leimungsharz als auch Alkalialuminat und eine basische Verbindung sowie ein mit Wasser unbegrenzt mischbares Lösungsmittel enthält, d a -durch gekennzeichnet, daß man in eine wäßrige Suspension von Cellulosefasern soviel Leimungsmittel gibt, bis ein pH-Wert von maximal 9 erreicht ist, anschließend ein kationaktives polymeres Retentionsmittel einträgt, darin homogen verteilt und das Leimungsmittel durch pH-Wert-Einstellung auf 7,2 bis 7,5 aktiviert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension einträgt, bis ein pH-Wert von 7,5 bis 8 erreicht ist.-
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationaktives Retentionsmittel Polyäthylenimin, kationische Stärke, Polyacrylamid, Polymethacrylamid und/oder eine quartäre Stickstoffverbindung in die wäßrige Suspension einträgt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das aktive Retentionsmittel in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.-O/o, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension, einträgt.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit anorganischen oder organischen Säuren durchführt.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit sauer reagierenden Salzen durchführt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Aluminiumsulfat durchführt.
8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Schwefelsäure oder Ameisensäure durchführt.
9. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Leimungsmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Fasergehalt der Suspension und berechnet als Feststoffgehalt, einträgt.

   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappe und anderen cellulosehaltigen Materialien mit einem Leimungsmittel, das sowohl das Leimungsharz als auch Alkalialuminat in gelöster Form enthält.

   Die Verwendung von Alkalialuminaten zur Ausfällung des Leimungsharzes ist bekannt. So wird zum Beispiel bei dem Verfahren der US-PS 3540980 das Aluminiumsulfat ganz oder teilweise durch wasserlösliches Aluminat ersetzt. Dabei wird die zu leimende wäßrige Fasersuspension zunächst mit so viel Aluminatlösung versetzt, bis sich ein pH-Wert von mindestens 9 eingestellt hat. Anschließend wird der pH-Wert mittels einer anorganischen Säure oder eines sauer reagierenden Salzes, z. B. Schwefelsäure oder Aluminiumsulfat, auf einen pH-Wert nicht kleiner als 4,5 gesenkt. Das während der Neutralisation erzeugte Aluminiumhydroxid bewirkt nach Zugabe des Harzleimes die Ausflockung des Aluminiumresinates und die gebildeten Aluminiumionen fixieren das Resinat auf der Faser. Unter den angegebenen Bedingungen führt der teilweise oder vollständige Ersatz des Aluminiumsulfates durch Natriumaluminat zu der gewünschten Erhöhung des pH-Wertes, ohne daß eine Leimungsverschlechterung beobachtet wird.

   Aluminiumsulfat ist demnach zur Ausflockung von Harzleim und dessen Fixierung an den Cellulosefasern nicht mehr erforderlich, es kann durch Natriumaluminatzugabe und anschließende pH-Wert-Änderung substituiert werden.

   Ein Nachteil des vorstehenden Verfahrens wird darin gesehen, daß es zweistufig ist und beide Verfahrensstufen in hochverdünnten Stoffsuspensionen ablaufen müssen, Nebenreaktionen und Betriebsstörungen sind bei abgeänderten Verfahrensparametern unvermeidlich.

   In der älteren Patentanmeldung P 32 45 390.6-45 wird deshalb vorgeschlagen, das bekannte Leimungsverfahren zu verbessern, insbesondere kostengünstiger auszuführen. Demnach wird die Leimung mit einem Mittel durchgeführt, das sowohl das Aluminat als auch den Harzleim enthält, und zwar in einer Form, daß die Ausfällung des Leimharzes als Aluminiumresinat in dem Leimungsmittel ausgeschlossen ist. Die Ausfällung findet erst nach Einmischung des Leimungsmittels in die Fasersuspension und Aktivierung des Leimungsmittels durch Neutralisation mit anorganischen oder organischen Säuren auf einen pH-Wert um 7, insbesondere 6,8 bis 7,2 statt. Anstelle der Säuren können zur Aktivierung auch sauer reagierende Salze eingesetzt werden.

   Das Leimungsmittel der älteren Patentanmeldung P 32 45 390.6-45 besteht aus Wasser, einem mit Wasser unbegrenzt mischbarem organischen Lösungsmittel, einer basisch reagierenden Verbindung und einem Leimharz. Als organische Lösungsmittel sind wasserlösliche Alkohole, insbesondere Isopropanol, einsetzbar, jedoch können auch andere wasserlösliche Lösungsmittel eingesetzt werden, z. B. Aceton. Das Gewichtsverhältnis Alkohol: Leimungskomponente liegt zwischen 10:1 und 1:2, beträgt vorteilhafterweise jedoch 5 1 bis 1:1.

   Die Menge des organischen Lösungsmittels ist abhängig von Löslichkeit und Menge der organischen Leimungskomponente, die im Leimungsmittel vollständig gelöst sein muß.

   Als basisch reagierende Verbindung werden zweckmäßigerweise Natrium- oder Kaliumhydroxid eingesetzt, und zwar in solchen Mengen, daß der pH-Wert im Leimungsmittel bei etwa 12 liegt, die Ausfällung von Aluminiumhydroxid also vermieden wird. Gegebenenfalls dient die zugesetzte Alkalimenge auch zur Verseifung der Leimungskomponente, die 100%ig sein sollte, beispielsweise Verseifung einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 12 bis 23 C-Atomen.

   Die Leimungskomponente kann ein Kolophonium-oder Tallharz, eine Harzseife oder ein Trockenharzleim sein. Auch Fettsäuren mit 12 bis 23 C-Atomen sind einsetzbar. Die Kolophonium- und Tallharze können selbstverständlich auch als Addukte von Malein- oder Fumarsäure vorliegen (Diels-Alder'sche-Diensynthese).