DE3929226A1 - Neutralleimungsmittel fuer rohpapiermassen unter verwendung von kationischen kunststoffdispersionen - Google Patents
Neutralleimungsmittel fuer rohpapiermassen unter verwendung von kationischen kunststoffdispersionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von wäßrigen
kationischen Kunststoffdispersionen in Kombination mit
polymeren Retentionshilfsmitteln zur Masseleimung von
Rohpapiermassen bei neutralem pH-Wert.
Eine wichtige Verfahrensstufe bei der Herstellung von
Papier ist bekanntlich die Leimung der Zellulosefasern
bei der Rohpapierherstellung. Sie dient bei der
Papiervorfertigung aus dem Zelluloserohmaterial u. a. dem
Zweck, durch angemessene Hydrophobierung der Zellulosefasern
das Papier besser beschreibbar und/oder bedruckbar zu
machen. Als Papierleimungsmittel werden hierzu üblicherweise
Harzleime auf der Basis von Kolophonium verwendet, die z. B.
mittels Aluminiumsalzen aus der wäßrigen Phase des
Zellulosefaserbreis (Papier-Pulp) ausgefällt werden, wobei
sie auf die Zellulosefasern aufziehen. Danach können nach
erfolgter Zugabe von Retentions- und Flockungsmitteln sowie
gegebenenfalls von weiteren Hilfs- und/oder Füllstoffen
zu dem Zellulosefaserbrei die beim Ausfällen des Harzleims
hydrophobierten Zellulosefasern der wäßrigen Phase unschwer
entzogen und in Form von Rohpapierbahnen gewonnen werden.
Diese Verfahrensweise führt bekanntlich aber zu erheblichen
Abwasserproblemen und kann starke Korrosionen an den
Papiermaschinen verursachen. Sie führt außerdem aufgrund
von in der ausgefällten Papiermasse enthaltenen sauren
Bestandteilen zu unbefriedigenden Lagerungsstabilitäten beim
fertigen Papier.
Das Bestreben der Papierhersteller, anstelle von Kaolin den
Papierstreichmassen preisgünstigeres aber säureempfindliches
Kalziumcarbonat als Füllmaterial zuzusetzen und außerdem auch
Papierabfälle und Altpapier verwenden zu können sowie die
geringere Lagerungsstabilität von Papier, dessen Rohleimung
bei pH-Werten im sauren Bereich erfolgte, ließen verstärkt die
Forderung nach sogenannten Neutralleimungsmitteln aufkommen,
die ihre Wirkung möglichst bei einem pH-Wert von 7 entfalten
können. Dabei wurde hinsichtlich einer weiteren
Verfahrensrationalisierung die Notwendigkeit erkennbar,
auch den Grad der Leimung lediglich durch Variation der
verwendeten Menge an Neutralleimungsmittel dem jeweiligen
Bedarf unmittelbar anpassen zu können.
Es wurden daher zur Herstellung von geleimtem Papier bei
neutralem pH-Wert bereits kationische Polymerisatlösungen
oder Polymerisatdispersionen eingesetzt, da durch die
produktspezifische Substantivität polymerer kationischer
Moleküle deren freiwilliges Aufziehen auf die Zellulosefasern
bereits ohne vorherige Destabilisierung ihrer Lösung oder
Dispersion erfolgen kann.
Aus der DE-AS 10 53 783 sind z. B. kationische Copolymerisate
bekannt, die durch radikalisch initiierte Polymerisation in
Substanz oder in Lösung oder in wäßriger Dispersion erhalten
werden können. Sie enthalten Monomereinheiten aus Estern
oder Amiden der Acryl- oder Methacrylsäure, die im
seitenkettenständigen Ester- oder Amidrest der Monomereinheiten
mindestens eine quaternäre Ammoniumverbindung besitzen, die
über eine Alkylengruppe an das Heteroatom der Ester- oder
Amidgruppierung gebunden ist. Diese Copolymerisate können
als comonomere Bestandteile ferner Monomereinheiten aus der
Gruppe Vinylacetat, Vinylformiat, Vinylidenchlorid, Styrol,
Isobutylen, Butadien und Butylacrylat enthalten und werden
zur Herstellung von Preßmassen, Folien, Fasern, Klebstoffen,
Lacken, Textilhilfsmitteln etc. verwendet. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß praktisch alle in der DE-AS 10 53 783
angesprochenen kationischen Copolymerisatdispersionen für
eine Verwendung als Papierleimungsmittel ungeeignet sind
bzw. damit hergestelltes geleimtes Papier unbefriedigende
Eigenschaften aufweist.
Aus der DE-PS 15 46 236 sind kationische
Copolymerisatdispersionen bekannt, die zur Herstellung von
geleimten Papieren verwendbar sind. Die Copolymerisate
dieser Produkte enthalten 20 bis 60 Gew.-% Styrol und/oder
Acrylnitril, 20 bis 60 Gew.-% (Meth-)Acrylsäureester und
5 bis 50 Gew.-% kationische Monomereinheiten aus ethylenisch
ungesättigten Verbindungen und quaternärem Stickstoffatom.
Zur Erzielung brauchbarer Ergebnisse sind von diesen
Copolymerisaten jedoch solche mit Gehalten von mindestens
20 Gew.-% kationischen Monomereinheiten erforderlich, was
in Anbetracht der begrenzten Verfügbarkeit und der hohen
Gestehkosten der erforderlichen kationischen
Ausgangsmonomeren einer breiten Verwendung ihrer
Copolymerisate entgegensteht.
Aus der EP-PS 119 109 sind kationische Copolymerisatlatices
bekannt, die als Papierleimungsmittel geeignet sein sollen.
Die Copolymerisate dieser Produkte bestehen überwiegend aus
Vinylestern, (Meth-)Acrylsäureestern, Vinylaromaten und
1 bis 20 Gew.-% zur kationischen Ladungsaufnahme befähigten,
teilweise stickstoffhaltigen Monomereinheiten, bevorzugt auf
Basis von (Meth-)Acrylamiden, die zum Teil quaternisiert
sind. Sie enthalten auch nichtionogene oder kationische
Emulgatoren. Im Hinblick auf einen eventuellen Einsatz
dieser Produkte bei der Papierherstellung sind bisher jedoch
keine Prüfungsergebnisse bekannt geworden.
Alle bisher als Ersatz für die sauren Harzleime als
Papierleimungsmittel empfohlenen kationischen
Kunststoffdispersionen haben offensichtlich erhebliche
Nachteile, die ihrer praktischen Anwendung als
Papierleimungsmittel entgegenstehen. Sie benötigen zur
Volleimung entweder einen zu hohen Anteil an kationischen
Monomereinheiten, der als Kostenfaktor zu stark ins Gewicht
fällt, oder sie erfordern zu hohe Einsatzmengen an
Copolymerisat, z. B. bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf den
Zelluloseanteil im Papier. Außerdem bieten die Produkte dem
Papierhersteller nicht genügend Möglichkeiten, mit dem
gleichen Leimungsmittel den Leimungsgrad des Papiers in dem
erforderlichen Umfang zu beeinflussen.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde,
ein Papierleimungsmittel zur Masseleimung von Papier bei
neutralem pH-Wert verfügbar zu machen, das insbesondere
eine kostengünstige Leimung ermöglicht, einfach anzuwenden
ist und bereits mit geringen Aufwandmengen zur Volleimung
führen kann. Es soll dem Anwender durch einfache und geringe
Änderungen, wie z. B. Konzentrationsvariationen, außerdem
erlauben, auch zu Papier mit niederen Leimungsstufen gelangen
zu können und ferner gleichzeitig die Trockenfestigkeit des
roh geleimten Papiers ausreichend variieren zu können.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man die
vorgenannten Schwierigkeiten überwinden und vorteilhaft
verwendbare wasserverdünnbare Leimungsmittel zur Masseleimung
von Papier bei neutralem pH-Wert dadurch erhalten kann, daß
man feinteilige wäßrige kationische Copolymerisatdispersionen
mit spezifischen erfindungsgemäßen Eigenschaftsmerkmalen in
Kombination mit polymeren Retentionshilfsmitteln einsetzt.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von
wäßrigen kationischen Kunststoffdispersionen als
Neutralleimungsmittel für die Masseleimung von Rohpapiermassen
in üblicher wäßriger Suspension bei neutralem pH-Wert zur
Herstellung von säurefreiem Rohpapier, dadurch gekennzeichnet,
daß man wäßrige kationische Copolymerisatdispersionen mit
einer Mindestkationenaktivität von 20 µmol/g Feststoff (FS),
wobei die kationische Ladung sich zu mehr als der Hälfte auf
der Oberfläche der Dispersionscopolymerisatpartikel befindet,
die minimale Filmbildungstemperatur (MFT) der Dispersion
unterhalb von 50°C liegt, die Glastemperatur TG des
Copolymerisats unterhalb von 70°C und oberhalb von 0°C liegt
und der mittlere Teilchendurchmesser der kationischen
Dispersionscopolymerisatpartikel unterhalb von 0,5 µm liegt,
in Kombination mit polymeren Retentionshilfsmitteln, wobei
das Gewichtsverhältnis des polymeren Retentionshilfsmittels
zu dem kationischen Dispersionscopolymerisat vorzugsweise
0,3 : 1 bis 0,005 : 1 beträgt, bei einem pH-Wert im Bereich von
6,5 bis 7,5 in einer Menge von bis zu 2 Gew.-% kationisches
Dispersionscopolymerisat, bezogen auf das Trockengewicht
der rohen Zellulosefasern, mit der rohen
Zellulosefasersuspension intensiv vermischt mit der Maßgabe,
daß entweder das polymere Retentionshilfsmittel zuerst
zugesetzt und die kationische Kunststoffdispersion nachdosiert
wird, oder daß die beiden Agenzien separat zur gleichen Zeit
der wäßrigen Zellulosefasersuspension unter intensiver
Durchmischung zudosiert werden, gegebenenfalls unter
Mitverwendung von inerten Füllstoffen, Pigmenten, Farbstoffen
und üblichen Hilfsstoffen, u. a. von Füllstoffen auf
Kalziumcarbonatbasis, und man anschließend aus der wäßrigen
Suspension das säurefreie Rohpapier in üblicher Weise,
vorzugsweise in Form von Rohpapierbahnen oder Rohpapiertafeln,
isoliert und trocknet.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur
Herstellung von geleimtem säurefreiem Rohpapier aus rohen
Zellulosefasern in üblicher wäßriger Suspension unter
Verwendung von wäßrigen kationischen Kunststoffdispersionen
und polymeren Retentionshilfsmitteln als
Neutralleimungsmittel bei pH-Werten von 6,5 bis 7,5, dadurch
gekennzeichnet, daß man das Leimungsmittel, wie im
vorstehenden Absatz spezifiziert, vorzugsweise bei normaler
Temperatur, mit der wäßrigen Zellulosefasersuspension intensiv
vermischt, gegebenenfalls unter Mitverwendung von inerten
Füllstoffen, Pigmenten, Farbstoffen und üblichen Hilfsstoffen,
u. a. von Füllstoffen auf Kalziumcarbonatbasis, und das
geleimte säurefreie Rohpapier in üblicher Weise isoliert und
trocknet.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist säurefreies, in der
Masse geleimtes Rohpapier in Form von flächigen Bahnen,
Tafeln oder Formkörpern oder in Form von Flocken oder
Vliesen, hergestellt nach dem vorstehend angegebenen
Verfahren, gegebenenfalls unter Mitverwendung von inerten
Füllstoffen, Farbstoffen und üblichen Hilfsstoffen,
gegebenenfalls von Füllstoffen auf Kalziumcarbonatbasis.
Als polymere Retentionshilfsmittel kommen die als polymere
Retentionsmittel und Entwässerungsbeschleuniger bekannten
Produkte in den üblichen Aufwandmengen, gegebenenfalls in
Form ihrer wäßrigen Lösungen bzw. wäßrigen Verdünnungen, zur
Anwendung. Diese werden entweder als solche gleichzeitig mit
den erfindungsgemäß verwendeten wäßrigen kationischen
Copolymerisatdispersionen der wäßrigen Zellulosefasersuspension
im neutralen pH-Wertbereich beigemischt, oder das
Retentionshilfsmittel wird vordosiert und die kationische
Copolymerisatdispersion wird danach beigemischt, wobei
die letztere Variante bevorzugt ist.
Bei dieser kombinierten erfindungsgemäßen Anwendung von
polymeren Retentionshilfsmitteln und erfindungsgemäßen
kationischen Copolymerisatdispersionen resultiert
überraschenderweise eine offensichtlich synergistische
Effektivitätssteigerung bei der Papierleimung. Dies
ermöglicht u. a. eine ausreichend wirksame Anwendung von
sehr kostengünstigen Aufwandmengen an kationischen
Monomereinheiten in den kationischen Dispersionscopolymerisaten
bei gleichzeitig verbreiterter konzentrationsabhängiger
Wirksamkeitsabstufung.
Bekanntlich dienen Retentionsmittel und
Entwässerungsbeschleuniger bei üblicher Anwendung dem Zweck,
die Faser-, Fein- und Füllstoffretention auf dem
Papiermaschinensieb zu erhöhen. Ferner können bestimmte
Produkttypen eine Erhöhung der Entwässerungsgeschwindigkeit
auf dem Sieb und in den Naßpressen sowie eine schnellere
Trocknung der Papierbahn in der Trockenpartie bewirken, was
zur Produktionssteigerung oder Energieeinsparung genutzt
werden kann. Die Wirkung der höher- bis hochmolekularen
Produkte beruht erfahrungsgemäß auf einer Verringerung des
negativen Zeta-Potentials der Papierstoffsuspension und/oder
auf der Brückenbildung zwischen Papierstoffpartikeln durch
die Polymeren, wodurch in beiden Fällen eine Mikroflockung
der Papierstoffsuspension bewirkt wird. Ein wirksamer
Papierleimungseffekt kann durch die alleinige Anwendung der
polymeren Retentionshilfsmittel jedoch nicht erzielt werden.
Um so überraschender war daher die offensichtlich
synergistische Wirkungssteigerung bei der Papierleimung
mit kationischen Kunststoffdispersionen durch die kombinierte
Anwendung von polymeren Retentionshilfsmitteln und
erfindungsgemäßen kationischen Copolymerisatdispersionen.
Als erfindungsgemäß zu verwendende polymere
Retentionshilfsmittel kommen insbesondere in Frage:
Polyamine, vorzugsweise höhermolekulare
Polyalkylenpolyamine, insbesondere Polyäthylenimin, oder
Umsetzungsprodukte, wie sie durch Vernetzung von
Oligoaminen mit Dichloräthan, Epichlorhydrin oder
Reaktionsprodukten aus Epichlorhydrin und Polyätherdiolen
erhalten werden können,
Polyamidoamine, vorzugsweise Polyamidamine, wie sie durch
Umsetzung von Adipinsäure mit Diäthylentriamin oder
ähnlichen Polyaminen und Vernetzung mit den vorstehend
genannten Vernetzern erhalten werden können, oder
Umsetzungsprodukte auf Basis Äthylenimin/Adipinsäure/
Polyamin/Epichlorhydrin,
Polyacrylamide, vorzugsweise hochmolekulare Polyacrylamide,
wie z. B. anionisch modifizierte Acrylamid/Acrylsäure-
Copolymere, kationisch modifizierte Copolymere aus
Acrylamid mit Aminoacryl- und -methacrylsäureestern mit
tertiären und quartären Aminfunktionen, kationaktive
Produkte, entstanden durch MANNICH-Reaktion von
Polyacrylamid-Homopolymerisaten,
Polysalze, z. B. Polymere oder Copolymere von
Diallyldimethylammoniumchlorid (Poly-DADMAC-Homo- oder
-Copolymerisate), vorzugsweise Poly-DADMAC-Copolymerisate,
mit Molekulargewichten im Bereich von 10⁴ bis 10⁶, besonders
bevorzugt 10⁵ bis 10⁶, insbesondere Copolymerisate mit
Vinylacetat und/oder Acrylamid und/oder N-Methylolacrylamid,
ferner ist homopolymeres Poly-DADMAC mit Molekulargewichten
von vorzugsweise mindestens 10 000 besonders bevorzugt,
kationische Stärke, Guarderivate, kationischer
Polyvinylalkohol.
Bevorzugt sind kationische polymere Retentionshilfsmittel.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Gew.-%,
insbesondere 0,05 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das
Zellulosetrockengewicht, Retentionshilfsmittel in
Kombination mit einer kationischen Copolymerisatdispersion
der Zellulosefasersuspension zugegeben mit der Maßgabe, daß
entweder das Retentionshilfsmittel als solches gleichzeitig
mit der kationischen Copolymerisatdispersion zugesetzt wird,
oder daß das Retentionshilfsmittel vordosiert und die
kationische Copolymerisatdispersion danach zugegeben wird.
Da die erfindungsgemäß verwendeten polymeren
Retentionshilfsmittel im allgemeinen kolloidale wäßrige
Lösungen bilden können, können sie in Form von kolloidalen
wäßrigen Lösungen vorteilhaft und vorzugsweise der
Zellulosefasersuspension beigemischt werden.
Als erfindungsgemäß für die Rohpapier-Masseleimung im
neutralen pH-Bereich, vorzugsweise bei pH-Werten von 6,5
bis 7,5, zu verwendende wäßrige kationische
Kunststoffdispersionen kommen prinzipiell alle wäßrigen
kationisch geladenen Kunststoffdispersionen bzw.
Polymerisatdispersionen in Frage, vorzugsweise aber solche
mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,05 bis 0,5 µm
und einer Mindestkationenaktivität von 20 bis 200 µmol/g
Feststoff (FS), wobei die kationische Ladung sich zu mehr als
der Hälfte auf der Oberfläche der
Dispersionscopolymerisationspartikel befindet, insbesondere
solche, deren kationische Ladung sich zu 60 bis 90% auf der
Oberfläche der Dispersionscopolymerisatpartikel befindet. Das
Molekulargewicht der Dispersionscopolymerisate ist nicht
kritisch und kann vorzugsweise von 10 000 bis zu mehreren
Millionen betragen. Auch niedrigere und höhere
Molekulargewichte sind möglich. Im allgemeinen werden sie den
Erfordernissen und Zielsetzungen angepaßt. Die Einsatzmenge
der kationischen Kunststoffdispersionen in Kombination mit
obengenannten Retentionshilfsmitteln beträgt vorzugsweise 0,1
bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1 Gew.-%,
Dispersionscopolymerisatfeststoff (FS), bezogen auf das
Trockengewicht der zur Leimung in der
Zellulosefasersuspension eingesetzten Zellulosefasermasse
bzw. Rohpapiermasse.
Besonders bevorzugt werden Retentionshilfsmittel und wäßrige
kationische Kunststoffdispersion, bezogen auf den copolymeren
Feststoffgehalt (FS) der kationischen Dispersion, im
Gewichtsverhältnis von 0,2 : 1 bis 0,01 : 1 verwendet.
Besonders bevorzugt sind ferner wäßrige kationische
copolymere Kunststoffdispersionen auf der Basis von
ethylenisch ungesättigten Monomeren, deren
Dispersionscopolymerisatpartikel, bezogen in Gew.-% auf die
Gesamtmenge an Monomereinheiten in dem Copolymerisat,
aufgebaut sind aus
- a) 60 bis 95 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Monomeren aus
der Gruppe Vinylester von (C₁-C₁₈)-Monocarbonsäuren,
vorzugsweise Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylversatat,
Vinyllaurat, Vinylstearat,
(Meth-)Acrylester von (C₁-C₂₂)-Alkoholen, vorzugsweise
Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Oktylmethacrylat,
Ethylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Vinylaromaten, vorzugsweise Styrol, Vinyltoluol,
Vinylchlorid, Ethylen, (Meth-)Acrylnitril, Diester von
Maleinsäure und/oder Fumarsäure mit (C₁-C₁₈)-Alkoholen;
in einer besonders bevorzugten Variante besteht die Komponente a), bezogen auf die Komponente a), aus 50 bis 70 Gew.-% hydrophoben Monomeren aus der Gruppe (Meth-)Acrylnitril, Vinylaromaten, vorzugsweise Styrol und Vinyltoluol, sowie 25 bis 45 Gew.-% Estern der (Meth-)Acrylsäure, vorzugsweise Butylacrylat, Oktylacrylat, Butylmethacrylat, Oktylmethacrylat;
ein weiteres erfindungswesentliches Merkmal besteht ferner darin, daß die erfindungsgemäß verwendeten wäßrigen, kationischen, copolymeren Kunststoffdispersionen eine minimale Filmbildungstemperatur (MFT) im Bereich von 0 bis 50°C besitzen und die Glastemperatur TG des kationischen Dispersionscopolymerisats zwischen 10 und 65°C, vorzugsweise zwischen 20 und 50°C, liegt, - b) 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10, insbesondere 3 bis 7 Gew.-%, ethylenisch ungesättigten, salzbildenden, wasserlöslichen Monomeren mit Alkylammonium-, Alkylsulfonium- oder Alkylphosphoniumgruppen, vorzugsweise Alkylammoniumgruppen, insbesondere aus der Gruppe Trimethylammoniumethyl(meth-)acrylatchlorid, β-Acetamido-diethyl-aminoethyl(meth-)acrylat-chlorid, (Meth-)Acrylamidopropyltrimethylammonium-chlorid, (Meth-)Acrylamidoethyltrimethylammonium-bromid, Trimethylammoniumneopentyl(meth-)acrylat-chlorid, Diallyl-dimethylammonium-chlorid, Diallyl-butylmethyl ammonium-bromid,
- c) 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15, insbesondere 3 bis 8 Gew.-%, ethylenisch ungesättigten Monomeren mit mindestens einem funktionellen Rest worin die Substituenten R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und mindestens einer für eine durch (C₁-C₆)- Alkyl verätherte oder nicht verätherte (C₁-C₆)- Alkylolgruppe steht, vorzugsweise aus der Gruppe N-Methylol(meth-)acrylamid, Dimethylol(meth-)acrylamid, N-Methoxymethyl(meth-)acrylamid, N-Butoxy- methyl(meth-)acrylamid, N-Isobutoxymethyl(meth-)acrylamid, N-(3-Hydroxy-2,2-dimethylpropyl)-(meth-)acrylamid, wobei N-Methylolacrylamid, N-Methoxymethylmethacrylamid und N-Butoxymethylmethacrylamid besonders bevorzugt sind,
- d) 0 bis 5 Gew.-% weiteren, von a) bis c) verschiedenen
ethylenisch ungesättigten Monomeren mit funktionellen
Resten aus der Gruppe
wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und
für H, (C₁-C₄)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl oder
(C₆-C₁₈)-Aralkyl stehen, -OH, -Si(OR)₃, wobei R für
(C₁-C₄)-Alkyl oder mit (C₁-C₄)-Alkyl veräthertem
(C₁-C₄)-Hydroxyalkyl oder für Acetyl steht und die drei
Substituenten R gleich oder verschieden sein können,
wobei R³, R⁴ gleich oder verschieden
sein können und für (C₁-C₁₈)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl
oder (C₆-C₁₂)-Aryl bzw. Aralkyl stehen,
wobei R⁵, R⁶, R⁷ gleich oder verschieden sein können
und für H, (C₁-C₁₈)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl oder
(C₆-C₁₂)-Aryl bzw. Aralkyl stehen,
vorzugsweise Monomere aus der Gruppe ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure sowie der Halbester dieser zweiwertigen Carbonsäuren mit geradkettigen oder verzweigten (C₁-C₈)-Alkoholen,
ethylenisch ungesättigter Amide, insbesondere Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N-Butylmethacrylamid, N-tert.-Butylmethacrylamid, N-Cyclohexylmethacrylamid, N-Benzylmethacrylamid, Diacetonacrylamid, Methylacrylamidoglykolatmethyläther,
ethylenisch ungesättigter Hydroxyalkylester, insbesondere Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Polyglykoläther der Acryl- oder Methacrylsäure mit 2 bis 50 Ethylenoxideinheiten, Polypropylenglykoläther der Acryl- oder Methacrylsäure mit 2 bis 50 Propylenoxideinheiten, wobei die Endgruppe der Polyalkylenglykolätherreste mit einem Alkyl- oder Arylrest veräthert sein kann,
ethylenisch ungesättigter Silane, insbesondere Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Methacryloxypropyltris(methoxyethoxy)silan, Vinyltris(methoxyethoxy)silan, Vinyltriacetoxysilan,
ethylenisch ungesättigter Urethane, insbesondere N-Methylcarbamidoethylmethacrylat, N-Butylcarbamidoisopropylmethacrylat, N-Oktadecylcarbamidoethylacrylat, N-Phenylcarbamidoethylmethacrylat, N-Cyclohexylcarbamidoethylacrylat,
ethylenisch ungesättigter Harnstoffe, insbesondere 2-Methacryloylethylharnstoff, 2-Oktylmethacryloylethylharnstoff, 2-Phenylmethacryloylethylharnstoff,
ethylenisch ungesättigter Sulfonsäuren bzw. Sulfonsäurederivate, insbesondere Ethylensulfonsäure, (3-Sulfopropyl)methacrylsäureester oder Acrylamidomethylpropansulfonsäure bzw. deren Salze, vorzugsweise Alkali- oder Ammoniumsalze,
ethylenisch ungesättigter Phosphonsäuren, insbesondere Vinylphosphonsäure oder Acrylamidomethylpropanphosphonsäure bzw. deren Alkali- oder Ammoniumsalze, - e) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten fluorhaltigen Monomeren, vorzugsweise Acryl- oder Methacrylester von teil- oder perfluorierten (C₁-C₈)-Alkanolen, teil- oder perfluorierte (C₂-C₁₈)-Alkylene, insbesondere aus der Gruppe Methacrylsäure-2,2,3,4,4,4-hexafluorbutylester, Methacrylsäure-2,2,3,3-tetrafluorpropylester oder Perfluorhexylethylen,
- f) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Carbonylverbindungen, vorzugsweise aus der Gruppe Vinylmethylketon, Acrolein, Crotonaldehyd, Allylacetoacetat, Acetoacetoxyethyl(meth-)acrylat,
- g) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten und zur Vernetzung befähigten Monomeren, vorzugsweise aus der Gruppe der mehrfach ethylenisch ungesättigten oder mehrfunktionellen Monomeren, insbesondere Divinylbenzol, Diallylphthalat, Butandioldiacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Allylmethacrylat, Bisphenol-A-diethylenglykoldimethacrylat, Triallylcyanurat, Methylen-bis-methacrylamid, und die Dispersionen außerdem
- h) 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller Monomereinheiten in dem Copolymerisat, Emulgatoren und/oder gegebenenfalls Schutzkolloide, vorzugsweise aus der Gruppe der kationischen, amphoteren und insbesondere der nichtionogenen Tenside und/oder Schutzkolloide, enthalten.
Besonders bevorzugt sind solche kationischen
Dispersionscopolymerisate, die als Monomereinheiten Styrol/
Butylacrylat, Trialkylammoniumalkyl(meth-)acrylatchlorid
und N-Methylol(meth-)acrylamid enthalten.
Als Emulgatoren, die bei der Herstellung der erfindungsgemäß
zu verwendenden wäßrigen kationischen Copolymerisatdispersionen,
vorzugsweise bei der Emulsionspolymerisation der
Comonomeren, eingesetzt werden, kommen übliche nichtionogene
Emulgatoren in Frage, insbesondere nichtionogene Tenside,
vorzugsweise aus der Gruppe der Umsetzungsprodukte von
aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen,
aliphatisch-aromatischen, aromatischen Carbonsäuren,
Alkoholen, Phenolen, Aminen mit Epoxiden, wie z. B.
Ethylenoxid, sowie Blockcopolymerisate aus verschiedenen
Epoxiden, wie z. B. Ethylenoxid und Propylenoxid.
Bevorzugte Emulgatoren sind ferner z. B. primäre, sekundäre
und tertiäre Fettamine in Kombination mit organischen oder
anorganischen Säuren sowie außerdem tensioaktive quaternäre
Alkylammoniumverbindungen. Auch amphotere Tenside mit
zwitterionischer Struktur, beispielsweise vom Betaintyp wie
Alkylamidopropylbetaine, kommen in Frage. Besonders
bevorzugte Emulgatoren sind nichtionogene Tenside,
insbesondere Alkyl- und Alkylarylpolyglykolether mit 15 bis
50 Ethylenoxideinheiten. Die genannten Emulgatoren können
sowohl einzeln als auch in Kombination untereinander oder
miteinander eingesetzt werden. Die Menge der zu verwendenden
Emulgatoren richtet sich nach den gewünschten
Dispersionseigenschaften und beträgt vorzugsweise 0,1 bis
10 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 6, besonders bevorzugt
0,3 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller
Monomereinheiten in dem Copolymerisat.
Als Schutzkolloide kommen vorzugsweise solche auf der Basis
von hochmolekularen organischen Verbindungen in Frage, die
Hydroxyl-, Amino- oder Ammoniumgruppen besitzen und
wasserlöslich oder wasserdispergierbar sind, dabei im
wesentlichen keine oder keine ausgeprägte
Grenzflächenaktivität entfalten und ein ausgeprägtes
Dispergiervermögen besitzen. Bevorzugte Schutzkolloide
sind z. B. kationische Polyelektrolyte, beispielsweise
Poly-diallyldimethylammoniumchlorid (Poly-DADMAC),
Zelluloseäther, Polyvinylalkohole, Polysaccharide,
(Chitosan, Stärke), Polyvinylpyrrolidone, wobei diese
Verbindungen bevorzugt durch Aminogruppen oder quaternäre
Ammoniumgruppen substituiert sein können. Die letzteren
Gruppen können z. B. durch Substitution mittels
Kationisierungsreagenzien, wie z. B.
Glycidyltrimethylammoniumchlorid, in die zugrunde liegenden
Makromoleküle eingeführt werden. Kationische
Polyvinylalkohole können z. B. auch durch Verseifen
entsprechender amino- und/oder ammoniumgruppenhaltiger
Vinylacetatcopolymerisate erhalten werden. Besonders
bevorzugte Schutzkolloide sind kationisch modifizierte
Polysaccharide und kationische Polyelektrolyte. Die zu
verwendenden Schutzkolloidmengen richten sich nach den
gewünschten Dispersionseigenschaften, insbesondere der
Feinteiligkeit der Dispersionspartikel. Bevorzugt werden
bei der Emulsionspolymerisation gegebenenfalls
Schutzkolloidmengen zwischen 0 und 5 Gew.-%, insbesondere
zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtmonomerenmenge, verwendet.
Die erfindungsgemäß verwendeten kationischen
Kunststoffdispersionen können durch übliche
Emulsionspolymerisation nach dem Zulauf- oder
Voremulsionsverfahren, vorzugsweise bei 20 bis 100°C,
insbesondere bei 50 bis 90°C, hergestellt werden. Dabei
kann in üblicher Weise ein Teil des Monomerengemisches in
der wäßrigen Flotte vorpolymerisiert und der Rest des
Monomerengemisches unter Aufrechterhaltung der Reaktion
bei der Reaktionstemperatur kontinuierlich zudosiert werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten kationischen
Kunststoffdispersionen besitzen eine hohe Kationenaktivität
von vorzugsweise mindestens 20 bis 200 µmol/g Feststoff (FS),
gemessen bei pH 7, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn
mehr als die Hälfte, insbesondere 60 bis 90%, der
kationischen Ladungen sich auf der Oberfläche der
Copolymerisatpartikel befindet.
Ein hoher Gehalt an kationischer Oberflächenladung kann
z. B. dadurch erzielt werden, daß man die vorstehend unter
b) genannten kationischen, salzartigen, ethylenisch
ungesättigten quaternären Monomeren, vorzugsweise
Alkylammoniumverbindungen, während der Copolymerisation
in ungleichmäßigen Mengen zudosiert, vorzugsweise größere
Mengen mit dem Monomerengemisch am Anfang der Copolymerisation.
Die Messung der Kationenaktivität und des kationischen
Oberflächenladungsanteils kann z. B. titrimetrisch in bekannter
Weise erfolgen (vgl. W. Schempp und H.T. Trau, Wochenblatt für
Papierfabrikation 19, 1981, S. 726-732, oder J.P. Fischer und
K. Löhr in G.D. Parfitt und A.V. Patsis, Organic Coatings:
Science and Technology, Vol. 8, S. 227-249, Marcel Dekker,
Inc., New York, April 1986).
Der Feststoffgehalt (FS) der erfindungsgemäß verwendeten
kationischen Kunststoffdispersionen liegt in dem für
Dispersionen üblichen Bereich. Zur Anwendung in dem
Zellulosefaserbrei wird der Feststoffgehalt vorzugsweise
auf Werte von 3 bis 40 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%,
bezogen auf die Kunststoffdispersion, eingestellt. In diesen
bevorzugten Feststoffkonzentrationsbereichen besitzen die
erfindungsgemäßen kationischen Dispersionen eine niedrige
Viskosität und entwickeln bei der Anwendung praktisch keinen
störenden Schaum.
Im Gegensatz zu den erfindungsgemäß verwendeten polymeren
Retentionshilfsmitteln, die kolloidale wäßrige Lösungen
bilden können, sind die aus den erfindungsgemäß verwendeten
wäßrigen kationischen Kunststoffdispersionen isolierbaren
Dispersionscopolymerisate in Wasser nicht löslich.
Bei der Herstellung der kationischen Kunststoffdispersionen
durch radikalisch initiierte Emulsionspolymerisation in
wäßrigem Milieu können zur Auslösung der Copolymerisation
alle in der Emulsionspolymerisation üblichen, vorzugsweise
wasserlöslichen, und Radikalketten initiierenden Systeme,
die auch anionischer Natur sein können, verwendet werden.
Bevorzugte Initiatoren sind z. B. 2,2′-Azobis-(2-amidinopropan)-
dihydrochlorid, 2,2′-Azobis-(N,N′-dimethylenisobutylamidin)-
dihydrochlorid, 4,4′-Azois-(4-cyanovaleriansäure), H₂O₂,
tert.-Butylhydroperoxid, Persulfate wie Ammoniumpersulfat,
Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Redox-Systeme wie H₂O₂/
Ascorbinsäure, gegebenenfalls unter Zusatz geringer Mengen
mehrwertiger Metallsalze, wie z. B. Eisen(II)-sulfat, als
Aktivator, ferner energiereiche Strahlung sowie übliche
Photoinitiatoren. Vorzugsweise werden Azoverbindungen, wie
2,2′-Azois-(2-amidinopropan)-dihydrochlorid und
4,4′-Azois-(4-cyanovaleriansäure) verwendet.
Zur Molekulargewichtssteuerung können bei der
Emulsionspolymerisation auch übliche Regler, wie z. B.
Merkaptane oder Halogenkohlenwasserstoffe zur
Molekulargewichtserniedrigung, oder aber gegebenenfalls
bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge,
mehrfach ethylenisch ungesättigte oder mehrfachfunktionelle
und zur Vernetzung befähigte Verbindungen, wie z. B.
Divinylbenzol, Ethylenglykoldimethacrylat,
Ethylenglykoldiacrylat, Butandioldimethacrylat,
Butandioldiacrylat, Triallylcyanurat, Melamin,
Isocyanatoethylmethacrylat zur Molekulargewichtserhöhung
verwendet werden.
Zur Qualitätsprüfung und Bewertung der erfindungsgemäß
verwendeten Papierleimungsmittel werden Papierprüfblätter aus
mit dem zu prüfenden Leimungsmittel behandeltem Rohpapier
in üblicher Weise hergestellt (Herstellung gemäß Merkblatt
V/8/116 vom 26.11.1976 des Vereins Deutscher Zellstoff-
und Papier-Chemiker und -Ingenieure). Die Trocknung der
Prüfblätter wird auf einem dampfbeheizten Zylindertrockner
mit Filzbespannung durchgeführt. Zur Nachkonditionierung
werden die Prüfblätter noch 10 Minuten bei 120°C im
Trockenschrank getrocknet.
Von den hierbei erhaltenen geleimten Prüfblättern wird der
Leimungsfaktor f bestimmt, der nach folgender Formel I
berechnet werden kann:
Die Werte des Leimungsfaktors f werden wie folgt bewertet:
<20 bis 20=hochgeleimtes Papier (Volleimung der
Zellulosefasern)
20 bis 10=gutgeleimtes Papier
10 bis 5=mittelmäßig geleimtes Papier
5 bis 1=schlecht geleimtes Papier
1 bis <1=ungeleimtes Papier
20 bis 10=gutgeleimtes Papier
10 bis 5=mittelmäßig geleimtes Papier
5 bis 1=schlecht geleimtes Papier
1 bis <1=ungeleimtes Papier
Die in der Formel I enthaltende Größe "Zeit" ist die Zeit
in Sekunden, die eine Prüftinte (nach DIN 53 126) bei
Einwirkung auf das Papier unter konstantem Druck und ohne
hemmende Einflüsse von der ersten Berührung bis zum ersten
Anzeichen des Durchdringens der Papierprobe benötigt. Sie
wird mit Hilfe des Leimungsgradprüfgerätes PLG-e (Firma
Schröder, Weinheim) ermittelt, welches das durch das
Eindringen der Tinte in das Papier sich verändernde
Reflexionsvermögen fotoelektrisch in Abhängigkeit von der
Zeit registriert.
Die Bestimmung des Trocken- und des Naßbruchwiderstandes [N]
erfolgt nach DIN 53 112, wobei jedoch die Wässerungszeit von
24 Stunden auf 1 Stunde reduziert wird.
Die Berstfestigkeit nach Mullen kann nach DIN 53 141
ermittelt werden.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher
erläutert.
In einem 2-l-Rührreaktor wird eine Mischung aus 7,5 g
Nonylphenolpolyglykolether mit 30 Ethylenoxideinheiten
(30 EO), 37,5 g Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid
(MAPTAC) (50gew.-%ig, wäßrig), 39,0 g N-Methylolacrylamid
(48gew.-%, wäßrig) und 892 g entsalztes Wasser (E-Wasser)
vorgelegt. Nach weiterer Zugabe von 37,5 g einer
Monomerenmischung aus 37,5 g Styrol, 150 g Methylmethacrylat
187,5 g Butylacrylat und 3,75 g Ethylenglykoldimethacrylat
wird die Mischung auf 90°C erwärmt und die Polymerisation
durch Zugabe von 2,5 g einer 1gew.-%igen wäßrigen Cu(NO₃)₂-
Lösung und 15 g 30gew.-%iges wäßriges H₂O₂ gestartet.
Anschließend wird der Rest der Monomerenmischung innerhalb
von 2 Stunden bei 85°C zudosiert. Nach dem Ende der
Zudosierung werden 10 g 30gew.-%iges wäßriges H₂O₂ und
2,5 g 1gew.-%ige wäßrige Cu(NO₃)₂-Lösung zugesetzt, das
Gemisch 1 Stunde bei 90°C nachpolymerisieren lassen und
danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Umsatz der
eingesetzten Monomerenmenge ist praktisch quantitativ und
die resultierende kationische Copolymerisatdispersion wird
koagulatfrei erhalten. Sie besitzt einen Feststoffgehalt (FS)
von 30 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, und eine
Kationenaktivität von 153 µmol/g FS, wovon 100 µmol auf die
äußere Kationenaktivität entfallen. Die Glastemperatur (TG)
des Copolymerisats beträgt +20°C und die minimale
Filmbildungstemperatur (MFT) der Dispersion liegt bei +10°C.
Beispiel 1 wird jeweils wiederholt, jedoch mit verschiedenen
Abänderungen. So werden die Mengenverhältnisse bei den
Comonomeren variiert und es werden als Polymerisationsinitiator
anstelle des [Cu(NO₃)₂+H₂O₂]-Katalysators äquivalente
Mengen 4,4′-Azo-bis-(4-cyanovaleriansäure) (AVS) verwendet
und dem jeweiligen Monomerengemisch zugemischt. Die
Nachpolymerisation wird in allen Beispielen 2 bis 4 wie in
Beispiel 1 initiiert.
In der Tabelle 1 sind die Mengenverhältnisse der Comonomeren
in den kationischen Copolymerisatdispersionen der Beispiele
1 bis 4 in Gew.-%, jeweils bezogen auf den kationischen
Copolymerisatanteil, der Emulgatoranteil in Gew.-%, bezogen
auf den Copolymerisatanteil, der Feststoffgehalt (FS) der
Dispersion in Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, die
Gesamt-Kationenaktivität des Copolymerisats in µmol/g FS
bei pH 7 und der Anteil der äußeren Kationenaktivität an der
Gesamtkationenaktivität, sowie die Glastemperatur TG des
Copolymerisats, differentialthermoanalytisch ermittelt
(DSC-Messung), zusammengefaßt angegeben.
Das Beispiel 1 wird wiederholt mit der Abänderung, daß die
Mengenverhältnisse bei den Comonomeren variiert und das
Methylmethacrylat ganz weggelassen wird. Als
Polymerisationsinitiatoren werden die gleichen wie in den
Beispielen 2 bis 4 verwendet. Die Zahlenwerte sind in der
Tabelle 1 zusammengefaßt wiedergegeben. Die resultierende
kationische Copolymerisatdispersion ist nicht
erfindungsgemäß, da sie u. a. eine zu hohe TG von 73°C
besitzt. Außerdem ist die äußere Kationenaktivität zu niedrig.
Mit den nach den Beispielen 1-4 erhaltenen erfindungsgemäßen
wäßrigen kationischen copolymeren Kunststoffdispersionen
werden sowohl unter alleiniger nicht erfindungsgemäßer
Anwendung von jeweils verschiedenen Einsatzmengen kationischer
Copolymerisatdispersion (1 Gew.-%, 2,5 Gew.-%, 5 Gew.-%
kationischer Copolymerisat-Feststoff (KATCO-FS), bezogen auf
das Rohzellulosetrockengewicht) als auch unter erfindungsgemäß
kombinierter Anwendung der erfindungsgemäßen wäßrigen
kationischen copolymeren Kunststoffdispersionen mit einer
Einsatzmenge von jeweils 1 Gew.-% kationischem Copolymerisat-
Feststoff (KATCO-FS), bezogen auf das Rohzellulosetrockengewicht,
zusammen mit jeweils 0,1 Gew.-% Poly-diallyldimethyl
ammoniumchlorid (100%ig) (=Poly-DADMAC), bezogen auf das
Rohzellulosetrockengewicht, wobei die Zugabe der genannten
Mittel zu dem zu leimenden Rohzellulosebrei bei pH 7
erfolgt, jeweils Rohpapier-Prüfblätter in üblicher Weise,
gemäß Merkblatt V/8/116 vom 26.11.1976 des Vereins
Deutscher Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure,
hergestellt. Dabei werden dem wäßrigen Zellulosefaserbrei
zuerst das Poly-DADMAC als wäßrige Lösung unter Rühren
beigemischt und die wäßrige kationische Copolymerisatdispersion
jeweils danach unter Rühren zudosiert und die Rohpapier-
Prüfblätter in üblicher Weise gewonnen und konditioniert.
Auch das gleichzeitige Zudosieren beider Agenzien
(Retentionshilfsmittel und wäßrige kationische
Copolymerisatdispersion) über getrennte Zuläufe ergibt
praktisch die gleichen vorteilhaften Resultate.
An den erhaltenen Rohpapier-Prüfblättern werden jeweils
der Leimungsfaktor (f), der Naßbruchwiderstand [N] und der
Trockenbruchwiderstand [N] ermittelt. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 2 zusammengefaßt wiedergegeben.
In analoger Weise zu den Beispielen 5-8 wird
vergleichsweise auch die nicht-erfindungsgemäße wäßrige
kationische Copolymerisatdispersion des Vergleichsbeispiels 1
sowohl für sich allein als auch in Kombination mit Poly-
DADMAC anwendungstechnisch auf ihre Leimungswirkung in
wäßrigem Zellulosefaserbrei bei pH 7 geprüft und die
entsprechenden Kenndaten an den resultierenden Rohpapier-
Prüfblättern ermittelt (Vergleichsbeispiel 2). Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt wiedergegeben. In dem
Vergleichsbeispiel 3 werden Rohpapier-Prüfblätter unter
alleinigem Zusatz von 0,1 Gew.-% Poly-DADMAC ohne
kationische Copolymerisatdispersion, und in dem
Vergleichsbeispiel 4 ohne Zusatz von Poly-DADMAC und ohne
Zusatz von kationischer Copolymerisatdispersion hergestellt.
Die entsprechenden Qualitätsprüfungsergebnisse sind in der
Tabelle 2 aufgeführt.
Wie den Ergebnissen in Tabelle 2 entnommen werden kann,
wird mit der Kombination aus 1 Gew.-% erfindungsgemäßem
kationischem Dispersionscopolymerisat und 0,1 Gew.-%
Poly-DADMAC u. a. ein gleich guter Leimungsfaktor (f),
nämlich eine Volleimung der Zellulosefasern, erhalten
wie mit 2,5 bis 5 Gew.-% erfindungsgemäßem kationischem
Dispersionscopolymerisat allein ohne das Retentionshilfsmittel
Poly-DADMAC. Es tritt hier bei der Leimung offensichtlich eine
synergistische Wirkungssteigerung zutage, die außerordentlich
überraschend und aus dem Stand der Technik nicht herleitbar
ist. Auch die erfindungsgemäßen Naß- und
Trockenbruchwiderstandswerte [N] sind überraschenderweise
deutlich vorteilhafter als die nicht-erfindungsgemäßen bei
vergleichbaren Leimungsfaktoren (f).
Claims (8)
1. Verwendung von wäßrigen kationischen
Kunststoffdispersionen als Neutralleimungsmittel für die
Masseleimung von Rohpapiermassen in üblicher wäßriger
Suspension bei neutralem pH-Wert zur Herstellung von
säurefreiem Rohpapier, dadurch gekennzeichnet, daß man
wäßrige kationische Copolymerisatdispersionen mit einer
Mindestkationenaktivität von 20 µmol/g Feststoff (FS), wobei
die kationische Ladung sich zu mehr als der Hälfte auf der
Oberfläche der Dispersionscopolymerisatpartikel befindet, die
minimale Filmbildungstemperatur (MFT) der Dispersion
unterhalb von 50°C liegt, die Glastemperatur TG des
Copolymerisats unterhalb von 70°C und oberhalb von 0°C liegt
und der mittlere Teilchendurchmesser der kationischen
Dispersionscopolymerisatpartikel unterhalb von 0,5 µm liegt,
in Kombination mit polymeren Retentionshilfsmitteln, wobei
das Gewichtsverhältnis des polymeren Retentionshilfsmittels
zu dem kationischen Dispersionscopolymerisat vorzugsweise
0,3 : 1 bis 0,005 : 1 beträgt, bei einem pH-Wert im Bereich von
6,5 bis 7,5 in einer Menge von bis zu 2 Gew.-% kationisches
Dispersionscopolymerisat, bezogen auf das Trockengewicht
der rohen Zellulosefasern, mit der rohen
Zellulosefasersuspension intensiv vermischt mit der Maßgabe,
daß entweder das polymere Retentionshilfsmittel zuerst
zugesetzt und die kationische Kunststoffdispersion nachdosiert
wird, oder daß die beiden Agenzien separat zur gleichen Zeit
der wäßrigen Zellulosefasersuspension unter intensiver
Durchmischung zudosiert werden, gegebenenfalls unter
Mitverwendung von inerten Füllstoffen, Pigmenten, Farbstoffen
und üblichen Hilfsstoffen, gegebenenfalls von Füllstoffen auf
Kalziumcarbonatbasis, und man anschließend aus der wäßrigen
Suspension das säurefreie Rohpapier in üblicher Weise,
vorzugsweise in Form von Rohpapierbahnen oder Rohpapiertafeln,
isoliert und trocknet.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man polymere Retentionshilfsmittel aus der Gruppe
Polyamine, Polyamidoamine, Polyacrylamide die kationisch
modifiziert sein können, polymere oder copolymere Polysalze
auf Basis von Diallyldimethylammoniumchlorid, kationische
Stärke, Guarderivate, kationischer Polyvinylalkohol,
verwendet.
3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man wäßrige kationische copolymere
Kunststoffdispersionen auf der Basis von ethylenisch
ungesättigten Monomeren verwendet, deren
Dispersionscopolymerisatpartikel, bezogen in Gew.-% auf die
Gesamtmenge an Monomereinheiten in dem Copolymerisat,
aufgebaut sind aus
- a) 60 bis 95 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Vinylester von (C₁-C₁₈)-Monocarbonsäuren, (Meth-)Acrylester von (C₁-C₂₂)-Alkoholen, Vinylaromaten, Vinylchlorid, Ethylen, (Meth-)Acrylnitril, Diester von Maleinsäure und/oder Fumarsäure mit (C₁-C₁₈)-Alkoholen,
- b) 2 bis 20 Gew.-% ethylenisch ungesättigten, salzbildenden, wasserlöslichen Monomeren mit Alkylammonium-, Alkylsulfonium- oder Alkylphosphoniumgruppen, vorzugsweise Alkylammoniumgruppen,
- c) 2 bis 20 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Monomeren mit mindestens einem funktionellen Rest worin die Substituenten R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und mindestens einer für eine durch (C₁-C₆)- Alkyl verätherte oder nicht verätherte (C₁-C₆)- Alkylolgruppe steht,
- d) 0 bis 5 Gew.-% weiteren, von a) bis c) verschiedenen ethylenisch ungesättigten Monomeren mit funktionellen Resten aus der Gruppe wobei R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und für H, (C₁-C₄)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl oder (C₆-C₁₈)-Aralkyl stehen, -OH, -Si(OR)₃, wobei R für (C₁-C₄)-Alkyl oder mit (C₁-C₄)-Alkyl veräthertem (C₁-C₄)-Hydroxyalkyl oder für Acetyl steht und die drei Substituenten R gleich oder verschieden sein können, wobei R³, R⁴ gleich oder verschieden sein können und für (C₁-C₁₈)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl oder (C₆-C₁₂)-Aryl bzw. Aralkyl stehen, wobei R⁵, R⁶, R⁷ gleich oder verschieden sein können und für H, (C₁-C₁₈)-Alkyl, (C₅-C₇)-Cycloalkyl oder (C₆-C₁₂)-Aryl bzw. Aralkyl stehen, vorzugsweise Monomere aus der Gruppe ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren und der Halbester zweiwertiger ungesättigter Carbonsäuren mit (C₁-C₈)-Alkoholen, ethylenisch ungesättigter Amide, ethylenisch ungesättigter Hydroxyalkylester, wobei die Endgruppe von Estern mit Polyalkylenglykolätherresten mit einem Alkyl- oder Arylrest veräthert sein kann, ethylenisch ungesättigter Silane, ethylenisch ungesättigter Urethane, ethylenisch ungesättigter Harnstoffe, ethylenisch ungesättigter Sulfonsäuren bzw. Sulfonsäurederivate, ethylenisch ungesättigter Phosphonsäuren bzw. deren Alkali- oder Ammoniumsalze,
- e) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten fluorhaltigen Monomeren, vorzugsweise Acryl- oder Methacrylester von teil- oder perfluorierten (C₁-C₈)-Alkanolen, teil- oder perfluorierte (C₂-C₁₈)-Alkylene,
- f) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Carbonylverbindungen, vorzugsweise aus der Gruppe Vinylmethylketon, Acrolein, Crotonaldehyd, Allylacetoacetat, Acetoacetoxyethyl(meth-)acrylat,
- g) 0 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten und zur Vernetzung befähigten Monomeren, vorzugsweise aus der Gruppe der mehrfach ethylenisch ungesättigten oder mehrfunktionellen Monomeren, insbesondere Divinylbenzol, Diallylphthalat, Butandioldiacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Allylmethacrylat, Bisphenol-A-diethylenglykoldimethacrylat, Triallylcyanurat, Methylen-bis-methacrylamid, und die Dispersionen außerdem
- h) 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller Monomereinheiten in dem Copolymerisat, Emulgatoren und/oder gegebenenfalls Schutzkolloide, vorzugsweise aus der Gruppe der kationischen, amphoteren und insbesondere der nichtionogenen Tenside und/oder Schutzkolloide, enthalten.
4. Ausführungsform nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,05 bis 0,2 Gew.-%,
vorzugsweise 0,05 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das
Rohzellulosetrockengewicht, polymeres Retentionshilfsmittel
verwendet.
5. Ausführungsform nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige kationische
Copolymerisatdispersion eine Mindestkationenaktivität von
20 bis 200 µmol/g FS, vorzugsweise von 50 bis 200 µmol/g FS,
besitzt und sich 60 bis 90% der kationischen Ladung auf der
Oberfläche der Dispersionscopolymerisatpartikel befinden.
6. Ausführungsform nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,5 bis 1 Gew.-%
kationisches Dispersionscopolymerisat, bezogen auf das
Trockengewicht der Rohzellulosemasse, verwendet, wobei das
polymere Retentionshilfsmittel und das kationische
Dispersionscopolymerisat, jeweils bezogen auf deren
Polymerengehalt, im Gewichtsverhältnis von 0,2 : 1 bis 0,01 : 1
eingesetzt werden.
7. Verfahren zur Herstellung von geleimtem säurefreiem
Rohpapier aus rohen Zellulosefasern in üblicher wäßriger
Suspension durch Masseleimung bei pH-Werten von 6,5 bis 7,5
unter Verwendung einer wäßrigen kationischen Kunststoffdispersion
als Leimungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Leimungsmittel eine wäßrige kationische Copolymerisatdispersion
entweder gleichzeitig mit einem polymeren Retentionshilfsmittel
oder vorzugsweise nach erfolgter Vordosierung des polymeren
Retentionshilfsmittels, vorzugsweise bei normaler Temperatur,
unter intensivem Rühren mit der wäßrigen
Rohzellulosefasersuspension vermischt, gegebenenfalls unter
Mitverwendung von inerten Füllstoffen, Pigmenten, Farbstoffen
und üblichen Hilfsstoffen, gegebenenfalls von Füllstoffen auf
Kalziumcarbonatbasis, wobei die kombinierte Verwendung der
wäßrigen kationischen Copolymerisatdispersion mit dem
polymeren Retentionshilfsmittel, die Einsatzmengen,
Zusammensetzungen und Eigenschaftsmerkmale den Spezifikationen
in den Ansprüchen 1 bis 6 entsprechen, und man das geleimte
säurefreie Rohpapier in üblicher Weise isoliert und trocknet.
8. Säurefreies, in der Masse bei neutralem pH-Wert
geleimtes Rohpapier in Form von flächigen Bahnen, Tafeln
oder Formkörpern oder in Form von Flocken oder Vliesen,
hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 7 unter
Verwendung von Neutralleimungsmitteln nach Ansprüchen 1 bis 6.
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