DE4306557A1 - Zusammensetzung zur Oberflächenleimung und ihre Verwendung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung zur Oberflä­ chenleimung von Papier und Karton und ihre Verwendung.

Die Herstellung von Papier erfolgt im wesentlichen in vier Pro­ duktionsstufen. In der ersten Stufe werden Halbstoffe herge­ stellt und aufbereitet. Hierzu gehören der Holzschliff, der Zellstoff und die Hadern. In einem zweiten Schritt, der soge­ nannten Ganzzeugherstellung, wird durch Mahlen und Nischen der Faserstoffe unter Beifügen von Fülleim, Farbstoffen und Wasser der Ganzstoff hergestellt. In der dritten Stufe wird auf der Papiermaschine die Papierbahn durch Faserverfilzung, Entwässe­ rung und Trocknung gebildet und in der vierten Stufe wird das fertige Papier verarbeitet und gegebenenfalls veredelt.

Bis auf Lösch-, Filter- und Abzugspapiere, deren hohe Saugfähig­ keit beabsichtigt ist, werden die sonstigen Papiere geleimt. Diese Leimung, auch als Masseleimung bezeichnet, gehört zur zweiten Stufe der oben beschriebenen Papierherstellung. Für diese Leimung wird bevorzugt Kolophonium in Form von Harzseife oder Harzdispersion eingesetzt. Diese wird dem flüssigen Faser­ brei zugefügt. Durch die zusätzliche Gabe von Aluminiumverbin­ dungen wird das Harz ausgefällt. Dieses schlägt sich in feinver­ teilter Form auf den Fasern nieder. Auf diese Art und Weise wird die Saugfähigkeit des Papieres herabgesetzt und seine Bedruck­ barkeit gefördert.

Eine andere Art der Leimung ist die sogenannte Oberflächenlei­ mung. Hierbei handelt es sich um eine Veredlung des bereits bei der Masseleimung angeleimten oder auch nicht geleimten Papieres, welches bereits in der dritten Stufe einem Trocknungsprozeß unterzogen wurde. Bei diesem Veredlungsprozeß des Papiers wird durch die Oberflächenleimung eine Oberflächenverbesserung für die Anwendung als Schreib- und Druckpapier erreicht, die sich in verbesserter Tinten- und Radierfestigkeit, Erhöhung der Rupffe­ stigkeit, verringerter Neigung zum Stauben sowie verbessertem Glanz und verbesserter Glätte zeigt. Beispielsweise müssen Druckpapiere für den Format-Offset-Druck wegen der hohen Rupf­ beanspruchung und Befeuchtung im Druckwerk eine Oberflächenlei­ mung besitzen.

Zur Oberflächenleimung verwendet man natürliche und synthetische Kolloide, die einen Film auf der Papieroberfläche bilden, da­ neben auch Leimungsmittel, die einen wasserabweisenden Effekt erzielen, wie Wachsemulsionen, dispergierte Polyethylene, Sili­ cone, Alkylketene und einen Chromstearatkomplex (Ullmann Ency­ clopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 17, Seite 586).

Aus dem neueren Stand der Technik sind als Oberflächenleimungs­ mittel vorwiegend synthetische Polymere bekannt.

So beschreibt die US 4,522,686 ein Leimungsmittel zur Masse- und Oberflächenleimung für Papier, welches eine Dispersion eines Ketendimers, eines verstärkten Harzes und wasserlöslicher, Stickstoff enthaltender, kationischer Dispersionsmittel enthält.

Die EP-A2 0 357 866 beschreibt ein kationisches Leimungsmittel für Papier, welches auch eine hervorragende Leimungswirksamkeit zur Oberflächenleimung besitzt. Das Leimungsmittel besteht aus einer stabilen, wäßrigen kolloiddispersen Lösung des Salzes eines Copolymeren bestehend aus N,N-Dimethylaminoalkylacrylat, Meth-/Acrylsäureester eines Fettalkohols sowie Konzentrationen an Methacrylat und Methacrylsäure.

Die EP 0 257 412 beschreibt ebenfalls ein Leimungsmittel für Papier enthaltend eine Dispersion von Copolymerisaten aus Acryl­ nitril und Acrylsäureestern eines Alkohols. Diese Zusammenset­ zung kann als Oberflächenleimungsmittel für Papier verwendet werden.

Somit sind aus dem Stand der Technik vorwiegend Polymerisate zur Oberflächenleimung bekannt.

Die EP-A1 0 200 002 beschreibt ein Papierleimungsmittel sowie seine Verwendung. Dieses Papierleimungsmittel besteht aus einer Kolophonium-Dispersion und enthält zusätzlich Polyaluminiumhy­ droxychloride und gegebenenfalls Retensions- und/oder Fixie­ rungs- und/oder Naßfestmittel. Dieses Papierleimungsmittel wird jedoch zur Leimung von Papier, Pappe und Karton in der Stoff­ masse also als Masseleimungsmittel verwendet.

Die bisher bekannten Oberflächenleimungsmittel haben den Nach­ teil, daß es sich ausschließlich um synthetisch hergestellte Copolymerisate handelt, deren Herstellung aufwendig und kosten­ intensiv ist. Weiterhin wurde beim Auftragen dieser Mittel eine Belagbildung auf den Zylindern der Papiermaschine beobachtet.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Zusammensetzung zur Oberflächenleimung zur Verfügung zu stellen, die die vorstehend geschilderten Nachteile vermeidet, weniger aufwendig herzustellen ist und beim Auftragen keine Belagbildung auf den Zylindern der Papiermaschine entstehen läßt.

Das technische Problem wird gelöst durch eine Zusammensetzung enthaltend in einer wäßrigen Dispersion 1 bis 40 Gew.-% Kolopho­ niumharz, 1 bis 5 Gew.-% Schutzkolloid und/oder Tensid. Die Zusammensetzung wird als Oberflächenleimungsmittel für Papier oder Karton verwendet.

Die wäßrige Dispersion kann 0,1 bis 50 Gew.-% anorganischer Aluminiumverbindungen enthalten. Dabei werden bevorzugt wäßrige Lösungen von Polyaluminiumhydroxychlorid und/oder Polyaluminium­ hydroxysulfat verwendet.

Weiterhin können 0,1 bis 10 Gew.-% kationische Polymere enthal­ ten sein.

Das verwendete Kolophoniumharz kann Tallharz, Balsamharz oder Wurzelharz sein. Das Harz kann teilweise oder vollständig ver­ seift sein.

Das Kolophoniumharz kann in Form einer Kolophonium-Dispersion verwendet werden. Für diese Dispersion werden entweder herkömm­ lich unverstärkte Dispersionen aus Kolophoniumharz oder die herkömmlich verstärkten Harzleim-Dispersionen verwendet, die aus maleinsäueranhydrit- oder fumarsäure-modifiziertem Kolophonium oder Kohlenwasserstoffharz allgemein unter Zusatz von Schutz­ kolloiden oder oberflächenaktiven Substanzen hergestellt werden. Die Kolophonium-Dispersionen besitzen üblicherweise einen Fest­ stoffgehalt von 10 bis 50 Gew.-%.

Als Schutzkolloide werden Casein, Sojaprotein, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Carboxylmethylcellulose, Stärke, Collagen, Manogallaktane und Alginate verwendet.

Als oberflächenaktive Substanzen (Tenside) können Alkylbenzyl­ sulfonate, Alkylphenolpolyglykolether, Alkylphenolpolyglykolsul­ fonate, Phosphorsäureester, Alkylpolyglykolsulfosuccinate zur Dispergierung des Kolophoniumharzes verwendet werden.

Als anorganische Aluminiumverbindungen können Aluminiumsulfat, Polyaluminiumhydroxychlorid und -sulfat oder Gemische davon ver­ wendet werden.

Als kationische Polymere werden Polyacrylamid, Polydiallyldime­ thylammoniumchlorid, Polyethylenimine, Polyaminepichlorhydrin­ harz, Polyamidepichlorhydrinharz, Melaminformaldehydharz, Harn­ stofformaldehydharz, Polydicyandiaminformaldehydharz, und wei­ terhin kationische Copolymere aus Styrol, Methacrylsäureester, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Acrylsäure, N,N-Dimethylamino­ ethylmethacrylat, N,N-Dimethylaminoethylacrylat verwendet. Bis­ her wurde ein Leimungsmittel auf Kolophoniumbasis nur für die Papier- oder Kartonerzeugung während der Leimung der Stoffmasse zugegeben. Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäße Zu­ sammensetzung mit Hilfe der in der Technik üblichen Einrichtun­ gen wie z. B. Leimpresse, Speedsizer oder Streichaggregate auch zur Oberflächenleimung des Papiers oder Kartons geeignet ist und die damit angestrebte Leimung erzielt werden kann.

Die Herstellung der für die Oberflächenleimung verwendeten Dis­ persion erfolgt, indem man die einzelnen Komponenten in einen Rührbehälter einleitet. Die Reihenfolge der Zugabe der Komponen­ ten ist nicht kritisch. Vorzugsweise wird jedoch bei Zugabe von Aluminiumverbindungen die Kolophonium-Dispersion vorgelegt und dann die Lösung der Aluminiumverbindung zugegeben. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß die Dosiergeschwindigkeit und die Rührgeschwindigkeit so eingestellt werden, daß eine Agglomera­ tion vermieden wird. Die dritten und weiteren Komponenten werden nacheinander der Mischung unter weiterem Rühren zugegeben.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern.

Beispiel

0,5 bis 3 Gew.-% der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (bezogen auf die Stärkelösung) wird einer 3 bis 6 Gew.-%igen Stärkelösung zugegeben. Mit dieser Lösung werden ungeleimte Papiere aus Zell­ stoff, Holzschliff oder Altpapier oder Mischungen davon in einem Eintauchverfahren oder mittels eines Walzenauftrages behandelt. Diese behandelten Papiere werden anschließend in einen Trocken­ ofen oder mit einem Trockenzylinder bei höherer Temperatur (100 bis 130°C) getrocknet. Die Papiere werden anschließend in einem Klimaraum akklimatisiert und der Leimungsprüfung unterzogen. Dabei werden der Cobbtest, die Tintenschwimmdauer und der Tin­ tenstrich-Test vollzogen. Es wurden hervorragende Ergebnisse erhalten.

Claims (7)

1. Zusammensetzung zur Oberflächenleimung von Papier und Karton enthaltend in einer wäßrigen Dispersion 1 bis 40 Gew.-% Kolophoniumharz, 1 bis 5 Gew.-% Schutzkol­ loid und/oder Tensid.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dispersion 0,1 bis 50 Gew.-% anorganische Aluminiumverbindungen enthält.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dispersion 0,1 bis 10 Gew.-% kationische Polymere enthält.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die anorganischen Aluminiumverbindungen eine wäßrige Polyaluminiumhydroxychlorid-Lösung oder -sulfat-Lösung oder Aluminiumsulfat oder Gemische davon sind.

5. Zusammensetzung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Kolophoniumharz Tallharz, Bal­ samharz oder Wurzelharz enthalten ist.

6. Zusammensetzung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kolophoniumharz teilweise ver­ seift ist.

7. Verwendung der Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, zur Oberflächenleimung von Papier und Karton.