DE69012028T2 - Zellenförmige Körnchen aus Polymer und daraus hergestelltes Papier. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft blasenartige Polymerkörnchen und insbesondere Papier, das die genannten Körnchen aufweist.
• Papierhersteller sind stets daran interessiert, preiswertes Papier mit hoher Opazität und akzeptablen physikalischen Eigenschaften zu entwickeln.
• Bei der Herstellung von Papier wird gewöhnlich eine Suspension (oder Papierrohstoffe) aus Faserstoff, Leimstoffen, Naß- und Trockenstärkezusätzen, Schaumdämpfungsmitteln, Bioziden, Farbstoffen, Pigmenten, Haltemitteln und/oder Füllstoffen zur Entwässerung auf ein Formungssiebübertragen, wobei die Feststoffe konzentriert werden. Das auf dem Sieb geformte Papier wird anschließend auf ein gewünschtes Basisgewicht (Gewicht pro Flächeneinheit) getrocknet.
• Der bei der Papierherstellung verwendete Faserstoff hat eine zellulosische bzw. nichtzellulosische Beschaffenheit - zum Beispiel von Bäumen, Baumwolle, Bagasse stammende pflanzliche Rohstoffe sowie synthetische Polymere wie z.B. Reyon, das delignifiziert und/oder gebleicht sein kann.
• Bei der Papierherstellung werden gewöhnlich Füllstoffe zugefügt, damit ein Teil der teuren Zellstoffasern mit weniger kostspieligem Material ersetzt wird. Die für Alkalipapier (d.h. gemäß dieser Spezifikation jedes Papier, das aus einer wäßrigen Fasersuspension mit einem pH-Wert von 7 oder darüber hergestellt wird) zur Verfügung stehenden Füllstoffe werden gewöhnlich aus der Gruppe der mineralischen Füllstoffe, die auch unter der Bezeichnung Ton bekannt sind, wie z.B. Kaolin, und aus Kalziumkarbonaten ausgewählt.
• Die bei der Papierherstellung als Füllstoffe nützlichen Kalziumkarbonate gehören zu den folgenden drei Gruppen: Gesteinskarbonate, Kreidekarbonate und gefällte Karbonate. Gesteinskalziumkarbonate treten natürlich in der Erde auf. Sie werden abgebaut und auf eine gewünschte Partikelgröße gemahlen. Bei Kreidekalziumkarbonaten handelt es sich um Skelettüberreste von Meeresorganismen. Gefällte Kalziumkarbonate werden künstlich hergestellt; dabei wird Kohlendioxidgas durch einen wäßrigen Schlamm aus Kalziumhydroxid geperlt und anschließend das hergestellte Kalziumkarbonat gefällt.
• Kalziumkarbonat wird nicht bei der sauren Papierherstellung verwendet, da Kalziumkarbonat in der sauren wäßrigen Papierzusammensetzung eine Schaumbildung infolge der Entstehung von Kohlendioxid hervorrufen würde.
• Füllstoffe werden im allgemeinen auch verwendet, um geeignete optische Eigenschaften wie Weiße, Helligkeit, Opazität und Farbe sowie Oberflächeneigenschaften wie Glätte und Bedruckbarkeit zu verleihen.
• Das Maß an Opazität eines bestimmten Substrates ist das Resultat diffuser Lichtstreuung, die auftritt, wenn sichtbare Strahlung von Partikeln auf der Oberfläche des Substrats und dem Substrat selbst reflektiert wird. Bei der alkalischen Papierherstellung werden gewöhnlich die zuvor erwähnten anorganischen mineralischen Füllstoffe und insbesondere Kalziumkarbonat für die Optimierung optischer Eigenschaften und Oberflächeneigenschaften von Papierbögen verwendet.
• Es gibt jedoch eine praktische Beschränkung bezüglich der Papier zufügbaren Menge an anorganischen mineralischen Füllstoffen. Mit der Zunahme des anorganischen mineralischen Füllstoffgehalts kommt es zu einem erheblichen Verlust an physikalischer Festigkeit des Papiers. Zu diesem Verlust an physikalischen Eigenschaften kommt es aufgrund einer Beeinflussung der Wasserstoffbindung zwischen den Faserstoffbündeln durch den Füllstoff, und da infolge eines erhöhten Gehalts an anorganischen mineralischen Füllstoffen weniger Faserstoff in den Papierbögen vorhanden ist, der zur Festigkeit beiträgt.
• Physikalische Eigenschaften wie Berstindex, Zugindex Reißindex, Dehnung (%), Reißlänge und Zugenergie- Absorption (TEA) sind bei der Papierherstellung wichtige Faktoren, da Papier mit zu geringer physikalischer Festigkeit auf der Papierherstellungsmaschine oder während des Druckverfahrens reißen kann bzw. nicht den anerkannten Gütegrad dieser Papierqualität aufweist.
• Eine Verbesserung einer physikalischen Eigenschaft, wie z.B. Reißfestigkeit, kann gewöhnlich auf Kosten einer anderen physikalischen Eigenschaft, z .B. Zugfestigkeit, erreicht werden. Es gibt jedoch keine wirtschaftliche Methode zur gleichzeitigen Verbesserung aller physikalischen Eigenschaften. Für eine optimale Leistung, insbesondere auf der Papierherstellungsmaschine, ist eine Auswahl guter physikalischer Eigenschaften wünschenswert. Folglich setzen Papierhersteller eine Papierformulierung ein, die eine optimale Mischung physikalischer Eigenschaften gewährleistet und ihre Ausgaben auf ein Minimum reduziert, während die Produktion optimiert wird.
• Bei der Papierherstellung werden mit der Zunahme des Füllstoffgehalts gewöhnlich Verschlechterungen von physikalischen Eigenschaften beobachtet. Der Füllstoffgehalt bei der alkalischen Papierherstellung ist infolge der wirtschaftlichen Vorzüge von hohen Mengen an relativ preiswertem Kalziumkarbonat-Füllstoff bedeutend höher als bei der sauren Papierherstellung. Aufgrund dieses hohen Füllstoffgehalts ist der Verlust physikalischer Eigenschaften bei der alkalischen Papierherstellung ein kritischerer Faktor Ausmaß als bei der sauren Papierherstellung.
• Bei der Papierherstellung ist es bereits bekannt, daß blasenartige Körnchen aus karboxyliertem ungesättigtem Polyester, der mit einem ethylenisch ungesättigten Monomer vernetzt ist, Papier und Beschichtungszusammensetzungen, in denen sie integriert sind, vorteilhafte Eigenschaften (z.B. erhöhte Opazität) verleihen können. Informationen über die Verwendung blasenartiger Körnchen bei der Papierherstellung sind in der Fachliteratur ausreichend enthalten, wie zum Beispiel in Artikeln von Kershaw (Australian OCCA Proceedings and News, August 1971) und Treier (TAPPI, Bd. 55, Nr. 5, 1972). Es wurden bereits zahlreiche Patente in bezug auf solche blasenartigen Körnchen ausgestellt. Hierzu gehören die US-Patente Nr. 3,822,224, 4,089,819, 4,137,380, 4,321,332, 4,483,945, das kanadische Patent Nr. 1,139,048 und die europäischen Patentanmeldungen Nr. 0,204,916 und 0,268,729.
• Das Verfahren zur Herstellung blasenartiger Körnchen ist seit einiger Zeit bekannt, und es gibt bereits ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der genannten Körnchen. Bei diesem Verfahren handelt es sich um das "Doppel-Emulsions"-Verfahren, bei dem Wasser zunächst in einer Lösung aus einem karboxylierten ungesättigten Polyester und einem polymerisierbaren Monomer zur Herstellung einer "ersten Emulsion" dispergiert und die erste Emulsion dann selbst in Wasser zum Herstellen einer "Doppel-Emulsion" dispergiert wird. Daraufhin wird eine Radialkettenpolymerisation eingeleitet, um aus vernetztem Polyesterharz blasenartige Körnchen herzustellen. Werden pigmentierte blasenartige Körnchen benötigt, so kann Pigmentfarbstoff in einer der Komponenten oder beiden Komponenten der ersten Emulsion unter Verwendung herkömmlicher Pigment-Dispersionsmittel und Schaumdämpfungsmittel dispergiert werden. Das Verfahren zur Herstellung blasenartiger Substanzen wird in dem Patent EP-A-0,307,139 (entspricht dem CIL Inc. übertragenen Patent US-A-4,808,633) ausführlich erläutert, wobei die Verwendung bestimmter polymerer blasenartiger Körnchen mit Alkyl-Acrylyl-Derivat für die Papierherstellung beschrieben wird. Gemäß diesem Patent werden die Körnchen jedoch zugefügt, um eine verbesserte Staubretention und erhöhte Opazität zu gewährleisten. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung bezieht sich dieses Patent jedoch nicht auf verbesserte physikalische Eigenschaften bzw. auf den Einsatz eines hohen Gehalts an Kalziumkarbonat.
• Die europäischen Patentanmeldungen EP-A-0,204,916 und EP-A-0,268,729 beschreiben Verfahren zur Herstellung von hochvoluminösem kalandriertem Papier, das blasenartige Kügelchen enthält. Die europäische Patentanmeldung EP-A-0,204,916 beschreibt ein hochvoluminöses kalandriertes Papier, bei dem die Opazität durch die Zugabe von 0,5 bis 15 Gew.-% oder vorzugsweise 2 bis 10 Gew-% des hergestellten Papiers an blasenartigen Körnchen erhöht wird. Gemäß der EP-A- 0,204,916 hergestelltes Papier ist dicker und beständiger gegen das Durchscheinen von Druck. Helligkeit und Opazität des Papiers werden jedoch beibehalten.
• Folglich kann die Menge an Titandioxid-Pigment reduziert werden, wodurch die Kosten des hergestellten Papiers gesenkt werden.
• Die EP-A-0,268,729 beschreibt ein dem in der EP-A- 0,204,916 beschriebenen Papier ähnliches Papier, das dicker und beständiger gegen das Durchscheinen von Druck ist und gleichzeitig seine Helligkeit und Opazität beibehält, wobei die Konzentration an polymeren blasenartigen Körnchen zwischen 2% und 6% oder vorzugsweise zwischen 4% und 6% des Gesamtgewichts des Papiers liegt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein neutralisierter Polycarbonsäure- Polymerverdicker zugefügt, um den Staubanteil, der durch das Papierformungssieb gelangt, zu reduzieren.
• In den Patentanmeldungen EP-A-0,268,729 und EP-A- 0,204,916 werden Papierzusammensetzungen beschrieben, die aus säurehaltigen Papierrohstoffen hergestellt werden. Gemäß der Patentanmeldung EP-A-0,268,729 haben die wäßrigen Papierrohstoffe vorzugsweise einen pH-Wert zwischen 4 und 6. In beiden Patentanmeldungen wird dargelegt, daß die physikalischen Eigenschaften durch den Austausch von Titandioxid mit polymeren blasenartigen Körnchen beibehalten werden. Jedoch wird in keinem der Patente die Verwendung von polymeren blasenartigen Körnchen in einer alkalischen Papierzusammensetzung und insbesondere in Papierzusammensetzungen bestehend aus Kalziumkarbonat-Füllstoff erwähnt.
• Wir haben festgestellt, daß die physikalischen Eigenschaften von Alkalipapier bestehend aus Kalziumkarbonat-Füllstoff durch die Zugabe von polymeren blasenartigen Körnchen verbessert werden können. Diese verbesserten physikalischen Eigenschaften, die in einem herkömmlichen Alkalipapier mit einem Kalziumkarbonatgehalt von 5 bis 35% zu finden sind, werden mit einer Körnchenkonzentration von 1 bis 10 Gew.- % erzielt.
• Die erfindungsgemäße Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Alkalipapier ermöglicht es dem Papierhersteller, die Kosten des hergestellten Papiers zu senken, da er zum einen zusätzliches Kalziumkarbonat zufügen kann, wodurch zusätzliche kostenintensive Faserstoffe ersetzt und beständige physikalische Eigenschaften gewährleistet werden, und zum anderen die Bandgeschwindigkeit der Papierherstellungsmaschine aufgrund der verbesserten physikalischen Papiereigenschaften erhöhen und folglich zusätzliches Papier pro Zeiteinheit herstellen kann.
• Ein Ziel dieser Erfindung ist es, Alkalipapier mit verbesserten physikalischen Eigenschaften herzustellen.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die physikalischen Eigenschaften von kalziumkarbonathaltigem Alkalipapier zu verbessern, während die Opazität des genannten Papiers erhalten bzw. verbessert wird.
• Demgemäß bietet die vorliegende Erfindung ein Alkalipapier gemäß der obengenannten Definition, umfassend einen Zellulosefaserstoff; 1,0 bis 10,0 Gew.-% des Papiers an polymeren blasenartigen Körnchen; und 5 bis 35 Gew.-% des Papiers an Kalziumkarbonat-Füllstoff.
• Vorzugsweise bietet die Erfindung ein Alkalipapier gemäß der obengenannten Definition, wobei das genannte Alkalipapier 1 bis 5% der genannten polymeren blasenartigen Körnchen umfaßt.
• Vorzugsweise bietet die Erfindung ein Alkalipapier gemäß der obengenannten Definition, wobei der Kalziumkarbonatgehalt zwischen 10 und 25 Gew.-% des Papiers liegt.
• Hinsichtlich der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nützlichen Kalziumkarbonat-Füllstoffe werden gefällte Kalziumkarbonate bzw. Gesteinskalziumkarbonate bevorzugt, von denen wiederum gefällte Kalziumkarbonate vorzuziehen sind.
• Neben Kalziumkarbonat können andere Füllstoffe, Pigmente, Streckmittel und/oder Trübungsmittel, wie zum Beispiel Titandioxid, Ton und Talk, der Papiersuspension gemäß den Papierherstellungsverfahren des Standes der Technik oder den blasenartigen Körnchen während der Herstellung der Körnchen zugefügt werden.
• Unter blasenartigen Polymerkörnchen sind Polymerkörnchen - vorzugsweise sphäroidale Körnchen - mit einer zellartigen Struktur zu verstehen, deren Wände von dem Polymer gebildet werden. Die Körnchen umfassen eine Mehrzal von Zellen oder Bläschen (das heißt, sie sind nicht einzellig oder ballonartig). Die Bläschengrößen sind zwar nicht unbedingt einheitlich, aber das Verhältnis von Körnchendurchmesser zum mittleren Durchmesser einzelner Bläschen beträgt im allgemeinen wenigstens 5:1. Die Bläschen nehmen typischerweise 5 bis 95% des Gesamtvolumens der Körnchen ein. Der maximale Durchmesser der Bläschen beträgt 20 um. Geringe Bläschenvolumen sind gewöhnlich mit Körnchen hoher mechanischer Festigkeit verbunden, die für einige Anwendungen besonders von Nutzen sind. Zum Erzielen der zweckmäßigsten Trübungseffekte nehmen die Bläschen gewöhnlich wenigstens 20% des Gesamtvolumens der Körnchen oder vorzugsweise 20-75% des Volumens ein.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung bietet die Erfindung folglich ein Alkalipapier gemäß der obengenannten Beschreibung, wobei die genannten Körnchen einen mittleren Durchmesser von 1 bis 100 um aufweisen, das Verhältnis eines Körnchen zum mittleren Bläschendurchmesser wenigstens 5:1 beträgt, der maximale Bläschendurchmesser 20 um beträgt und das Volumen der Bläschen zwischen 5 und 95% des Körnchenvolumens liegt.
• Die Körnchen verfügen im wesentlichen über ununterbrochene, feste Wände und weisen eine vorgewählte und bestimmte Partikelgröße auf. Die Körnchen können weitgehend einen mittleren Durchmesser von 1 bis 100 um aufweisen. Im allgemeinen sind Körnchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 50 um am besten als Trübungsmittel geeignet.
• Gewöhnlich werden in den verdünnten Papierrohstoff unmittelbar vor der Formung auf dem Sieb geringe Mengen an Polyelektrolyt-Haltemittel integriert, die eine verbesserte Retention von anorganischen mineralischen Füllstoffen und geringfügigen Mengen des Zellulosematerials auf dem Sieb während der Blattbildung gewährleisten. Bei der alkalischen Papierherstellung wird gewöhnlich ein doppeltes Haltemittelsystem eingesetzt.
• Ein kationisches Haltemittel wird zur Vorbehandlung bzw. "Konditionierung" des Papierrohstoffes vor der Zugabe eines anionischen Haltemittels verwendet. Gewöhnlich besteht das doppelte Haltemittelsystem aus polymeren Polyelektrolyten, wie zum Beispiel Polyakrylamide und Polyethylenimine.
• In alkalischen Papierrohstoffen kann eine Retention auch unter Verwendung eines einzelnen polymeren Haltemittels (z.B. Polyacrylamid) erzielt werden.
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung wäßriger Alkali-Zusammensetzungen bei der Herstellung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Papiers, die gemäß der vorliegenden Spezifikation einen pH-Wert von 7 oder darüber aufweisen.
• Folglich bietet die Erfindung eine wäßrige Alkali- Zusammensetzung, umfassend einen Faserstoff, 1,0 bis 10% an polymeren blasenartigen Körnchen und 5 bis 35% an Kalziumkarbonat-Füllstoff, wobei es sich bei den genannten Prozentzahlen um Gewichtsprozent des aus der genannten Zusammensetzung hergestellten Papiers handelt.
• Der wäßrige Schlamm aus blasenartigen Polyesterkörnchen, der gemäß dem in dem US-Patent Nr. 4,808,633 beschriebenen Verfahren gebildet wird, kann direkt in Papier-Naßpartieanwendungen verwendet werden. Der wäßrige Schlamm aus blasenartigen Polyesterkörnchen kann mit herkömmlichen Mitteln, wie zum Beispiel unter Anwendung des in dem US-Patent Nr. 4,154,923 beschriebenen Verfahrens, auch entwässert und anschließend in einem wäßrigen oder nicht wäßrigen Mittel wieder dispergiert werden, bevor er dem Papierrohstoff beigefügt wird.
• Der Zellstoff des herzustellenden Alkalipapiers kann nach Bedarf teilweise bzw. vollständig aus Hartholz, Weichholz und Recycling-Zellstoff und/oder Ausschußpapier produziert werden, wobei ein internes Leimungsmittel, wie zum Beispiel Alkylketen-Dimeremulsion oder Alkylsuccinanhydrid, integriert wird.
• Im allgemeinen haben wir im Hinblick auf die vorliegende Erfindung festgestellt, daß maximal 10 Gew.-% der gesamten Papierfeststoffe an blasenartigen Polymerkörnchen von Nutzen sind. Angesichts der Kosten der polymeren blasenartigen Körnchen und der Tatsache, daß die Fortschritte der physikalischen Eigenschaften in Verbindung mit einem höheren Körnchengehalt abnehmen, sollte der Körnchengehalt vorzugsweise bei unter 5 Gew.-% bzw. bei unter 3 Gew.-% liegen.
• Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, wobei alle Bestandteile nach Gewicht angegeben sind.
Beispiel 1
• Pigmentierte blasenartige Polyesterharz-Körnchen mit einem maximalen Durchmesser von 10 um (95 Percentil) und einem mittleren Durchmesser von 5,2 um, die in bezug auf das Verfahren der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, wurden gemäß dem Verfahren des Beispiels 1 der US- Patentanmeldung US-A-4,808,633 hergestellt und wiesen die folgende Formulierung auf. Gruppe Material Bestandteil (Gew. -%) Wasser Oberflächenaktiver Stoff Antischaummittel Titandioxidpigment Polyester Styrol Magnesiumoxid Wasser Hydroxyethylzellulose Poly- (-vinylalkohol-) -Lösung Grenzflächenaktiver Stoff Cumenhydroperoxid Diethylentriamin Eisensulfat Bakterizid Ammoniaklösung Verdicker
• (1) 28 Feststoffgew.-% von Ammoniumsalz an sulfatiertem Alkylpenoxypoly- (Ethylenoxy-) -Ethylalkohol (z .B. GAF Corp. Alipal* CO-436)
• (2) Antischaummittel Foammaster NSI (z.B. Diamond Shamrock) oder Bevaloid* 60 (z.B. Imperial Chemical Industries PLC)
• (3) Titandioxidpigment TiPure* R900 (z.B. DuPont)
• (4) 65 Feststoffgew.-% einer Lösung von 3,74/2,34/0,912- (Mol) - Propenglykol- Maleinsäureanhydrid/Phtalsäureanhydrid-Lösung in Styrol.
• (5) Wäßrige Lösung von Natrosol* 250HR (z.B. Hercules) mit einem Feststoffgehalt von 1,5 Gew-%.
• (6) Wäßrige Lösung von Poval* 224G mit einem Feststoffgehalt von 7,5 Gew.-%.
• (7) Bakterizid Proxel* GXL (z.B. Imperial Chemical Industries PLC)
• (8) Eine im Handel erhältliche konzentrierte Ammoniaklösung (0, 9)
• (9) Acrysol ASE-60 (z.B. Rohm & Haas)
* Warenzeichen
• In Tabelle A sind einige der physikalischen Parameter der produzierten Körnchen aufgeführt. TABELLE A Eigenschaft Pigmentierte blasenartige Körnchen (10 um) Dichte getrockneter Körnchen Blasenbildung in % Feststoffgehalt nach Gewicht Feststoffgehalt nach Volumen Max. Körnchengröße (2) Mittlere Körnchengröße Min. Körnchengröße Bläschenporengröße (3) Oberflächenporen auf Körnchen Körnchenwanddicke
Hinweis:
• (1) Mit dem Quecksilber-Porosimeter ermittelte Blasenbildung
• (2) Mit dem Laser-Diffraktionsgranulometer ermittelte Körnchengröße
• (3) Mit dem Raster-Elektronenmikroskop ermittelter Innendurchmesser
• In Verbindung mit diesen Beispielen werden die folgenden Begriffe verwendet:
• Der Mahlgrad des Zellstoffs ist ein Maß für die Entwässerungsgeschwindigkeit von Wasser durch den Zellstoff und wird in Übereinstimmung mit der TAPPI- (Technical Assocation of Pulp and Paper Industry)-Norm T227 om-75 gemessen und als Canadian Standard Freeness (kanadische Mahlgradnorm) (gemessen in Millilitern) bezeichnet;
• Die Opazität des Papierbogens wird als Kontrastverhältnisopazität (C/R-Opazität) bezeichnet und gemäß der TAPPI-Norm T 425 om-81 unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 572 Nanometern gemessen;
• der Begriff Prüfbogen bezieht sich auf Papierbögen, die in Übereinstimmung mit und unter Verwendung der in der TAPPI-Norm T 205 om-81 beschriebenen Ausrüstung hergestellt werden; und der Begriff
• Konditionierung bezieht sich auf die Konditionieratmosphäre von 23,0ºC +/- 1ºC und einer relativen Feuchte von 50,0% +/- 2,0%, der die Papierbögen in Übereinstimmung mit der TAPPI-Norm T 405 om-83 ausgesetzt werden.
• Die im 2. Beispiel unten beschriebenen Prüfbögen wurden unter Anwendung der folgenden allgemeinen Verfahren hergestellt.
• Die Feststoffe im letzten Zellstoffschlamm bestanden aus vollständig gebleichten Hartholz- bzw. Weichholz- Kraftzellstoffen, die vier Stunden in Wasser eingeweicht und auf einen Canadian Standard Freeness (CSF) von 400 bzw. 600 ml gemahlen wurden. Nach dem Mahlen wurden die Zellstoffe vermischt und anschließend in individuelle Zellstoffproben aufgeteilt, die so zusammengesetzt waren, daß sie beim Vermischen mit den Füllstoffen ein Zielbasisgewicht darstellten. Die Zellstoffproben wurden in Wasser dispergiert und es wurde ein kationisches Polymerhaltemittel zugefügt. Nach der Zugabe von Füllstoffen, einschließlich des Kalziumkarbonats und der polymeren blasenartigen Körnchen, wurde das anionische Polymerhaltemittel zugefügt. Der pH-Wert des Papierrohstoffes wurde durch die Zugabe von verdünntem Natriumhydroxid nach Bedarf auf 7,8 bis 8,2 gebracht.
• Anschließend wurde der Papierrohstoff durch einen Blattbilder geleitet und der hergestellte Prüfbogen gepreßt und konditioniert.
Beispiel 2
• Das oben beschriebene allgemeine Verfahren zur Herstellung von Prüfbögen wurde für die Herstellung einer Anzahl verschiedener Proben durchgeführt, die hinsichtlich physikalischer Eigenschaften getestet wurden. Der Papierrohstoff bestand aus einer Mischung aus vollständig gebleichtem Hartholz-/Weichholz- Kraftzellstoff (50/50) und aus einem Füllstoff bzw. aus Füllstoffmischungen bestehend aus polymeren blasenartigen Körnchen (PVG), gefälltem Kalziumkarbonat (PCC) und/oder Titandioxid (TiO&sub2;). Der Hartholzzellstoff wies einen CSF von 400 ml und der Weichholzzellstoff einen CSF von 600 ml auf. Das PCC hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von 1,2 um und wies eine vielflächige Kristallform auf. Als Haltemittel wurden im Handel erhältliche kationische und anionische Polyacrylamide verwendet. Die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen Prüfbögen wurden gemäß den folgenden TAPPI- Papierprüfverfahren geprüft:
• T220 OM-88 Physikalische Prüfung von Zellstoff- Prüfbogen
• T403 OM-85 Berstfestigkeit von Papier
• T494 OM-88 Zugfestigkeit
• Die Ergebnisse sind in Tabelle B aufgeführt.
• In Tabelle B weist Prüfbogen 16, der keine Pigmente, Füllstoffe oder polymeren blasenartigen Körnchen aufweist und lediglich aus Faserstoff besteht, im Vergleich zu den anderen hergestellten Prüfbögen hervorragende physikalische Eigenschaften auf. Jedoch wäre dieser Prüfbogen von allen Prüfbögen der teuerste, da er nur aus Zellstoffaser besteht, und würde über die geringste C/R- Opazität verfügen.
• Die Opazität der Prüfbögen 1 bis 15, die aus Kalziumkarbonat, Titandioxid und/oder polymeren blasenartigen Körnchen bestehen, ist in etwa gleich, wobei die Opazität im allgemeinen mit der Zunahme des gesamten Füllstoffgehalts steigt.
• Zum Vergleich der Auswirkungen von polymeren blasenartigen Körnchen auf die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Prüfbögen sind in den Figuren Kurvendiagramme mit den verschiedenen Eigenschaften gegenüber dem gesamten Füllstoffgehalt enthalten. Dabei zeigt:
• Fig.1 ein Kurvendiagramm des Zugindex gegenüber dem Füllstoffgehalt (%);
• Fig. 2 ein Kurvendiagramm der Reißlänge gegenüber dem Füllstoffgehalt (%);
• Fig. 3 ein Kurvendiagramm der Dehnung (%) gegenüber dem Füllstoffgehalt (%);
• Fig. 4 ein Kurvendiagramm des TEA-Index gegenüber dem Füllstoffgehalt (%);
• Fig. 5 ein Kurvendiagramm des Berstindex gegenüber dem Füllstoffgehalt (%);
• Fig. 6 ein Kurvendiagramm des Reißindex gegenüber dem Füllstoffgehalt (%). Tabelle B Gesamtfüllstoff a% Zugindex Reißlänge Dehnung % TEA Index Berstindex Reißindex C/R Opazität a + Gew.-% im Endbogen Einheiten: Zugindex: Nm/g Berstindex: KPa.m²/g Reißlänge : Km Reißindex mN.m²/g TEA-Index (Absorption der Zugenergie): MJ/g Kontrastverhältnisopazität (C/R: Bei 572 nm gemessene Opazität
• Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Zugindex der geprüften Prüfbögen im allgemeinen mit der Zunahme des Füllstoffgehalts abnimmt. Die durchgezogene Linie zeigt die für die Prüfbögen 13 bis 15 erzielten Ergebnisse, die als Füllstoff lediglich gefälltes Kalziumkarbonat enthalten. Die unterbrochene Linie gibt den Zugindex der Prüfbögen 7 bis 12 an, die Kalziumkarbonat und Titandioxid enthalten. Die restlichen, in Fig. 1 dargestellten Punkte weisen auf Zugindex-Ergebnisse für Prüfbögen hin, die Kalziumkarbonat und polymere blasenartige Körnchen enthalten. Diese Prüfbögen sind in Tabelle B mit den Nummern 1 bis 6 versehen. Es ist offensichtlich, daß diese Prüfbögen in Verbindung mit jedem Füllstoff-Gesamtgehalt über eine bessere Zugfestigkeit verfügen als die Prüfbögen, die keine Körnchen enthalten.
• Auch in den Figuren 2 bis 6, die die Ergebnisse hinsichtlich Reißlänge, Dehnung (%), TEA-Index, Berstindex und Reißindex gegenüber dem Füllstoffgehalt (%) aufzeigen, schnitten die Prüfbögen mit polymeren blasenartigen Körnchen gegenüber den Prüfbögen ohne Körnchen ebenfalls in fast allen Fällen besser ab.

Claims (9)

1. Alkalipapier, umfassend einen Zellulosefaserstoff; 1,0 bis 10,0 Gew.-% des Papiers an polymeren blasenartigen Körnchen; und 5 bis 35 Gew.-% des Papiers an Kalziumkarbonat-Füllstoff.

2. Papier nach Anspruch 1, wobei die genannten Körnchen einen mittleren Durchmesser von 1 bis 100 Mikrometer aufweisen, das Verhältnis eines Körnchens zum mittleren Bläschendurchmesser wenigstens 5:1 beträgt, der maximale Bläschendurchmesser 20 Mikrometer beträgt und das Volumen der Bläschen zwischen 5% und 95% des Körnchenvolumens liegt.

3. Papier nach Anspruch 2, wobei die genannten Körnchen einen mittleren Durchmesser von 1 bis 50 Mikrometer haben.

4. Papier nach Anspruch 1, umfassend 1,0 bis 5,0 Gew.-% der genannten Körnchen.

5. Papier nach Anspruch 1, umfassend 10 bis 25 Gew.-% an Kalziumkarbonat.

6. Papier nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das genannte Kalziumkarbonat präzipitiert ist.

7. Papier nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, das weiterhin ein Haltemittel umfaßt.

8. Papier nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, das weiterhin andere herkömmliche Papierfüllstoffe oder - pigmente umfaßt.

9. Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Alkalipapier, umfassend die folgenden Schritte:

(i) Zubereiten einer wäßrigen Mischung aus einem Zellulosefaserstoff, 5 bis 35 Gew.-% der Zellulosestoff- Festkörper an Kalziumkarbonat-Füllstoff und 1 bis 10 Gew.-% der Zellulosestoff-Festkörper an polymeren blasenartigen Körnchen; und

(ii) Entfernen des Wassers aus der genannten Mischung zum Herstellen von Alkalipapier.