DE729035C

DE729035C - Method for gluing paper

Info

Publication number: DE729035C
Application number: DEG96641D
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Bueche; Dr-Ing Georg Jayme
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1937-11-11
Filing date: 1937-11-11
Publication date: 1942-12-09

Description

Verfahren zum Leimen von Papier Bei der Leimung von Papier wird zusammen mit leimenden Stoffen verschiedener Art fast ausschließlich Aluminiumsulfat verwendet. Es hat nicht an Vorschlägen gefehlt, dabei das Aluminiumsulfat durch andere Aluminiumsalze und durch Salze anderer Metalle, beispielsweise durch Magnesiumsalze, zu ersetzen. Auch die Leimwirkung der freien Schwefelsäure wurde untersucht. Alle diese Verfahren, soweit sie überhaupt zur praktischen Anwendung gelangten, wurden aber bald wieder aufgegeben, da, abgesehen von anderen Mängeln der Verfahren, der Leimeffekt schlecht war. Es herrschte deshalb allgemein die Ansicht, daß man das Aluminiumsulfat durch kein anderes Produkt, nicht einmal durch ein Salz des Aluminiums mit einer anderen Säure, z. B. durch Aluminiumchlorid oder Aluminiumnitrat, ersetzen könne.Method for sizing paper When sizing paper is made together aluminum sulphate is used almost exclusively with various types of adhesive. There has been no shortage of suggestions, replacing aluminum sulfate with other aluminum salts and to be replaced by salts of other metals, for example by magnesium salts. The glue effect of free sulfuric acid was also examined. All of these procedures to the extent that they were put into practical use at all, they were soon again abandoned because, apart from other shortcomings in the process, the glue effect was poor was. It was therefore generally believed that the aluminum sulfate could be used no other product, not even by salting the aluminum with another Acid, e.g. B. by aluminum chloride or aluminum nitrate, can replace.

Erfindungsgemäß ist nun aber die überraschende Feststellung gemacht worden, daß es doch möglich ist, an Stelle des Aluminiumsulfats ein anderes Aluminiumsalz für die Papierleimung zu verwenden, nämlich das Aluminiumsulfit. Es würde nicht nur gefunden, daß man mit dem Aluminiumsulfit das Aluminiumsulfat voflwertig ersetzen kann, sondern daß mit der Verwendung des Sulfits auch eine ganze Reihe von Vorteilen verknüpft sind.According to the invention, however, the surprising finding has now been made It has been discovered that it is possible to use another aluminum salt instead of aluminum sulfate to be used for paper sizing, namely aluminum sulfite. It wouldn't only found that the aluminum sulfate can be completely replaced with the aluminum sulfite can, but that with the use of sulfite also a number of advantages are linked.

Die hervorstechendsten Vorteile sind folgende: Die schweflige Säure ist eine Vorstufe der Schwefelsäure; sie ist -daher billiger herzustellen als diese, und dasselbe gilt für die schwefligsauren Salze im Vergleich mit den Salzen der Schwefelsäure. Daraus ergibt sich ein wirtschaftlicher Fortschritt.The most prominent advantages are as follows: The sulphurous acid is a precursor of sulfuric acid; it is -therefore cheaper to manufacture than this, and the same is true of the sulphurous salts in comparison with the salts of Sulfuric acid. This results in economic progress.

Bei Verwendung von weichem Wasser ist bei Anwendung von Aluminiumsulfit gegenüber Aluminiumsulfat mindestens der gleiche Leimeffekt festzustellen. Je härter aber das Fabrikationswasser wird, desto mehr verschiebt sich der. Umfang der erzielten Leiniwirkung zugunsten des Aluminiumsulfits.When using soft water, use aluminum sulfite compared to aluminum sulfate at least the same Determine the glue effect. The harder the manufacturing water becomes, the more it shifts. scope the achieved flax effect in favor of aluminum sulfite.

i Diese Verbesserung des Leimeffektes ist wahrscheinlich auf die Bildung löslichen Calciumbisuliits zurückzuführen. Bei Sulfaten kann ein derartiger Vorgang erklärlicherweise nicht eintreten.i This improvement in the glue effect is likely due to the education soluble calcium bisuliits. Such a process can occur in the case of sulphates explainably not occur.

Hieraus ist zti ersehen, daß die Leimung mit Aluininiumsulfit -weniger elektrolytempfindlich ist als die mit Aluminiumsulfat. Dadurch -wird der Leimungsvorgang auf eine sichere Basis gestellt, und es können bedeutende Ersparnisse erzielt werden, weil die Papiere nicht mehr der Sicherheit halber überleinit werden müssen.From this it can be seen that the sizing with aluminum sulfite - less Is more sensitive to electrolytes than that with aluminum sulfate. This - the gluing process placed on a secure footing and significant savings can be made because the papers no longer have to be passed over for the sake of security.

Eine Steigerung des S02-Gehalts der zu verwendenden Aluininiumsulfitlösung über das Molverhältnis A1203 : SO. = i : 3-hinaus steigert bei der Verswendung der gleichen Aluminiummenge die Leimfähigkeit.An increase in the SO2 content of the aluminum sulfite solution to be used via the molar ratio A1203: SO. = i: 3-addition increases when using the same amount of aluminum the gluability.

Sehr -wesentlich für die Auswertung dieser Erkenntnis ist dabei die durch Messungen festgestellte Tatsache, daß durch diese Steigerung des S02-Gehalts kein Absinken des pH-Wertes bei der L einiung erfolgt. Sowohl neutrale wie saure Aluminiumsuliite ergeben dabei denselben PH-Wert wie neutrales Aluniiniumsulfat. Versucht man die Säuresteigerung auch bei Aluminiumsulfat, so findet man, daß schon bei -wenig mehr als 3 Mol S03 je Mol A1.03 das PH stark abnimmt. Abgesehen davon, daß sich ein zu starkes Absinken des pH-""ertes auf den Leimeffekt schlecht auswirkt, ist dies sehr ungünstig für den Betrieb, da dadurch der Angriff auf die Apparate und ihre Korrosion unerträglich gesteigert -wird. Bei Verwendung eines sauren @@luininiunisulfits sind Nachteile nicht zu befürchten, wohl aber hat man den Vorteil einer gesteigerten Leimwirkung. Man kann demnach für gleiche Leimwirkung das teure Aluminium zum Teil durch das billige S03 ersetzen. Es hat sich im allgemeinen als besonders vorteilhaft ein Aluminiumsulfit erwiesen, -welches je MolA1203 etwa .I1IoleS02 enthält. Gegebenenfalls ist es allerdings zweckmäßig, dieses '2%lolverhältnis mit Rücksicht auf Einflüsse der beteiligten Stoffe, z. B. mit Rücksicht auf die Härte des Wassers, zu verändern. _ Ein weiterer sehr -wichtiger Vorteil in der Verwendung des Aluininiumsulfits gegenüber Aluminiumsulfat ergibt sich aus der Tatsache, daß die bei der Verwendung von Aluniiniuinsulfit anwesende schweflige Säure eine reduzierende Bleichwirkung auf den Papierstoff ausübt. Die hierbei erzielte Aufhellung ist iini so ausgeprägter, je ligninreichere Faserstoffe ini Papierstoff vorhanden sind, so z. B. Holzschliff, I-Ialbzellstoite und Kraftzellstoffe.Very important for the evaluation of this finding is the fact, established by measurements, that this increase in the SO2 content does not result in a decrease in the pH value during cleaning. Both neutral and acidic aluminum sulfate result in the same pH value as neutral aluminum sulfate. If you try to increase the acidity of aluminum sulfate as well, you will find that the pH drops sharply at just a little more than 3 moles of SO3 per mole of A1.03. Apart from the fact that an excessive drop in the pH value has a bad effect on the glue effect, this is very unfavorable for operation, since it increases the attack on the apparatus and its corrosion to an unbearable level. When using an acidic @@ luininiunisulphite there are no disadvantages to fear, but one has the advantage of an increased glue effect. You can therefore partially replace the expensive aluminum with the cheap S03 for the same glue effect. In general, an aluminum sulfite has proven to be particularly advantageous, which contains about .I1IoleS02 per mole of A1203. If necessary, however, it is advisable to use this' 2% oil ratio in consideration of the influences of the substances involved, e.g. B. with consideration of the hardness of the water to change. Another very important advantage of using aluminum sulfite over aluminum sulfate results from the fact that the sulfurous acid present when using aluminum sulfite has a reducing bleaching effect on the paper stock. The lightening achieved here is more pronounced the more lignin-rich fibers are present in the paper stock, e.g. B. wood pulp, half-pulp and kraft pulp.

Die erzielte Bleichwirkung ist sogar ziemlich stabil, was daraus hervorgeht, daß sie durch Licht- und Lufteinwirkung nur teilweise wieder aufgehoben wird.The achieved bleaching effect is even quite stable, which can be seen from that it is only partially canceled by the action of light and air.

Außerdem erhält man diese Bleichwirkung; unabhängig von der Natur der verwendeten leimenden Substanz.This bleaching effect is also obtained; regardless of nature the glueing substance used.

Verstärken kann man diese Bleichwirkung des Aluminiunisulfits noch durch Steigerung des 1lolverhältnisses A1203 : SO. zugunsten von S02 sowie durch Erhöhung der Einwirkungsdauer und Einwirkungstemperatur. Man kann die Bleichwirkung auch noch dadurch erhöhen, daß man durch Zusatz von Zinkstaub zu der sulfithaltigen Zellstoffaufschlämmung Hydrosulfit erzeugt, das bekanntermaßen ein besonders schnell und kräftig wirkendes Bleichmittel ist.This bleaching effect of the aluminum sulfite can be intensified by increasing the molar ratio A1203: SO. in favor of S02 as well as by Increase in exposure time and exposure temperature. You can use the bleaching effect can also be increased by adding zinc dust to the sulphite-containing Cellulose slurry produces hydrosulfite, which is known to be a particularly rapid one and is powerful bleach.

Die Herstellung des Aluminiumsulfts bzw. seiner Lösung kann auf jede mögliche Weise erfolgen; man kann z. B. Tonerdehydrat in wäßriger schwefliger Säure lösen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man als aluminiumhaltigen Ausgangsstoff eine hochprozentige, sehr reaktionsfähige Tonerde. verwendet, wie sie z. B. durch thermische Zersetzung des einbasischen Aluminiumsulfits entsteht. Man kann aber auch direkt von tonerdehaltigen Mineralien, z. B. von Tonen oder Kaolinen, ausgehen und aus ihnen das Aluminium durch schweflige Säure herauslösen. Solche Lösungen kann man entweder sofort verwenden oder vorher noch einer irgendwie gearteten Reinigung unterziehen. Die zum Lösen benötigte schweflige Säure kann auch als verdünntes Gas zugeführt -werden, wie man es z. B. durch Verbr ennung von Schwefel od; rAbrösten von Kiesen erhält. Beispiel i Gebleichter Sulfitzellstoff mit einem Mahlgrad von 6S° SR wurde geleimt und daraus Papierblätter mit einem Gewicht von 50o g/in2 gebildet.The production of the aluminum sulfate or its solution can be based on any possible way to be done; you can z. B. Alumina hydrate in aqueous sulphurous acid to solve. It is particularly advantageous if it is used as an aluminum-containing starting material a high percentage, very reactive clay. used as they are e.g. B. by thermal decomposition of the monobasic aluminum sulfite occurs. But you can also directly from alumina minerals, e.g. B. from clays or kaolins, go out and dissolve the aluminum from them by means of sulphurous acid. Such solutions you can either use it immediately or some kind of cleaning beforehand undergo. The sulphurous acid required to dissolve it can also be used as a dilute gas -be fed, as one would e.g. B. od by combustion of sulfur; roasting receives from Kiesen. Example i Bleached sulphite pulp with a freeness of 6S ° SR was sized and sheets of paper with a weight of 50o g / in2 were formed from it.

Der Zellstoff wurde im destillierten Wasser suspendiert. Die Leimung erfolgte mit: 2,5110 Harz; je ioo Teile Zellstoff (Harzleim zu 75 % verseift), 0,3 o',) A1203/je ioo Teile Zellstoff (das Aluminium wurde einmal in Form von Sulfat und einmal in Form von Sulfit mit dem Molv erhältnis Al. 0, : S02 = i : 3, zugeführt).The pulp was suspended in the distilled water. Sizing was carried out with: 2.5110 resin; each ioo parts pulp (rosin 75% hydrolyzed), 0.3 o ') A1203 / ioo parts per pulp (the aluminum was once in the form of sulfate, and once in the form of sulfite with the Molv erhältnis Al 0.,: S02 = i: 3, supplied).

Die nach der Tintenschwimmethode festgestellte Leimfestigkeit entsprach a) bei mit Sulfat geleimtcrn Papier . . . . . . . . . . . . . . . .55,0j Minuten, b) bei mit Sulfit geleimtem Papier ............... 5,2 - Beispiel z Die Papierleimung und Papierblattbildung wurde unter denselben Bedingungen ausgeführt wie bei Beispiel i, die Aluminiumsulfite wurden jedoch mit verschiedenen SO2-Gehalten verwendet.The glue strength determined by the ink floating method corresponded a) when glued with sulfate Paper. . . . . . . . . . . . . . . .55,0j minutes, b) when glued with sulfite Paper ............... 5.2 - Example z The paper sizing and sheet formation were carried out under the same conditions as in Example i, but the aluminum sulfites were used with different SO2 contents.

Die Leimfestigkeitsmessung nach der Tintenmethode erzab a) Leimung mit Sulfat . . . . 5,05 Minuten, b) Leimung mit Aluminiumsulfit A1203 : S02 = i : 3 5,2 -c) Leimung mit Aluminiumsulfit A1203: S02 = i :4,i 6,9 -d) Leimung mit Aluminiumsulfit A1203: S02 = i : 5,3 6,6 -Bei allen 4Leimungen war das pi = 4,5-Beispiel 3 Wieder unter denselben Bedingungen, jedoch unter Benutzung von hartem Leitungswasser, wurden geleimte Papiere hergestellt und folgende Leimfestigkeiten gefunden: a) mit Sulfat geleimt ..... 3,84 Minuten, b) mit Sulfit A1203 :S02 = i 3 .............. 4,25 - c) mit Sulfit A1203 : S02 = i :4,1 . . . . . . . . . . . . . 4,92 - Beispiel 4 Geleimte Papiere, wie in Beispiel i, jedoch unter Verwendung von unverseiftem Harzleim hergestellt, hatten folgende Leimfestigkeiten : a) mit Aluttiiniumsulfat ge- leimt . . . . . . . . . . . . . . . . 4,83 Minuten, b) mit Aluminiumsulfit AI20g : S02 = i : 3 ..... 5,88 - c) mit Aluminiumsulfit A1203 : SO. = i :4, i ... 6,83 - Beispiel 5 Verschiedene Zellstoffe wurden mit zu 75 olo verseiftem Harz und Aluminiumsulfat bzw. Aluminiumsulfit geleimt. Bei den geleimten Papieren wurde mittels Kugelreflektometer photometrisch der Weißgehalt bestimmt und dabei folgende Werte gefunden: a) Sulfatzellstoff, geleimt mit Aluminiumsulfat 22,6 % Weißgehalt, b) Sulfatzellstoff, geleimt mit Aluminiumsulfit A1203 : S02 = i : 3 24,6 0(o Weißgehalt, c) Sulfatzellstoff, geleimt mit Aluminiumsulfit A1203 : S02 = i : 4, i 25,5 % Weißgehalt, d) Holzschliff, geleimt mit Aluminiumsulfat 57,8 ojo Weißgehalt, i e) Holzschliff, geleimt mit Aluminiumsulfit A120,3 : S02 = i : 3 6o,2 % Weißgehalt, f) Holzschliff, geleimt mit Aluminiumsulfit A1203: S02 = i : 3 und nachträglichem Zusatz von o,o7 % Zinkstaub je ioo Teile Holzschliff 63,7 % Weißgehalt.The glue strength measurement according to the ink method is a) Gluing with sulfate. . . . 5.05 minutes, b) sizing with aluminum sulfite A1203: S02 = i: 3 5.2 -c) sizing with aluminum sulfite A1203: S02 = i: 4, i 6.9 -d) sizing with aluminum sulfite A1203: S02 = i: 5.3 6.6 - With all 4 sizes the pi = 4.5 example 3 Again under the same conditions, but using hard tap water, sized papers were produced and the following glue strengths were found: a) glued with sulfate ..... 3.84 minutes, b) with sulphite A1203: S02 = i 3 .............. 4.25 - c) with sulfite A1203: S02 = i: 4.1. . . . . . . . . . . . . 4.92 - Example 4 Sized papers, as in Example i, but produced using unsaponified resin size, had the following size strengths: a) with aluminum sulfate glues. . . . . . . . . . . . . . . . 4.83 minutes, b) with aluminum sulfite AI20g: S02 = i: 3 ..... 5.88 - c) with aluminum sulfite A1203: SO. = i: 4, i ... 6.83 - Example 5 Various pulps were sized with 75% saponified resin and aluminum sulfate or aluminum sulfite. The whiteness of the sized papers was determined photometrically by means of a spherical reflectometer and the following values were found: a) sulphate pulp, sized with aluminum sulphate 22.6% whiteness, b) sulphate pulp, sized with aluminum sulphite A1203: S02 = i: 3 24.6 0 (o Whiteness, c) sulphate pulp, glued with aluminum sulfite A1203: S02 = i: 4, i 25.5% whiteness, d) wood pulp, glued with aluminum sulfate 57.8 ojo whiteness, ie) wood pulp, glued with aluminum sulfite A120.3: S02 = i: 3 6o, 2% whiteness, f) wood pulp, glued with aluminum sulfite A1203: S02 = i: 3 and subsequent addition of o, o7% zinc dust per 100 parts wood pulp 63.7% whiteness.

Die Verwendung von Aluminiumsulfit oder anderen Salzen der schwefligen Säure als Fällungsmittel bei der Leimung von Papier ist bisher noch nicht in Erwägung gezogen worden. Man hat zwar der Papiermasse im Holländer oder in der Bütte bereits reduzierende Stoffe zugesetzt, insbesondere Natriumsulfit, Thiosulfate und Hydrosulfite, um Stickstoffoxydverbindungen und Oxydationskatalysatoren, wie salpetrige Säuren u. dgl., die gegebenenfalls in den zur Papierleimung verwendeten Lösungen vorhanden sind und dort das zum Leimen dienende Naturharz zersetzen können, unschädlich zu machen. Der Zusatz an reduzierenden Stoffen wurde dann aber absichtlich so niedrig bemessen, daß sie nur zur Reduktion der Stickstoffverbindungen ausreichten und deshalb nicht mit dem Harzleim in Reaktion treten, also nicht als Fällungsmittel wirken konnten.The use of aluminum sulfite or other salts of the sulphurous Acid as a precipitating agent in the sizing of paper has not yet been considered been drawn. You already have the paper pulp in the Dutchman or in the Bütte reducing substances added, in particular sodium sulphite, thiosulphates and hydrosulphites, about nitrogen oxide compounds and oxidation catalysts such as nitrous acids and the like, which may be present in the solutions used for paper sizing and can decompose the natural resin used for gluing there do. The addition of reducing substances was then intentionally so low dimensioned that they were only sufficient to reduce the nitrogen compounds and therefore do not react with the resin glue, i.e. do not act as a precipitant could.

Die erwähnten Sulfite hat man schließlich auch dem Fällungsmittel zugesetzt, besonders bei Verwendung von Fällungsmitteln, wie Schwefelsäure oder schwefelsauren Salzen, z. B. Aluminiumsulfat, Alaun u. dgl., weil der Schwefelsäure aus dem Herstellungsverfahren (Bleikammerverfahren) nitrose Verbindungen anhaften können. Die Zusatzmenge an Sulfiten wurde aber auch in diesem Falle so bemessen, daß eine Reaktion mit dem Harzleim nicht stattfinden konnte. Die Sulfite sollten und konnten also nicht als Fällungsmittel wirken; als Fällungsmittel mußte deshalb ein anderer Stoff verwendet werden. Im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren wirkt bei dem neuen Verfahren das Aluminiumsulfit als Fällungsmittel und zugleich auch als wirksames Bleichmittel.Finally, the sulphites mentioned are also used in the precipitant added, especially when using precipitants such as sulfuric acid or sulfuric acid salts, e.g. B. aluminum sulfate, alum and the like. Because of sulfuric acid Nitrous compounds from the manufacturing process (lead chamber process) adhere can. In this case, too, the amount of sulphites added was calculated in such a way that that a reaction with the resin glue could not take place. The sulfites should and so could not act as a precipitant; therefore had to be used as a precipitant another substance can be used. In contrast to this known method, it works In the new process, aluminum sulfite is used as a precipitant and at the same time as an effective bleach.

Claims

PATENT CLAIMS i. Method for gluing paper, characterized in that that aluminum sulfite is used in the sizing.

2. The method according to claim i, characterized in that aluminum sulfite solutions are used which contain more S02 contained than the molar ratio A1203: S02 = i: 3.