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Verfahren zur Herstellung von emulgierten Imprägniermitteln aus Tallöl
In der Technik wendet man häufig Lösungen oder Dispersionen von Fetten, Harzen,
Wachsen und ähnlichen Stoffen an, um Oberflächen der verschiedensten Art zu behandeln,
z. B. auf bestimmte Weise zu beeinflussen, sie zu veredeln, ihnen bestimmte Eigenschaften
zu geben und sie gegen verschiedene Einflüsse, z. B. Witterungseinflüsse, widerstandsfähiger
zu machen. Die Anwendung von mit flüchtigen Lösungsmitteln hergestellten Lösungen
ist wegen der hohen Lösungsmittelverluste meist unwirtschaftlich, so daß man häufig
zum Zweck der Feinverteilung die Emulsionsform wählt, besonders bei ölen, Fetten,
Harzen, Wachsen sowie flüssigen und festen Kohlenwasserstoffen. Als Emulgatoren
wendet man z. B. Sulfonate, meist aber Alkalisalze der höheren Fettsäuren an. Auch
das T:allöl ist in verschiedenen Anwendungsarten der technischen Emulsionen bekanntgeworden,
doch haben diese Verfahren nur untergeordnete Bedeutung erlangen können. Der Grund
dafür liegt in den physikalischen und chemischen Eigenschaften des rohen Tauöls,
da die mit rohem Tallöl hergestellten Emulsionen geringe Emulgierwirkung zeigen,
wenig stabil und die heim Auftrocknen entstehenden Filme wegen der weichen Konsistenz
des rohen Tallöls wenig widerstandsfähig sind.
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Ein großer Teil der Gesamtproduktion an Papier, Karton und Pappe wird
zur Herstellung von Verpackungen bzw. zur Verpackung der verschiedensten Gegenstände
verwendet. Diesen Emballagen sollen in manchen Fällen Eigenschaften
gegeben
werden, die sie befähigen, das verpackte Gut in höherem Maße vor schädlichen Einflüssen
zu schützen. Zur Erreichung dieses Zweckes wird Papier und Pappe auf geeignete Weise
imprägniert. Die Imprägnierung kann durch zwei grundsätzlich verschiedene Verfahren
erfolgen. Es können schützend wirkende Stoffe in die Masse; also im Holländer, eingebracht
und nachfolgend auf der Faser niedergeschlagen werden. Solche Verfahren bringen
einen unverhältnismäßig hohen Materialverbrauch mit sich und sind daher unwirtschaftlich.
Ebenso unwirtschaftlich sind die Verfahren, bei denen die schützenden Stoffe in
Form einer Schmelze oder als JLösungen in flüchtigen Lösungsmitteln auf die Papierbahn
aufgebracht werden, da bei Schmelzen mehr Material verbraucht wird, als erforderlich
ist, und im zweiten Fall auch bei Anwendung besonderer Apparaturen große Lösungsmittelverluste
auftreten. Man hat daher versucht, Papier und Pappe mit Hilfe von Emulsionen zu
imprägnieren. Diese Verfahren arbeiten in der Hauptsache mit Dispersionen von Fetten,
Wachsen und Harzen sowie festen und flüssigen Kohlenwasserstoffen. Die Emulgierung
erfolgt in der Hauptsache mit Emulgatoren, z. B. mit Alkalisalzen der höheren Fettsäuren,
Sulfonaten u. a. m. Auch das bei der Herstellung der Natroncellulose anfallende
Tallöl wurde zur Mitverwendung vorgeschlagen, doch konnten solche Verfahren wegen
der chemischen und physikalischen Eigenschaften des rohen Tallö:ls keine Bedeutung
erlangen, da die Emulgierwirkung gering, die Emulsionen wenig .stabil und die erhaltenen
Filme wenig widerstandsfähig sind. Im übrigen sind die hydrophoben Eigenschaften
des rohen Tallöls äußerst gering.
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E s konnte nun festgestellt werden, daß die Emulgierfähigkeit und
Stabilität der Emulsionen sowie die hydrophoben Eigenschaften des Tauöls erheblich
verbessert werden können und die entstehenden Filme widerstandsfähiger werden, wenn
man statt des rohen Tallöls solches anwendet, das auf an sich bekannte Weise oxydiert
und bzw. oder polvmeri:siert wurde. Die Oxydation des Tällöls erfolgt, wie bekannt,
in der Wärme; sie wird durch Gegenwart von Sauerstoffübertragern günstig laeeinflußt.
Im übrigen benötigt man bei sonst gleicher Zusammensetzung bei Anwendung von oxydiertem
Ta11öl bedeutend geringere Mengen _Nlkali zur Herstellung von Emulsionen. Es wurde
nun weiter gefunden, daß die beim Eintrocknen entstehenden Filme eine bedeutend
größere mechanische Festigkeit erhalten und bessere wasserabweisende Eigenschaften
zeigen, wenn man fettsaure Metallsalze des Tauöls mitverarbeitet, wobei man je nach
Bedarf die fettsauren Metallsalze vor der Emulgierung mit dem oxydierten Tallöl
verschmilzt, oder die fettsauren Metallsalze in der Emulsion durch Ausfällung in
der mit Hilfe von Alkalien hergestellten Emulsion darstellt. Es kann hierbei von
besonderem Vorteil :ein, solche fettsauren Metallsalze des Tauöls zu verwenden.
die einen möglichst niederen Erweichungspunkt besitzen, da hierdurch die Homogenität
des Films erhöht wird und besonders in der Wärme ein Fließen erfolgt, wodurch die
Fasern von Papier und Pappe umhüllt und geschützt werden, was für die gedachte Anwendung
von besonderem Vorteil ist.
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Die Beständigkeit und Homogenität der Filme sowie die wasserabweisenden
Eigenschaften des imprägnierten Papiers sind um so besser, je geringere Mengen Alkali
zur Herstellung der Emulsion verwendet werden und je geringer die Menge der im Film
verbleibenden quellbaren Emulgatoren ist. Man arbeitet zweckmäßig so; daß in der
Trockensubstanz der Emulsion nach dem Auftrocknen geringe Mengen duellbaren Emulgators
einem Überschuß an nicht neutralisiertem Tallöl, also freien Fett- bzw. Harzsäuren,
bei Gegenwart von dessen Metallsalzen gegenübersteht, was leicht durch Anwendung
von Ammonsalzen bzw. Ammoniak erreicht wird. Beim Auftrocknen ergibt sich cso der
überraschende Effekt, daß ein solcher Film noch vor dem völligen Trocknen günstige
wasserabweisende Eigenschaften erhält. Dies ist wohl der Grund dafür, daß so hergestellte
Emulsionen bedeutend widerstandsfähigere Schutzfilme ergeben, als dies nach den
bisher üblichen Methoden möglich war. Dieser Effekt dürfte daher rühren, daß die
fettsauren Metallsalze mit dem oxydierten Tallöl das Bestreben zeigen, in der Wärme
beim Verringern des Wassergehaltes die äußere Phase zu bilden, wodurch die noch
vorhandenen hvdrophilen Bestandteile von einem hydrophoben Film umhüllt werden;
dadurch wird eine besonders günstige wasserab-.v eiisende Wirkung erreicht. Die
Filme besitzen außerdem beachtliche baktericide Wirkung, die durch entsprechende
Zusätze noch erhöht werden kann. Bei der Anwendung von Schmelzen von oxydiertem
Tallöl mit fettsauren Metallsalzen des Tallöls und eventuell anderen Zusatzstoffen,
wie Fetten, Harzen, Wachsen usw., erfolgt die Herstellung der Emulsionen auf bekannte
Weise, jedoch unter Anwendung möglichst geringer Mengen Alkali. In diesem Falle
können verhältnismäßig konzentrierte Emulsionen dargestellt werden, die sich vor
der endgültigen Weiterverwendung leicht auf die erforderliche Konzentration bringen
lassen. Sollen die Metallsalze der Fettsäuren aber in der Emulsion dargestellt werden,
so erzeugt man vorerst Emulsionen mit einem höheren Gehalt an wasserlöslichen fettsauren
Salzen und fällt dann mit der erforderlichen Menge eines wasserlöslichen Metallsalzes
in verdünnter Lösung vorsichtig die wasserunlöslichen fettsauren Metallsalze aus.
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Die emulgierten Tmprägniermittel aus oxydiertem Tallöl und seinen
wasserunlöslichen Metallsalzen können dann zu den verschiedensten Zwecken angewendet
werden, besonders dort, wo die dunkle Färbung des Tallöls ohne Bedeutung ist, also
bei der Imprägnierung von technischen Papieren, Pappen, Fasern, Gespinsten und Geweben
daraus, bei Holz- und Mauerwerk und anderen
Oberflächen mehr. Auch
zum Zweck der Imprägnierung von Papier, Pappe und Faserstoffen bzw. Platten in der
Masse, also im Holländer, sind die Emulsionen geeignet, und es können auch hier
besondere Effekte erreicht werden, z. B. Öl- und Bitumenpapiere. Bei der Anwendung
eines Überschusses an freien Fettsäuren zeigt seich weiter, daß mit solchen Emulsionen
imprägnierte Papiere und Pappen eine beachtliche baktericide Wirkung aufweisen,
die durch Mitverwendung von antiseptisch wirkenden Stoffen noch verstärkt werden
kann, was für einige spezielle Anwendungsarten von .hohem Wert ist.
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Die Imprägnierung mit oxydiertem Tallöl und seinen Metallsalzen in
emulgierter Form ist besonders wirtschaftlich bei der Behandlung des fertigen Papiers
auf der Oberfläche. Man imprägniert im Tauchbad, durch Versprühen, durch Auftragen
mit der Walze, durch Aufbürsten usw. und leitet nach einer Vortrocknung zweckmäßig
über einen geheizten Zylinder. Die Emulsionen können auch direkt bei der Kreppung
des Papiers angewendet werden, indem man das Papier statt durch Wasser durch eine
entsprechende Emulsion leitet. sodann kreppt und trocknet. Besonders die leichten
Papiere lassen sich auf einfache Weise zu Wickelpapieren, . die noch mit antiseptischen
Mitteln versehen werden können, verarbeiten, welche als Umhüllungen für Früchte
sehr zweckmä.ßiigsind. Bei der Herstellung von wetterfestem Papiergarn kann man
das Papier beim Schneiden statt mit Wasser mit Emulsion feuchten und auch mit Emulsion
schlichten. Durch Variierung der Zusammensetzung und Konzentration der Emulsion
können verschiedene Effekte erreicht werden, und zwar kann man z. B. ölpapierartige
Sorten, hygienische Teppichpapiere, wasserabweisende und dabei luftdurchlässige
Säckepapiere für maschinelle Abfüllung und anderes mehr herstellen. Bei der Satinage
über dem geheizten Kalander erhält man hochglänzende Papiere von großer Transparenz.
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Die Herstellung der Emulsion erfolgt durch Emulgierung des oxydierten
Tauöls und seiner Metallsalze in der Wärme, gegebenenfalls bei Gegenwart von Harzen,
Wachsen und ähnlichen Stoffen unter Zuhilfenahme geringer Mengen Alkali. Es ist
hierbei an sich gleichgültig, ob die fettsauren Metallsalze mit dem oxydierten Tallöl
vor der Emulgierung verschmolzen werden oder ob man sie in der fertigen Emulsion
durch geeignete Ausfällung herstellt. Man wird aber das erstgenannte Verfahren dann
zur Anwendung bringen, wenn man den Anteil an fettsauren Metallsalzen relativ hoch
wählt, während man bei geringeren ?Mengen mit Vorteil das zweite Verfahren durchführt.
Beispiele i. 25 kg oxydiertes Tallöl werden mit 5 kg Zinktallat und io kg Montanwachs
sowie io kg Paraffin geschmolzen und bei einer 8o° nicht übersteigenden Temperatur
mit einer möglichst geringen Menge Ammoniak emulgiert und auf ioo kg gebracht. Man
erhält ein pastöses Produkt von brauner Farbe, das sich leicht verdünnen läßt und
in einer Konzentration von 2 bis ioo/o zur Oberflächenimprägnierung von Papier und
Pappe sowie zum Schlichten von Papiergarn verwendet werden kann.
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2. 25 kg oxydiertes Tallöl und 25 kg E.isentallat werden wie im Beispiel
i behandelt und ergeben eine konzentrierte Emulsion, die in entsprechender Verdünnung
als Bautenlschutzmittel sowie zur Herstellung von Bitumenpapier :durch Oberflächenimprägnierung
wie auch im Holländer angewendet werden kann.
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3. 3o kg oxydiertes Tallöl, 15 kg Eisentallat und 5 kg Kolophonium
werden verschmolzen und mit geringen Mengen Alkali emul:giert. Mit der auf 1o bis
20°i0 gebrachten Emulsion werden Papierbahnen durch Oberflächenbehandlung imprägniert
und ergeben nach dem Trocknen in der Wärme Papiere von ölpapierähnlichem Charakter.
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q.. 6 kg oxydiertes Tallöl werden mit 2 kg Montanwachs und 2 kg Ceresin
verschmolzen, worauf man mit geringen Mengen Ammoniak emulgiert und auf ioo kg bringt.
In weiteren ioo kg Wasser werden 50o g Zinkchlorid gelöst und die Lösung unter ständigem
gutem Mischen in die Emulsion eingebracht. Die Emulsion eignet sich zum Imprägnieren
von fertigen Papieren der verschiedensten Art und kann auch zum Imprägnieren und
Schlichten von Papiergarn verwendet werden.
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5. 35 kg oxydiertes Tallöl, 5 kg Montanwachs, 5 kg Eisentallat und
5 kg Ceresin werden verschmolzen, mit Alkalien emulgiert und auf 20% gebracht, worauf
man die erforderliche Menge im Holländer der Papiermasse zusetzt, leimt und auf
bekannte Weise fällt. Die so hergestellten Papiere zeigen gute hydrophobe Eigenschaften.
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6. Der nach Beispiel 4 hergestellten Emulsion ,werden i bis 20/0o
Betanaphthol zugesetzt, wodurch das Papier gute antioxydative und baktericide Eigenschaften
erhält.
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7. 8 kg oxydiertes Tallöl, i kg Zinktallat, 4 kg Montanwachs, 4 kg
Paraffin und 3 kg Diphenvl werden wie im Beispiel i emulgiert und auf Zoo kg gebracht.
Die so hergestellten Emulsionen eignen sich besonders gut zum Kreppen von leichten
Papieren und ergeben Wickelpapiere für Obst mit besonderen baktericiden und hydrophoben
Eigenschaften.
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B. 5 kg oxydiertes Tallöl, i kg Zinktallat, 2 kg Montanwachs und 2
kg Paraffin werden bei einer Temperatur von etwa 8o° mit Ammoniak emulgiert und
auf ioo kg eingestellt. Die Emulsion kann in einer Konzentration von 2 bis ioo/o
Trockengehalt zur Oberflächenimprägnierung von Papierbahnen, beim Feuchten und Schlichten
bei der Papiererzeugung und beim Kreppen verwendet werden. Die Papiere haben ausgezeichnete
wasserabweisende Eigenschaften.
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g. io kg oxydiertes Tallöl und io kg Eisentallat werden verschmolzen
und mit einem Minimum Kaliumcarbonatlösung emulgiert und auf ioo kg eingestellt.
Bei der Oberflächenimprägnierung
ergibt sich ein Papier von ölpapierartigem
Charakter, der beim Satinieren noch besonders hervorgehoben wird.
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io. 6 kg oxydiertes Tallöl, 2 kg Eisentallat und 2 kg Kolophonium
werden in geschmolzenem Zustand emulgiert und auf roo kg eingestellt und zur Imprägnierung
verwendet, wobei ebenfalls eia ölpapierartiges Produkt erreicht wird.
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11. 6 kg oxydiertes Tallöl; 2 kg Montanwach:. 2 kg Ceresin werden
mit geringen Mengen Ammoniak emulgiert und auf ioo kg gebracht, worauf man langsam
mit einer Lösung von Soo g Zinkchlorid in ioo kg Wasser innig mischt. Die Emulsion
kann bei den verschiedensten Papier- und Pappensorten angewendet werden.
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12. 3 kg oxydiertes Tallöl, i kg Zinktallat, 4 kg Montanwachs
und 2 kg Ceresin werden mit geringen Mengen Alkali emulgiert und auf ioo kg gebracht.
Die Emulsion eignet sich besonders zur Imprägnierung von Teppichpapieren.
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13. Eine nach Beispiel i i zusammengesetzte Emulsion wird mit i bis
2%o Betanaphthol versetzt und gibt bei ihrer Anwendung wasserundurchlässige Papiere,
die sich durch gute antioxydative und baktericide Wirkung auszeichnen.
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i4.. q. kg oxydiertes Tallöl, o,5 kg Zinktallat, 2 kg Montanwachs,
1,5 kg Ceresin und 2 kg Diphenyl werden wie im Beispiel 8 emulgiert und auf ioo
kg gebracht. Die Emulsion ergibt bei ihrer Anwendung Filme mit gleichzeitig wasserabweisender
und baktericider Wirkung und eignet sich besonders zur Herstellung von Umhüllungen
für Früchte.
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Die Emulsionen nach den Beispielen 8 bis 12 und 14 können selbstverständlich
auch zur Imprägnierung in der Masse verwendet werden, indem man die erforderliche
Menge in den Holländer einbringt, sodann leimt und mit Alaun oder Aluminiumsulfat
in üblicher Weise ausfällt. Bei gleicher Papiersorte und erwünschter gleicher wasserabweisender
Wirkung ist allerdings bei Holländerverfahren mehr Rohmaterial erforderlich als
bei der Oberflächenimprägnierung des fertigen Papiers.