EP0112525A1 - Mittel und Verfahren zur Neutralleimung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a mass sizing agent for paper, cardboard, cardboard and other cellulose-containing materials in the neutral range, as well as a one-step process for mass sizing with this agent.
- the partial or complete replacement of the aluminum sulfate with sodium aluminate leads to the desired increase in the pH value, without a deterioration in the size being observed.
- Aluminum sulfate is therefore no longer required to flocculate resin glue and fix it to the cellulose fibers; it can be substituted by adding sodium aluminate and then changing the pH.
- the object of the present invention is to find a means and a method for the neutral sizing of paper, cardboard and other cellulose-containing materials, in which the above difficulties and disadvantages are eliminated.
- the solution to the problem is based on the knowledge that the known sizing process can thereby be improved, in particular carried out more cost-effectively, if the sizing is carried out with an agent which contains both the aluminate and the resin glue, in such a way that the precipitation of the Glue resin as aluminum resinate in the sizing agent is excluded.
- the precipitation should only take place after the sizing agent and the cationic retention agent have been mixed into the fiber suspension.
- a sizing agent consisting of water, an organic solvent that is immiscible with water, a basic compound, an alkali aluminate and a sizing resin.
- Water-soluble alcohols for example methanol, ethanol and isopropanol, can be used as the organic solvent, but water-soluble ketones, for example acetone and others, can also be used.
- the alcohol: sizing component weight ratio should advantageously be between 10: 1 and 1:: 2 however 5: 1 to 0.5: 1.
- the amount of the organic solvent depends on the solubility and amount of the organic sizing component which must be completely dissolved in the sizing agent according to the invention.
- Sodium or potassium hydroxide is expediently used as the base-reacting compound, in such amounts that the pH in the sizing agent is about 12, so that the precipitation of aluminum hydroxide is avoided.
- the amount of alkali added also serves to saponify the sizing component, which should be 100%, for example saponification of a saturated or unsaturated fatty acid with 12 to 23 carbon atoms.
- the sizing component can be a rosin or tall resin, a resin soap or a dry resin glue. Fatty acids with 12 to 23 carbon atoms can also be used.
- the rosins and tall resins can of course also be present as adducts of maleic or fumaric acid (Diels-Alder'sche diene synthesis).
- the preparation of the new sizing agent can be carried out in a very simple manner by mixing the components at room temperature, in such a way that softened or hardness-stabilized water, initially solid alkali aluminate or an aqueous alkali aluminate solution, is introduced into a water reservoir. To avoid precipitation and possibly saponification of the sizing component, sodium hydroxide is introduced in solid or dissolved form. Finally, alcohol and sizing component are added with stirring. It is stirred until it is complete solution of the sizing component has occurred. Based on the total active ingredient content, the alkali content of the new sizing agent is between 5 and 30% by weight, the sodium aluminate content between 10 and 50% by weight and the content of the sizing component between 40 and 85% by weight.
- Softening or hardness stabilization is necessary to avoid precipitation and is carried out according to known processes (e.g. with ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid).
- the new sizing agent can be added directly to the fiber suspension to be sized. After mixing in the pulper or in a downstream chest, the sizing agent is activated by means of acids and / or acid-reacting salts, the amount of acid and / or salt being measured so that a pH of about 7 is reached.
- Cationic retention agents significantly improve the fixation of fiber and filler as well as sizing agents. The amount depends on the type of retention aid. 0.02 to 0.2% by weight, based on the amount of substance, should, however, suffice.
- so much sizing agent can be introduced into the aqueous suspension of cellulose fibers until a pH of at most 9 is reached.
- cation-active retention agent in particular a cation-active polymer retention agent, is introduced, homogeneously distributed therein and the sizing agent is activated by adjusting the pH to 7.2 to 7.5.
- so much sizing agent is added to the aqueous suspension until a pH of 7.5 to 8 or 7.6 to 8 is reached.
- polyethyleneimine, cationic starch derivatives, polyacrylamide, polymethacrylamide can be introduced into the aqueous suspension, as in the process version already described.
- Quaternary nitrogen compounds can be used as well as cation-active polymers. Amounts of 0.1 to 0.5% by weight, based on the fiber content of the aqueous suspension, are sufficient to achieve good mass sizing, while the sizing agent in amounts of 0.1 to 10% by weight, based on the fiber content of the suspension and calculated as the solids content. In some cases, amounts of retention agent from 0.02% by weight, based on the amount of substance, should suffice.
- the sizing agent can be activated by means of acids and / or acid-reacting salts.
- Organic and inorganic acids that do not form insoluble salts or complex compounds with the aluminum ions are suitable.
- sulfuric acid and aluminum sulfate formic acid and acetic acid have proven their worth.
- the new process can also be carried out by first introducing a cationic polymeric retention agent into the aqueous suspension of cellulose fibers with a pE value of less than 7, in particular 6.5 to 6.8, and then homogeneously distributed. Subsequently, so much sizing agent is added until a pH greater than 7 is reached. Sufficient sizing agent should be added to the aqueous suspension until a pH of 7.5 to 8 is reached. The pH of the cellulose fiber suspension should not be below 6.
- the aforementioned agents can be used as cationic retention agents, in amounts of 0.02 to 0.5% by weight, based on the fiber content of the aqueous suspension.
- Example 2 As in Example 1, 645 parts by weight of water are placed in a stirred vessel. After 50 parts by weight of 50% sodium hydroxide solution and 45 parts by weight of solid sodium aluminate in powder form have been introduced, the mixture is stirred until completely dissolved. Then 135 parts by weight of isopropanol are run in and 125 parts by weight of reinforced powder resin glue are distributed therein. After the powder glue has completely dissolved, a slightly yellow colored solution is present, to which 1 part by weight of sorbitol is added for stabilization. The active ingredient content of the sizing agent is about 20% by weight.
- 365 parts by weight of process water (city water) with a hardness of 25 ° dE are pumped into a stirred vessel and mixed with 1 part by weight of ethylenediaminetetraacetic acid or nitrilotriacetic acid.
- 200 parts by weight of a sodium aluminate solution with an Al 2 O 3 content of 19% by weight, 35 parts by weight of sodium hydroxide in flake form and 200 parts by weight of ethanol are then introduced with stirring. Stir until a clear solution has formed.
- 160 parts by weight of ground rosin and 40 parts by weight of ground rosin and reacted with maleic acid are then introduced and stirred until all solids have dissolved.
- the end product is a red-brown clear solution with a solids content of 30%.
- the fibrous batch for the sizing process carried out in this example consists of 85% by weight cellulose (50% spruce sulphite cellulose, 50% bleached pine sulphate cellulose), 10% by weight chalk (filler) and 5% by weight water-soluble starch.
- the grinding degree of the mixture is about 30 o SR.
- the sizing is carried out on a 3% fiber insert.
- the amount of sizing agent according to Example 1 is added to this batch until the effective amount of sizing agent in the batch is 2.5% by weight, based on the fiber.
- the suspension is pumped into the mixing chest and brought to a pH of 6.8 with dilute sulfuric acid (50%). A cationic retention agent is then metered in in the usual way.
- the basis weight range of the sized paper is between 110 and 120 g / m 2 .
- a wood-containing fabric batch is processed into a semi-sized printing paper.
- the pulp is first processed in a pulper, then ground and fed to a mixing chest.
- the 3.5% batch is mixed with a sizing agent according to Example 2 with constant stirring, namely 5 parts by weight of the 20% sizing agent are added to every 100 parts by weight of batch.
- the suspension is pumped into an intermediate chest and there using 10% hydrochloric acid activated. Activation is complete at pH 6.8.
- a cationic retention agent, as in Example 7, is then added to improve the fixation of the fiber and filler as well as sizing agent.
- the sized mass is processed into paper which has an ash content of 15% by weight (kaolin content) and a weight per unit area of 70 g / cm 2 .
- the Cobb (60) is 45.
- Packaging paper is produced in a waste paper processing plant that works with a very tightly closed water cycle. Dirt load and degree of hardness are therefore high (degrees of hardness greater than '100 ° d.H.)
- Sizing agent according to Example 2 is introduced into a mixing chest and mixed there well with the waste paper batch. For every 100 g of waste paper there are 2.25 wt. The activation is carried out in an intermediate chest with dilute sulfuric acid (50%) or aluminum sulfate. The pH is 6.7 or 6.8 when activated and the consistency is 3.0%; a cationic retention agent is also added.
- the fully sized wrapping paper has a basis weight of 110 or 120 g / m 2 .
- the neutral mass sizing is demonstrated with a fabric batch consisting of 50% bleached spruce sulfite pulp and 50% bleached wood pulp.
- a strongly cationic retention agent (a polyethyleneimine, namely the commercial product Polyimin SK) is added to the batch, which is located in a mixing chest, has a consistency of 4% and a pH of 6.5, in amounts of 0.2% by weight .%, based on the fiber content, entered. After thorough mixing, 2% of sizing agent (100%) is added, produced according to Example 3. Then the mass is pumped around in the machine chest and diluted with about five times the amount of water (based on volume) and to the necessary emergence consistency of about Brought 0.8%. After dewatering and drying the paper web, an excellently sized paper is available.
- the mass sizing is carried out as in Example 7, but without the addition of starch.
- With the sizing Medium according to Example 4 gives a fully sized paper with a Cobb (60) value of less than 30 with a basis weight of the paper of 70 g / m2 .
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Abstract
Mittel zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappen und anderen cellulosehaltigen Materialien, bestehend aus Wasser, einem mit Wasser unbegrenzt mischbaren Lösungsmittel, insbesondere Alkohol, einer basisch reagierenden Verbindung, Alkalialuminat und einer Leimungskomponente. Bei der Leimung mit diesem Mittel wird die faserhaltige Suspension vor oder nach Zugabe des Leimungsmittels mit einem Retentionsmittel vermischt, wobei das Leimungsmittel durch Neutralisation aktiviert wird.
Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Masseleimungsmittel für Papier, Karton, Pappe und andere cellulosehaltige Materialien im neutralen Bereich, sowie ein einstufiges Verfahren zur Masseleimung mit diesem Mittel.
- Ein wichtiges und seit langem eingesetztes Zusatzmittel bei der Leimung in der Papierindustrie ist bekanntlich Aluminiumsulfat, das die Ausfällung und Fixierung der Leimungskomponente, z.B. Kolophoniumharz, auf der Cellulosefaser bewirkt. Der sich aufgrund der hydrolytischen Spaltung einstellende pH-Wert liegt hierbei jedoch - in Abhängigkeit von der Aluminiumsulfatkonzentration - zwischen 4,2 und etwa 4,8, also im deutlich sauren Bereich. Das kann zu Korrosionserscheinungen an Sieben und Maschinenteilen führen. Außerdem weist so gefertigtes Papier eine geringe Alterungsbeständigkeit und verminderte mechanische Festigkeit auf. Besonders nachteilig wirkt sich der saure pH-Bereich dann aus, wenn Papiere erzeugt werden sollen, die im Strich oder in der Masse Calciumcarbonat, z.B. durch Altpapiereintrag, enthalten, da die Zersetzung des Calciumcarbonates bereits in der Nähe des Neutralpunktes (pH 6,51 wenn auch schwach, beginnt. Sowohl die Kohlensäureentwicklung als auch die in Lösung gehende Calciumionen können zu erheblichen Störungen in der Papiererzeugung führen und die Papierleimung verschlechtern.
- Es hat aus diesem Grunde nicht an Versuchen gefehlt, die in der Papierleimung bei Verwendung von Aluminiumsulfat als Flockungs- und Fixierungsmittel zu beobachtenden Nachteile und Schwierigkeiten zu beheben. Versuche, durch Anhebung des pH-Bereiches, etwa durch Verminderung der Aluminiumsulfatmenge und Ersatz des "eingesparten".Aluminiumsulfats durch ein kationisches Retentionsmittel, haben jedoch nicht den angestrebten Erfolg gezeigt. Der pH-Wert der Fasersuspension konnte damit lediglich auf Werte von ca. 5,0 angehoben werden, da Mindestmengen an Aluminiumsulfat für eine gute Leimung unabdingbar sind.
- Aus der US-PS 3 540 980 ist weiterhin auch bekannt geworden, daß das Aluminiumsulfat ganz oder teilweise durch wasserlösliches Aluminat ersetzt werden kann. Dabei wird die zu leimende wäßrige Fasersuspension zunächst mit so viel Aluminatlösung versetzt, bis sich ein pH-Wert von mindestens 9 einstellt. Anschließend wird der pH-Wert mittels einer anorganischen Säure oder eines sauer reagierenden Salzes, z.B. Schwefelsäure oder Aluminiumsulfat, auf einen pH-Wert nicht kleiner als 4,5 gesenkt. Das während der Neutralisation erzeugte Aluminiumhydroxid bewirkt nach Zugabe des Harzleimes die Ausflockung des Aluminiumresinates und die gebildeten Aluminiumionen fixieren das Resinat auf der Faser. Unter den angegebenen Bedingungen führt der teilweise oder vollständige Ersatz des Aluminiumsulfates durch Natriumaluminat zu der gewünschten Erhöhung des pH-Wertes, ohne daß eine Leimungsverschlechterung beobachtet wird. Aluminiumsulfat ist demnach zur Ausflockung von Harzleim und dessen Fixierung an den Cellulosefasern nicht mehr erforderlich, es kann durch Natriumaluminatzugabe und anschließende pH-Wert-Änderung substituiert werden.
- Ein Nachteil des vorstehenden Verfahrens wird nun darin gesehen, daß es zweistufig ist und beide Verfahrensstufen in hochverdünnten Stoffsuspensionen ablaufen müssen, Nebenreaktionen und Betriebsstörungen sind bei abgeänderten Verfahrensparametern unvermeidlich.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mittel und ein Verfahren zur Neutralleimung von Papier, Karton und anderen cellulosehaltigen Materialien zu finden, bei denen die vorstehenden Schwierigkeiten und Nachteile eliminiert sind.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß das bekannte Leimungsverfahren dadurch verbessert, insbesondere kostengünstiger ausgeführt werden kann, wenn die Leimung mit einem Mittel durchgeführt wird, das sowohl das Aluminat als auch den Harzleim enthält, und zwar derart, daß die Ausfällung des Leimharzes als Aluminiumresinat in dem Leimungsmittel ausgeschlossen ist. Die Ausfällung soll erst nach Einmischung des Leimungsmittels und kationischen Retentionsmittels in die Fasersuspension erfolgen.
- Gelöst wird die gestellte Aufgabe mit einem Leimungsmittel, das aus Wasser, einem mit Wasser unbegrenzt mischbaren organischen Lösungsmittel, einer basisch reagierenden Verbindung, einem Alkalialuminat und einem Leimharz besteht. Als organisches Lösungsmittel sind wasserlösliche Alkohole , beispielsweise Methanol, Äthanol und Isopropanol, einsetzbar, jedoch können auch wasserlösliche Ketone, z.B. Aceton u.a., eingesetzt werden. Das Gewichtsverhältnis Alkohol : Leimungskomponente sollte zwischen 10 : 1 und 1 : : 2 liegen, beträgt vorteilhafterweise jedoch 5 : 1 bis 0,5 : 1. Die Menge des organischen Lösungsmittels ist abhängig von Löslichkeit und Menge der organischen Leimungskomponente, die im Leimungsmittel gemäß der Erfindung vollständig gelöst sein muß.
- Als basisch reagierende Verbindung werden zweckmäßigerweise Natrium- oder Kaliumhydroxid eingesetzt, und zwar in solchen Mengen, daß der pH-Wert im Leimungsmittel bei etwa 12 liegt, die Ausfällung von Aluminiumhydroxid also vermieden wird. Gegebenenfalls dient die zugesetzte Alkalimenge auch zur Verseifung der Leimungskomponente, die 100%ig sein sollte, beispielsweise Verseifung einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 12 bis 23 C-Atomen.
- Die Leimungskomponente kann ein Kolophonium- oder Tallharz, eine Harzseife oder ein Trockenharzleim sein. Auch Fettsäuren mit 12 bis 23 C-Atomen sind einsetzbar. Die Kolophonium- und Tallharze können selbstverständlich auch als Addukte von Malein-oder Fumarsäure vorliegen (Diels-Alder'sche-Dien- synthese).
- Die Herstellung des neuen Leimungsmittels kann in sehr einfacher Weise durch Mischung der Komponenten bei Raumtemperatur durchgeführt werden, und zwar derart, daß in eine Wasservorlage, verwendet wird enthärtetes oder härtestabilisiertes Wasser, zunächst festes Alkalialuminat oder eine wäßrige Alkalialuminatlösung eingetragen wird. Zur Vermeidung von Ausfällungen und gegebenenfalls Verseifung der Leimungskomponente wird Natriumhydroxid in fester oder gelöster Form eingetragen. Abschließend werden Alkohol und Leimungskomponente unter Rühren eingetragen. Es wird so lange gerührt, bis vollständige Lösung der Leimungskomponente eingetreten ist. Bezogen auf den gesamten Wirkstoffgehalt, liegt der Alkaligehalt des neuen Leimungsmittels zwischen 5 und 30 Gew.%, der Natriumaluminatgehalt zwischen 10 und 50 Gew.% und der Gehalt der Leimungskomponente zwischen 40 und 85 Gew.%.
- Die Enthärtung oder Härtestabilisierung ist zur Vermeidung von Ausfällungen erforderlich und erfolgt nach bekannten Verfahren (z.B. mit Ethylendiamintetraessigsäure und Nitrilotriessigsäure).
- Das neue Leimungsmittel kann unmittelbar in die zu leimende Faserstoffsuspension eingetragen werden. Nach Vermischung im Pulper oder in einer nachgeschalteten Bütte erfolgt die Aktivierung des Leimungsmittels mittels Säuren und/oder sauer reagierenden Salzen, wobei die Säure- und/oder Salzmenge so bemessen wird, daß ein pH-Wert von etwa 7 erreicht wird.
- Als Aktivator können alle organischen und anorganischen Säuren eingesetzt werden, die mit den Aluminiumionen weder unlösliche Salze noch Komplexverbindungen bilden. Bei Neutralisation auf einen pH-Wert von 6,8 - 7,2 werden mit dem neuen Leimungsmittel vorzügliche Ergebnisse erhalten. Neben Schwefelsäure und Aluminiumsulfat haben sich auch Ameisensäure und Essigsäure in den durchgeführten Versuchen bestens bewährt. Kationische Retentionsmittel verbessern die Fixierung von Faser- und Füllstoff sowie Leimungsmittel erheblich. Die Menge ist abhängig von der Art des Retentionsmittels. 0,02 bis 0,2 Gew.%, bezogen auf Stoffansatz, sollten jedoch genügen.
- Nach einer anderen Verfahrensversion kann in die wäßrige Suspension von Cellulosefasern soviel Leimungsmittel eingetragen werden, bis ein pH-Wert von maximal 9 erreicht ist. Anschließend wird kationenaktives Retentionsmittel, insbesondere ein kationenaktives polymeres Retentionsmittel, eingetragen, darin homogen verteilt und das Leimungsmittel durch pH-Wert-Einstellung auf 7,2 bis 7,5 aktiviert. Zweckmäßigerweise trägt man soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension ein, bis ein pH-Wert von 7,5 bis 8 bzw. 7,6 bis 8 erreicht ist.
- Als kationenaktive Retentionsmittel können wie bei der bereits beschriebenen Verfahrensversion Polyäthylenimin, kationische Stärkederivate, Polyacrylamid, Polymethacrylamid in die wäßrige Suspension eingetragen werden. Quartäre Stickstoffverbindungen können ebenso eingesetzt werden wie kationaktive Polymere. Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension, reichen zur Erzielung einer guten Masseleimung aus, während das Leimungsmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der Suspension und berechnet als Feststoffgehalt, eingesetzt wird. In manchen Fällen dürften Retentionsmittelmengen ab 0,02 Gew.%, bezogen auf den Stoffansatz, genügen.
- Die Aktivierung des Leimungsmittels kann wie bei dem vorstehenden Verfahren mittels Säuren und/oder sauer reagierenden Salzen erfolgen. Organische und anorganische Säuren, die mit den Aluminiumionen weder unlösliche Salze noch Komplexverbindungen bilden, sind geeignet. Neben Schwefelsäure und Aluminiumsulfat haben sich Ameisensäure und Essigsäure bestens bewährt.
- Wie sich weiterhin gezeigt hat, kann man das neue Verfahren auch derart ausüben, daß man in die wäßrige Suspension von Cellulosefasern mit einem pE-Wert kleiner als 7, insbesondere 6,5 bis 6,8, zunächst ein kationaktives polymeres Retentionsmittel einträgt und dann homogen verteilt. Anschliessend trägt man soviel Leimungsmittel ein, bis ein pH-Wert größer 7 erreicht ist. Es sollte soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension eingetragen werden, bis ein pH-Wert von 7,5 bis 8 erreicht ist. Der pH-Wert der Cellulosefasersuspension sollte nicht unterhalb 6 liegen.
- Als kationaktives Retentionsmittel können die vorerwähnten Mittel eingesetzt werden, und zwar in Mengen von 0,02 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension.
- Anhand der nachstehenden Beispiele soll der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert werden.
- In einem Rührgefäß werden 570 Gewichtsteile enthärtetes Wasser vorgelegt. In diese Vorlage rührt man 145 Gewichtsteile Natriumaluminat-Lösung mit einem Al203-Gehalt von 19 % und 25 Gewichtsteile Natriumhydroxid ein. Sobald die Komponenten gelöst sind, werden 135 Gewichtsteile Isopropanol zugegeben, anschließend 125 Gewichtsteile einer Mischfettsäure, deren Titer 19, Säurezahl 200, Verseifungszahl 200 und Jodzahl 105 beträgt. Es wird so lange gerührt, bis eine klare Lösung vorliegt. Der Wirkstoffgehalt des Neutralleimungsmittels beträgt 20 Gew.%.
- Wie im Beispiel 1 werden in einem Rührgefäß 645 Gewichtsteile Wasser vorgelegt. Nach Eintrag von 50 Gewichtsteilen 50%iger Natriumhydroxidlösung und 45 Gewichtsteilen festen Natriumaluminat in Pulverform wird bis zur vollständigen Lösung gerührt. Dann läßt man 135 Gewichtsteile Isopropanol zulaufen und verteilt 125 Gewichtsteile verstärkten Pulverharzleimes darin. Nach vollständiger Auflösung des Pulverleimes liegt eine schwach gelb gefärbte Lösung vor, der zur Stabilisierung 1 Gewichtsteil Sorbitol beigemischt wird. Der Wirkstoffgehalt des Leimungsmittels beträgt etwa 20 Gew.%.
- In einem Rührgefäß werden 630 Gewichtsteile enthärtetes Wasser vorgelegt. Dann werden in das Wasser 100 Gewichtsteile Natriumaluminatlösung mit einem Gehalt von 19% Al203 und 25 Gewichtsteile festes Natriumhydroxid eingetragen. Nachdem sich die Komponenten gelöst und verteilt haben, erfolgt die Zugabe von 160 Gewichtsteilen Isopropanol. Anschließend wird ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen Balsamharz und 10 Gewichtsteilen eines mit Maleinsäure umgesetzten Kolophoniumharzes in das Rührgefäß eingetragen. Es wird solange weitergerührt, bis sämtliche Komponenten in Lösung gegangen sind.
- In einem Rührgefäß, in welchem sich 75 Gewichtsteile Ethanol befinden, werden 50 Gewichtsteile zerkleinertes Kolophoniumharz und 5 Gewichtsteile mit Maleinsäure umgesetztes Kolophoniumharz solange gerührt, bis sich die Festbestandteile völlständig gelöst haben. Dann trägt man unter Rühren 50 Gewichtsteile Natriumaluminatlösung mit einem Al2O3-Gehalt von 19 Gew.% und 25 Gewichtsteile einer 50%igen Natri-
- umhydroxidlösung ein. Zuletzt gibt man noch 101 Gewichtsteile enthärtetes Wasser zu. Man erhält eine rotbraune Lösung mit einem Feststoffgehalt von 27,4 %.
- 365 Gewichtsteile Brauchwasser (Stadtwasser) mit einem Härtegrad von 25°d.E. werden in ein Rührgefäß gepumpt und mit 1 Gewichtsanteil Ethylendiamintetraessigsäure bzw. Nitrilotriessigsäure versetzt. Unter Rühren trägt man dann 200 Gewichtsteile einer Natriumaluminatlösung mit einem Al2O3-Gehalt von 19 Gew.%, 35 Gewichtsteile Natriumhydroxid in Schuppenform und 200.Gewichtsteile Ethanol ein. Man rührt solange, bis sich eine klare Lösung gebildet hat. 160 Gewichtsteile gemahlenes Kolophonium und 40 Gewichtsteile gemahlenes und mit Maleinsäure umgesetztes Kolophoniumharz werden anschließend eingetragen und solange gerührt, bis alle Feststoffe gelöst sind. Als Endprodukt liegt eine rotbraune klare Lösung mit einem Feststoffgehalt von 30 % vor.
- In ein Rührgefäß werden 365 Gewichtsteile härtestabilisiertes Leitungswasser eingetragen und mit 200 Gewichtsteilen Natriumaluminatlösung (19% Al2O3-Gehalt) versetzt. Dann trägt man 35 Gewichtsteile Natriumhydroxid in Schuppenform ein. In die Lösung wird ein Alkoholgemisch, bestehend aus 160 Gewichtsteilen Ethanol und 40 Gewichtsteilen Methanol, eingebracht und solange gerührt, bis eine klare Lösung entstanden ist. Dann erfolgt die Zugabe von 200 Gewichtsteilen gemahlenem Kolophonium mit einem Maleinierungsgrad von etwa 10 %. Das Endprodukt ist eine rotbraune durchsichtige Flüssigkeit mit einem Feststoffgehalt von 30 %.
- Der Faserstoffansatz für den in diesem Beispiel vorgenommenen Leimungsvorgang besteht aus 85 Gew.% Zellstoff (50% Fichtesulfitzellstoff, 50% gebleichter Kiefernsulfatzellstoff), 10 Gew.% Kreide (Füllstoff) und 5 Gew.% wasserlöslicher Stärke. Der Mahlgrad der Mischung liegt bei etwa 30oSR. Die Leimung wird an einem 3 %igen Faserstoffeinsatz vorgenommen. Zu diesem Ansatz gibt man so viel Leimungsmittel nach Beispiel 1, bis die wirksame Leimungsmittelmenge im Ansatz 2,5 Gew.%, bezogen auf den Faserstoff, beträgt. Nach Vermischung wird die Suspension in die Mischbütte gepumpt und mit verdünnter Schwefelsäure (50 %ig) auf einen pH-Wert von 6,8 gebracht. Sodann wird in üblicher Weise ein kationisches Retentionsmittel zudosiert.
- Nach Blattbildung und Trocknung erhält man ein vollgeleimtes Papier mit einer Tintenschwimmdauer von über 8 Minuten und einen Cobb (60)-Wert von kleiner als 30. Der Flächengewichtsbereich des geleimten Papieres liegt zwischen 110 und 120 g/m2.
- Ein holzhaltiger Stoffansatz wird zu einem halbgeleimten Druckpapier verarbeitet. Zu diesem Zweck wird der Zellstoff zunächst in einem Pulper aufbereitet, dann gemahlen und einer Mischbütte zugeführt. In der Mischbütte wird der 3,5 %ige Stoffansatz unter ständigem Rühren mit einem Leimungsmittel nach Beispiel 2 versetzt, und zwar gibt man auf jeweils 100 Gewichtsteile Stoffansatz 5 Gewichtsteile des 20 %igen Leimungsmittels. Nach guter Durchmischung wird die Suspension in eine Zwischenbütte gepumpt und dort mittels 10 %iger Salzsäure aktiviert. Die Aktivierung ist bei pH 6,8 beendet. Zur Verbesserung der Fixierung von Faser- und Füllstoff sowie Leimungsmittel wird dann noch ein kationisches Retentionsmittel, wie in Beispiel 7, zugesetzt.
- Die geleimte Masse wird zu Papier verarbeitet, das einen Aschegehalt von 15 Gew.% (Kaolingehalt) und ein Flächengewicht von 70 g/cm2 aufweist. Der Cobb(60)-Wert beträgt 45.
- In einem Altpapier verarbeitenden Betrieb, der mit sehr eng geschlossenen Wasserkreislauf arbeitet, wird Verpackungspapier hergestellt. Schmutzfracht und Härtegrad liegen demnach hoch (Härtegrade größer '100°d.H. )
- In eine Mischbütte wird Leimungsmittel nach Beispiel 2 eingetragen und dort mit dem Altpapieransatz gut vermischt. Auf 100 g Altpapier kommen jeweils 2,25 Gew.% Wirkstoff des Leimungsmittels. Die Aktivierung wird in einer Zwischenbütte mit verdünnter Schwefelsäure (50 %ig) bzw. Aluminiumsulfat durchgeführt. Der pH-Wert beträgt bei der Aktivierung 6,7 bzw. 6,8 und die Stoffdichte 3,0 %; auch wird ein kationisches Retentionsmittel zugegeben. Das vollgeleimte Packpapier weist ein Flächengewicht von 110 bzw. 120 g/m2 auf.
- In einer Mischbütte mit einem Inhalt von 25 m3 Fassungsvermögen liegt vor eine Stoffsuspension von 4 % Stoffdichte. Es handelt sich in diesem Fall um einen aufgelösten Faserstoff, bestehend aus 55 % Mischpapierabfällen, 25 % Wellpappeabfällen und 20 % Kartonabfällen. Der pH-Wert der Suspension liegt bei 6,9. In diese trägt man nun 125 kg des 20 %igen Neutralleimungsmittels nach Beispiel 3 ein. Damit steigt der pH-Wert auf 8,35 an. Nachdem der Leimungsstoff sich gut mit der Faserstoffsuspension vermischt hat, werden 1,5 kg Polyäthylenimin zudosiert und gleichmäßig in der Stoffmasse verteilt. der pH-Wert der Suspension ändert sich dabei nicht. Nun läßt man den Aktivator (verdünnte Schwefelsäure) langsam in die Bütte zulaufen, bis sich ein pH-Wert im Bereich von 7,3 eingestellt hat. Die Weiterverarbeitung auf der Maschine erfolgt in üblicher Weise, und man erhält am Ende eine Pappe, die einen Cobb-Wert (60 Sek.) zwischen 50 und 75 aufweist.
- Die neutrale Masseleimung wird mit einem Stoffansatz vorgeführt, der aus 50 % gebleichtem Fichtesulfitzellstoff und 50 % angebleichtem Holzschliff besteht. Zu dem Stoffansatz, der sich in einer Mischbütte befindet, eine Stoffdichte von 4 % und einen pH-Wert von 6,5 aufweist, wird ein stark kationisches Retentionsmittel (ein Polyäthylenimin, und zwar das Handelsprodukt Polyimin SK) in Mengen von 0,2 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt, eingetragen. Nach guter Durchmischung erfolgt die Zugabe von 2 % Leimungsmittel (100 %ig),hergestellt nach Beispiel 3. Anschließend wird die Masse in der Maschinenbütte umgepumpt und dabei mit etwa der fünffachen Wassermenge (bez.auf Volumen) verdünnt und auf die notwendige Auflaufkonsistenz von etwa 0,8 % gebracht. Nach Entwässerung und Trocknung der Papierbahn liegt ein vorzüglich geleimtes Papier vor.
- Die Masseleimung wird wie im Beispiel 7 durchgeführt, jedoch ohne Zusatz von Stärke. Mit dem Leimungsmittel nach Beispiel 4 erhält man ein vollgeleimtes Papier mit einem Cobb(60)-Wert von kleiner als 30 bei einem Flächengewicht des Papieres von 70 g/m2.
Claims (30)
1) Mittel zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappen und anderen cellulosehaltigen Materialien durch Ausfällung der Leimungskomponente mit Natriumaluminat, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus Wasser, einem mit Wasser unbegrenzt mischbarem organischen Lösungsmittel, einer basisch reagierenden Verbindung, einem Alkalialuminat und einer Leimungskomponente besteht.
2) Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als organisches Lösungsmittel Alkohol, enthält.
3) Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Alkohol zur Leimungskomponente0,51 bis 5:1 beträgt.
4) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als basisch reagierende Verbindung Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und/oder Ammoniumhydroxid enthält.
5) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen enthält.
6) Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente vollständig verseifte Fettsäure enthält.
7) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente Kolophoniumharz enthält.
8) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente Tallharz enthält.
9) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente ein mit Maleinsäure oder Fumarsäure umgesetztes Kolophoniumharz enthält.
10) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Leimungskomponente ein mit Fumar- oder Maleinsäure umgesetztes Tallharz enthält.
11) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 30 Gew.% Alkalien, 10 bis 50 Gew.% Aluminat und 40 bis 85 Gew.% Leimungskomponente enthält.
12) Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es als Stabilisierungsmittel 0,25 Gew.% Sorbitol, bezogen auf den Feststoffgehalt des Mittels, enthält.
13) Verfahren zur Neutralleimung von Papier, Karton, Pappe und anderen cellulosehaltigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß man das Leimungsmittel gemäß den vorstehenden Ansprüchen in Mengen von O,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der Suspension und berechnet als Feststoffgehalt, einsetzt, aktiviert und mit einem Retentionsmittel, insbesondere polymeren Retentionsmittel, kationisiert.
14) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man das Leimungsmittel in die Fasersuspension einträgt, homogen verteilt, aktiviert und mit einem Retenlionsmittel kationisiert.
15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit anorganischen oder organischen Säuren auf einen pH-Wert um 7, insbesondere 6,8 bis 7,2, durchführt.
16) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit sauer reagierenden Salzen durchführt.
17) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Schwefelsäure oder Ameisensäure durchführt.
18) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Aluminiumsulfat durchführt.
19) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine wäßrige Suspension von Cellulosefasern soviel Leimungsmittel gibt, bis ein pH-Wert von maximal 9 erreicht ist, anschließend ein kationaktives polymeres Retentionsmittel einträgt, darin homogen verteilt und das Leimungsmittel durch pH-Wert-Einstellung auf etwa 7, insbesondere 7,2 bis 7,5, aktiviert.
20) Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension einträgt, bis ein pH-Wert von 7,6 bis 8 erreicht ist.
21) Verfahren nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit anorganischen oder organischen Säuren durchführt.
22) Verfahren nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung durch Neutralisation mit sauer reagierenden Salzen durchführt.
23) Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Aluminiumsulfat durchführt.
24) Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivierung mit Schwefelsäure oder Ameisensäure durchführt.
25) Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationaktives Retentionsmittel Polyäthylenimin, kationische Stärke Polyacrylamid, Polymethacrylamid und/oder eine quartäre Stickstoffverbindung in die wäßrige Suspension einträgt.
26) Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß man das aktive Retentionsmittel in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension, einträgt.
27) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die eine wäßrige Suspension von Cellulosefasern mit einem pH-Wert von 6,5 bis 6,9 zunächst ein kationaktives polymeres Retentionsmittel einträgt und darin homogen verteilt und anschließend soviel Leimungsmittel einträgt, bis ein pH-Wert größer 7 erreicht ist.
28) Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß man soviel Leimungsmittel in die wäßrige Suspension einträgt, bis ein pH-Wert von 7 bis 8 erreicht ist.
29) Verfahren nach den Ansprüchen 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationaktives Retentionsmittel Polyäthylenimin, kationaktive Stärke, Polyacrylamid, Polymethacrylamid und/oder eine quartäre Stickstoffverbindung in die wäßrige Suspension einträgt.
30) Verfahren nach den Ansprüchen 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man das aktive Retentionsmittel in Mengen von 0,02 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Fasergehalt der wäßrigen Suspension, einträgt.
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