EP2087169A1 - Method for producing a multi layer fiber web from cellulose fibers - Google Patents

Method for producing a multi layer fiber web from cellulose fibers

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Publication number
EP2087169A1
EP2087169A1 EP07847084A EP07847084A EP2087169A1 EP 2087169 A1 EP2087169 A1 EP 2087169A1 EP 07847084 A EP07847084 A EP 07847084A EP 07847084 A EP07847084 A EP 07847084A EP 2087169 A1 EP2087169 A1 EP 2087169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
agent
retention
stream
retention agent
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07847084A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Simon Champ
Wolfgang Gaschler
Marc Leduc
Ellen KRÜGER
Christoph Hamers
Hans-Peter Hentze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07847084A priority Critical patent/EP2087169A1/en
Publication of EP2087169A1 publication Critical patent/EP2087169A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06Paper forming aids
    • D21H21/10Retention agents or drainage improvers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/02Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type
    • D21F11/04Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type paper or board consisting on two or more layers
    • DTEXTILES; PAPER
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    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
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    • D21H17/67Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
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    • D21H27/00Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/30Multi-ply
    • D21H27/38Multi-ply at least one of the sheets having a fibrous composition differing from that of other sheets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multi-layer fibrous web of cellulose fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water into a multi-layer headbox, wherein they are separated from each other and from the water by separating elements and reach a device after leaving the headbox nozzle orifice a web is formed, wherein the water is guided so that it comes after exiting the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the different fiber suspensions.
  • a method for producing a multilayer fibrous web from at least two different fiber suspensions is known.
  • the fiber suspensions and water are each fed separately to a multi-layer headbox, wherein they are separated by separating elements and after leaving the nozzle mouth of the headbox on a device on which a web is formed, wherein the water is guided so that it after the Exits the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and prevents mixing of the various fiber suspensions.
  • the separating elements in the multi-layer headbox are designed so that they are movable in the vertical direction and thus allow in the headbox a change in pressure between the pulp suspensions.
  • 4,388,150 and WO-A-94/05595 disclose a process for the production of paper using a microparticle system, in which case dosed a cationic polymer to the paper stock, then subjecting the mixture to the action of a shear field, then adding bentonite or silica and dewatering the pulp so obtainable without further action of shearing forces.
  • a microparticle system comprising a cationic polymer and a finely divided inorganic component is metered to the pulp after the last shear stage in front of the headbox and then the pulp is dewatered.
  • organic microparticles are known, which may be uncrosslinked or crosslinked and each containing at least 1 wt .-%, but usually at least 5 wt .-% of an ionic comonomer in copolymerized form.
  • the particle size of the uncrosslinked, water-insoluble microparticles is below 60 nm, while it is less than 750 nm for the crosslinked microparticles.
  • the organic microparticles are used in papermaking together with a high molecular weight ionic polymer as a retention aid system, which may optionally additionally contain inorganic microparticles such as bentonite or silica.
  • DE-A-10 2004 063 005 discloses a process for the production of paper, paperboard and paperboard using a microparticle system composed of a cationic polymeric retention agent having a molecular weight of at least 2 million and a finely divided inorganic component.
  • the polymeric retention aid is metered into the stock and the finely divided inorganic component at least two times before or after the addition of the polymeric retention aid, subjecting the stock to at least one shear stage either before or after the addition of the retention agent.
  • Further microparticle systems which are used as retention aids in papermaking are known, for example, from US Pat. No. 6,103,065 and WO-A-2004/015200.
  • the invention has for its object to provide a method for producing multilayer papers with an improved formation available, wherein the mixing of the individual fiber streams during the web forming process does not take place as much as in known methods.
  • the object is achieved with a method for producing a multilayer fibrous web of cellulose fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water in a Mehrla- genstoffauflaufkasten, wherein they are separated by separating elements from each other and supplied water and after leaving the nozzle orifice of Headbox on a dewatering device on which a multi-layer fibrous web is formed, wherein the water is guided so that it passes after exiting the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the different fiber suspensions if, in order to improve the retention, drainage and formation, at least one retention agent and / or at least one dehydrating agent in the fiber suspensions and / or in the water supplied d osiert.
  • a retention agent or a dehydrating agent or both products are metered into fiber suspensions.
  • the addition of these agents may occur in the papermaking process prior to shear of the stock, between two shear stages, or after the last shear of the stock.
  • an aqueous solution of at least one retention agent and / or at least one dewatering agent is metered into the stock stream at a location downstream of the last shear stage of the stock and upstream of the headbox mouth.
  • the addition of retention agent and / or dehydrating agent to the paper material is particularly advantageous under turbulent flow of the aqueous formulations of process chemicals. This achieves the most uniform possible distribution of these products in the pulp.
  • the device described in US-B-6,659,636 consists, for example, of a two-component or multi-fluid nozzle through which water recycled from the paper machine and retention agent and / or dehydrating agent are passed into a laminar flowing paper stream.
  • the flow rate of the paper stock flow is, for example, at least 2 m / sec in the case of conventional paper machines and is usually in the range of 3 to 7 m / sec.
  • a method for producing a multilayer fibrous web of cellulosic fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water into a multi-layer headbox wherein they are separated from each other and from supplied water by separating elements and reach a dewatering device after leaving the headbox nozzle mouth, on which a multilayer fibrous web is formed, wherein the water is guided so that it after leaving the nozzle orifice in the form of a
  • Layer passes between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the various fiber suspensions, is known from the prior art WO-A-03/048452 known.
  • the flow of the supplied water is guided within the headbox by so-called "blade means" and passes between two streams of pulp suspensions into the dewatering section of the paper machine.
  • the speed of the water flow is adapted to the speed of the fiber streams and is, for example, in the range of 2 to 10 m / sec, preferably 3 to 8 m / sec.
  • the velocity of the water stream separating the fiber streams is preferably from 1 to 25%, most often from 5 to 10%, higher than the velocity of the individual fiber streams.
  • At least two fiber suspensions which are processed into a multilayer fibrous web have a different composition.
  • the middle layer of a three-layer fibrous web may consist of a cheap fibrous material such as waste paper, and the upper and lower side of the fibrous web may consist of a high-quality fibrous web.
  • gene pulp, such as bleached pine sulfate are formed.
  • a further variant of the method according to the invention consists in metering at least two mutually different retention agents into at least two streams of fiber suspensions. These fiber suspensions may be composed of the same or different fibers. In addition, it is possible for at least two streams of fiber suspensions to contain a different concentration of retention aid.
  • an aqueous solution of a retention agent and an aqueous dispersion of at least one filler are metered apart from one another or as a mixture into the paper stock.
  • retention aids and dehydrating agents can also be metered into at least one stream of the water supplied.
  • the retention aid supplied with the water can also be withdrawn as an aqueous solution from a storage vessel or metered separately into the water supplied.
  • Fibers are used in particular when the pulp has a high cationic demand, for example having a COD of from 300 to 30,000, usually from 1000 to 20,000 mg of oxygen / kg of the aqueous phase of the pulp.
  • fixing agents are condensates of dicyandiamide and formaldehyde, condensates of dimethylamine and epichlorohydrin, cationic polyacrylamides having molecular weights Mw 1 000 to 20 000, or hydrolyzed homopolymers and copolymers of N-vinylformamide having a K value of 30 to 150, preferably 60 to 90 (determined according to H. Fikentscher, Cellulosic Chemistry, Vol. 13, 48-64 and 71-74 (1932) in 5% strength by weight aqueous common salt solution at a temperature of 25 ° C. and a polymer concentration of 0.5% by weight) , Fixing agents are used, for example, in an amount of 0.02 to 2 wt .-%, preferably 0.05 to 0.5 wt .-%, based on dry pulp.
  • retention aids which are known from the practice of papermaking or from the literature for this purpose. They are used for example in an amount of 0.01 to 0.3, preferably 0.01 to 0.05 wt .-%, based on dry pulp.
  • the retention agent may, for example, be selected from the group of cationic, anionic, nonionic and amphoteric polymeric organic compounds or a microparticle system.
  • the most common retention aids belong, for example, to the group of the polyacrylamides, the polymethacrylamides, the polymers containing vinylamine units and / or the microparticle systems.
  • Polyacrylamides and polymethyacrylamides can be nonionic, cationic, anionic or amphoteric.
  • Polymers suitable as retention aids have an average molecular weight M w of at least 1 million, preferably at least 2 million and in particular at least 5 million.
  • Nonionic polyacrylamides or polymethacrylamides are prepared, for example, by polymerizing N-vinylformamide, acrylamide and / or methacrylamide.
  • Cationic polyacrylamides are, for example, copolymers prepared by copolymerizing acrylamide and at least one di-C 1 -C 2 -alkylamino-C 2 -C 4 -alkyl (meth) acrylate or a basic acrylamide in the form of the free bases, the salts with organic or inorganic acids or the compounds which are quaternized with alkyl halides or with dimethyl sulfate.
  • Examples of such compounds are dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl acrylate and / or dimethylaminoethylacrylamide, dimethylaminoethylmethacrylamide, dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminopropylmethacrylamide and / or diallyldimethylammonium chloride.
  • the comonomers mentioned can also be copolymerized with methacrylamide to form cationic polymethacrylamides containing, for example, 5 to 40 mol% of at least one cationic monomer, such as dimethylaminoethyl acrylate or diallyldimethylammonium chloride, in copolymerized form.
  • Cationic polymethacrylamides can be prepared by copolymerizing methacrylamide with at least one of the cationic monomers described above.
  • Other cationic polymers used as retention aids are copolymers of N-vinylformamide and at least one of the abovementioned cationic monomers.
  • Anionic polyacrylamides are obtainable, for example, by copolymerizing acrylamide with at least one ethylenically unsaturated C3- to C5-carboxylic acid, in particular acrylic or methacrylic acid and / or monomers containing sulfonic acid groups, such as vinylsulfonic acid or styrenesulfonic acid and / or a salt of said monomers , Suitable salts are preferably the alkali metal salts, in particular the sodium salts and ammonium salts, into consideration.
  • Anionic polymethacrylamides are prepared in analogy by polymerizing methacrylamide with the monomers having the above acid groups.
  • the anionic polymers contain, for example, copolymerized 1 to 50, preferably 5 to 40 mol% of at least one anionic monomer.
  • the anionic polymeric retention aids also include copolymers which are obtainable by copolymerizing
  • R 1 , R 2 H or C 1 - to C 6 -alkyl
  • the copolymeric anionic compound of this group used is preferably a copolymer which is obtainable by copolymerizing N-vinylformamide, acrylic acid, methacrylic acid and / or their alkali metal or ammonium salts and optionally other monoethylenically unsaturated monomers,
  • (c) contains from 0 to 30 mol% of units of at least one other monoethylenically unsaturated monomer in copolymerized form.
  • the compounds of this group may be modified such that they additionally contain at least one compound (d) in copolymerized form with at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule.
  • branched copolymers contain, for example, thiols, sec. Alcohols, sulfites, phosphites, hypophosphites, thioacids, aldehydes, etc. (further details can be found, for example, in EP-A-0 438 744, page 5, lines 7-12).
  • the branched copolymers contain, for example
  • Amphoteric polyacrylamides and amphoteric polymethacrylamides each contain units of cationic and of anionic monomers in copolymerized form.
  • An example of this is a copolymer of acrylamide, dimethylaminoethyl acrylate hydrochloride and acrylic acid.
  • Vinylamine-containing polymers are obtainable by hydrolysis of vinylformamide units containing polymers.
  • Polyvinylamines are prepared for example by hydrolysis of homopolymers of N-vinylformamide, wherein the degree of hydrolysis, for example, up to 100%, usually 70 to 95%.
  • High molecular weight copolymers of N-vinylformamide with other ethylenically unsaturated monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, methyl acrylate, Methacrylklaremethy- ester, acrylamide, acrylonitrile and / or methacrylonitrile, can be hydrolyzed to Vinylamineinomme containing polymers and used according to the invention as a retention agent.
  • the polymers containing vinylamine units are cationic.
  • polyDADMAC polydiallyldimethylammonium chlorides
  • branched polyacrylamides which are e.g. can be prepared by copolymerization of acrylamide or methacrylamide with at least one cationic monomer in the presence of small amounts of crosslinkers.
  • polyDADMAC polydiallyldimethylammonium chlorides
  • branched polyacrylamides which are e.g. can be prepared by copolymerization of acrylamide or methacrylamide with at least one cationic monomer in the presence of small amounts of crosslinkers.
  • Such polymers are described, for example, in US-A-5,393,381, WO-A-99/66130 and WO-A-99/63159.
  • cationic retention aids are polyamines having a molecular weight of more than 50,000, modified polyamines grafted with ethyleneimine and optionally crosslinked, polyetheramides, polyvinylimidazoles, polyvinylpyrrolidines, polyvinylimidazolines, polyvinyltetrahydropyrines, poly (dialkylaminoalkylvinylether), poly (dialkylaminoalkyl (meth) acrylates) in protonated or in quaternized form and polyamidoamines from a dicarboxylic acid such as adipic acid and polyalkylenepolyamines such as diethylenetriamine, which are grafted with ethyleneimine and crosslinked with Polyethylenglykoldich- lorhydrinethern according to the teaching of DE-B-24 34 816 or polyamidoamines, with Epichlorohydrin are converted to water-soluble condensation products.
  • Further retention aids are cationic starches, alum and polya
  • microparticle systems made of a polymeric retention agent having a molecular weight M w of at least 1 million, preferably at least 2 million, and a finely divided inorganic or organic component.
  • a polymeric retention agent having a molecular weight M w of at least 1 million, preferably at least 2 million, and a finely divided inorganic or organic component.
  • Such systems are known, cf. US-A-3, 052,595, EP-A-017353, EP-A-223,223, EP-A-0 335 575, EP-A-711,371, WO-A-01/34910, US-A-6,103,065 and DE-A-102 36,252. Both components are typically added separately to the stock during the papermaking process.
  • Suitable organic components of the microparticle system are the above-described polymers, for example retention aids from the group of polymers containing vinylamine units, polymers containing vinylguanidine units, nonionic, cationic and anionic polyacrylamides, polyethyleneimines, ethyleneimine-grafted, crosslinked polyamidoamines, cationic starches and poly-diallyldimethylammonium chlorides ,
  • the polymeric retention aids of the microparticle system are added to the paper stock, for example, in an amount of 0.005 to 0.5% by weight, preferably in an amount of 0.01 to 0.25% by weight, based on dry paper stock.
  • Benetonit, colloidal silicic acid, silicates and / or calcium carbonate may be considered as an inorganic component of the microparticle system.
  • Colloidal silicic acid is to be understood as meaning products based on silicates, for example silica microgel, silical sol, polysilicates, aluminum silicates, boron silicates, polyboron silicates, clay or zeolites.
  • Calcium carbonate can be used, for example, in the form of chalk, ground calcium carbonate or precipitated calcium carbonate as the inorganic component of the microparticle system.
  • Bentonite is generally understood to be phyllosilicates which are swellable in water. These are mainly the clay mineral montmorrillonite as well as similar clay minerals like
  • Nontronite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite, allevardite, illite, halloysite, attapulgite and sepiolite are preferably activated before use, ie converted into a water-swellable form in which the phyllosilicates are treated with an aqueous base such as aqueous solutions of caustic soda, potassium hydroxide, soda, potash, ammonia or amines. Bentonite in the form treated with sodium hydroxide solution is preferably used as the inorganic component of the microparticle system.
  • the platelet diameter of the water-dispersed bentonite is in the sodium hydroxide treated form, for example 1 to 2 microns, the thickness of the platelets is about 1 nm.
  • the thickness of the platelets is about 1 nm.
  • Typical bentonites are described, for example, in EP-B-0235893.
  • bentonite is added to the cellulosic suspension, typically in the form of an aqueous bentonite slurry. This bentonite slurry may contain up to 10% by weight of bentonite. Normally, the slurries contain about 3 to 5 wt .-% bentonite.
  • colloidal silica products from the group of silicon-based particles, silica microgels, silica sols, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates or zeolites can be used. These have a specific surface area of 50 to 1000 m 2 / g and an average particle size distribution of 1 to 250 nm, normally in the range 40 to 100 nm. The production of such components is described, for example, in EP-AO 041 056, EP-AO 185 068 and US-A-5,176,691.
  • Clay or kaolin is a hydrous aluminum silicate with a platelet-like structure.
  • the crystals have a layer structure and an aspect ratio (diameter to thickness ratio) of up to 30: 1.
  • the particle size is e.g. at least 50% smaller than 2 ⁇ m.
  • Carbonates used are preferably natural calcium carbonate (ground calcium carbo- nate, GCC) or precipitated calcium carbonate (PCC).
  • GCC is produced, for example, by grinding and visual processes using grinding aids. It has a particle size of 40 - 95% less than 2 microns, the specific surface area is in the range of 6 - 13 m 2 / g.
  • PCC becomes for example by introducing carbon dioxide into an aqueous calcium hydroxide solution. The average particle size is in the range of 0.03-0.6 ⁇ m.
  • the specific surface area can be greatly influenced by the choice of precipitation conditions. It is in the range of 6 to 13 m 2 / g.
  • the inorganic component of the microparticle system is added to the paper stock in an amount of 0.01 to 2.0% by weight, preferably in an amount of 0.1 to 1.0% by weight, based on dry paper stock.
  • microparticle system also suitable as a microparticle system are combinations of an organic polymer having a molecular weight M w of at least 2 million and a mixture of a finely divided inorganic component and a finely divided organic component, wherein the two components are metered independently of one another either simultaneously or in succession.
  • a suitable finely divided organic component with an anionic charge is described, for example, in WO-A-98/29604.
  • At least one finely divided crosslinked copolymer of acrylamide and at least one monoethylenically unsaturated anionic monomer is preferably used as finely divided, organic component of the microparticle system.
  • microparticle systems are combinations of cationic polymers such as cationic starch and finely divided silica or of cationic polymers such as cationic polyacrylamide and bentonite.
  • flocculants may also be metered into at least one stream of a fiber suspension and / or into at least one stream of the water supplied.
  • flocculants which are effective only at a higher temperature.
  • An example is methyl cellulose as a flocculant is ineffective at about 20 0 C and acts at 75 ° C as a flocculant, see. GV Franks, Journal of Colloid and Interface Science 292, 598-603 (2005).
  • Another example of a thermosensitive flocculant is poly (N-isopropylacrylamide).
  • thermosensitive flocculants can be metered, for example, into at least one stream of the water fed in, which has a temperature in the region in which the flocculant is effective.
  • the stream of pulps may have a temperature in the range of 20 to 45 ° C, while the flow of the feed water may have a temperature in the range of 60 to 75 ° C.
  • PH-sensitive flocculants can also be used in the process according to the invention.
  • An example of such a flocculant is the polysaccharide chitosan.
  • Suitable dehydrating agents are preferably polymers containing ethyleneimine units. Such polymers are already listed above with the cationic retention agents. They act both as retention aids and as draining agents. Since the dehydrating effect of this class of compounds is more pronounced than the retenierenden effect, they are referred to in the present context as a dehydrating agent.
  • Polyethyleneimines which are obtainable by polymerizing ethyleneimine in aqueous solution in the presence of acidic catalysts such as mineral acids or halogen compounds such as methylene chloride, carbon tetrachloride, ethylene chloride or tetrachloroethane, as well as crosslinked condensation products of a polyamidoamine and one grafted with ethyleneimine, belong in particular to this class of compounds dicarboxylic acid.
  • acidic catalysts such as mineral acids or halogen compounds
  • halogen compounds such as methylene chloride, carbon tetrachloride, ethylene chloride or tetrachloroethane
  • crosslinked condensation products of a polyamidoamine and one grafted with ethyleneimine belong in particular to this class of compounds dicarboxylic acid.
  • Such products are sold under the trademark Polymin® by BASF, Ludwigshafen. They are used in papermaking, for example, in an amount of at least 0.01% by weight, usually in the range from 0.1
  • At least one stream of a fiber suspension is metered with a polyacrylamide and / or a polymer comprising vinylamine units and a polymer containing ethyleneimine units in a stream of another fiber suspension.
  • Vinylamine-containing polymers are Vinylamine-containing polymers, microparticle systems and mixtures thereof,
  • a dehydrating agent from the group consisting of Ethyleniminiseren containing polymers and / or a retention agent from the group of vinylamine units containing polymers, cationic, anionic, nonionic and amphoteric polyacrylamides, Polymethacrylamides and their mixtures, and
  • (C) in the stream of fiber suspension which forms the underside of the fibrous web a retention agent from the group of polyacrylamides, polymethacrylamides, polymers containing vinylamine units, the microparticle systems and mixtures thereof.
  • Paper webs having an improved formation are obtained, for example, by using a higher concentration of retention agent in the stream forming the middle fibrous web when producing a three-layer fibrous web than in the streams forming the top and bottom of the fibrous web .
  • the amount of retention agent used for the middle layer of a three-layer fibrous web is, for example,> 0.01% by weight, usually 0.015 to 0.3% by weight, based on dry paper stock.
  • the amounts of retention agent are usually ⁇ 0.01 wt .-%, for example in the range of 0.001 to 0.009 wt .-%, based on dry fiber.
  • a retention agent or a filler takes place with the aid of the supplied water.
  • at least one retention agent and at least one thickener are metered into the stream of the water supplied.
  • Suitable thickeners are, for example, high molecular weight polyacrylamides or high molecular weight polycarboxylic acids having molecular weights M w of at least 1 million, preferably at least three million.
  • the thickeners are preferably crosslinked polyacrylamides or crosslinked polycarboxylic acids which swell very strongly in an aqueous medium.
  • An example of a known thickener is a crosslinked polyacrylic acid.
  • Suitable crosslinkers are, for example, methylenebisacrylamide, glycol diacrylate, butanediol diacrylate, butanediol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triallyl ether or triallylamine.
  • the amounts of thickening agent added to the water are, for example, from 0.001 to 10% by weight, preferably from 0.01 to 1% by weight. This achieves an increase in the viscosity of the water, which reduces the risk of mixing different fiber streams during the dewatering process.
  • the paper stock preferably the thin stock, and / or the stream of the supplied water contains at least one suspended filler.
  • Suitable fillers are the finely divided inorganic substances customarily used in papermaking, for example titanium dioxide, ground calcium carbonate (marble), precipitated calcium carbonate, chalk, talc, montmorillonite, dolomite or clay. Filler may, for example, in an amount up to 40 wt .-%, usually in the range of 5 to 30 wt .-%, each on dry pulp, are used.
  • the fillers are used, for example, in the form of an aqueous, pumpable slurry containing a dispersant such as polyacrylic acid having a molecular weight M w of 5,000 to 12,000.
  • the fillers may also be added by adding to the pulp in the preparation of the pulp.
  • the finely divided inorganic fillers generally lead to an increase in the basis weight of the filler-containing paper compared to a filler-free paper.
  • thermally expandable microparticles directly to the paper stock or by metering according to the invention as an aqueous suspension together with a retention agent and / or a dehydrating agent at a point in the paper stock stream Last shear stage of the pulp and before the nozzle mouth of the headbox is.
  • metering an aqueous suspension of thermally expandable microparticles into the stream of the water fed in, which counteracts a mixing of the fiber streams.
  • the microparticles are used, for example, in an amount of from 2 to 50% by weight, preferably from 5 to 45% by weight, based on dry paper stock.
  • Thermally expandable microparticles are known. They have, for example, a mean particle diameter of 17 to 35 microns. They are prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in the presence of a blowing agent and optionally further substances such as silica, bentonite, clay, organic suspending agents such as methyl cellulose, carboxymethyl cellulose or polyvinyl alcohol, starch or oxides and hydroxides of aluminum, calcium, magnesium or barium.
  • the blowing agent content of the microparticles is 17 to 40 wt .-%, see. US-A-2006/0102307.
  • the microparticles described therein have a shell of a polymer of vinylidene chloride, acrylonitrile and methyl methacrylate.
  • the effect of the dehydrating agents can be enhanced by using them together with at least one surfactant.
  • Alkoxylation products of alcohols or amines are preferably suitable as surface-active agents.
  • An example of this is Sursol® VL (BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen).
  • the amounts of surfactants are for example 0.01 to 10 wt .-%, based on dry pulp.
  • Further agents of this category are quaternized alkanolamine fatty acid esters which are described, for example, in US Pat. No. 2006/0196624. or polyamine amides as described, for example, in Nordic Pulp and Paper Research Journal 2003, 18, 188-193.
  • At least one retention agent is used in combination with a sizing agent.
  • Suitable engine sizes are preferably reactive sizes, in particular C 12 -C 22 alkyl ketene dimers, C 5 -C 22 -alkyl and / or C 5 -C 22 -alkenyl succinic anhydrides, C 12 -C 36 -alkyl isocyanates or mixtures of the abovementioned compounds.
  • resin glue can be used as a mass sizing agent.
  • the aqueous reactive size dispersions are stabilized, for example, with the aid of cationic starch, cf.
  • the sizing agents employed are both cationic and in particular anionic aqueous dispersions of at least one C 12 -C 22 -alkyldiketene. Such dispersions are known, for example, from WO-A-00/23551, pages 2 to 12.
  • the reactive sizing agents are usually heated to a temperature above their melting point and then emulsified in water under the action of shear forces.
  • Liquid alkenylsuccinic anhydrides can already be emulsified at room temperature.
  • emulsifying use is made e.g. the usual homogenizers.
  • dispersants are used.
  • at least one anionic dispersant is used for the preparation of anionic sizing dispersions, for example a dispersant from the group of the condensation products
  • the anionic dispersants may be in the form of the free acids, the alkali metal, alkaline earth metal and / or ammonium salts.
  • the ammonium salts can be derived from both ammonia and from primary, secondary and tertiary amines, for example, the ammonium salts of dimethylamine, trimethylamine, hexylamine, cyclohexylamine, dicyclohexylamine, ethanolamine, diethanolamine and triethanolamine are.
  • the condensation products described above are known and commercially available. They are prepared by condensing said components, it being possible to use the corresponding alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts instead of the free acids.
  • Suitable catalysts for the condensation are, for example, acids such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid and phosphoric acid.
  • Naphthalenesulfonic acid or its alkali metal salts are with Formaldehyde preferably in a molar ratio of 1: 0.1 to 1: 2 and usually in a molar ratio of 1: 0.5 to 1: 1 condensed.
  • the molar ratio for the production of condensates of phenol, phenolsulfonic acid and formaldehyde is also in the range given above, using any mixtures of phenol and phenolsulfonic acid instead of naphthalenesulfonic acid in the condensation with formaldehyde.
  • phenolsulfonic acid instead of phenolsulfonic acid, it is also possible to use the alkali metal and ammonium salts of phenolsulfonic acid.
  • the condensation of the abovementioned starting materials may optionally be carried out additionally in the presence of urea.
  • urea based on naphthalenesulfonic acid or on the mixture of phenol and phenolsulfonic acid, 0.1 to 5 moles of urea are used per mole of naphthalenesulfonic acid or per mole of the mixture of phenol and phenolsulfonic acid.
  • the condensation products have, for example, molar masses in the range from 800 to 100,000, preferably 1,000 to 30,000 and in particular from 4,000 to 25,000.
  • anionic dispersants are salts which are obtained, for example, by neutralizing the condensation products with lithium hydroxide, sodium hydroxide, Potassium hydroxide or ammonia receives.
  • the pH of the salts is, for example, in the range of 7 to 10.
  • amphiphilic copolymers are amphiphilic copolymers
  • hydrophobic monoethylenically unsaturated monomers and (ii) hydrophilic monomers having an anionic group, such as monoethylenically unsaturated carboxylic acids, monoethylenically unsaturated sulfonic acids, monoethylenically unsaturated phosphonic acids or mixtures thereof.
  • Suitable hydrophobic monoethylenically unsaturated monomers (i) are, for example, olefins having 2 to 150 carbon atoms, styrene, ⁇ -methylstyrene, ethylstyrene, 4-methylstyrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, esters of monoethylenically unsaturated C 3 to C 5.
  • Carboxylic acids and monohydric alcohols amides of acrylic acid or methacrylic acid with Cr to C24-alkylamines, vinyl esters of saturated monocarboxylic acids having 2 to 24 carbon atoms, diesters of maleic acid or fumaric acid with monohydric C to C24 alcohols, vinyl ethers of alcohols having 3 to 24 C atoms or mixtures of the named compounds.
  • amphiphilic copolymers contain, as hydrophilic monomers (ii), for example C 3 - to C 10 -monoethylenically unsaturated carboxylic acids or their anhydrides, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylphosphonic acid, salts of said monomers or mixtures thereof as hydrophilic monomers with an anionic one Group polymerized.
  • hydrophilic monomers (ii) for example C 3 - to C 10 -monoethylenically unsaturated carboxylic acids or their anhydrides, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylphosphonic acid, salts of said monomers or mixtures thereof as hydrophilic monomers with an anionic one Group polymerized.
  • Particularly preferred are aqueous sizing agent dispersions containing anionic dispersant amphiphilic cop
  • maleic acid acrylic acid, methacrylic acid, half esters of maleic acid and alcohols having 1 to 25 carbon atoms or alkoxylation of such alcohols, hemiamides of maleic acid, salts of said monomers or mixtures of these compounds as hydrophilic monomers having an anionic group
  • copolymerized form contained in copolymerized form and have a molecular weight M w of 1 500 to 100 000.
  • the anionic dispersants used are preferably copolymers of maleic anhydride with C 4 - to C 12 -olefins, particularly preferably C 2 -olefins, such as octene-1 and diisobutene. Most preferred is diisobutene.
  • the molar ratio between maleic anhydride and olefin is for example in the range 0.9: 1 to 3: 1, preferably from 0.95: 1 to 1, 5: 1.
  • These copolymers are preferably used in hydrolyzed form as aqueous solution or dispersions, wherein the anhydride group is open and the carboxyl groups are preferably partially or completely neutralized.
  • alkali metal bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate
  • alkaline earth salts such as calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, ammonia, primary, secondary or tertiary amines, such as triethylamine, triethanolamine, diethanolamine, ethanolamine, morpholine etc.
  • amphiphilic copolymers are not sufficiently soluble in water in the form of the free acid, they are used in the form of water-soluble salts, for example using the corresponding alkali metal, alkaline earth metal and ammonium salts.
  • the molecular weight M w of the amphiphilic copolymers is, for example, 800 to 250,000, usually 1,000 to 100,000 and is preferably in the range from 3,000 to 20,000, in particular from 1,500 to 10,000.
  • the acid numbers of the amphiphilic copolymers are, for example, 50 to 500, preferably 150 to 300 mg KOH / g polymer.
  • amphiphilic copolymers are used, for example, in amounts of 0.05 to 20, preferably 0.5 to 10 wt .-%, based on the reactive sizing agent, as an anionic dispersant for the preparation of sizing dispersions.
  • the amphiphilic copolymers are used in amounts of 0.1 to 2, in particular 0.6 to 1 wt .-%, based on the sizing agent to be dispersed.
  • aqueous anionic sizing dispersions can be present, for example, an aqueous solution of at least one condensation product or at least one amphiphilic copolymer and disperse therein the sizing agent at temperatures of for example 20 to 100, preferably 40 to 90 0 C.
  • the sizing agent is preferably added in the form of a melt and dispersed with vigorous stirring or shearing. The resulting dispersion is cooled in each case.
  • aqueous, anionically adjusted sizing dispersions which contain 6 to 65% by weight of an alkyldiketene or 0.1 to 65% by weight of an alkenylsuccinic anhydride dispersed as sizing agent.
  • Further preferred sizing agent dispersions contain from 25 to 60% by weight of an alkyldiketene sizing agent and from 0.1 to 5.0% by weight of an amphiphilic copolymer
  • Such highly concentrated size dispersions have a relatively low viscosity, for example in the range of 20 to 100 mPas (measured with a Brookfield viscometer and a temperature of 2O 0 C).
  • the pH is, for example, from 2 to 8, and is preferably in the range of from 3 to 4. This gives aqueous, anionically adjusted sizing agent dispersions having an average size of sizing agents in the range of 0.1 to 3, preferably 0.5 to 1, 5 microns.
  • the anionically dispersed reactive sizing agents may additionally contain at least one cationic dispersant, but the amount of cationic dispersant must be selected such that the dispersion as a whole carries an anionic charge.
  • Preferred cationic dispersant is cationic starch.
  • the addition of a retention agent and / or a filler takes place in combination with a sizing agent and / or a solidifying agent with the aid of the supplied water.
  • a retention agent, a fixing agent and a sizing agent and / or a solidifying agent and optionally at least one thickener are metered into the stream of the water supplied.
  • the addition of a binder alone or in combination with a filler, a retention agent, a fixing agent, a sizing agent and / or a solidifying agent is preferably carried out with the aid of the supplied water or it is metered into the pulp.
  • at least one binder and optionally a filler, a retention agent, a fixing agent, a sizing agent, a solidifying agent and optionally at least one thickener are preferably metered into the stream of the water supplied.
  • these additives can be mixed in the desired ratio in a storage container and conveyed therefrom into the nozzle chamber of the headbox.
  • Binders for example, cause better binding of fillers to the paper fibers and, when metered into the fiber streams forming the outer layers of the paper, improve the printability of the paper. With the aid of the binders it is also possible to improve the barrier properties of paper, e.g. against the penetration of fats, oils and water and against the passage of gases, in particular oxygen or air.
  • Suitable synthetic binders are polymers which contain at least 40% by weight of so-called main monomers selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of saturated carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinylaromatics up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 C atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 C atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
  • main monomers selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of saturated carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinylaromatics up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 C atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 C atoms
  • Suitable synthetic polymers are, in particular, polymers obtainable by free-radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds (monomers).
  • the binder is preferably a polymer which consists of at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, of so-called main monomers.
  • the main monomers are selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of saturated carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinylaromatics having up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of 1 to 10 C-containing alcohols, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
  • (meth) acrylic acid alkyl ester having a Ci-Cio-alkyl radical such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • Ci-Cio-alkyl radical such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • mixtures of (meth) acrylic acid alkyl esters are also suitable.
  • Vinyl esters of carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms are, for. As vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl propionate, vinyl versatate and vinyl acetate.
  • Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, ⁇ - and p-methylstyrene, ⁇ -butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene.
  • nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • the vinyl halides are chloro, fluoro or bromo substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
  • vinyl ethers are, for. As vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ether is preferably from 1 to 4 C-containing alcohols.
  • hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two olefinic double bonds may be mentioned ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
  • Preferred main monomers are C 1 -C 10 -alkyl (meth) acrylates and mixtures of the alkyl (meth) acrylates with vinylaromatics, especially styrene (polymers with these main monomers are collectively called polyacrylates for short) or, alternatively, hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene, or Mixtures of such hydrocarbons with vinyl aromatics, in particular styrene (polymers with these main monomers are collectively called polybutadienes for short).
  • the ratio z. B between 10:90 to 90:10, in particular 20:80 to 80:20.
  • the polymer may contain monomers having at least one acid group (short acid monomer), z.
  • monomers with carboxylic acid sulfonic acid or phosphonic acid groups.
  • Called z. For example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid.
  • hydroxyl-containing monomers in particular Ci-Cio-hydroxyalkyl (meth) acrylates, (meth) acrylamide. Accordingly, particularly preferred polymers are synthesized in the case of polybutadienes
  • wt .-% preferably 0 to 10 wt .-% acid monomer and 0 to 20 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-% further monomers.
  • Both the polybutadienes and the polyacrylates preferably contain acid monomers as comonomers, preferably in an amount of 1 to 5 wt .-%.
  • the maximum amount of the above aliphatic hydrocarbons in the polybuadienes and the alkyl (meth) acrylates in the polyacrylates is reduced accordingly by the minimum amount of the acid monomers.
  • the polymers are prepared in a preferred embodiment by emulsion polymerization, it is therefore an emulsion polymer.
  • the polymers can z. B. also be prepared by solution polymerization and subsequent dispersion of the polymer solution in water.
  • ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers are used as surface-active compounds.
  • the surface-active substance is used, for example, in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized.
  • Water-soluble initiators for the emulsion polymerization are z.
  • ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric z.
  • sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides z.
  • the amount of initiators is generally 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
  • polymerization regulators can be used, for. B. in amounts of 0 to 0.8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomers to be polymerized, by which the molecular weight is reduced.
  • Suitable z. B. Compounds with a thiol group such as tert-butylmercaptan, Thioglykolklareethylacrylester, mercaptoethanol, mercaptopropyltrimethoxysilane or tert-dodecylmercaptan.
  • the emulsion is usually carried out at 30 to 130 0 C, preferably 50 to 9O 0 C.
  • the polymerization medium may consist of water only, as well as mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used.
  • the emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure.
  • the feed process in which one submits a portion of the polymerization, heated to the polymerization, polymerized and then the rest of the polymerization, usually over several spatially separate feeds, one or more of which monomers in pure or in emulsified form, continuously , gradually or with the addition of a concentration gradient while maintaining the polymerization of the polymerization zone supplies.
  • the polymerization it is also possible, for example for the purpose of better adjustment of the particle size, to introduce a polymer seed.
  • the manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerisation temperature. Preferably, a part is initially charged and the remainder supplied according to the consumption of the polymerization.
  • aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%.
  • Suitable binders are in particular mixtures of various binders, eg. As well as mixtures of synthetic and natural polymers.
  • Aqueous polymer dispersions are preferably used as binders, which are composed of at least 60 wt .-% of butadiene or mixtures of butadiene and styrene or aqueous dispersions of polymers containing at least 60 wt .-% d- to C20-alkyl (meth) acrylates or Mixtures of d- to C2o-alkyl (meth) acrylates in copolymerized form with styrene.
  • Suitable binders are polymers containing N-vinylformamide and / or vinylamine units, which have an average molecular weight M w of at least 10,000. These polymers can be in the form of an aqueous dispersion or as a solution in water. They are prepared, for example, by polymerizing N-vinylformamide alone or in the presence of at least one other nonionic, cationic and / or anionic monomer. The homopolymers and copolymers of N-vinylformamide which can be prepared in this way can be hydrolyzed in a polymer-analogous reaction with elimination of formyl groups from the copolymerized vinylformamide units to form amino groups.
  • the hydrolysis is preferably carried out in an aqueous medium in the presence of at least one acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, enzymatically or in the presence of bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide.
  • the vinylformamide units may be wholly or even partially hydrolyzed. For example, in a complete hydrolysis of homopolymers of N-vinylformamide, polyvinylamines are obtained.
  • Suitable anionic monomers are, for example, monomers containing acid groups. Examples thereof are acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, vinylphosphonic acid, acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, allylacetic acid, crotonic acid and ethacrylic acid.
  • the anionic monomers can be used in the polymerization in the form of the free acids or in partially or completely neutralized with alkali metal, alkaline earth metal and / or ammonium bases form.
  • the sodium salts or potassium salts of the acids are preferably suitable.
  • N-vinylformamide can also be copolymerized with cationic monomers such as dialkylaminoalkyl (meth) acrylates and / or diallyldimethylammonium chloride.
  • the basic monomers are preferably used in the form of the salts with mineral acids or in form partially or fully quaternized with alkyl halides or with dimethyl sulfate.
  • N-vinylformamide with anionic and / or cationic monomers may optionally be additionally used nonionic monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, vinyl acetate, acrylamide and / or methacrylamide. Both the hydrolyzed cationic and the nonhydrolyzed cationic copolymers can be used as binders for the modification of inorganic pigments.
  • amphoteric polymers which are obtainable, for example, by copolymerization of N-vinylformamide, dimethylaminoethyl acrylate methochloride and acrylic acid, or which are formed by complete or partial hydrolysis of the vinylformamide units of these copolymers.
  • the polymers containing vinylformamide and / or vinylamine units which are used to modify pigments preferably have an average molecular weight M w of at least 20,000.
  • M w average molecular weight of at least 20,000.
  • the average molar masses of the copolymers are in the range from 30,000 to 5 million, in particular from 50 000 to 2 million.
  • the molecular weights are determined, for example, with the aid of static light scattering at pH 7.6 in a 10 mmolar aqueous saline solution.
  • the ethylene copolymer waxes described above have, for example, a melt flow rate (MFR) in the range of 1 to 50 g / 10 min, preferably 5 to 20 g / 10 min, more preferably 7 to 15 g / 10 min, measured at 160 ° C. and a load of 325 g according to EN ISO 1 133.
  • MFR melt flow rate
  • Its acid value is usually 100 to 300 mg KOH / g wax, preferably 1 15 to 230 mg KOH / g wax, determined to DIN 53402.
  • the melting ranges of the ethylene copolymer are, for example, in the range of 60 to 110 0 C, preferably in the range of 65 to 90 ° C, determined by DSC in accordance with DIN 51,007th
  • the melting ranges of the ethylene copolymer may be wide and, a temperature raturintervall of at least 7 to a maximum of 20 0 C is preferred to have at least 10 0 C and at most 15 ° C.
  • the melting points of the ethylene copolymer waxes may also have a small fluctuation range and be in a temperature range of less than 2 ° C, preferably less than 1 ° C, determined according to DIN 51007.
  • the density of the waxes is usually 0.89 to 1, 10 g / cm 3 , preferably 0.92 to 0.99 g / cm 3 , determined according to DIN 53479.
  • the ethylene copolymer waxes are e.g. alternating copolymers or block copolymers or, preferably, random copolymers.
  • Ethylene copolymer waxes of ethylene and ethylenically unsaturated carboxylic acids and optionally ethylenically unsaturated carboxylic acid esters can advantageously be prepared by free-radically initiated copolymerization under high-pressure conditions, for example in high-pressure autoclaves equipped with an agitator or in high-pressure tubular reactors. Production in high-pressure autoclaves equipped with a stirrer is preferred.
  • Such high-pressure autoclaves are known per se, a description can be found in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, keywords: Waxes, Vol. A 28, p. 146 et seq., Verlag Chemie, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo , 1996.
  • Suitable pressure conditions for the polymerization are 500 to 4000 bar, preferably 1500 to 2500 bar. Conditions of this type are also referred to below as high pressure.
  • the reaction temperatures are in the range from 170 to 300 ° C., preferably in the range from 195 to 280 ° C.
  • the polymerization can also be carried out in the presence of a regulator. The above-mentioned waxes are described in detail, for example, in WO-A-04/108601, page 2, line 38 to page 12, line 10.
  • the addition of an unstabilized engine sizing agent takes place alone or in combination with a filler, a retention agent, a fixing agent and / or a solidifying agent with the aid of the water supplied.
  • at least one unstabilized engine sizing agent is metered into the stream of water fed in, and optionally a filler, a retention agent, a fixing agent, a solidifying agent and at least one thickener.
  • Unstabilized engine sizing agents are to be understood as meaning the massing agents described above which contain no or very small amounts of stabilizers. If the metered-in emulsifier dispersion is metered into the stream of the water fed in directly after emulsification according to the above-described variant of the process according to the invention, the bulk emulsifying agent can be emulsified on site.
  • aqueous dispersions of a size sizing agent may optionally be used together with a cationic synthetic polymer acting as fixer and promoter, wherein fixer and promoter are metered into the stock in admixture with at least one size sizing agent or separately therefrom.
  • the dosage is usually in the thin material.
  • engine sizing agents and optionally promoters in combination with a retention agent are metered into the stock stream at a point downstream of the last shear stage of the stock and in front of the nozzle head of the headbox.
  • the cationic polymers used as fixing agents and promoters for engine lubricants can be metered into the stock before or after the last shear stage, for example.
  • cationic polymers of this type are polymers containing vinylamine units, polymers containing vinylguanidine units, polyethyleneimines, polyamidoamines grafted with ethyleneimine and / or polydiallyldimethylammonium chlorides.
  • the amount of fixing agent is for example 0.02 to 2.0, preferably 0.05 to 0.5 wt .-%, based on dry pulp.
  • At least one retention agent is used in combination with a solidifying agent for paper.
  • solidifying agents for paper are, for example, urea-formaldehyde resins which, in addition to the wet strength, also increase the dry strength of the paper (cf EP-AO 123 196 and US-A-3,275,605), melamine-formaldehyde resins (cf. B-10 90 078) or other commercial products eg polyamidoamines crosslinked with epichlorohydrin (see the trademarks Luresin®, BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen).
  • Suitable cellulose fibers are, for example, wood pulp and all annual plants.
  • Wood pulp includes, for example, groundwood, thermomechanical pulp (TMP), chemothermomechanical pulp (CTMP), pressure groundwood, semi-pulp, high yield pulp, and refiner mechanical pulp (RMP), as well as recovered paper.
  • pulps used in bleached or unbleached forms are suitable. such as sulphate, sulphite and soda pulps as well as recovered paper fibers.
  • unbleached pulps also referred to as unbleached kraft pulp, are used.
  • the fibers mentioned can be used alone or in a mixture. Particularly preferred is the use of kraft pulp as well as TMP and CTMP.
  • the pH of the cellulose fiber slurry is, for example, 4 to 8, preferably 6 to 8.
  • the pulp concentration, which is dewatered in the paper machine, is at most 2% by weight and is usually in the range of 0.5 to 1 , 0 wt .-%, based on dry pulp.
  • the paper stock is in each case processed according to the invention into a multilayer fibrous web by dewatering it on a wire with formation of a web.
  • the webs thus produced are dried. Dewatering of the stock and drying of the webs are part of the papermaking process, which is performed continuously.
  • the process according to the invention it is possible, for example, to produce papers which are composed of 2, 3, 4, 5 or more layers. Preference is given to three-layered papers. In this case, it is possible to inexpensively produce good quality papers by using cheap fibers for the middle layer and qualitatively better fibers for the top and bottom of the three-layered paper.
  • bleached fibers such as birch sulphate and / or pine sulphate bleached fibers may be used to form the top and bottom of a three-ply paper, while recycled paper, TMP and / or wood pulp fibers may be considered for the middle layer of the three-ply paper ,
  • the multilayer papers produced according to the invention are suitable, for example, as printing and writing papers, copying papers, inkjet papers, cardboard and paperboard, as well as for packaging on liquids and the production of folding boxes and corrugated cardboard as well as cardboard.

Abstract

The invention relates to the production of a multi layer fiber web from cellulose fibers by separately feeding of at least two different fiber suspensions and water into a multi layer head box, wherein separating elements separate them from each other and from the water. After leaving the nozzle mouth of the head box, they are transported to a device on which a web is formed. The water is guided in a way, such that it ends up in form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device after exiting the nozzle mouth and thus prevents mixing of the different fiber suspensions. At least one retention agent and/or at least one dehydrating agent is dosed to the fiber suspension and/or to the added water to increase the retention, dehydration and formation.

Description

Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus Zellulosefasern Process for producing a multilayer fibrous web of cellulosic fibers
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus Zellulosefasern durch separates Zuführen von mindestens zwei verschiedenen Fasersuspensionen und Wasser in einen Mehrlagenstoffauflaufkasten, worin sie durch Trennelemente voneinander und vom Wasser getrennt sind und nach dem Verlassen der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens auf eine Vorrichtung gelangen, auf der eine Bahn gebildet wird, wobei das Wasser so geführt wird, dass es nach dem Austritt aus der Düsenmündung in Form einer Schicht zwischen zwei Schichten von Fasersuspensionen auf die Bahnbildungsvorrichtung gelangt und so einem Vermischen der verschiedenen Fasersuspensionen entgegenwirkt.The invention relates to a method for producing a multi-layer fibrous web of cellulose fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water into a multi-layer headbox, wherein they are separated from each other and from the water by separating elements and reach a device after leaving the headbox nozzle orifice a web is formed, wherein the water is guided so that it comes after exiting the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the different fiber suspensions.
Um in einer Papiermaschine mehrschichtige Papiere herzustellen, müssen sie mit einem Mehrlagenstoffauslaufkasten ausgerüstet sein, dessen Auslaufdüsenkammern in separate Strömungskanäle unterteilt sind und die sich über die gesamte Maschinenbreite erstrecken. So kann man z.B. ein aus drei Schichten bestehendes Papier herstellen, indem man drei verschieden zusammengesetzte Papierstoffe separat durch eine drei, voneinander getrennte Strömungskanäle aufweisende Auslaufdüsenkammer führt und sie anschließend auf einem Sieb einer Papiermaschine entwässert, vgl. EP- A-O 939 842 und DE-A-10 2004 051 255.In order to produce multilayer papers in a paper machine, they must be equipped with a multi-layer discharge box, the discharge nozzle chambers of which are subdivided into separate flow channels and which extend over the entire width of the machine. So you can, for example make a paper consisting of three layers, by passing three differently composed pulps separately through a three, separate flow channels having Auslaufdüsenkammer and then drained on a wire of a paper machine, see. EP-A-0 939 842 and DE-A-10 2004 051 255.
Aus der DE-A-101 26 346 ist ein Verfahren und ein Stoffzuführsystem zum Beschicken eines Mehrschichtstoffauflaufs einer Papiermaschine bekannt, wobei mit Hilfe einer einzigen Pumpe Siebwasser herangeführt und der Siebwasserstrom in mehrere Siebwasserteilströme aufgeteilt wird, in die man dann Dickstoff dosiert und die so erhaltenen Teilströme über Verteiler dem Mehrschichtenstoffauflauf zuführt.From DE-A-101 26 346 a method and a Stoffzuführsystem for feeding a Mehrschichtstoffauflaufs a paper machine is known, being introduced by means of a single pump white water and the Siebwasserstrom is divided into several Siebwasserteilströme, then metered in thick matter and the thus obtained Partial streams via distributor the multilayer headbox feeds.
Aus der WO-A-03/048452 ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus mindestens zwei verschiedenen Fasersuspensionen bekannt. Die Fasersuspensionen und Wasser werden dabei jeweils separat einem Mehrlagenstoffauflaufkasten zugeführt, worin sie durch Trennelemente voneinander getrennt sind und nach dem Verlassen der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens auf eine Vorrichtung gelangen, auf der eine Bahn gebildet wird, wobei das Wasser so geführt wird, dass es nach dem Austritt aus der Düsenmündung in Form einer Schicht zwischen zwei Schichten von Fasersuspensionen auf die Bahnbildungsvorrichtung gelangt und ein Vermischen der verschiedenen Fasersuspensionen verhindert. Die Trennelemente im Mehrlagenstoffauflaufkasten sind so gestaltet, dass sie in vertikaler Richtung beweglich sind und so im Stoffauflaufkasten eine Änderung des Druckes zwischen den Faserstoffsuspensionen ermöglichen. In den oben zitierten Literaturstellen wird jedoch nichts Näheres über die Fasersuspensionen offenbart. Bei dem Einsatz eines Mehrlagenstoffauflaufkastens zur Herstellung mehrschichtiger Papiere besteht immer die Gefahr, dass es zwischen dem Ende der Stoffauslaufdüse und dem Entwässerungsteil der Papiermaschine zu einer Vermi- schung der einzelnen Faserströme kommt.From WO-A-03/048452 a method for producing a multilayer fibrous web from at least two different fiber suspensions is known. The fiber suspensions and water are each fed separately to a multi-layer headbox, wherein they are separated by separating elements and after leaving the nozzle mouth of the headbox on a device on which a web is formed, wherein the water is guided so that it after the Exits the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and prevents mixing of the various fiber suspensions. The separating elements in the multi-layer headbox are designed so that they are movable in the vertical direction and thus allow in the headbox a change in pressure between the pulp suspensions. However, in the references cited above, nothing more is disclosed about the fiber suspensions. When using a multilayer headbox for producing multilayer papers, there is always the danger that the individual fiber streams will be mixed between the end of the fabric outlet nozzle and the drainage part of the paper machine.
Bei der Herstellung von Papier, das nur aus einer einzigen Schicht besteht, werden bekanntlich je nach Papiersorte verschiedene Prozeßchemikalien wie Leimungsmittel, Entwässerungsmittel, Flockungsmittel, Retentionsmittel sowie Trocken- und Naßver- festiger oder Mischungen der genannten Prozesschemikalien sowie Biozide und/oder Farbstoffe und Farbpigmente eingesetzt, vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth, Completely Revised Edition, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Weinheim 2003, Volume 25, Seiten 1 bis 157, sowie optische Aufheller, Mittel zu Erhöhung des Volumens des Papiers (sogenannte Bulk-Promotoren, vgl. US-B-6,273,995) und modifizierte Fasern wie beispielsweise in WO-A-2006/048280 beschrieben.In the production of paper, which consists of only a single layer, various process chemicals such as sizing agents, dehydrating agents, flocculants, retention aids and dry and wet strength or mixtures of said process chemicals and biocides and / or dyes and color pigments are known to be used depending on the paper , see. Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth, Completely Revised Edition, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2003, Volume 25, pages 1 to 157, and optical brighteners, means for increasing the volume of the paper (so-called Bulk Promoters, see US-B-6,273,995) and modified fibers as described, for example, in WO-A-2006/048280.
Nicht nur die Zusammensetzung der Prozeßchemikalien, sondern auch der Zeitpunkt der Dosierung solcher Produkte zu einem Papierstoff ist ein wichtiges Merkmal bei der Papierherstellung. Die Art und der Zeitpunkt der Dosierung von Retentions- und Ent- Wässerungsmitteln zu einem Papierstoff hat z.B. einen Einfluß auf die Retention, die Entwässerungsgeschwindigkeit und die Formation. So ist beispielsweise aus EP-A-O 235 893, EP-A-O 335 575, EP-A-O 310 959, US-A-4,388,150 und WO-A-94/05595 ein Verfahren zur Herstellung von Papier unter Verwendung eines Mikropartikelsystems bekannt, wobei man zunächst ein kationisches Polymer zum Papierstoff dosiert, die Mischung dann der Einwirkung eines Scherfeldes unterwirft, danach Bentonit oder SiIi- ca zusetzt und die so erhältliche Pulpe ohne weitere Einwirkung von Scherkräften unter Blattbildung entwässert.Not only the composition of the process chemicals, but also the timing of metering such products into a pulp is an important feature in papermaking. The type and timing of dosing of retention and dewatering agents into a stock has e.g. an influence on the retention, the drainage rate and the formation. Thus, for example, EP-AO 235 893, EP-AO 335 575, EP-AO 310 959, US Pat. No. 4,388,150 and WO-A-94/05595 disclose a process for the production of paper using a microparticle system, in which case dosed a cationic polymer to the paper stock, then subjecting the mixture to the action of a shear field, then adding bentonite or silica and dewatering the pulp so obtainable without further action of shearing forces.
Nach dem aus der DE-A-102 36 252 bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier dosiert man ein Mikropartikelsystem aus einem kationischen Polymer und einer feintei- ligen anorganischen Komponente zum Papierstoff nach der letzten Scherstufe vor dem Stoffauflauf und entwässert dann den Papierstoff.According to the process known from DE-A-102 36 252 for the production of paper, a microparticle system comprising a cationic polymer and a finely divided inorganic component is metered to the pulp after the last shear stage in front of the headbox and then the pulp is dewatered.
Aus der EP-A-0462 365 sind organische Mikropartikel bekannt, die unvernetzt oder vernetzt sein können und die jeweils mindestens 1 Gew.-%, meistens jedoch mindestens 5 Gew.-% eines ionischen Comonomeren einpolymerisiert enthalten. Die Teilchengröße der unvernetzten, wasserunlöslichen Mikropartikeln liegt unterhalb von 60 nm, während sie für die vernetzten Mikropartikeln weniger als 750 nm beträgt. Die organischen Mikropartikeln werden bei der Papierherstellung zusammen mit einem hochmolekularen ionischen Polymer als Retentionsmittelsystem eingesetzt, das gegebenenfalls noch zusätzlich anorganische Mikropartikeln wie Bentonit oder Kieselsäure enthalten kann. Ferner ist aus der DE-A-10 2004 063 005 ein Verfahren zur Herstellung von Papier, Pappe und Karton bekannt, wobei man ein Mikropartikelsystem aus einem kationischen polymeren Retentionsmittel mit einer Molmasse von mindestens 2 Millionen und einer feinteiligen anorganischen Komponente einsetzt. Das polymere Retentionsmittel wird an mindestens zwei Stellen in den Papierstoff und die feinteilige anorganische Komponente vor oder nach der Zugabe der polymeren Retentionsmittel dosiert, wobei man den Papierstoff entweder vor oder nach der Zugabe des Retentionsmittels mindestens einer Scherstufe unterwirft. Weitere Mikropartikelsysteme, die als Retentions- mittel bei der Papierherstellung eingesetzt werden, sind beispielsweise aus US-A- 6,103,065 und WO-A-2004/015200 bekannt.From EP-A-0462 365 organic microparticles are known, which may be uncrosslinked or crosslinked and each containing at least 1 wt .-%, but usually at least 5 wt .-% of an ionic comonomer in copolymerized form. The particle size of the uncrosslinked, water-insoluble microparticles is below 60 nm, while it is less than 750 nm for the crosslinked microparticles. The organic microparticles are used in papermaking together with a high molecular weight ionic polymer as a retention aid system, which may optionally additionally contain inorganic microparticles such as bentonite or silica. Furthermore, DE-A-10 2004 063 005 discloses a process for the production of paper, paperboard and paperboard using a microparticle system composed of a cationic polymeric retention agent having a molecular weight of at least 2 million and a finely divided inorganic component. The polymeric retention aid is metered into the stock and the finely divided inorganic component at least two times before or after the addition of the polymeric retention aid, subjecting the stock to at least one shear stage either before or after the addition of the retention agent. Further microparticle systems which are used as retention aids in papermaking are known, for example, from US Pat. No. 6,103,065 and WO-A-2004/015200.
Aus der DE-A-10 2004 063 000 ist ein Verfahren zur Masseleimung von Papier, Pappe und Karton bekannt, wobei man durch nacheinander erfolgende kontinuierliche Zugabe einer wässrigen Dispersion mindestens eines Reaktivleimungsmittels und mindestens eines Retentionsmittels zu einem laminar fließenden Papierstoffstrom mit einer Stoffkonzentration von höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf trockene Fasern, und Entwässern des Papierstoffs unter Blattbildung in der Weise verfährt, dass man das Reaktiv- leimungsmittel und das Retentionsmittel unter turbulenter Strömung an einer Stelle in den Papierstoffstrom dosiert, die nach der letzten Scherstufe und vor dem Beginn des Entwässerungsprozesses liegt.From DE-A-10 2004 063 000 a process for engine sizing of paper, board and paperboard is known, wherein successively continuous addition of an aqueous dispersion of at least one reactive sizing agent and at least one retention agent to a laminar flow of paper stock having a substance concentration of at most 2 wt .-%, based on dry fibers, and dewatering of the paper stock under sheet formation in such a way that one doses the reactive sizing agent and the retention agent under turbulent flow at a point in the stock flow, after the last shear stage and before Beginning of the dewatering process is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Papiere mit einer verbesserten Formation zur Verfügung zustellen, wobei die Ver- mischung der einzelnen Faserströme während des Bahnbildungsvorgangs nicht in dem Maße stattfindet wie bei bekannten Verfahren.The invention has for its object to provide a method for producing multilayer papers with an improved formation available, wherein the mixing of the individual fiber streams during the web forming process does not take place as much as in known methods.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus Zellulosefasern durch jeweils separates Zuführen von mindestens zwei verschiedenen Fasersuspensionen und Wasser in einen Mehrla- genstoffauflaufkasten, worin sie durch Trennelemente voneinander und von zugeführtem Wasser getrennt sind und nach dem Verlassen der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens auf eine Entwässerungsvorrichtung gelangen, auf der eine mehrschichtige Faserstoffbahn gebildet wird, wobei das Wasser so geführt wird, dass es nach dem Austritt aus der Düsenmündung in Form einer Schicht zwischen zwei Schichten von Fasersuspensionen auf die Bahnbildungsvorrichtung gelangt und so einem Vermischen der verschiedenen Fasersuspensionen entgegenwirkt, wenn man zur Verbesserung der Retention, Entwässerung und Formation mindestens ein Retentionsmittel und/oder mindestens ein Entwässerungsmittel in die Fasersuspensionen und/oder in das zugeführte Wasser dosiert. Gemäß Erfindung dosiert man ein Retentionsmittel oder ein Entwässerungsmittel oder beide Produkte in Fasersuspensionen. Die Zugabe dieser Mittel kann im Papierherstellungsprozeß vor einer Scherung des Papierstoffs, zwischen zwei Scherstufen oder nach der letzten Scherung des Papierstoffs erfolgen. Vorzugsweise dosiert man eine wässrige Lösung mindestens eines Retentionsmittels und/oder mindestens eines Entwässerungsmittels an einer Stelle in den Papierstoffstrom, die nach der letzten Scherstufe des Papierstoffs und vor der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens liegt. Die Zugabe von Retentionsmittel und/oder Entwässerungsmittel zum Papierstoff erfolgt besonders vorteilhaft unter turbulenter Strömung der wässrigen Formulierungen der Prozeßchemikalien. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung dieser Produkte im Papierstoff erreicht. Um eine turbulente Strömung zu erzeugen, kann man z.B. die Vorrichtung benutzen, die in der US-B-6,659,636 beschrieben ist. Sie besteht beispielsweise aus einer Zwei- bzw. Mehrstoffdüse, durch die von der Papiermaschine zurückgeführtes Wasser und Retentionsmittel und/oder Entwässerungsmittel in einen laminar fließenden Papierstoff ström geleitet werden. Die Fließgeschwindigkeit des Papierstoffstroms beträgt bei den gebräuchlichen Papiermaschinen beispielsweise mindestens 2 m/sec und liegt meistens in dem Bereich von 3 bis 7 m/sec.The object is achieved with a method for producing a multilayer fibrous web of cellulose fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water in a Mehrla- genstoffauflaufkasten, wherein they are separated by separating elements from each other and supplied water and after leaving the nozzle orifice of Headbox on a dewatering device on which a multi-layer fibrous web is formed, wherein the water is guided so that it passes after exiting the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the different fiber suspensions if, in order to improve the retention, drainage and formation, at least one retention agent and / or at least one dehydrating agent in the fiber suspensions and / or in the water supplied d osiert. According to the invention, a retention agent or a dehydrating agent or both products are metered into fiber suspensions. The addition of these agents may occur in the papermaking process prior to shear of the stock, between two shear stages, or after the last shear of the stock. Preferably, an aqueous solution of at least one retention agent and / or at least one dewatering agent is metered into the stock stream at a location downstream of the last shear stage of the stock and upstream of the headbox mouth. The addition of retention agent and / or dehydrating agent to the paper material is particularly advantageous under turbulent flow of the aqueous formulations of process chemicals. This achieves the most uniform possible distribution of these products in the pulp. For example, to create a turbulent flow one may use the device described in US-B-6,659,636. It consists, for example, of a two-component or multi-fluid nozzle through which water recycled from the paper machine and retention agent and / or dehydrating agent are passed into a laminar flowing paper stream. The flow rate of the paper stock flow is, for example, at least 2 m / sec in the case of conventional paper machines and is usually in the range of 3 to 7 m / sec.
Ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus Zellulosefa- sern durch jeweils separates Zuführen von mindestens zwei verschiedenen Fasersuspensionen und Wasser in einen Mehrlagenstoffauflaufkasten, worin sie durch Trennelemente voneinander und von zugeführtem Wasser getrennt sind und nach dem Verlassen der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens auf eine Entwässerungsvorrichtung gelangen, auf der eine mehrschichtige Faserstoffbahn gebildet wird, wobei das Wasser so geführt wird, dass es nach dem Austritt aus der Düsenmündung in Form einerA method for producing a multilayer fibrous web of cellulosic fibers by separately feeding at least two different fiber suspensions and water into a multi-layer headbox wherein they are separated from each other and from supplied water by separating elements and reach a dewatering device after leaving the headbox nozzle mouth, on which a multilayer fibrous web is formed, wherein the water is guided so that it after leaving the nozzle orifice in the form of a
Schicht zwischen zwei Schichten von Fasersuspensionen auf die Bahnbildungsvorrichtung gelangt und so einem Vermischen der verschiedenen Fasersuspensionen entgegenwirkt, ist aus der zum Stand der Technik abgehandelten WO-A-03/048452 bekannt. Wegen der Einzelheiten wird auf diese Veröffentlichung, insbesondere Seite 2, Zeile 2 bis Seite 5, Zeile 32 sowie die Patentansprüche, hingewiesen. Wie darin beschrieben ist, wird der Strom des zugeführten Wassers ist innerhalb des Stoffauflaufkastens durch sog. "blade means" geführt, und gelangt zwischen zwei Strömen von Faserstoffsuspensionen in den Entwässerungsteil der Papiermaschine. Die Geschwindigkeit des Wasserstroms ist der Geschwindigkeit der Faserströme angepasst und liegt beispiels- weise in dem Bereich von 2 bis 10 m/sec, vorzugsweise 3 bis 8 m/sec. Die Geschwindigkeit des Wasserstroms, der die Faserströme trennt, ist vorzugsweise um 1 bis 25%, meistens 5 bis 10% höher als die Geschwindigkeit der einzelnen Faserströme.Layer passes between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the various fiber suspensions, is known from the prior art WO-A-03/048452 known. For details, reference is made to this publication, in particular page 2, line 2 to page 5, line 32 and the claims. As described therein, the flow of the supplied water is guided within the headbox by so-called "blade means" and passes between two streams of pulp suspensions into the dewatering section of the paper machine. The speed of the water flow is adapted to the speed of the fiber streams and is, for example, in the range of 2 to 10 m / sec, preferably 3 to 8 m / sec. The velocity of the water stream separating the fiber streams is preferably from 1 to 25%, most often from 5 to 10%, higher than the velocity of the individual fiber streams.
Mindestens zwei Fasersuspensionen, die zu einer mehrschichtigen Faserstoffbahn verarbeitet werden, haben eine unterschiedliche Zusammensetzung. So kann z.B. die mittlere Schicht einer dreischichtigen Faserstoffbahn aus einem billigen Faserstoff wie Altpapier bestehen und Ober- und Unterseite der Faserstoffbahn aus einem hochwerti- gen Faserstoff, beispielsweise gebleichtem Kiefernsulfat gebildet werden. Durch die Auswahl von Faserstoffen und den zusätzlichen Einsatz weiterer Prozeßchemikalien wie Masseleimungsmitteln und/oder Verfestigern, kann man verschiedene Sorten mehrschichtiger Faserstoffbahnen herstellen.At least two fiber suspensions which are processed into a multilayer fibrous web have a different composition. Thus, for example, the middle layer of a three-layer fibrous web may consist of a cheap fibrous material such as waste paper, and the upper and lower side of the fibrous web may consist of a high-quality fibrous web. gene pulp, such as bleached pine sulfate are formed. Through the selection of fibers and the additional use of other process chemicals such as engine sizing agents and / or solidifiers, it is possible to produce various types of multi-layer fibrous webs.
Bei Einsatz verschiedener Fasersuspensionen, die sich beispielsweise nur durch die Art der suspendierten Fasern oder deren Konzentration unterscheiden, kann man erfindungsgemäß so vorgehen, dass man zu allen Strömen von Fasersuspensionen das gleiche Retentionsmittel zufügt und es in der Weise dosiert, dass mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen eine unterschiedliche Konzentration dieses Retenti- onsmittels enthalten. Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass man mindestens zwei voneinander verschiedene Retentionsmittel in mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen dosiert. Diese Fasersuspensionen können aus gleichen oder verschiedenen Fasern zusammengesetzt sein. Außerdem ist es möglich, dass mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen eine unterschiedliche Konzentration an Retentionsmittel enthalten.When using different fiber suspensions, which differ for example only by the nature of the suspended fibers or their concentration, it is possible according to the invention to add the same retention agent to all streams of fiber suspensions and meter it in such a way that at least two streams of fiber suspensions contain a different concentration of this retention agent. A further variant of the method according to the invention consists in metering at least two mutually different retention agents into at least two streams of fiber suspensions. These fiber suspensions may be composed of the same or different fibers. In addition, it is possible for at least two streams of fiber suspensions to contain a different concentration of retention aid.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dosiert man eine wässrige Lösung eines Retentionsmittels und eine wässrige Dispersion mindes- tens eines Füllstoffs voneinander getrennt oder als Mischung in den Papierstoff.In another embodiment of the process according to the invention, an aqueous solution of a retention agent and an aqueous dispersion of at least one filler are metered apart from one another or as a mixture into the paper stock.
Retentionsmittel und Entwässerungsmittel können jedoch auch in mindestens einen Strom des zugeführten Wassers dosiert werden. So ist es beispielsweise möglich, eine wässrige Lösung eines Retentionsmittels und eine wässrige Dispersion mindestens eines Füllstoffs voneinander getrennt oder als Mischung in mindestens einen Strom des zugeführten Wassers zu dosieren. Man kann jedoch auch so vorgehen, dass man eine wässrige Dispersion eines Füllstoffs in mindestens einen Strom der Fasersuspension dosiert und dass das zugeführte Wasser mindestens ein Retentionsmittel enthält. Das mit dem Wasser zugeführte Retentionsmittel kann auch als wässrige Lösung ei- nem Vorratsgefäß entnommen oder separat in das zugeführte Wasser dosiert werden.However, retention aids and dehydrating agents can also be metered into at least one stream of the water supplied. Thus, it is possible, for example, to separate an aqueous solution of a retention agent and an aqueous dispersion of at least one filler from one another or to meter it as a mixture into at least one stream of the water supplied. However, one can also proceed by metering an aqueous dispersion of a filler into at least one stream of the fiber suspension and that the water supplied contains at least one retention agent. The retention aid supplied with the water can also be withdrawn as an aqueous solution from a storage vessel or metered separately into the water supplied.
Weitere Verfahrensvarianten bestehen darin, dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit mindestens einem Entwässerungsmittel einsetzt oder dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Fixiermittel anwendet. Fi- xiermittel werden insbesondere dann eingesetzt, wenn der Papierstoff einen hohen kationischen Bedarf hat, beispielsweise einen CSB-Wert von 300 bis 30 000, meistens 1000 bis 20 000 mg Sauerstoff/kg der wässrigen Phase des Papierstoffs aufweist.Further process variants consist of using at least one retention agent in combination with at least one dehydrating agent or by using at least one retention agent in combination with a fixing agent. Fibers are used in particular when the pulp has a high cationic demand, for example having a COD of from 300 to 30,000, usually from 1000 to 20,000 mg of oxygen / kg of the aqueous phase of the pulp.
Beispiele für Fixiermittel sind Kondensate aus Dicyandiamid und Formaldehyd, Kon- densate aus Dimethylamin und Epichlorhydrin, kationische Polyacrylamide mit Molmassen Mw 1 000 bis 20 000, oder hydrolysierte Homo- und Copolymerisate von N- Vinylformamid mit einem K-Wert von 30 bis 150, vorzugsweise 60 bis 90 (bestimmt nach H. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Band 13, 48 - 64 und 71 - 74 (1932) in 5 gew.-%iger wässriger Kochsalzlösung bei einer Temperatur von 25°C und einer Polymerkonzentration von 0,5 Gew.-%). Fixiermittel werden beispielsweise in einer Menge von 0,02 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, eingesetzt.Examples of fixing agents are condensates of dicyandiamide and formaldehyde, condensates of dimethylamine and epichlorohydrin, cationic polyacrylamides having molecular weights Mw 1 000 to 20 000, or hydrolyzed homopolymers and copolymers of N-vinylformamide having a K value of 30 to 150, preferably 60 to 90 (determined according to H. Fikentscher, Cellulosic Chemistry, Vol. 13, 48-64 and 71-74 (1932) in 5% strength by weight aqueous common salt solution at a temperature of 25 ° C. and a polymer concentration of 0.5% by weight) , Fixing agents are used, for example, in an amount of 0.02 to 2 wt .-%, preferably 0.05 to 0.5 wt .-%, based on dry pulp.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können sämtliche Retentionsmittel verwendet werden, die aus der Praxis der Papierherstellung bzw. aus der Literatur dafür bekannt sind. Sie werden beispielsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,3, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, eingesetzt. Das Retentionsmittel kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe von kationischen, anionischen, nichtionischen und amphoteren polymeren organischen Verbindungen oder ein Mikro- partikelsystem sein. Die gebräuchlichsten Retentionsmittel gehören beispielsweise zu der Gruppe der Polyacrylamide, der Polymethacrylamide, der Vinylamineinheiten ent- haltenden Polymeren und/oder der Mikropartikelsysteme.For the method according to the invention, it is possible to use all retention aids which are known from the practice of papermaking or from the literature for this purpose. They are used for example in an amount of 0.01 to 0.3, preferably 0.01 to 0.05 wt .-%, based on dry pulp. The retention agent may, for example, be selected from the group of cationic, anionic, nonionic and amphoteric polymeric organic compounds or a microparticle system. The most common retention aids belong, for example, to the group of the polyacrylamides, the polymethacrylamides, the polymers containing vinylamine units and / or the microparticle systems.
Polyacrylamide und Polymethyacrylamide können nichtionisch, kationisch, anionisch oder amphoter sein. Als Retentionsmittel geeignete Polymere haben eine mittlere Molmasse Mw von mindestens 1 Million, vorzugsweise mindestens 2 Millionen und ins- besondere mindestens 5 Millionen. Nichtionische Polyacrylamide bzw. Polymethacrylamide werden z.B. durch Polymerisieren von N-Vinylformamid, Acrylamid und/oder Methacrylamid hergestellt.Polyacrylamides and polymethyacrylamides can be nonionic, cationic, anionic or amphoteric. Polymers suitable as retention aids have an average molecular weight M w of at least 1 million, preferably at least 2 million and in particular at least 5 million. Nonionic polyacrylamides or polymethacrylamides are prepared, for example, by polymerizing N-vinylformamide, acrylamide and / or methacrylamide.
Kationische Polyacrylamide sind beispielsweise Copolymerisate, die durch Copolyme- risieren von Acrylamid und mindestens einem Di-Ci-bisC2-alkylamino-C2-bisC4- alkyl(meth)acrylat oder einem basischen Acrylamid in Form der freien Basen, der Salze mit organischen oder anorganischen Säuren oder der mit Alkylhalogeniden oder mit Dimethylsulfat quaternierten Verbindungen erhältlich sind. Beispiele für solche Verbindungen sind Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethy- laminoethylacrylat, Diethylaminoethylacrylyat, Dimethylaminopropylmethacrylat, Di- methylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylmethacrylat, Diethylaminopropylacrylat und/oder Dimethylaminoethylacrylamid, Dimethylaminoethylmethacrylamid, Dimethy- laminopropylacrylamid, Dimethylaminopropylmethacrylamid und/oder Diallyldimethy- lammoniumchlorid. Die genannten Comonomeren können auch mit Methacrylamid zu kationischen Polymethacrylamiden copolymerisiert werden, die beispielsweise 5 bis 40 Mol-% mindestens eines kationischen Monomeren wie Dimethylaminoethylacrylat oder Diallyldimethylammoniumchlorid in einpolymerisierter Form enthalten. Kationische Polymethacrylamide können durch Copolymerisieren von Methacrylamid mit mindestens einem der oben beschriebenen kationischen Monomeren hergestellt werden. Weitere kationische Polymere, die als Retentionsmittel verwendet werden, sind Copolymerisate aus N-Vinylformamid und mindestens einem der vorstehend genannten kationischen Monomeren. Anionische Polyacrylamide sind beispielsweise dadurch zugänglich, dass man Acryla- mid mit mindestens einer ethylenisch ungesättigten C3- bis Cs-Carbonsäure, insbesondere Acrylsäure oder Methacrylsäure und/oder einem Sulfonsäuregruppen enthalten- den Monomeren wie Vinylsulfonsäure oder Styrolsulfonsäure und/oder einem Salz der genannten Monomeren copolymerisiert. Als Salze kommen vorzugsweise die Alkalimetallsalze, insbesondere die Natriumsalze und Ammoniumsalze, in Betracht. Anionische Polymethacrylamide werden in Analogie dazu durch Polymerisieren von Methacrylamid mit den obengenannten Säuregruppen aufweisenden Monomeren hergestellt. Die ani- onischen Polymeren enthalten beispielsweise 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 40 Mol-% mindestens eines anionischen Monomeren einpolymerisiert.Cationic polyacrylamides are, for example, copolymers prepared by copolymerizing acrylamide and at least one di-C 1 -C 2 -alkylamino-C 2 -C 4 -alkyl (meth) acrylate or a basic acrylamide in the form of the free bases, the salts with organic or inorganic acids or the compounds which are quaternized with alkyl halides or with dimethyl sulfate. Examples of such compounds are dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl acrylate and / or dimethylaminoethylacrylamide, dimethylaminoethylmethacrylamide, dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminopropylmethacrylamide and / or diallyldimethylammonium chloride. The comonomers mentioned can also be copolymerized with methacrylamide to form cationic polymethacrylamides containing, for example, 5 to 40 mol% of at least one cationic monomer, such as dimethylaminoethyl acrylate or diallyldimethylammonium chloride, in copolymerized form. Cationic polymethacrylamides can be prepared by copolymerizing methacrylamide with at least one of the cationic monomers described above. Other cationic polymers used as retention aids are copolymers of N-vinylformamide and at least one of the abovementioned cationic monomers. Anionic polyacrylamides are obtainable, for example, by copolymerizing acrylamide with at least one ethylenically unsaturated C3- to C5-carboxylic acid, in particular acrylic or methacrylic acid and / or monomers containing sulfonic acid groups, such as vinylsulfonic acid or styrenesulfonic acid and / or a salt of said monomers , Suitable salts are preferably the alkali metal salts, in particular the sodium salts and ammonium salts, into consideration. Anionic polymethacrylamides are prepared in analogy by polymerizing methacrylamide with the monomers having the above acid groups. The anionic polymers contain, for example, copolymerized 1 to 50, preferably 5 to 40 mol% of at least one anionic monomer.
Zu den anionischen polymeren Retentionsmitteln gehören außerdem Copolymerisate, die erhältlich sind durch Copolymerisieren vonThe anionic polymeric retention aids also include copolymers which are obtainable by copolymerizing
mindestens eines N-Vinylcarbonsäureamids der Formelat least one N-vinylcarboxamide of the formula
in der R1, R2 = H oder d- bis C6-Alkyl bedeuten,in which R 1 , R 2 = H or C 1 - to C 6 -alkyl,
mindestens eines Säuregruppen enthaltenden monoethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Ammoniumsalzen und gegebenenfalls anderen monoethylenisch ungesättigten Monomeren, und gegebenenfalls Verbindungen, die mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen im Molekül aufweisen.at least one acid group-containing monoethylenically unsaturated monomer and / or their alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts and optionally other monoethylenically unsaturated monomers, and optionally compounds which have at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule.
Vorzugsweise setzt man als polymere anionische Verbindung dieser Gruppe ein Copo- lymerisat ein, das erhältlich ist durch Copolymerisieren von N-Vinylformamid, Acrylsäu- re, Methacrylsäure und/oder deren Alkali- oder Ammoniumsalzen und gegebenenfalls anderen monoethylenisch ungesättigten Monomeren,The copolymeric anionic compound of this group used is preferably a copolymer which is obtainable by copolymerizing N-vinylformamide, acrylic acid, methacrylic acid and / or their alkali metal or ammonium salts and optionally other monoethylenically unsaturated monomers,
wobei die polymere anionische Verbindung beispielsweisefor example, the polymeric anionic compound
(a) 10 bis 95 Mol-% Einheiten der Formel I(a) 10 to 95 mol% of the units of the formula I.
(b) 5 bis 90 Mol-% Einheiten einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure mit 3 bis 8 C-Atomen im Molekül und/oder deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Ammoniumsalze und(B) 5 to 90 mol% of units of a monoethylenically unsaturated carboxylic acid having 3 to 8 carbon atoms in the molecule and / or their alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts and
(c) 0 bis 30 Mol-% Einheiten mindestens eines anderen monoethylenisch ungesät- tigten Monomeren einpolymerisiert enthält. Die Verbindungen dieser Gruppe können dahingehend modifiziert sein, dass sie zusätzlich noch mindestens eine Verbindung (d) mit mindestens zwei ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen im Molekül einpolymerisiert enthalten. Wenn man die Monomeren (a) und (b) oder (a), (b) und (c) in Gegenwart einer solchen Verbindung (d) copolymerisiert, erhält man verzweigte Copolymerisate. Dabei sind die Mengenverhältnisse und Reaktionsbedingungen so zu wählen, dass noch wasserlösliche Polymere erhalten werden. Unter Umständen kann es dazu notwendig sein, Polymerisationsregler einzusetzen. Verwendung finden können alle bekannten Regler wie z.B. Thiole, sec. Alkohole, Sulfite, Phosphite, Hypophosphite, Thiosäuren, Aldehyde usw. (nähere An- gaben findet man z.B. in EP-A-O 438 744, Seite 5, Zeilen 7-12). Die verzweigten Copolymerisate enthalten beispielsweise(c) contains from 0 to 30 mol% of units of at least one other monoethylenically unsaturated monomer in copolymerized form. The compounds of this group may be modified such that they additionally contain at least one compound (d) in copolymerized form with at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule. When the monomers (a) and (b) or (a), (b) and (c) are copolymerized in the presence of such a compound (d), branched copolymers are obtained. The proportions and reaction conditions are to be chosen so that water-soluble polymers are still obtained. Under certain circumstances it may be necessary to use polymerization regulators. All known regulators can be used, such as, for example, thiols, sec. Alcohols, sulfites, phosphites, hypophosphites, thioacids, aldehydes, etc. (further details can be found, for example, in EP-A-0 438 744, page 5, lines 7-12). The branched copolymers contain, for example
(a) 10 bis 95 Mol-% Einheiten der Formel I,(a) 10 to 95 mol% of units of the formula I,
(b) 5 bis 90 Mol-% Einheiten eines Säuregruppen enthaltenden monoethyleni- schungesättigten Monomeren und/oder deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall- o- der Ammoniumsalzen,(b) 5 to 90 mol% of units of an acid group-containing monoethylenically unsaturated monomer and / or their alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts,
(c) 0 bis 30 Mol-% Einheiten mindestens eines anderen monoethylenisch ungesättigten Monomeren und(c) 0 to 30 mol% of units of at least one other monoethylenically unsaturated monomer and
(d) 0 bis 2 Mol-%, vorzugsweise 0,001 bis 1 Mol-% mindestens einer Verbindung mit mindestens zwei ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen(D) 0 to 2 mol%, preferably 0.001 to 1 mol% of at least one compound having at least two ethylenically unsaturated double bonds
einpolymerisiert.in copolymerized form.
Amphotere Polyacrylamide und amphotere Polymethacrylamide enthalten jeweils Ein- heiten von kationischen und von anionischen Monomeren einpolymerisiert. Ein Beispiel hierfür ist ein Copolymerisat aus Acrylamid, Dimethylaminoethylacrylathydrochlorid und Acrylsäure.Amphoteric polyacrylamides and amphoteric polymethacrylamides each contain units of cationic and of anionic monomers in copolymerized form. An example of this is a copolymer of acrylamide, dimethylaminoethyl acrylate hydrochloride and acrylic acid.
Vinylamineinheiten enthaltende Polymere sind durch Hydrolyse von Vinylformamidein- heiten enthaltenden Polymeren erhältlich. Polyvinylamine werden beispielsweise durch Hydrolyse von Homopolymeren des N-Vinylformamids hergestellt, wobei der Hydrolysegrad beispielsweise bis zu 100%, meistens 70 bis 95% beträgt. Auch hochmolekulare Copolymerisate von N-Vinylformamid mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethy- lester, Acrylamid, Acrylnitril und/oder Methacrylnitril, können zu Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren hydrolysiert und erfindungsgemäß als Retentionsmittel eingesetzt werden. Die Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren sind kationisch. Bei der Hydrolyse von Polymeren des N-Vinylformamids mit Säuren entstehen die Salze der Polymeren (Ammoniumsalze), während bei der Hydrolyse mit Basen wie Natronlauge oder Kalilauge Aminogruppen tragende Polymere entstehen. Die Herstellung von Homo- und Copolymerisaten von N-Vinylformamid und die Herstellung der daraus durch Hydrolyse erhältlichen Amino- bzw. Ammoniumgruppen aufweisenden Polymeren ist bekannt. Sie wird beispielsweise in der US 6,132,558, Spalte 2, Zeile 36 bis Spalte 5, Zeile 25 ausführlich beschrieben. Die dort gemachten Ausführungen werden hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht. Vinylamineinheiten enthaltende Polymere werden vorzugsweise als Retentionsmittel bei dem erfinduungsgemäßen Verfahren eingesetzt.Vinylamine-containing polymers are obtainable by hydrolysis of vinylformamide units containing polymers. Polyvinylamines are prepared for example by hydrolysis of homopolymers of N-vinylformamide, wherein the degree of hydrolysis, for example, up to 100%, usually 70 to 95%. High molecular weight copolymers of N-vinylformamide with other ethylenically unsaturated monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, methyl acrylate, Methacrylsäuremethy- ester, acrylamide, acrylonitrile and / or methacrylonitrile, can be hydrolyzed to Vinylamineinheiten containing polymers and used according to the invention as a retention agent. The polymers containing vinylamine units are cationic. In the hydrolysis of polymers of N-vinylformamide with acids, the salts of the polymers (ammonium salts), while resulting in the hydrolysis with bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide amino-bearing polymers. The preparation of homo- and copolymers of N-vinylformamide and the preparation of the polymers obtainable therefrom by hydrolysis of amino or ammonium groups is known. It is described in detail in, for example, US Pat. No. 6,132,558, column 2, line 36 to column 5, line 25. The statements made there are hereby incorporated by reference into the disclosure content of the present application. Polymers containing vinylamine units are preferably used as retention aids in the process according to the invention.
Weitere kationische polymere Retentionsmittel sind Polydiallyldimethylammoniumchlo- ride (PoIyDADMAC) und verzweigte Polyacrylamide, die z.B. durch Copolymerisation von Acrylamid oder Methacrylamid mit mindestens einem kationischen Monomer in Gegenwart geringer Mengen an Vernetzern herstellbar sind. Solche Polymere werden beispielsweise in den Literaturstellen US-A-5,393,381 , WO-A-99/66130 und WO-A- 99/63159 beschrieben.Further cationic polymeric retention aids are polydiallyldimethylammonium chlorides (polyDADMAC) and branched polyacrylamides, which are e.g. can be prepared by copolymerization of acrylamide or methacrylamide with at least one cationic monomer in the presence of small amounts of crosslinkers. Such polymers are described, for example, in US-A-5,393,381, WO-A-99/66130 and WO-A-99/63159.
Als kationische Retentionsmittel eignen sich außerdem Polyamine mit einer Molmasse von mehr als 50 000, modifizierte Polyamine, die mit Ethylenimin gepfropft und gegebenenfalls vernetzt sind, Polyetheramide, Polyvinylimidazole, Polyvinylpyrrolidine, Po- lyvinylimidazoline, Polyvinyltetrahydropyrine, Poly(dialkylaminoalkylvinylether), Po- ly(dialkylaminoalkyl(meth)acrylate) in protonierter oder in quaternierter Form sowie Polyamidoamine aus einer Dicarbonsäure wie Adipinsäure und Polyalkylenpolyaminen wie Diethylentriamin, die mit Ethylenimin gepfropft und mit Polyethylenglykoldich- lorhydrinethern gemäß der Lehre der DE-B-24 34 816 vernetzt sind oder Polyamidoamine, die mit Epichlorhydrin zu wasserlöslichen Kondensationsprodukten umgesetzt sind. Weitere Retentionsmittel sind kationische Stärken, Alaun und Polyaluminiumchlo- rid.Also suitable as cationic retention aids are polyamines having a molecular weight of more than 50,000, modified polyamines grafted with ethyleneimine and optionally crosslinked, polyetheramides, polyvinylimidazoles, polyvinylpyrrolidines, polyvinylimidazolines, polyvinyltetrahydropyrines, poly (dialkylaminoalkylvinylether), poly (dialkylaminoalkyl (meth) acrylates) in protonated or in quaternized form and polyamidoamines from a dicarboxylic acid such as adipic acid and polyalkylenepolyamines such as diethylenetriamine, which are grafted with ethyleneimine and crosslinked with Polyethylenglykoldich- lorhydrinethern according to the teaching of DE-B-24 34 816 or polyamidoamines, with Epichlorohydrin are converted to water-soluble condensation products. Further retention aids are cationic starches, alum and polyaluminum chloride.
Weitere geeignete Retentionsmittel sind sogenannte Mikropartikelsysteme aus einem polymeren Retentionsmittel mit einer Molmasse Mw von mindestens 1 Million, vorzugsweise mindestens 2 Millionen und einer feinteiligen anorganischen oder organischen Komponente. Solche Systeme sind bekannt, vgl. US-A-3, 052,595, EP-A-O 017 353, EP-A-O 223,223, EP-A-O 335 575, EP-A-O 711 371 , WO-A-01 /34910, US-A-6,103,065 und DE-A-102 36 252. Beide Komponenten werden in aller Regel getrennt voneinander dem Papierstoff im Verlauf des Papierherstellungsprozesses zugesetzt. Als organische Komponente des Mikropartikelsystems eignen sich die oben beschriebenen Polymeren, beispielsweise Retentionsmittel aus der Gruppe der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, der Vinylguanidineinheiten enthaltenden Polymeren, der nichtionischen, kationischen und anionischen Polyacrylamide, Polyethylenimine, mit Ethylenimin gepfropften, vernetzten Polyamidoamine, kationischen Stärken und PoIy- diallyldimethylammoniumchloride.Further suitable retention aids are so-called microparticle systems made of a polymeric retention agent having a molecular weight M w of at least 1 million, preferably at least 2 million, and a finely divided inorganic or organic component. Such systems are known, cf. US-A-3, 052,595, EP-A-017353, EP-A-223,223, EP-A-0 335 575, EP-A-711,371, WO-A-01/34910, US-A-6,103,065 and DE-A-102 36,252. Both components are typically added separately to the stock during the papermaking process. Suitable organic components of the microparticle system are the above-described polymers, for example retention aids from the group of polymers containing vinylamine units, polymers containing vinylguanidine units, nonionic, cationic and anionic polyacrylamides, polyethyleneimines, ethyleneimine-grafted, crosslinked polyamidoamines, cationic starches and poly-diallyldimethylammonium chlorides ,
Die polymeren Retentionsmittel des Mikropartikelsystems werden dem Papierstoff beispielsweise in einer Menge von 0,005 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,25 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, zugesetzt. Als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems kommen beispielsweise Ben- tonit, kolloidale Kieselsäure, Silikate und/oder Calciumcarbonat in Betracht. Unter kolloidaler Kieselsäure sollen Produkte verstanden werden, die auf Silikaten basieren, z.B. Silica-Microgel, Silical-Sol, Polysilikate, Aluminiumsilikate, Borsilikate, Polyborsili- kate, Clay oder Zeolithe. Calciumcarbonat kann beispielsweise in Form von Kreide, gemahlenem Calciumcarbonat oder präzipitiertem Calciumcarbonat als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems verwendet werden. Unter Bentonit werden allgemein Schichtsilikate verstanden, die in Wasser quellbar sind. Es handelt sich hierbei vor allem um das Tonmineral Montmorrillonit sowie ähnliche Tonmineralien wieThe polymeric retention aids of the microparticle system are added to the paper stock, for example, in an amount of 0.005 to 0.5% by weight, preferably in an amount of 0.01 to 0.25% by weight, based on dry paper stock. Benetonit, colloidal silicic acid, silicates and / or calcium carbonate may be considered as an inorganic component of the microparticle system. Colloidal silicic acid is to be understood as meaning products based on silicates, for example silica microgel, silical sol, polysilicates, aluminum silicates, boron silicates, polyboron silicates, clay or zeolites. Calcium carbonate can be used, for example, in the form of chalk, ground calcium carbonate or precipitated calcium carbonate as the inorganic component of the microparticle system. Bentonite is generally understood to be phyllosilicates which are swellable in water. These are mainly the clay mineral montmorrillonite as well as similar clay minerals like
Nontronit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Beidellit, Allevardit, Illit, Halloysit, Attapulgit und Sepiolit. Diese Schichtsilikate werden vorzugsweise vor ihrer Anwendung aktiviert, d.h. in eine in Wasser quellbare Form überführt, in dem man die Schichtsilikate mit einer wäßrigen Base wie wäßrigen Lösungen von Natronlauge, Kalilauge, Soda, Pottasche, Ammoniak oder Aminen, behandelt. Vorzugsweise verwendet man als anorganische Komponente des Mikropartikelsystems Bentonit in der mit Natronlauge behandelten Form. Der Plättchendurchmesser des in Wasser dispergierten Bentonits beträgt in der mit Natronlauge behandelten Form beispielsweise 1 bis 2 μm, die Dicke der Plättchen liegt bei etwa 1 nm. Je nach Typ und Aktivierung hat der Bentonit eine spezifische O- berfläche von 60 bis 800 m2/g. Typische Bentonite werden z.B. in der EP-B-0235893 beschrieben. Im Papierherstellungsprozess wird Bentonit zu der Cellulosesuspension typischerweise in Form einer wässrigen Bentonitslurry zugesetzt. Diese Bentonitslurry kann bis zu 10 Gew.-% Bentonit enthalten. Normalerweise enthalten die Slurries ca. 3 bis 5 Gew.-% Bentonit.Nontronite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite, allevardite, illite, halloysite, attapulgite and sepiolite. These phyllosilicates are preferably activated before use, ie converted into a water-swellable form in which the phyllosilicates are treated with an aqueous base such as aqueous solutions of caustic soda, potassium hydroxide, soda, potash, ammonia or amines. Bentonite in the form treated with sodium hydroxide solution is preferably used as the inorganic component of the microparticle system. The platelet diameter of the water-dispersed bentonite is in the sodium hydroxide treated form, for example 1 to 2 microns, the thickness of the platelets is about 1 nm. Depending on the type and activation of the bentonite has a specific O- berfläche of 60 to 800 m 2 / G. Typical bentonites are described, for example, in EP-B-0235893. In the papermaking process, bentonite is added to the cellulosic suspension, typically in the form of an aqueous bentonite slurry. This bentonite slurry may contain up to 10% by weight of bentonite. Normally, the slurries contain about 3 to 5 wt .-% bentonite.
Als kollodiale Kieselsäure können Produkte aus der Gruppe von Siliciumbasierenden Partikel, Silica-Microgele, Silica-Sole, Aluminiumsilicate, Borosilikate, Polyborosilikate oder Zeolite eingesetzt werden. Diese haben eine spezifische Oberfläche von 50 bis 1000 m2/g und eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 1 - 250 nm, nor- malerweise im Bereich 40 - 100 nm. Die Herstellung solcher Komponenten wird z.B. in EP-A-O 041 056, EP-A-O 185 068 und US-A-5, 176,891 beschrieben.As colloidal silica, products from the group of silicon-based particles, silica microgels, silica sols, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates or zeolites can be used. These have a specific surface area of 50 to 1000 m 2 / g and an average particle size distribution of 1 to 250 nm, normally in the range 40 to 100 nm. The production of such components is described, for example, in EP-AO 041 056, EP-AO 185 068 and US-A-5,176,691.
Clay oder auch Kaolin ist ein wasserhaltiges Aluminiumsilikat mit plättchenförmiger Struktur. Die Kristalle haben eine Schichtstruktur und ein aspect ratio (Verhältnis Durchmesser zu Dicke) von bis zu 30 :1. Die Teilchengröße liegt z.B. bei mindestens 50 % kleiner 2 μm.Clay or kaolin is a hydrous aluminum silicate with a platelet-like structure. The crystals have a layer structure and an aspect ratio (diameter to thickness ratio) of up to 30: 1. The particle size is e.g. at least 50% smaller than 2 μm.
Als Carbonate werden bevorzugt natürliches Calciumcarbonat (ground calcium carbo- nate, GCC) oder gefälltes Calciumcarbonat (precipitated calcium carbonate, PCC) ein- gesetzt. GCC wird beispielsweise durch Mahl- und Sichtprozesse unter Einsatz von Mahlhilfsmitteln hergestellt. Es besitzt eine Teilchengröße von 40 - 95 % kleiner 2 μm, die spezifische Oberfläche liegt im Bereich von 6 - 13 m2/g. PCC wird beispielsweise durch Einleiten von Kohlendioxid in eine wässrige Calciumhydroxidlösung hergestellt. Die durchschnittliche Teilchengröße liegt im Bereich von 0,03 - 0,6 μm . Die spezifische Oberfläche kann stark durch die Wahl der Fällungsbedingungen beeinflusst werden. Sie liegt im Bereich von 6 bis 13 m2/g.Carbonates used are preferably natural calcium carbonate (ground calcium carbo- nate, GCC) or precipitated calcium carbonate (PCC). GCC is produced, for example, by grinding and visual processes using grinding aids. It has a particle size of 40 - 95% less than 2 microns, the specific surface area is in the range of 6 - 13 m 2 / g. PCC becomes for example by introducing carbon dioxide into an aqueous calcium hydroxide solution. The average particle size is in the range of 0.03-0.6 μm. The specific surface area can be greatly influenced by the choice of precipitation conditions. It is in the range of 6 to 13 m 2 / g.
Die anorganische Komponente des Mikropartikelsystems wird dem Papierstoff in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, zugesetzt.The inorganic component of the microparticle system is added to the paper stock in an amount of 0.01 to 2.0% by weight, preferably in an amount of 0.1 to 1.0% by weight, based on dry paper stock.
Als Mikropartikelsystem eignen sich außerdem auch Kombinationen aus einem organischen Polymer mit einer Molmasse Mw von mindestens 2 Millionen und einer Mischung aus einer feinteiligen anorganischen Komponente und einer feinteiligen organischen Komponente, wobei man beide Komponenten unabhängig voneinander entweder gleichzeitig oder nacheinander dosiert. Eine geeignete feinteilige organische Kompo- nente mit einer anionischen Ladung wird beispielsweise in der WO-A-98/29604 beschrieben. Vorzugsweise verwendet man als feinteilige, organische Komponente des Mikoropartikelsystems mindestens ein feinteiliges vernetztes Copolymer aus Acrylamid und mindestens einem monoethylenisch ungesättigten anionischen Monomer einsetzt.Also suitable as a microparticle system are combinations of an organic polymer having a molecular weight M w of at least 2 million and a mixture of a finely divided inorganic component and a finely divided organic component, wherein the two components are metered independently of one another either simultaneously or in succession. A suitable finely divided organic component with an anionic charge is described, for example, in WO-A-98/29604. At least one finely divided crosslinked copolymer of acrylamide and at least one monoethylenically unsaturated anionic monomer is preferably used as finely divided, organic component of the microparticle system.
Beispiele für Mikropartikelsysteme sind Kombinationen aus kationischen Polymeren wie kationischer Stärke und feinteiliger Kieselsäure oder aus kationischen Polymeren wie kationischem Polyacrylamid und Bentonit.Examples of microparticle systems are combinations of cationic polymers such as cationic starch and finely divided silica or of cationic polymers such as cationic polyacrylamide and bentonite.
Anstelle eines Retentionsmittels oder in Kombination mit einem Retentionsmittel kön- nen auch Flockungsmittel in mindestens einen Strom einer Fasersuspension und/oder in mindestens einen Strom des zugeführten Wassers dosiert werden. Von besonderem Interesse können hierbei solche Flockungsmittel sein, die erst bei einer höheren Temperatur wirksam sind. Ein Beispiel hierfür ist Methylcellulose, die bei etwa 200C als Flockungsmittel unwirksam ist und bei 75°C als Flockungsmittel wirkt, vgl. G.V. Franks, Journal of Colloid and Interface Science 292, 598-603 (2005). Ein weiteres Beispiel für ein thermosensibles Flockungsmittel ist Poly(N-lsopropylacrylamid). Die thermosensib- len Flockungsmittel können im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise in mindestens einen Strom des zugeführten Wassers dosiert werden, das eine Temperatur in dem Bereich hat, in dem das Flockungsmittel wirksam ist. Der Strom der Faserstoffe kann beispielsweise eine Temperatur in dem Bereich von 20 bis 45°C haben, während der Strom des zugeführten Wassers eine Temperatur in dem Bereich von 60 bis 75°C haben kann.Instead of a retention agent or in combination with a retention agent, flocculants may also be metered into at least one stream of a fiber suspension and / or into at least one stream of the water supplied. Of particular interest here may be such flocculants, which are effective only at a higher temperature. An example is methyl cellulose as a flocculant is ineffective at about 20 0 C and acts at 75 ° C as a flocculant, see. GV Franks, Journal of Colloid and Interface Science 292, 598-603 (2005). Another example of a thermosensitive flocculant is poly (N-isopropylacrylamide). In the method according to the invention, the thermosensitive flocculants can be metered, for example, into at least one stream of the water fed in, which has a temperature in the region in which the flocculant is effective. For example, the stream of pulps may have a temperature in the range of 20 to 45 ° C, while the flow of the feed water may have a temperature in the range of 60 to 75 ° C.
Auch pH-sensitive Flockungsmittel können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Ein Beispiel für ein solches Flockungsmittel ist das Polysaccharid Chitosan. Es ist beispielsweise bei pH 4,5 als Flockungsmittel unwirksam, flockt aber, sobald man den pH auf beispielsweise 8 erhöht. Als Entwässerungsmittel kommen vorzugsweise Ethylenimineinheiten enthaltende Polymere in Betracht. Solche Polymere sind oben bereits bei den kationischen Retenti- onsmitteln aufgeführt. Sie wirken sowohl als Retentionsmittel als auch als Entwässe- rungsmittel. Da die entwässernde Wirkung dieser Verbindungsklasse gegenüber der retenierenden Wirkung stärker ausgeprägt ist, werden sie im vorliegenden Zusammenhang als Entwässerungsmittel bezeichnet. Zu dieser Verbindungsklasse gehören insbesondere Polyethylenimine, die durch Polymerisation von Ethylenimin in wässriger Lösung in Gegenwart von sauren Katalysatoren wie Mineralsäuren oder Halogenver- bindungen wie Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Ethylenchlorid oder Tetrachlor- ethan erhältlich sind sowie vernetzte, mit Ethylenimin gepfropfte Kondensationsprodukte aus einem Polyamidoamin und einer Dicarbonsäure. Solche Produkte werden unter dem Warenzeichen Polymin® von BASF, Ludwigshafen, vertrieben. Sie werden bei der Papierherstellung beispielsweise in einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-%, meis- tens in dem Bereich von 0,1 bis 0,3 Gew.-% eingesetzt.PH-sensitive flocculants can also be used in the process according to the invention. An example of such a flocculant is the polysaccharide chitosan. For example, it is ineffective as a flocculant at pH 4.5, but flocculates as soon as the pH is increased to, for example, 8. Suitable dehydrating agents are preferably polymers containing ethyleneimine units. Such polymers are already listed above with the cationic retention agents. They act both as retention aids and as draining agents. Since the dehydrating effect of this class of compounds is more pronounced than the retenierenden effect, they are referred to in the present context as a dehydrating agent. Polyethyleneimines which are obtainable by polymerizing ethyleneimine in aqueous solution in the presence of acidic catalysts such as mineral acids or halogen compounds such as methylene chloride, carbon tetrachloride, ethylene chloride or tetrachloroethane, as well as crosslinked condensation products of a polyamidoamine and one grafted with ethyleneimine, belong in particular to this class of compounds dicarboxylic acid. Such products are sold under the trademark Polymin® by BASF, Ludwigshafen. They are used in papermaking, for example, in an amount of at least 0.01% by weight, usually in the range from 0.1 to 0.3% by weight.
In Abhängigkeit von den jeweils eingesetzten Faserstoffen zur Herstellung mehrschichtiger Papiere dosiert man in mindestens einen Strom einer Fasersuspension ein Polyacrylamid und/oder ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer und in einen Strom einer anderen Fasersuspension ein Ethylenimineinheiten enthaltendes Polymer.Depending on the respective fibrous materials used to produce multilayer papers, at least one stream of a fiber suspension is metered with a polyacrylamide and / or a polymer comprising vinylamine units and a polymer containing ethyleneimine units in a stream of another fiber suspension.
Um beispielsweise eine dreischichtige Faserstoffbahn herzustellen, dosiert manFor example, to produce a three-layer fibrous web, one doses
(a) in den Strom der Fasersuspension, die die Oberseite der Faserstoffbahn bildet, ein Retentionsmittel aus der Gruppe Polyacrylamide, Polymethacrylamide, der(A) in the stream of fiber suspension, which forms the top of the fibrous web, a retention aid from the group polyacrylamides, polymethacrylamides, the
Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, Mikropartikelsysteme und deren Gemische,Vinylamine-containing polymers, microparticle systems and mixtures thereof,
(b) in den Strom der Fasersuspension, die die mittlere Schicht der Faserstoffbahn bildet, ein Entwässerungsmittel aus der Gruppe der Ethylenimineinheiten enthal- tenden Polymeren und/oder ein Retentionsmittel aus der Gruppe der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, kationischen, anionischen, nichtionischen und amphoteren Polyacrylamide, Polymethacrylamide und deren Gemische, und(b) in the stream of the fiber suspension, which forms the middle layer of the fibrous web, a dehydrating agent from the group consisting of Ethylenimineinheiten containing polymers and / or a retention agent from the group of vinylamine units containing polymers, cationic, anionic, nonionic and amphoteric polyacrylamides, Polymethacrylamides and their mixtures, and
(c) in den Strom der Fasersuspension, die die Unterseite der Faserstoffbahn bildet, ein Retentionsmittel aus der Gruppe der Polyacrylamide, Polymethacrylamide, der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, der Mikropartikelsysteme und deren Gemische.(C) in the stream of fiber suspension which forms the underside of the fibrous web, a retention agent from the group of polyacrylamides, polymethacrylamides, polymers containing vinylamine units, the microparticle systems and mixtures thereof.
Vorzugsweise dosiert man bei der Herstellung einer dreischichtigen FaserstoffbahnPreferably, one doses in the production of a three-layer fibrous web
(a) in den Strom der Fasersuspension, die die Oberseite der Faserstoffbahn bildet, als Retentionsmittel ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer, (b) in den Strom der Fasersuspension, die die mittlere Schicht der Faserstoffbahn bildet, als Entwässerungsmittel ein Ethylenimineinheiten enthaltendes Polymer, und(a) in the stream of the fiber suspension, which forms the upper side of the fibrous web, as a retention agent, a polymer containing vinylamine units, (B) in the stream of the fiber suspension, which forms the middle layer of the fibrous web, as dehydrating a Ethylenimineinheiten-containing polymer, and
(c) in den Strom der Fasersuspension, die die Unterseite der Faserstoffbahn bildet, als Retentionsmittel ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer.(C) in the stream of the fiber suspension which forms the underside of the fibrous web, as a retention agent, a polymer containing vinylamine units.
Papierbahnen mit einer verbesserten Formation werden beispielsweise dann erhalten, wenn man bei der Herstellung einer dreischichtigen Faserstoffbahn in den Strom, der die mittlere Faserstoffbahn bildet, eine höhere Konzentration an Retentionsmittel an- wendet als in den Strömen, die die Ober- und Unterseite der Faserstoffbahn bilden. Die Menge an Retentionsmittel, die für die mittlere Schicht einer dreischichtigen Faserstoffbahn eingesetzt wird, beträgt beispielsweise >0,01 Gew.-%, meistens 0,015 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff. Für die Herstellung der Ober- und der Unterseite einer dreischichtigen Faserstoffbahn liegen die Mengen an Retentionsmittel meistens <0,01 Gew.-%, beispielsweise in dem Bereich von 0,001 bis 0,009 Gew.-%, bezogen auf trockenen Faserstoff.Paper webs having an improved formation are obtained, for example, by using a higher concentration of retention agent in the stream forming the middle fibrous web when producing a three-layer fibrous web than in the streams forming the top and bottom of the fibrous web , The amount of retention agent used for the middle layer of a three-layer fibrous web is, for example,> 0.01% by weight, usually 0.015 to 0.3% by weight, based on dry paper stock. For the production of the top and the bottom of a three-layer fibrous web, the amounts of retention agent are usually <0.01 wt .-%, for example in the range of 0.001 to 0.009 wt .-%, based on dry fiber.
Gemäß einer anderen Verfahrensvariante erfolgt die Zugabe eines Retentionsmittels oder eines Füllstoffs mit Hilfe des zugeführten Wassers. So dosiert man in den Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Retentionsmittel und mindestens ein Verdickungsmittel. Man kann jedoch diese Zusatzstoffe in dem gewünschten Verhältnis in einem Vorratsbehälter mischen und daraus in die Düsenkammer des Stoffauflaufkastens fördern. Als Verdickungsmittel kommen beispielsweise hochmolekulare Polyacrylamide oder hochmolekulare Polycarbonsäuren mit Molmassen Mw von mindestens 1 Million, vorzugsweise mindestens drei Millionen in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich bei den Verdickungsmitteln um vernetzte Polyacrylamide oder um vernetze Polycarbonsäuren, die in wässrigem Medium sehr stark quellen. Ein Beispiel für ein bekanntes Verdickungsmittel ist eine vernetzte Polyacrylsäure. Als Vernetzer kommen beispielsweise Methylenbisacrylamid, Glykoldiacrylat, Butandioldiacrylat, Butandioldi- methacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythrittriallylether oder Triallylamin in Betracht. Die dem Wasser zugesetzten Mengen an Verdickungsmittel betragen beispielsweise 0,001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%. Man erreicht damit eine Erhöhung der Viskosität des Wassers, wodurch die Gefahr des Vermischens von verschiedenen Faserströmen während des Entwässerungsvorgangs verringert wird.According to another variant of the method, the addition of a retention agent or a filler takes place with the aid of the supplied water. Thus, at least one retention agent and at least one thickener are metered into the stream of the water supplied. However, one can mix these additives in the desired ratio in a reservoir and convey it into the nozzle chamber of the headbox. Suitable thickeners are, for example, high molecular weight polyacrylamides or high molecular weight polycarboxylic acids having molecular weights M w of at least 1 million, preferably at least three million. The thickeners are preferably crosslinked polyacrylamides or crosslinked polycarboxylic acids which swell very strongly in an aqueous medium. An example of a known thickener is a crosslinked polyacrylic acid. Suitable crosslinkers are, for example, methylenebisacrylamide, glycol diacrylate, butanediol diacrylate, butanediol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triallyl ether or triallylamine. The amounts of thickening agent added to the water are, for example, from 0.001 to 10% by weight, preferably from 0.01 to 1% by weight. This achieves an increase in the viscosity of the water, which reduces the risk of mixing different fiber streams during the dewatering process.
In einer weiteren Verfahrensvariante enthält der Papierstoff, vorzugsweise der Dünnstoff, und/oder der Strom des zugeführten Wassers mindestens einen suspendierten Füllstoff. Als Füllstoff kommen die üblicherweise bei der Papierherstellung eingesetzten feinteiligen anorganischen Stoffe in Betracht, z.B. Titandioxid, gemahlenes Calciumcarbonat (Marmor), präzipitiertes Calciumcarbonat, Kreide, Talkum, Montmorrillonit, Dolomit oder Clay. Füllstoff kann beispielsweise in einer Menge bis zu 40 Gew.-%, meistens in dem Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, jeweils auf trockenen Papierstoff, eingesetzt werden. Die Füllstoffe werden beispielsweise in Form einer wässrigen, pumpbaren Anschlämmung eingesetzt, die ein Dispergiermittel wie Polyacrylsäure mit einer Molmasse Mw von 5 000 bis 12 000 enthält. Die Füllstoffe können außerdem durch Zugabe zum Papierstoff bei der Bereitung der Pulpe zugegeben werden. Die feinteili- gen anorganischen Füllstoffe führen im allgemeinen zu einer Erhöhung des Flächengewichts des füllstoffhaltigen Papiers gegenüber einem füllstofffreien Papier.In a further process variant, the paper stock, preferably the thin stock, and / or the stream of the supplied water contains at least one suspended filler. Suitable fillers are the finely divided inorganic substances customarily used in papermaking, for example titanium dioxide, ground calcium carbonate (marble), precipitated calcium carbonate, chalk, talc, montmorillonite, dolomite or clay. Filler may, for example, in an amount up to 40 wt .-%, usually in the range of 5 to 30 wt .-%, each on dry pulp, are used. The fillers are used, for example, in the form of an aqueous, pumpable slurry containing a dispersant such as polyacrylic acid having a molecular weight M w of 5,000 to 12,000. The fillers may also be added by adding to the pulp in the preparation of the pulp. The finely divided inorganic fillers generally lead to an increase in the basis weight of the filler-containing paper compared to a filler-free paper.
Man kann jedoch auch das Volumen des Papiers erhöhen, indem man beispielsweise bei der Papierherstellung thermisch expandierbare Mikropartikeln direkt zum Papierstoff zugibt oder erfindungsgemäß als wässrige Suspension zusammen mit einem Re- tentionsmittel und/oder einem Entwässerungsmittel an einer Stelle in den Papierstoffstrom dosiert, die nach der letzten Scherstufe des Papierstoffs und vor der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens liegt. In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man eine wässrige Suspension von thermisch expandierbaren Mikropartikeln auch in den Strom des zugeführten Wassers dosieren, der einem Vermischen der Faserströme entgegenwirkt. Die Mikropartikeln werden beispielsweise in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff, eingesetzt.However, it is also possible to increase the volume of the paper by, for example, adding thermally expandable microparticles directly to the paper stock or by metering according to the invention as an aqueous suspension together with a retention agent and / or a dehydrating agent at a point in the paper stock stream Last shear stage of the pulp and before the nozzle mouth of the headbox is. In a further variant of the method according to the invention, it is also possible to meter an aqueous suspension of thermally expandable microparticles into the stream of the water fed in, which counteracts a mixing of the fiber streams. The microparticles are used, for example, in an amount of from 2 to 50% by weight, preferably from 5 to 45% by weight, based on dry paper stock.
Thermisch expandierbare Mikropartikeln sind bekannt. Sie haben beispielsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 17 bis 35 μm. Sie werden durch Polymerisieren von ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart eines Treibmittels und gegebenenfalls weiterer Substanzen wie Silica, Bentonit, Clay, organischen Suspendiermit- teln wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose oder Polyvinylalkohol, Stärke oder Oxiden und Hydroxiden von Aluminium, Calcium, Magnesium oder Barium hergestellt. Der Treibmittelgehalt der Mikropartikeln beträgt 17 bis 40 Gew.-%, vgl. US-A- 2006/0102307. Die darin beschriebenen Mikropartikeln haben eine Schale aus einem Polymer aus Vinylidenchlorid, Acrylnitril und Methylmethacrylat. Weitere Angaben zu expandierbaren Mikropartikeln können den Veröffentlichungen US-A-3, 615,972, US-A- 3,945,956, US-A-5,536,756, US 6,235,800, US 6,235,394, US 6,509,384 und EP-A-O 486,080 entnommen werden. Beim Trocknen von Papieren, die expandierbare Mikropartikeln enthalten, tritt eine Volumenvergrößerung des Papiers ein.Thermally expandable microparticles are known. They have, for example, a mean particle diameter of 17 to 35 microns. They are prepared by polymerizing ethylenically unsaturated monomers in the presence of a blowing agent and optionally further substances such as silica, bentonite, clay, organic suspending agents such as methyl cellulose, carboxymethyl cellulose or polyvinyl alcohol, starch or oxides and hydroxides of aluminum, calcium, magnesium or barium. The blowing agent content of the microparticles is 17 to 40 wt .-%, see. US-A-2006/0102307. The microparticles described therein have a shell of a polymer of vinylidene chloride, acrylonitrile and methyl methacrylate. Further disclosures on expandable microparticles can be found in publications US-A-3,615,972, US-A-3,945,956, US-A-5,536,756, US 6,235,800, US 6,235,394, US 6,509,384 and EP-A-0 486,080. When drying papers containing expandable microparticles, an increase in volume of the paper occurs.
Die Wirkung der Entwässerungsmittel kann dadurch verstärkt werden, dass man sie zusammen mit mindestens einem oberflächenaktiven Mittel einsetzt. Vorzugsweise kommen als oberflächenaktive Mittel Alkoxylierungsprodukte von Alkoholen oder Aminen in Betracht. Ein Beispiel hierfür ist Sursol® VL (BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen). Die Mengen an oberflächenaktiven Mitteln betragen beispielsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff. Weitere Mittel dieser Kategorie sind qua- ternierte Alkanolaminfettsäureester, die beispielsweise in der US-A-2006/0196624 be- schrieben werden, oder Polyaminamide, wie beispielsweise beschrieben in Nordic PuIp and Paper Research Journal 2003, 18, 188-193.The effect of the dehydrating agents can be enhanced by using them together with at least one surfactant. Alkoxylation products of alcohols or amines are preferably suitable as surface-active agents. An example of this is Sursol® VL (BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen). The amounts of surfactants are for example 0.01 to 10 wt .-%, based on dry pulp. Further agents of this category are quaternized alkanolamine fatty acid esters which are described, for example, in US Pat. No. 2006/0196624. or polyamine amides as described, for example, in Nordic Pulp and Paper Research Journal 2003, 18, 188-193.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man min- destens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Masseleimungsmittel ein. Als Masseleimungsmittel kommen bevorzugt Reaktivleimungsmittel insbesondere C12- bis C22-Alkylketendimere, C5- bis C22-Alkyl- und/oder C5- bis C22- Alkenylbernsteinsäureanhydride, C12- bis C36-Alkylisocyanate oder Mischungen der genannten Verbindungen in Betracht. Außerdem kann Harzleim als Masseleimungsmit- tel eingesetzt werden. Die wässrigen Reaktivleimungsmittel-Dispersionen werden beispielsweise mit Hilfe von kationischer Stärke stabilisiert, vgl. EP-B-O 353 212, EP-B-O 369 328 und EP-B-O 437 764. Als Leimungsmittel werden sowohl kationisch als auch insbesondere anionisch eingestellte wässrige Dispersionen mindestens eines C12- bis C22-Alkyldiketens eingesetzt. Solche Dispersionen sind beispielsweise aus der WO-A- 00/23651 , Seiten 2 bis 12, bekannt. Zur Herstellung von Leimungsmittel-Dispersionen werden die Reaktivleimungsmittel üblicherweise auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb ihres Schmelzpunkts liegt und anschließend in Wasser unter Einwirkung von Scherkräften emulgiert.In a further embodiment of the process according to the invention, at least one retention agent is used in combination with a sizing agent. Suitable engine sizes are preferably reactive sizes, in particular C 12 -C 22 alkyl ketene dimers, C 5 -C 22 -alkyl and / or C 5 -C 22 -alkenyl succinic anhydrides, C 12 -C 36 -alkyl isocyanates or mixtures of the abovementioned compounds. In addition, resin glue can be used as a mass sizing agent. The aqueous reactive size dispersions are stabilized, for example, with the aid of cationic starch, cf. EP-B-0 353 212, EP-B-0 369 328 and EP-B-0 437 764. The sizing agents employed are both cationic and in particular anionic aqueous dispersions of at least one C 12 -C 22 -alkyldiketene. Such dispersions are known, for example, from WO-A-00/23551, pages 2 to 12. For the preparation of sizing dispersions, the reactive sizing agents are usually heated to a temperature above their melting point and then emulsified in water under the action of shear forces.
Flüssige Alkenylbernsteinsäureanhydride können bereits bei Raumtemperatur emulgiert werden. Zum Emulgieren benutzt man z.B. die gebräuchlichen Homogenisatoren. Um die dispergierten Leimungsmittel in der wässrigen Phase zu stabilisieren, verwendet man Dispergiermittel. So setzt man beispielsweise für die Herstellung anionischer Leimungsmittel-Dispersionen mindestens ein anionisches Dispergiermittel ein, bei- spielsweise ein Dispergiermittel aus der Gruppe der Kondensationsprodukte ausLiquid alkenylsuccinic anhydrides can already be emulsified at room temperature. For emulsifying, use is made e.g. the usual homogenizers. To stabilize the dispersed sizing agents in the aqueous phase, dispersants are used. Thus, for example, at least one anionic dispersant is used for the preparation of anionic sizing dispersions, for example a dispersant from the group of the condensation products
(a) Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd,(a) naphthalenesulfonic acid and formaldehyde,
(b) Phenol, Phenolsulfonsäure und Formaldehyd,(b) phenol, phenolsulfonic acid and formaldehyde,
(c) Naphthalinsulfonsäure, Formaldehyd und Harnstoff sowie (d) Phenol, Phenolsulfonsäure, Formaldehyd und Harnstoff.(c) naphthalenesulfonic acid, formaldehyde and urea; and (d) phenol, phenolsulfonic acid, formaldehyde and urea.
Die anionischen Dispergiermittel können sowohl in Form der freien Säuren, der Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und/oder der Ammoniumsalze vorliegen. Die Ammoniumsalze können sich sowohl von Ammoniak als auch von primären, sekundären und tertiären Aminen ableiten, z.B. eignen sich die Ammoniumsalze von Dimethylamin, Trimethyla- min, Hexylamin, Cyclohexylamin, Dicyclohexylamin, Ethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin. Die oben beschriebenen Kondensationsprodukte sind bekannt und im Handel erhältlich. Sie werden durch Kondensieren der genannten Bestandteile hergestellt, wobei man anstelle der freien Säuren auch die entsprechenden Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Ammoniumsalze einsetzen kann. Als Katalysator bei der Kondensation eignen sich beispielsweise Säuren wie Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure und Phosphorsäure. Naphthalinsulfonsäure oder deren Alkalimetallsalze werden mit Formaldehyd vorzugsweise im Molverhältnis 1 : 0,1 bis 1 : 2 und meistens im Molverhältnis 1 : 0,5 bis 1 : 1 kondensiert. Das Molverhältnis für die Herstellung von Kondensaten aus Phenol, Phenolsulfonsäure und Formaldehyd liegt ebenfalls in dem oben angegebenen Bereich, wobei man beliebige Mischungen von Phenol und Phenolsul- fonsäure anstelle von Naphthalinsulfonsäure bei der Kondensation mit Formaldehyd einsetzt. Anstelle von Phenolsulfonsäure kann man auch die Alkalimetall- und Ammoniumsalze der Phenolsulfonsäure verwenden. Die Kondensation der oben angegebenen Ausgangsstoffe kann gegebenenfalls zusätzlich in Gegenwart von Harnstoff durchgeführt werden. Beispielsweise verwendet man, bezogen auf Naphthalinsulfon- säure oder auf die Mischung von Phenol und Phenolsulfonsäure 0,1 bis 5 Mol Harnstoff pro Mol Naphthalinsulfonsäure beziehungsweise pro Mol der Mischung aus Phenol und Phenolsulfonsäure.The anionic dispersants may be in the form of the free acids, the alkali metal, alkaline earth metal and / or ammonium salts. The ammonium salts can be derived from both ammonia and from primary, secondary and tertiary amines, for example, the ammonium salts of dimethylamine, trimethylamine, hexylamine, cyclohexylamine, dicyclohexylamine, ethanolamine, diethanolamine and triethanolamine are. The condensation products described above are known and commercially available. They are prepared by condensing said components, it being possible to use the corresponding alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts instead of the free acids. Suitable catalysts for the condensation are, for example, acids such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid and phosphoric acid. Naphthalenesulfonic acid or its alkali metal salts are with Formaldehyde preferably in a molar ratio of 1: 0.1 to 1: 2 and usually in a molar ratio of 1: 0.5 to 1: 1 condensed. The molar ratio for the production of condensates of phenol, phenolsulfonic acid and formaldehyde is also in the range given above, using any mixtures of phenol and phenolsulfonic acid instead of naphthalenesulfonic acid in the condensation with formaldehyde. Instead of phenolsulfonic acid, it is also possible to use the alkali metal and ammonium salts of phenolsulfonic acid. The condensation of the abovementioned starting materials may optionally be carried out additionally in the presence of urea. For example, based on naphthalenesulfonic acid or on the mixture of phenol and phenolsulfonic acid, 0.1 to 5 moles of urea are used per mole of naphthalenesulfonic acid or per mole of the mixture of phenol and phenolsulfonic acid.
Die Kondensationsprodukte haben beispielsweise Molmassen in dem Bereich von 800 bis 100 000, vorzugsweise 1 000 bis 30 000 und insbesondere von 4 000 bis 25 000. Vorzugsweise setzt man als anionische Dispergiermittel Salze ein, die man beispielsweise durch Neutralisieren der Kondensationsprodukte mit Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Ammoniak erhält. Der pH-Wert der Salze liegt beispielsweise in dem Bereich von 7 bis 10.The condensation products have, for example, molar masses in the range from 800 to 100,000, preferably 1,000 to 30,000 and in particular from 4,000 to 25,000. Preferably used as anionic dispersants are salts which are obtained, for example, by neutralizing the condensation products with lithium hydroxide, sodium hydroxide, Potassium hydroxide or ammonia receives. The pH of the salts is, for example, in the range of 7 to 10.
Als anionische Dispergiermittel eignen sich außerdem amphiphile Copolymerisate ausAlso suitable as anionic dispersants are amphiphilic copolymers
(i) hydrophoben monoethylenisch ungesättigten Monomeren und (ii) hydrophilen Monomeren mit einer anionischen Gruppe wie monoethylenisch un- gesättigten Carbonsäuren, monoethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren, monoethylenisch ungesättigten Phosphonsäuren oder deren Mischungen.(i) hydrophobic monoethylenically unsaturated monomers and (ii) hydrophilic monomers having an anionic group, such as monoethylenically unsaturated carboxylic acids, monoethylenically unsaturated sulfonic acids, monoethylenically unsaturated phosphonic acids or mixtures thereof.
Geeignete hydrophobe monoethylenisch ungesättigte Monomere (i) sind beispielsweise Olefine mit 2 bis 150 C-Atomen, Styrol, α-Methylstyrol, Ethylstyrol, 4-Methylstyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, Ester aus monoethylenisch ungesättigten C3- bis C5-Suitable hydrophobic monoethylenically unsaturated monomers (i) are, for example, olefins having 2 to 150 carbon atoms, styrene, α-methylstyrene, ethylstyrene, 4-methylstyrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, esters of monoethylenically unsaturated C 3 to C 5.
Carbonsäuren und einwertigen Alkoholen, Amide der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Cr bis C24-Alkylaminen, Vinylester von gesättigten Monocarbonsäuren mit 2 bis 24 C-Atomen, Diester der Maleinsäure oder Fumarsäure mit einwertigen d- bis C24- Alkoholen, Vinylether von Alkoholen mit 3 bis 24 C-Atomen oder Mischungen der ge- nannten Verbindungen.Carboxylic acids and monohydric alcohols, amides of acrylic acid or methacrylic acid with Cr to C24-alkylamines, vinyl esters of saturated monocarboxylic acids having 2 to 24 carbon atoms, diesters of maleic acid or fumaric acid with monohydric C to C24 alcohols, vinyl ethers of alcohols having 3 to 24 C atoms or mixtures of the named compounds.
Die amphiphilen Copolymerisate enthalten als hydrophile Monomere (ii) z.B. C3- bis C10- monoethylenisch ungesättigte Carbonsäuren oder deren Anhydride, 2-Acrylamido- 2-methylpropansulfonsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Vinylphosphonsäure, Salze der genannten Monomeren oder deren Mischungen als hydrophile Monomere mit einer anionischen Gruppe einpolymerisiert. Besonders bevorzugt sind wäßrige Leimungsmittel-Dispersionen, die als anionisches Dispergiermittel amphiphile Copolymerisate ausThe amphiphilic copolymers contain, as hydrophilic monomers (ii), for example C 3 - to C 10 -monoethylenically unsaturated carboxylic acids or their anhydrides, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylphosphonic acid, salts of said monomers or mixtures thereof as hydrophilic monomers with an anionic one Group polymerized. Particularly preferred are aqueous sizing agent dispersions containing anionic dispersant amphiphilic copolymers
(i) α-Olefinen mit 4 bis 12 C-Atomen, Styrol oder deren Mischungen als hydropho- be Monomere und(i) α-olefins having 4 to 12 C atoms, styrene or mixtures thereof as hydrophobic monomers and
(ii) Maleinsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Halbester aus Maleinsäure und Alkoholen mit 1 bis 25 C-Atomen oder Alkoxylierungsprodukten solcher Alkohole, Halbamide der Maleinsäure, Salze der genannten Monomeren oder Mischungen dieser Verbindungen als hydrophile Monomere mit einer anionischen Grup- pe(Ii) maleic acid, acrylic acid, methacrylic acid, half esters of maleic acid and alcohols having 1 to 25 carbon atoms or alkoxylation of such alcohols, hemiamides of maleic acid, salts of said monomers or mixtures of these compounds as hydrophilic monomers having an anionic group
einpolymerisiert enthalten und eine Molmasse Mw von 1 500 bis 100 000 haben.contained in copolymerized form and have a molecular weight M w of 1 500 to 100 000.
Als anionische Dispergiermittel werden vorzugsweise Copolymerisate aus Maleinsäu- reanhydrid mit C4- bis Ci2-Olefinen, besonders bevorzugt Cs-Olefine wie Octen-1 und Diisobuten. Ganz besonders bevorzugt ist Diisobuten. Das molare Verhältnis zwischen Maleinsäureanhydrid und Olefin liegt z.B. im Bereich 0,9 : 1 bis 3 : 1 , bevorzugt von 0,95 : 1 bis 1 ,5 : 1. Diese Copolymerisate werden bevorzugt in hydrolysierter Form als wäßrige Lösung oder Dispersionen eingesetzt, wobei die Anhydridgruppe geöffnet vor- liegt und die Carboxylgruppen vorzugsweise zum Teil oder ganz neutralisiert sind. Zur Neutralisation werden folgende Basen eingesetzt: Alkalimetallbasen, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Erdalkalisalze wie Calci- umhydroxid, Calciumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Ammoniak, primäre, sekundäre oder tertiäre Amine wie Triethylamin, Triethanolamin, Diethanolamin, Ethanolamin, Morpholin etc..The anionic dispersants used are preferably copolymers of maleic anhydride with C 4 - to C 12 -olefins, particularly preferably C 2 -olefins, such as octene-1 and diisobutene. Most preferred is diisobutene. The molar ratio between maleic anhydride and olefin is for example in the range 0.9: 1 to 3: 1, preferably from 0.95: 1 to 1, 5: 1. These copolymers are preferably used in hydrolyzed form as aqueous solution or dispersions, wherein the anhydride group is open and the carboxyl groups are preferably partially or completely neutralized. The following bases are used for neutralization: alkali metal bases, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, alkaline earth salts, such as calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, ammonia, primary, secondary or tertiary amines, such as triethylamine, triethanolamine, diethanolamine, ethanolamine, morpholine etc.
Sofern die amphiphilen Copolymerisate in Form der freien Säure nicht ausreichend wasserlöslich sind, werden sie in Form von wasserlöslichen Salzen eingesetzt, z.B. verwendet man die entsprechenden Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammoniumsal- ze. Die Molmasse Mw der amphiphilen Copolymerisate beträgt beispielsweise 800 bis 250 000, meistens 1 000 bis 100 000 und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 3000 bis 20000, insbesondere von 1 500 bis 10 000. Die Säurezahlen der amphiphilen Copolymerisate betragen beispielsweise 50 bis 500, vorzugsweise 150 bis 300 mg KOH/g Polymer.If the amphiphilic copolymers are not sufficiently soluble in water in the form of the free acid, they are used in the form of water-soluble salts, for example using the corresponding alkali metal, alkaline earth metal and ammonium salts. The molecular weight M w of the amphiphilic copolymers is, for example, 800 to 250,000, usually 1,000 to 100,000 and is preferably in the range from 3,000 to 20,000, in particular from 1,500 to 10,000. The acid numbers of the amphiphilic copolymers are, for example, 50 to 500, preferably 150 to 300 mg KOH / g polymer.
Die amphiphilen Copolymeren werden z.B. in Mengen von 0,05 bis 20, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Reaktivleimungsmittel, als anionisches Dispergiermittel zur Herstellung der Leimungsmittel-Dispersionen eingesetzt. Vorzugsweise verwendet man die amphiphilen Copolymerisate in Mengen von 0,1 bis 2, insbesonde- re 0,6 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das zu dispergierende Leimungsmittel. Bei alleiniger Verwendung von amphiphilen Copolymerisaten als Dispergiermittel erhält man wäßrige Leimungsmittel-Dispersionen, die formaldehydfrei und lagerstabil sind. Um wäßrige, anionische Leimungsmittel-Dispersionen herzustellen, kann man beispielsweise eine wäßrige Lösung mindestens eines Kondensationsprodukts oder mindestens eines amphiphilen Copolymerisats vorlegen und darin bei Temperaturen von beispielsweise 20 bis 100, vorzugsweise 40 bis 900C das Leimungsmittel dispergieren. Das Leimungsmittel wird dabei vorzugsweise in Form einer Schmelze zugegeben und unter starkem Rühren bzw. Scheren dispergiert. Die entstehende Dispersion wird jeweils gekühlt. Auf diese Weise kann man beispielsweise wäßrige, anionisch eingestellte Leimungsmittel-Dispersionen herstellen, die 6 bis 65 Gew.-% eines Alkyldiketens oder 0,1 bis 65 Gew.-% eines Alkenylbernsteinsäureanhydrids als Leimungsmittel dispergiert enthalten. Bevorzugt sind hochkonzentrierte Leimungsmittel-Dispersionen, die beispielsweise 25 bis 60 Gew.-% eines Alkyldiketens als Leimungsmittel in Gegenwart von 0,1 bis 5,0 Gew.-% eines Kondensationsprodukts aus Naphthalinsulfon- säure und Formaldehyd oder mindestens eines Kondensationsprodukts aus (b), (c) und/oder (d) dispergiert enthalten.The amphiphilic copolymers are used, for example, in amounts of 0.05 to 20, preferably 0.5 to 10 wt .-%, based on the reactive sizing agent, as an anionic dispersant for the preparation of sizing dispersions. Preferably, the amphiphilic copolymers are used in amounts of 0.1 to 2, in particular 0.6 to 1 wt .-%, based on the sizing agent to be dispersed. When amphiphilic copolymers alone are used as dispersants, aqueous sizing agent dispersions are obtained which are free from formaldehyde and stable in storage. In order to prepare aqueous anionic sizing dispersions can be present, for example, an aqueous solution of at least one condensation product or at least one amphiphilic copolymer and disperse therein the sizing agent at temperatures of for example 20 to 100, preferably 40 to 90 0 C. The sizing agent is preferably added in the form of a melt and dispersed with vigorous stirring or shearing. The resulting dispersion is cooled in each case. In this way it is possible, for example, to prepare aqueous, anionically adjusted sizing dispersions which contain 6 to 65% by weight of an alkyldiketene or 0.1 to 65% by weight of an alkenylsuccinic anhydride dispersed as sizing agent. Preference is given to highly concentrated size dispersions containing, for example, from 25 to 60% by weight of an alkyldiketene sizing agent in the presence of from 0.1 to 5.0% by weight of a condensation product of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde or at least one condensation product of (b) , (c) and / or (d) dispersed.
Weitere bevorzugt in Betracht kommende Leimungsmittel-Dispersionen enthalten 25 bis 60 Gew.-% eines Alkyldiketens als Leimungsmittel und 0,1 bis 5,0 Gew.-% eines amphiphilen Copolymerisats ausFurther preferred sizing agent dispersions contain from 25 to 60% by weight of an alkyldiketene sizing agent and from 0.1 to 5.0% by weight of an amphiphilic copolymer
(i) 95 bis 50 Gew.-% Isobuten, Diisobuten, Styrol oder deren Mischungen und(I) 95 to 50 wt .-% of isobutene, diisobutene, styrene or mixtures thereof and
(ii) 5 bis 50 Gew.-% Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Halbester von Maleinsäure oder deren Mischungen oder eines wasserlöslichen Salzes eines sol- chen Copolymerisats.(Ii) 5 to 50 wt .-% acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, half esters of maleic acid or mixtures thereof or a water-soluble salt of such a copolymer.
Solche hochkonzentrierten Leimungsmittel-Dispersionen haben eine relativ geringe Viskosität, z.B. in dem Bereich von 20 bis 100 mPas (gemessen mit einem Brookfield Viskosimeter und einer Temperatur von 2O0C). Bei der Herstellung der wäßrigen Dis- persionen beträgt der pH-Wert beispielsweise 2 bis 8 und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 3 bis 4. Man erhält wäßrige, anionisch eingestellte Leimungsmittel- Dispersionen mit einer mittleren Teilchengröße der Leimungsmittel in dem Bereich von 0,1 bis 3, vorzugsweise 0,5 bis 1 ,5 μm.Such highly concentrated size dispersions have a relatively low viscosity, for example in the range of 20 to 100 mPas (measured with a Brookfield viscometer and a temperature of 2O 0 C). In the preparation of the aqueous dispersions, the pH is, for example, from 2 to 8, and is preferably in the range of from 3 to 4. This gives aqueous, anionically adjusted sizing agent dispersions having an average size of sizing agents in the range of 0.1 to 3, preferably 0.5 to 1, 5 microns.
Die anionisch dispergierten Reaktivleimungsmittel können gegebenenfalls zusätzlich noch mindestens ein kationisches Dispergiermittel enthalten, wobei die Menge des kationischen Dispergiermittels jedoch so zu wählen ist, dass die Dispersion insgesamt eine anionische Ladung trägt. Bevorzugt in Betracht kommendes kationisches Dispergiermittel ist kationische Stärke.If appropriate, the anionically dispersed reactive sizing agents may additionally contain at least one cationic dispersant, but the amount of cationic dispersant must be selected such that the dispersion as a whole carries an anionic charge. Preferred cationic dispersant is cationic starch.
Gemäß einer anderen Verfahrensvariante erfolgt die Zugabe eines Retentionsmittels und/oder eines Füllstoffes in Kombination mit einem Masseleimungsmittel und/oder einem Verfestigungsmittel mit Hilfe des zugeführten Wassers. So dosiert man beispielsweise in den Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Retentionsmittel, ein Fixiermittel und ein Masseleimungsmittel und/oder ein Verfestigungsmittel und gegebenenfalls mindestens einen Verdicker. Man kann jedoch diese Zusatzstoffe in dem gewünschten Verhältnis in einem Vorratsbehälter mischen und daraus in die Düsenkammer des Stoffauflaufkastens fördern.According to another variant of the method, the addition of a retention agent and / or a filler takes place in combination with a sizing agent and / or a solidifying agent with the aid of the supplied water. Thus, for example, at least one retention agent, a fixing agent and a sizing agent and / or a solidifying agent and optionally at least one thickener are metered into the stream of the water supplied. However, one can mix these additives in the desired ratio in a reservoir and convey it into the nozzle chamber of the headbox.
Gemäß einer anderen Verfahrensvariante erfolgt die Zugabe eines Bindemittel alleine oder in Kombination mit einem Füllstoff, einem Retentionsmittel, einem Fixiermittel, einem Masseleimungsmittel und/oder einem Verfestigungsmittel vorzugsweise mit Hilfe des zugeführten Wassers oder wird es in den Papierstoff dosiert. So dosiert man vorzugsweise in den Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Bindemittel sowie optional einen Füllstoff, ein Retentionsmittel, ein Fixiermittel, ein Masseleimungsmittel, ein Verfestigungsmittel und gegebenenfalls mindestens ein Verdicker. Man kann je- doch diese Zusatzstoffe in dem gewünschten Verhältnis in einem Vorratsbehälter mischen und daraus in die Düsenkammer des Stoffauflaufkastens fördern. Bindemittel bewirken beispielsweise eine bessere Bindung von Füllstoffen an die Papierfasern und verbessern, sofern sie in die Faserströme dosiert werden, die die äußeren Schichten des Papiers bilden, die Bedruckbarkeit des Papiers. Mit Hilfe der Bindemittel ist es au- ßerdem möglich, die Barriereeigenschaften von Papier zu verbessern, z.B. gegen das Durchschlagen von Fetten, Ölen und Wasser sowie gegen den Durchgang von Gasen, insbesondere Sauerstoff bzw. Luft.According to another variant of the method, the addition of a binder alone or in combination with a filler, a retention agent, a fixing agent, a sizing agent and / or a solidifying agent is preferably carried out with the aid of the supplied water or it is metered into the pulp. Thus, at least one binder and optionally a filler, a retention agent, a fixing agent, a sizing agent, a solidifying agent and optionally at least one thickener are preferably metered into the stream of the water supplied. However, these additives can be mixed in the desired ratio in a storage container and conveyed therefrom into the nozzle chamber of the headbox. Binders, for example, cause better binding of fillers to the paper fibers and, when metered into the fiber streams forming the outer layers of the paper, improve the printability of the paper. With the aid of the binders it is also possible to improve the barrier properties of paper, e.g. against the penetration of fats, oils and water and against the passage of gases, in particular oxygen or air.
Als synthetische Bindemittel kommen beispielsweise Polymere in Betracht, die zu min- destens 40 Gew.-% aus sogenannten Hauptmonomeren, ausgewählt aus d- bis C20- Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden gesättigten Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphati- schen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren aufgebaut ist.Examples of suitable synthetic binders are polymers which contain at least 40% by weight of so-called main monomers selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of saturated carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinylaromatics up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 C atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 C atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
Als synthetische Polymere kommen insbesondere Polymere in Betracht, die durch radikalische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) erhältlich sind.Suitable synthetic polymers are, in particular, polymers obtainable by free-radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds (monomers).
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bindemittel um ein Polymer, das zu mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-% aus sogenannten Hauptmonomeren besteht.The binder is preferably a polymer which consists of at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, of so-called main monomers.
Die Hauptmonomeren sind ausgewählt aus Ci-C2o-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden gesättigten Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren.The main monomers are selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of saturated carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinylaromatics having up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of 1 to 10 C-containing alcohols, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
Zu nennen sind z. B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem Ci-Cio-Alkylrest, wie Methyl- methacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.To name a few are z. B. (meth) acrylic acid alkyl ester having a Ci-Cio-alkyl radical, such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate. In particular, mixtures of (meth) acrylic acid alkyl esters are also suitable.
Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z. B. Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat.Vinyl esters of carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms are, for. As vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl propionate, vinyl versatate and vinyl acetate.
Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, α- und p-Methylstyrol, α-Butyl- styrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, α- and p-methylstyrene, α-butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene. Examples of nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile.
Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.The vinyl halides are chloro, fluoro or bromo substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
Als Vinylether zu nennen sind z. B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether. Bevorzugt wird Vinylether von 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen.To name as vinyl ethers are, for. As vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ether is preferably from 1 to 4 C-containing alcohols.
Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren und Chloropren genannt.As hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two olefinic double bonds may be mentioned ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
Bevorzugte Hauptmonomere sind Ci-Cio-Alkyl(meth)acrylate und Mischungen der Alkyl (meth)acrylate mit Vinylaromaten, insbesondere Styrol, (Polymere mit diesen Hauptmonomeren werden zusammenfassend kurz Polyacrylate genannt) oder, alternativ, Kohlenwasserstoffe mit 2 Doppelbindungen, insbesondere Butadien, oder Gemische von derartigen Kohlenwasserstoffen mit Vinylaromaten, insbesondere Styrol (Polymere mit diesen Hauptmonomeren werden zusammenfassend kurz Polybutadiene genannt).Preferred main monomers are C 1 -C 10 -alkyl (meth) acrylates and mixtures of the alkyl (meth) acrylates with vinylaromatics, especially styrene (polymers with these main monomers are collectively called polyacrylates for short) or, alternatively, hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene, or Mixtures of such hydrocarbons with vinyl aromatics, in particular styrene (polymers with these main monomers are collectively called polybutadienes for short).
Bei Gemischen von aliphatischen Kohlenwasserstoffen (insbesondere Butadien) mit Vinylaromaten (insbesondere Styrol) kann das Verhältnis z. B. zwischen 10:90 bis 90:10, insbesondere 20:80 bis 80:20 liegen.For mixtures of aliphatic hydrocarbons (especially butadiene) with vinyl aromatics (especially styrene), the ratio z. B. between 10:90 to 90:10, in particular 20:80 to 80:20.
Neben den Hauptmonomeren kann das Polymer Monomere mit mindestens einer Säuregruppe enthalten (kurz Säure-Momomer), z. B. Monomere mit Carbonsäure-, Sulfon- säure- oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt sind Carbonsäuregruppen. Genannt seien z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure oder Fumarsäure.In addition to the main monomers, the polymer may contain monomers having at least one acid group (short acid monomer), z. As monomers with carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups. Preferred are carboxylic acid groups. Called z. For example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid.
Weitere Monomere sind darüber hinaus z. B. auch Hydroxylgruppen enthaltende Monomere, insbesondere Ci-Cio-Hydroxyalkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid. Besonders bevorzugte Polymere sind demnach im Falle der Polybutadiene aufgebaut ausOther monomers are also z. As well as hydroxyl-containing monomers, in particular Ci-Cio-hydroxyalkyl (meth) acrylates, (meth) acrylamide. Accordingly, particularly preferred polymers are synthesized in the case of polybutadienes
10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-%, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit zwei Doppelbindungen, insbesondere Butadien,From 10 to 90% by weight, preferably from 20 to 70% by weight, of aliphatic hydrocarbons having two double bonds, in particular butadiene,
10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, vinylaromatische Verbindungen, insbesondere Styrol,From 10 to 90% by weight, preferably from 30 to 80% by weight, of vinylaromatic compounds, in particular styrene,
0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% Säure-Monomer, und 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% weitere Monomere0 to 20 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-% acid monomer, and 0 to 20 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-% further monomers
oder alternativ im Falle der Polyacrylate ausor alternatively in the case of the polyacrylates
10 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-%, d- bis Cio-Alkyl(meth)acrylate, 0 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-%, vinylaromatische Verbindungen, ins- besondere Styrol und10 to 95% by weight, preferably 30 to 95% by weight, of C 1 -C 10 -alkyl (meth) acrylates, 0 to 60% by weight, preferably 0 to 50% by weight, of vinylaromatic compounds, in particular special styrene and
0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% Säure-Monomer sowie 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% weitere Monomere.0 to 20 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-% acid monomer and 0 to 20 wt .-%, preferably 0 to 10 wt .-% further monomers.
Sowohl die Polybutadiene als auch die Polyacrylate enthalten bevorzugt Säure- Monomere als Comonomere, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%. Die Maximalmenge der obigen aliphatischen Kohlenwasserstoffe bei den Polybuadienen bzw. der Alkyl(meth)acrylate bei den Polyacrylaten erniedrigt sich entsprechend um den Minimalbetrag der Säure-Monomere.Both the polybutadienes and the polyacrylates preferably contain acid monomers as comonomers, preferably in an amount of 1 to 5 wt .-%. The maximum amount of the above aliphatic hydrocarbons in the polybuadienes and the alkyl (meth) acrylates in the polyacrylates is reduced accordingly by the minimum amount of the acid monomers.
Die Herstellung der Polymere erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform durch Emulsionspolymerisation, es handelt sich daher um ein Emulsionspolymerisat. Die Polymerisate können jedoch z. B. auch durch Lösungspolymerisation und anschließende Dispergierung der Polymerlösung in Wasser hergestellt werden.The polymers are prepared in a preferred embodiment by emulsion polymerization, it is therefore an emulsion polymer. However, the polymers can z. B. also be prepared by solution polymerization and subsequent dispersion of the polymer solution in water.
Bei der Emulsionspolymerisation werden üblicherweise ionische und/oder nichtionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen verwendet.In the emulsion polymerization usually ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers are used as surface-active compounds.
Die grenzflächenaktive Substanz wird beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.- %, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren, verwendet.The surface-active substance is used, for example, in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized.
Wasserlösliche Initiatoren für die Emulsionspolymerisation sind z. B. Ammonium- und Alkalimetallsalze der Peroxidischwefelsäure, z. B. Natriumperoxodisulfat, Wasserstoffperoxid oder organische Peroxide, z. B. tert-Butylhydroperoxid.Water-soluble initiators for the emulsion polymerization are z. For example, ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric, z. For example, sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides, z. B. tert-butyl hydroperoxide.
Geeignet sind auch sogenannte Reduktions-Oxidations(Red-Ox)-lnitiator-Systeme. Die Menge der Initiatoren beträgt im allgemeinen 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren. Es können auch mehrere, verschiedene Initiatoren bei der Emulsionspolymerisation Verwendung finden.Also suitable are so-called reduction-oxidation (red-ox) -initiator systems. The amount of initiators is generally 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
Bei der Polymerisation können Regler eingesetzt werden, z. B. in Mengen von 0 bis 0,8 Gew. Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der zu polymerisierenden Monomeren, durch die die Molmasse verringert wird. Geeignet sind z. B. Verbindungen mit einer Thiol- gruppe wie tert.-Butylmercaptan, Thioglykolsäureethylacrylester, Mercaptoethanol, Mercaptopropyltrimethoxysilan oder tert.-Dodecylmercaptan.In the polymerization regulators can be used, for. B. in amounts of 0 to 0.8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomers to be polymerized, by which the molecular weight is reduced. Suitable z. B. Compounds with a thiol group such as tert-butylmercaptan, Thioglykolsäureethylacrylester, mercaptoethanol, mercaptopropyltrimethoxysilane or tert-dodecylmercaptan.
Die Emulsionspolymerisation erfolgt in der Regel bei 30 bis 1300C, vorzugsweise 50 bis 9O0C. Das Polymerisationsmedium kann sowohl nur aus Wasser, als auch aus Mischungen aus Wasser und damit mischbaren Flüssigkeiten wie Methanol bestehen. Vorzugsweise wird nur Wasser verwendet. Die Emulsionspolymerisation kann sowohl als Batchprozeß als auch in Form eines Zulaufverfahrens, einschließlich Stufen- oder Gradientenfahrweise, durchgeführt werden. Bevorzugt ist das Zulaufverfahren, bei dem man einen Teil des Polymerisationsansatzes vorlegt, auf die Polymerisationstemperatur erhitzt, anpolymerisiert und anschließend den Rest des Polymerisationsansatzes, üblicherweise über mehrere räumlich getrennte Zuläufe, von denen einer oder mehrere die Monomeren in reiner oder in emulgierter Form enthalten, kontinuierlich, stufenweise oder unter Überlagerung eines Konzentrationsgefälles unter Aufrechterhaltung der Polymerisation der Polymerisationszone zuführt. Bei der Polymerisation kann auch z.B. zur besseren Einstellung der Teilchengröße eine Polymersaat vorgelegt werden.The emulsion is usually carried out at 30 to 130 0 C, preferably 50 to 9O 0 C. The polymerization medium may consist of water only, as well as mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used. The emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure. Preferably, the feed process in which one submits a portion of the polymerization, heated to the polymerization, polymerized and then the rest of the polymerization, usually over several spatially separate feeds, one or more of which monomers in pure or in emulsified form, continuously , gradually or with the addition of a concentration gradient while maintaining the polymerization of the polymerization zone supplies. In the polymerization, it is also possible, for example for the purpose of better adjustment of the particle size, to introduce a polymer seed.
Die Art und Weise, in der der Initiator im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation dem Polymerisationsgefäß zugegeben wird, ist dem Durchschnittsfachmann bekannt. Es kann sowohl vollständig in das Polymerisationsgefäß vorgelegt, als auch nach Maßgabe seines Verbrauchs im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufenweise eingesetzt werden. Im Einzel- nen hängt dies von der chemischen Natur des Initiatorsystems als auch von der PoIy- mersiationstemperatur ab. Vorzugsweise wird ein Teil vorgelegt und der Rest nach Maßgabe des Verbrauchs der Polymerisationszone zugeführt.The manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerisation temperature. Preferably, a part is initially charged and the remainder supplied according to the consumption of the polymerization.
Zur Entfernung der Restmonomeren wird üblicherweise auch nach dem Ende der ei- gentlichen Emulsionspolymerisation, d. h. nach einem Umsatz der Monomeren von mindestens 95%, Initiator zugesetzt.To remove the residual monomers is usually also after the end of the actual emulsion polymerization, d. H. after a conversion of the monomers of at least 95%, initiator added.
Die einzelnen Komponenten können dem Reaktor beim Zulaufverfahren von oben, in der Seite oder von unten durch den Reaktorboden zugegeben werden. Bei der Emulsionspolymerisation werden wässrige Dispersionen des Polymeren in der Regel mit Feststoffgehalten von 15 bis 75 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 75 Gew.-%, erhalten.The individual components can be added to the reactor in the feed process from above, in the side or from below through the reactor bottom. In the emulsion polymerization, aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%.
Als Bindemittel eignen sich insbesondere auch Gemische von verschiedenen Bindemitteln, z. B. auch Gemische von synthetischen und natürlichen Polymeren. Bevorzugt werden wässrige Polymerdispersionen als Bindemittel eingesetzt, die zu mindestens 60 Gew.-% aus Butadien oder Mischungen aus Butadien und Styrol aufgebaut sind oder wässrige Dispersionen von Polymeren, die mindestens 60 Gew.-% d- bis C20- Alkyl(meth)acrylate oder Mischungen von d- bis C2o-Alkyl(meth)acrylaten mit Styrol einpolymerisiert enthalten.Suitable binders are in particular mixtures of various binders, eg. As well as mixtures of synthetic and natural polymers. Aqueous polymer dispersions are preferably used as binders, which are composed of at least 60 wt .-% of butadiene or mixtures of butadiene and styrene or aqueous dispersions of polymers containing at least 60 wt .-% d- to C20-alkyl (meth) acrylates or Mixtures of d- to C2o-alkyl (meth) acrylates in copolymerized form with styrene.
Weitere geeignete Bindemittel sind N-Vinylformamid- und/oder Vinylamineinheiten enthaltende Polymere, die eine mittlere Molmasse Mw von mindestens 10 000 haben. Die- se Polymere können als wässrige Dispersion oder als Lösung in Wasser vorliegen. Sie werden beispielsweise durch Polymerisieren von N-Vinylformamid allein oder in Gegenwart mindestens eines anderen nichtionischen, kationischen und/oder anionischen Monomeren hergestellt. Die so herstellbaren Homo- und Copolymerisate von N- Vinylformamid können in einer polymeranalogen Reaktion unter Abspaltung von For- mylgruppen aus den einpolymerisierten Vinylformamideinheiten unter Bildung von A- minogruppen hydrolysiert werden. Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise in wässrigem Medium in Gegenwart mindestens einer Säure wie Salzsäure oder Schwefelsäure, enzymatisch oder in Gegenwart von Basen wie Natronlauge oder Kalilauge. Die Vinylformamideinheiten können vollständig oder auch nur teilweise hydrolysiert sein. So erhält man z.B. bei einer vollständigen Hydrolyse von Homopolymerisaten des N- Vinylformamids Polyvinylamine.Other suitable binders are polymers containing N-vinylformamide and / or vinylamine units, which have an average molecular weight M w of at least 10,000. These polymers can be in the form of an aqueous dispersion or as a solution in water. They are prepared, for example, by polymerizing N-vinylformamide alone or in the presence of at least one other nonionic, cationic and / or anionic monomer. The homopolymers and copolymers of N-vinylformamide which can be prepared in this way can be hydrolyzed in a polymer-analogous reaction with elimination of formyl groups from the copolymerized vinylformamide units to form amino groups. The hydrolysis is preferably carried out in an aqueous medium in the presence of at least one acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, enzymatically or in the presence of bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. The vinylformamide units may be wholly or even partially hydrolyzed. For example, in a complete hydrolysis of homopolymers of N-vinylformamide, polyvinylamines are obtained.
Als anionische Monomere kommen beispielsweise Säuregruppen enthaltende Monomere in Betracht. Beispiele hierfür sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fu- marsäure, Itaconsäure, Vinylphosphonsäure, Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Allylessigsäure, Crotonsäure und Ethacrylsäure. Die anionischen Monomeren können bei der Polymerisation in Form der freien Säuren oder in partiell oder in vollständig mit Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und/oder Ammoniumbasen neutralisierter Form eingesetzt werden. Vorzugsweise kommen die Natriumsalze oder KaIi- umsalze der Säuren in Betracht. Sowohl die nicht hydrolysierten Copolymerisate von N-Vinylformamid mit anionischen Monomeren als auch die teilweise oder vollständig hydrolysierten Copolymerisate von N-Vinylformamid und anionischen Monomeren, die beispielsweise in der DE-A-103 15 363 beschrieben werden, vgl. insbesondere Seite 5, Zeile 39 bis Seite 12, Zeile 39, können als Bindemittel zur Modifizierung von anorgani- sehen Pigmenten eingesetzt werden. N-Vinylformamid kann auch mit kationischen Monomeren wie Dialkylaminoal- kyl(meth)acrylaten und/oder Diallyldimethylammoniumchlorid copolymerisiert werden. Die basischen Monomeren werden dabei vorzugsweise in Form der Salze mit Mineralsäuren oder in partiell oder vollständig mit Alkylhalogeniden oder mit Dimethylsulfat quaternierter Form eingesetzt. Bei der Copolymerisation von N-Vinylformamid mit anionischen und/oder kationischen Monomeren können gegebenenfalls zusätzlich nichtionische Monomere wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat, Acrylamid und/oder Methacrylamid eingesetzt werden. Sowohl die hydrolysierten kationischen als auch die nichthydrolysierten kationischen Copolymerisate können als Bindemittel zur Modifizierung von anorganischen Pigmenten eingesetzt werden. Ebenso kann man amphotere Polymere verwenden, die beispielsweise durch Copolymerisation von N-Vinylformamid, Dimethylaminoethylacrylatmethochlorid und Acrylsäure erhältlich sind oder die durch vollständige oder teilweise Hydrolyse der Vinylformami- deinheiten dieser Copolymerisate entstehen. Die Vinylformamid- und/oder Vinylami- neinheiten enthaltenden Polymerisate, die zur Modifizierung von Pigmenten eingesetzt werden, haben vorzugsweise eine mittlere Molmasse Mw von mindestens 20 000. Meistens liegen die mittleren Molmassen der Copolymerisate in dem Bereich von 30 000 bis 5 Millionen, insbesondere von 50 000 bis 2 Millionen. Die Molmassen werden beispielsweise mit Hilfe der statischen Lichtstreuung bei pH 7,6 in einer 10 mmolaren wässrigen Kochsalzlösung bestimmt.Suitable anionic monomers are, for example, monomers containing acid groups. Examples thereof are acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, vinylphosphonic acid, acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, allylacetic acid, crotonic acid and ethacrylic acid. The anionic monomers can be used in the polymerization in the form of the free acids or in partially or completely neutralized with alkali metal, alkaline earth metal and / or ammonium bases form. The sodium salts or potassium salts of the acids are preferably suitable. Both the non-hydrolyzed copolymers of N-vinylformamide with anionic monomers and the partially or completely hydrolyzed copolymers of N-vinylformamide and anionic monomers, which are described, for example, in DE-A-103 15 363, cf. in particular page 5, line 39 to page 12, line 39, can be used as binders for the modification of inorganic see pigments. N-vinylformamide can also be copolymerized with cationic monomers such as dialkylaminoalkyl (meth) acrylates and / or diallyldimethylammonium chloride. The basic monomers are preferably used in the form of the salts with mineral acids or in form partially or fully quaternized with alkyl halides or with dimethyl sulfate. In the copolymerization of N-vinylformamide with anionic and / or cationic monomers may optionally be additionally used nonionic monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, vinyl acetate, acrylamide and / or methacrylamide. Both the hydrolyzed cationic and the nonhydrolyzed cationic copolymers can be used as binders for the modification of inorganic pigments. It is likewise possible to use amphoteric polymers which are obtainable, for example, by copolymerization of N-vinylformamide, dimethylaminoethyl acrylate methochloride and acrylic acid, or which are formed by complete or partial hydrolysis of the vinylformamide units of these copolymers. The polymers containing vinylformamide and / or vinylamine units which are used to modify pigments preferably have an average molecular weight M w of at least 20,000. Mostly, the average molar masses of the copolymers are in the range from 30,000 to 5 million, in particular from 50 000 to 2 million. The molecular weights are determined, for example, with the aid of static light scattering at pH 7.6 in a 10 mmolar aqueous saline solution.
Außerdem eignen sich als Bindemittel Ethylencopolymerwachse, dieIn addition, are suitable as binders ethylene copolymer waxes, the
(A') 20,5 bis 38,9 Gew.-%, bevorzugt 21 bis 28 Gew.-%, mindestens einer ethyle- nisch ungesättigten Carbonsäure,(A ' ) from 20.5 to 38.9% by weight, preferably from 21 to 28% by weight, of at least one ethylenically unsaturated carboxylic acid,
(B') 60 bis 79,4 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 78,5 Gew.-% Ethylen und(B ') 60 to 79.4 wt .-%, preferably 70 to 78.5 wt .-% of ethylene and
(C) 0,1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% mindestens eines ethylenisch(C) 0.1 to 15 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt .-% of at least one ethylenic
ungesättigten Carbonsäureesters einpolymerisiert enthalten.Contain unsaturated carboxylic acid ester in copolymerized form.
Die oben beschriebenen Ethylencopolymerwachse haben beispielsweise eine Schmelzemassefließrate (MFR) im Bereich von 1 bis 50 g/10 min, bevorzugt 5 bis 20 g/10 min, besonders bevorzugt 7 bis 15 g/10 min auf, gemessen bei 1600C und einer Belastung von 325 g nach EN ISO 1 133. Ihre Säurezahl beträgt üblicherweise 100 bis 300 mg KOH/g Wachs, bevorzugt 1 15 bis 230 mg KOH/g Wachs, bestimmt nach DIN 53402.The ethylene copolymer waxes described above have, for example, a melt flow rate (MFR) in the range of 1 to 50 g / 10 min, preferably 5 to 20 g / 10 min, more preferably 7 to 15 g / 10 min, measured at 160 ° C. and a load of 325 g according to EN ISO 1 133. Its acid value is usually 100 to 300 mg KOH / g wax, preferably 1 15 to 230 mg KOH / g wax, determined to DIN 53402.
Sie weisen eine kinematische Schmelzeviskosität n von mindestens 45.000 mm2/s auf, bevorzugt von mindestens 50.000 mm2/s. Die Schmelzbereiche der Ethylencopolymerwachse liegen beispielsweise im Bereich von 60 bis 1100C, bevorzugt im Bereich von 65 bis 90°C, bestimmt durch DSC nach DIN 51007. Die Schmelzbereiche der Ethylencopolymerwachse können breit sein und ein Tempe- raturintervall von mindestens 7 bis höchstens 200C, bevorzugt mindestens 100C und höchstens 15°C haben.They have a kinematic melt viscosity n of at least 45,000 mm 2 / s, preferably of at least 50,000 mm 2 / s. The melting ranges of the ethylene copolymer are, for example, in the range of 60 to 110 0 C, preferably in the range of 65 to 90 ° C, determined by DSC in accordance with DIN 51,007th The melting ranges of the ethylene copolymer may be wide and, a temperature raturintervall of at least 7 to a maximum of 20 0 C is preferred to have at least 10 0 C and at most 15 ° C.
Die Schmelzpunkte der Ethylencopolymerwachse können jedoch auch eine geringe Schwankungsbreite haben und in einem Temperaturintervall von weniger als 2°C, bevorzugt weniger als 1 °C liegen, bestimmt nach DIN 51007.However, the melting points of the ethylene copolymer waxes may also have a small fluctuation range and be in a temperature range of less than 2 ° C, preferably less than 1 ° C, determined according to DIN 51007.
Die Dichte der Wachse beträgt üblicherweise 0,89 bis 1 ,10 g/cm3, bevorzugt 0,92 bis 0,99 g/cm3, bestimmt nach DIN 53479.The density of the waxes is usually 0.89 to 1, 10 g / cm 3 , preferably 0.92 to 0.99 g / cm 3 , determined according to DIN 53479.
Bei den Ethylencopolymerwachsen handelt es sich z.B. um alternierende Copolymere oder um Blockcopolymere oder vorzugsweise um statistische Copolymere.The ethylene copolymer waxes are e.g. alternating copolymers or block copolymers or, preferably, random copolymers.
Ethylencopolymerwachse aus Ethylen und ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und gegebenenfalls ethylenisch ungesättigten Carbonsäureestern können vorteilhaft durch radikalisch initiierte Copolymerisation unter Hochdruckbedingungen hergestellt werden, beispielsweise in Hochdruckautoklaven, die mit einem Rührwerk ausgestattet sind, oder in Hochdruckrohrreaktoren. Die Herstellung in Hochdruckautoklaven, die mit einem Rührer ausgestattet sind, ist bevorzugt. Solche Hochdruckautoklaven sind an sich bekannt, eine Beschreibung findet man in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S. 146 ff., Verlag Chemie, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio, 1996. Bei ihnen verhält sich überwiegend das Verhältnis Länge/Durchmesser in Intervallen von 5:1 bis 30:1 , bevorzugt 10:1 bis 20:1. Die gleichfalls anwendbaren Hochdruckrohrreaktoren findet man ebenfalls in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S. 146 ff., Verlag Chemie, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio, 1996.Ethylene copolymer waxes of ethylene and ethylenically unsaturated carboxylic acids and optionally ethylenically unsaturated carboxylic acid esters can advantageously be prepared by free-radically initiated copolymerization under high-pressure conditions, for example in high-pressure autoclaves equipped with an agitator or in high-pressure tubular reactors. Production in high-pressure autoclaves equipped with a stirrer is preferred. Such high-pressure autoclaves are known per se, a description can be found in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, keywords: Waxes, Vol. A 28, p. 146 et seq., Verlag Chemie, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo , 1996. In them predominantly the ratio length / diameter at intervals of 5: 1 to 30: 1, preferably 10: 1 to 20: 1 behaves. The likewise applicable high-pressure tube reactors can likewise be found in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, keywords: Waxes, Vol. A 28, p. 146 ff., Verlag Chemie, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo, 1996.
Geeignete Druckbedingungen für die Polymerisation sind 500 bis 4000 bar, bevorzugt 1500 bis 2500 bar. Bedingungen dieser Art werden im Folgenden auch als Hochdruck bezeichnet. Die Reaktionstemperaturen liegen im Bereich von 170 bis 3000C, bevorzugt im Bereich von 195 bis 2800C. Die Polymerisation kann man auch in Gegenwart eines Reglers durchführen. Die oben genannten Wachse werden beispielsweise in der WO-A-04/108601 , Seite 2, Zeile 38 bis Seite 12, Zeile 10, ausführlich beschrieben.Suitable pressure conditions for the polymerization are 500 to 4000 bar, preferably 1500 to 2500 bar. Conditions of this type are also referred to below as high pressure. The reaction temperatures are in the range from 170 to 300 ° C., preferably in the range from 195 to 280 ° C. The polymerization can also be carried out in the presence of a regulator. The above-mentioned waxes are described in detail, for example, in WO-A-04/108601, page 2, line 38 to page 12, line 10.
Gemäß einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Zugabe eines unstabilisierten Masseleimungsmittels alleine oder in Kombination mit einem Füllstoff, einem Retentionsmittel, einem Fixiermittel und/oder einem Verfestigungsmittel mit Hilfe des zugeführten Wassers. So dosiert man in den Strom des zugeführten Wassers mindestens ein unstabilisiertes Masseleimungsmittel sowie optional einen Füllstoff, ein Retentionsmittel, ein Fixiermittel, ein Verfestigungsmittel und mindestens einen Verdicker. Man kann jedoch diese Zusatzstoffe in dem gewünschten Verhältnis in einem Vorratsbehälter mischen und daraus in die Düsenkammer des Stoffauflaufkastens fördern.According to another variant of the method according to the invention, the addition of an unstabilized engine sizing agent takes place alone or in combination with a filler, a retention agent, a fixing agent and / or a solidifying agent with the aid of the water supplied. Thus, at least one unstabilized engine sizing agent is metered into the stream of water fed in, and optionally a filler, a retention agent, a fixing agent, a solidifying agent and at least one thickener. However, you can these additives in the desired ratio Mix in a reservoir and convey it into the nozzle chamber of the headbox.
Unter unstabilisierten Masseleimungsmitteln sind die oben beschriebenen Masselei- mungsmittel zu verstehen, die keine bzw. sehr geringe Anteile an Stabilisatoren enthalten. Wenn man die Masseleimungsmitteldispersion direkt nach dem Emulgieren gemäß der oben beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Strom des zugeführten Wassers dosiert, kann man die Masseleimungsmittel vor Ort emulgieren.Unstabilized engine sizing agents are to be understood as meaning the massing agents described above which contain no or very small amounts of stabilizers. If the metered-in emulsifier dispersion is metered into the stream of the water fed in directly after emulsification according to the above-described variant of the process according to the invention, the bulk emulsifying agent can be emulsified on site.
Die wässrigen Dispersionen eines Masseleimungsmittels können gegebenenfalls zusammen mit einem als Fixiermittel und Promoter wirkenden kationischen, synthetischen Polymer verwendet werden, wobei Fixiermittel und Promoter in Mischung mit mindestens einem Masseleimungsmittel oder separat davon in den Papierstoff dosiert werden. Die Dosierung erfolgt dabei meistens in den Dünnstoff. Für eine optimale Dosierung werden Masseleimungsmittel und gegebenenfalls Promoter in Kombination mit einem Retentionsmittel an einer Stelle in den Papierstoffstrom dosiert, die nach der letzten Scherstufe des Papierstoffs und vor der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens liegt. Die als Fixiermittel und Promoter für Masseleimungsmittel eingesetzten kati- onischen Polymeren können beispielsweise vor oder nach der letzten Scherstufe zum Papierstoff dosiert werden. Beispiele für kationische Polymere dieser Art sind Vinyla- mineinheiten enthaltende Polymere, Vinylguanidineinheiten enthaltende Polymere, Polyethylenimine, mit Ethylenimin gepfropfte Polyamidoamine und/oder Polydiallyldi- methylammoniumchloride. Die Menge an Fixiermitteln beträgt beispielsweise 0,02 bis 2,0, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff.The aqueous dispersions of a size sizing agent may optionally be used together with a cationic synthetic polymer acting as fixer and promoter, wherein fixer and promoter are metered into the stock in admixture with at least one size sizing agent or separately therefrom. The dosage is usually in the thin material. For optimum metering, engine sizing agents and optionally promoters in combination with a retention agent are metered into the stock stream at a point downstream of the last shear stage of the stock and in front of the nozzle head of the headbox. The cationic polymers used as fixing agents and promoters for engine lubricants can be metered into the stock before or after the last shear stage, for example. Examples of cationic polymers of this type are polymers containing vinylamine units, polymers containing vinylguanidine units, polyethyleneimines, polyamidoamines grafted with ethyleneimine and / or polydiallyldimethylammonium chlorides. The amount of fixing agent is for example 0.02 to 2.0, preferably 0.05 to 0.5 wt .-%, based on dry pulp.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung setzt man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Verfestigungsmittel für Papier ein. Bekannte Verfestigungsmittel für Papier sind beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Harze, die ne- ben der Nassfestigkeit auch die Trockenfestigkeit des Papiers erhöhen (vgl. EP-A-O 123 196 und US-A-3,275,605), Melamin-Formaldehyd-Harze (vgl. DE-B-10 90 078) oder andere handelsübliche Produkte z.B. mit Epichlorhydrin vernetzte Polyamidoamine (vgl. die Marken Luresin®, BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen).In another embodiment of the invention, at least one retention agent is used in combination with a solidifying agent for paper. Known solidifying agents for paper are, for example, urea-formaldehyde resins which, in addition to the wet strength, also increase the dry strength of the paper (cf EP-AO 123 196 and US-A-3,275,605), melamine-formaldehyde resins (cf. B-10 90 078) or other commercial products eg polyamidoamines crosslinked with epichlorohydrin (see the trademarks Luresin®, BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen).
Um mehrschichtige Bahnen aus Zellulosefasern herzustellen kann man von allen bei der Papierherstellung gebräuchlichen Fasern ausgehen. Die Zellulosefasern werden dabei zunächst zur Herstellung eines Papierstoffs in Wasser suspendiert. Als Zellulosefasern kommen beispielsweise aus Holzstoff und allen Einjahrespflanzen gewonnene Fasern in Betracht. Zu Holzstoff gehören beispielsweise Holzschliff, thermomecha- nischer Stoff (TMP), chemothermomechanischer Stoff (CTMP), Druckschliff, Halbzellstoff, Hochausbeutezellstoff und Refiner Mechanical PuIp (RMP) sowie Altpapier. Außerdem eigenen sich Zellstoffe, die in gebleichter oder in ungebleichter Form verwen- det werden können wie Sulfat-, Sulfit- und Natronzellstoffe sowie aus Altpapier gewonnene Fasern. Vorzugsweise verwendet man ungebleichte Zellstoffe, die auch als ungebleichter Kraftzellstoff bezeichnet werden. Die genannten Faserstoffe können allein oder in Mischung verwendet werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Kraftzellstoff sowie von TMP und CTMP. Der pH-Wert der Cellulosefaseraufschläm- mung beträgt beispielsweise 4 bis 8, vorzugsweise 6 bis 8. Die Stoffkonzentration der Pulpe, die in der Papiermaschine entwässert wird, beträgt höchstens 2 Gew.-% und liegt meistens in dem Bereich von 0,5 bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff.In order to produce multilayer webs of cellulose fibers one can assume all of the fibers commonly used in papermaking. The cellulose fibers are first suspended in water to produce a paper stock. Suitable cellulose fibers are, for example, wood pulp and all annual plants. Wood pulp includes, for example, groundwood, thermomechanical pulp (TMP), chemothermomechanical pulp (CTMP), pressure groundwood, semi-pulp, high yield pulp, and refiner mechanical pulp (RMP), as well as recovered paper. In addition, pulps used in bleached or unbleached forms are suitable. such as sulphate, sulphite and soda pulps as well as recovered paper fibers. Preferably, unbleached pulps, also referred to as unbleached kraft pulp, are used. The fibers mentioned can be used alone or in a mixture. Particularly preferred is the use of kraft pulp as well as TMP and CTMP. The pH of the cellulose fiber slurry is, for example, 4 to 8, preferably 6 to 8. The pulp concentration, which is dewatered in the paper machine, is at most 2% by weight and is usually in the range of 0.5 to 1 , 0 wt .-%, based on dry pulp.
Man kann auch dem Papierstoff die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendeten Prozeßchemikalien in den üblichen Mengen zusetzen, z.B. die bereits erwähnten Fixiermittel, Leimungsmittel, Trocken- und Naßfestmittel, Biozide und/oder Farbstoffe. Der Papierstoff wird jeweils gemäß Erfindung zu einer mehrschichtigen Faserstoffbahn verarbeitet, indem man ihn auf einem Sieb unter Bahnbildung entwässert. Die so hergestellten Bahnen werden getrocknet. Entwässern des Papierstoffs und Trocknen der Bahnen gehören zum Papierherstellungsprozeß, der kontinuierlich durchgeführt wird.It is also possible to add to the pulp the process chemicals usually used in papermaking in the usual amounts, e.g. the previously mentioned fixing agents, sizing agents, dry and wet strength agents, biocides and / or dyes. The paper stock is in each case processed according to the invention into a multilayer fibrous web by dewatering it on a wire with formation of a web. The webs thus produced are dried. Dewatering of the stock and drying of the webs are part of the papermaking process, which is performed continuously.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man beispielsweise Papiere herstellen, die aus 2, 3, 4, 5 oder mehr Schichten aufgebaut sind. Bevorzugt sind dreischichtige Papiere. Hierbei besteht nämlich die Möglichkeit, qualitativ gute Papiere kostengünstig herzustellen, indem man für die mittlere Schicht billige Fasern und für die Ober- und Unterseite des dreischichtigen Papiers qualitativ bessere Fasern verwendet. So können beispielsweise für die Bildung der Ober- und Unterseite eines dreischichtigen Pa- piers gebleichte Faserstoffe wie gebleichte Fasern aus Birkensulfat und/oder Kiefernsulfat verwendet werden, während für die mittlere Schicht des dreischichtigen Papiers Fasern aus Altpapier, TMP und/oder Holzschliff in Betracht kommen.By the process according to the invention, it is possible, for example, to produce papers which are composed of 2, 3, 4, 5 or more layers. Preference is given to three-layered papers. In this case, it is possible to inexpensively produce good quality papers by using cheap fibers for the middle layer and qualitatively better fibers for the top and bottom of the three-layered paper. Thus, for example, bleached fibers such as birch sulphate and / or pine sulphate bleached fibers may be used to form the top and bottom of a three-ply paper, while recycled paper, TMP and / or wood pulp fibers may be considered for the middle layer of the three-ply paper ,
Die erfindungsgemäß hergestellten mehrschichtigen Papiere eignen sich beispielswei- se als Druck- und Schreibpapiere, Kopierpapiere, Inkjet-Papiere, Karton und Pappe sowie für die Verpackung on Flüssigkeiten und die Herstellung von Faltschachteln und Wellpappe sowie Karton. The multilayer papers produced according to the invention are suitable, for example, as printing and writing papers, copying papers, inkjet papers, cardboard and paperboard, as well as for packaging on liquids and the production of folding boxes and corrugated cardboard as well as cardboard.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn aus Zellulosefasern durch jeweils separates Zuführen von mindestens zwei verschiedenen Fa- sersuspensionen und Wasser in einen Mehrlagenstoffauflaufkasten, worin sie durch Trennelemente voneinander und von zugeführtem Wasser getrennt sind und nach dem Verlassen der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens auf eine Entwässerungsvorrichtung gelangen, auf der eine mehrschichtige Faserstoffbahn gebildet wird, wobei das Wasser so geführt wird, dass es nach dem Austritt aus der Düsenmündung in Form einer Schicht zwischen zwei Schichten von Fasersuspensionen auf die Bahnbildungsvorrichtung gelangt und so einem Vermischen der verschiedenen Fasersuspensionen entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Verbesserung der Retention, Entwässerung und Formation mindestens ein Retentionsmittel und/oder mindestens ein Entwässerungs- mittel in die Fasersuspensionen und/oder in das zugeführte Wasser dosiert.1. A process for producing a multi-layer fibrous web of cellulose fibers by separately feeding at least two different Fersersuspensionen and water in a multi-layer headbox, wherein they are separated by separating elements from each other and supplied water and after leaving the nozzle mouth of the headbox on a dewatering device , on which a multilayer fibrous web is formed, wherein the water is guided so that it comes after emerging from the nozzle orifice in the form of a layer between two layers of fiber suspensions on the web forming device and thus counteracts a mixing of the different fiber suspensions, characterized in that at least one retention aid and / or at least one dewatering agent is metered into the fiber suspensions and / or into the water fed in order to improve the retention, dehydration and formation.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung mindestens eines Retentionsmittels und/oder mindestens eines Entwässerungsmittels an einer Stelle in den Papierstoffstrom dosiert, die nach der letz- ten Scherstufe des Papierstoffs und vor der Düsenmündung des Stoffauflaufkastens liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that one doses an aqueous solution of at least one retention agent and / or at least one dehydrating agent at a point in the stock flow, which is after the last shear stage of the pulp and before the nozzle mouth of the headbox.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zu allen Strömen von Fasersuspensionen das gleiche Retentionsmittel zufügt und es in der Weise dosiert, dass mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen eine unterschiedliche Konzentration dieses Retentionsmittels enthalten.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one adds the same retention agent to all streams of fiber suspensions and dosed in such a way that at least two streams of fiber suspensions contain a different concentration of this retention agent.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens zwei voneinander verschiedene Retentionsmittel in mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen dosiert.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least two different retention agents are metered into at least two streams of fiber suspensions.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ströme von Fasersuspensionen eine unterschiedliche Konzentration an Retentionsmittel enthalten.5. The method according to claim 4, characterized in that at least two streams of fiber suspensions contain a different concentration of retention aid.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung eines Retentionsmittels und eine wässrige Dispersion mindestens eines Füllstoffs voneinander getrennt oder als Mischung in den Papierstoff dosiert.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one separates an aqueous solution of a retention agent and an aqueous dispersion of at least one filler from each other or metered as a mixture in the pulp.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung eines Retentionsmittels und eine wässrige Dispersion mindestens eines Füllstoffs voneinander getrennt oder als Mischung in mindestens einen Strom des zugeführten Wassers dosiert.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one comprises an aqueous solution of a retention agent and an aqueous dispersion at least one filler separated or dosed as a mixture in at least one stream of water supplied.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Dispersion eines Füllstoffs in mindestens einen Strom der8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one comprises an aqueous dispersion of a filler in at least one stream of
Fasersuspension dosiert und dass das zugeführte Wasser mindestens ein Re- tentionsmittel enthält.Dosed fiber suspension and that the supplied water contains at least one retention agent.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit mindestens einem Entwässerungsmittel einsetzt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that one uses at least one retention agent in combination with at least one dehydrating agent.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Fixiermittel ein- setzt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that one uses at least one retention agent in combination with a fixing agent.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Masselei- mungsmittel einsetzt.1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that one uses at least one retention agent in combination with a Masselei- mungsmittel.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein Retentionsmittel in Kombination mit einem Verfestigungsmittel für Papier einsetzt.12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that one uses at least one retention agent in combination with a solidifying agent for paper.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von kationischen, anionischen, nichtionischen und amphoteren polymeren organischen Verbindungen oder ein Mikropartikelsystem ist.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the retention agent is selected from the group of cationic, anionic, nonionic and amphoteric polymeric organic compounds or a microparticle system.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyacrylamide, der Po- lymethacrylamide, der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren und/oder ein Mikropartikelsystem ist.14. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the retention agent is selected from the group of polyacrylamides, the polymethacrylamides, the vinylamine units containing polymers and / or a microparticle system.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Retentionsmittel ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer ist.15. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least one retention agent is a polymer containing vinylamine units.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässerungsmittel ein Ethylenimineinheiten enthaltendes Polymer ist. 16. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the dehydrating agent is a Ethylenimineinheiten-containing polymer.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einen Strom einer Fasersuspension ein Polyacrylamid und/oder ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer und in einen Strom einer anderen Fasersuspension ein Ethylenimineinheiten enthaltendes Polymer dosiert wird.17. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in at least one stream of a fiber suspension, a polyacrylamide and / or vinylamine units containing polymer and in a stream of another fiber suspension an ethyleneimine units containing polymer is metered.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man eine dreischichtige Faserstoffbahn herstellt, wobei18. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that one produces a three-layer fibrous web, wherein
(a) in den Strom der Fasersuspension, die die Oberseite der Faserstoffbahn bildet, ein Retentionsmittel aus der Gruppe Polyacrylamide, Polmethacry- lamide, der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, Mikropartikelsys- teme und deren Gemische,(a) in the stream of the fiber suspension, which forms the upper side of the fibrous web, a retention agent from the group of polyacrylamides, polymethacrylamides, polymers containing vinylamine units, microparticle systems and mixtures thereof,
(b) in den Strom der Fasersuspension, die die mittlere Schicht der Faserstoffbahn bildet, ein Entwässerungsmittel aus der Gruppe der Ethyleniminein- heiten enthaltenden Polymeren und/oder ein Retentionsmittel aus der(b) in the stream of the fiber suspension, which forms the middle layer of the fibrous web, a dehydrating agent from the group of polymers containing ethyleneimine units and / or a retention agent from the
Gruppe der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, kationischen, anionischen, nichtionischen und amphoteren Polyarylamide, Polymethacryla- mide und deren Gemische, undGroup of polymers containing vinylamine units, cationic, anionic, nonionic and amphoteric polyarylamides, polymethacrylamides and mixtures thereof, and
(c) in den Strom der Fasersuspension, die die Unterseite der Faserstoffbahn bildet, ein Retentionsmittel aus der Gruppe der Polyacrylamide, Polmethac- rylamide, der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, der Mikroparti- kelsysteme und deren Gemische dosiert wird.(C) in the stream of the fiber suspension, which forms the underside of the fibrous web, a retention agent from the group of polyacrylamides, Polmethac- rylamide, vinylamine units containing the polymers, the Mikroparti- kelsysteme and their mixtures is metered.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man eine dreischichtige Faserstoffbahn herstellt, wobei19. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that one produces a three-layer fibrous web, wherein
(a) in den Strom der Fasersuspension, die die Oberseite der Faserstoffbahn bildet, als Retentionsmittel ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer,(a) in the stream of the fiber suspension, which forms the upper side of the fibrous web, as a retention agent, a polymer containing vinylamine units,
(b) in den Strom der Fasersuspension, die die mittlere Schicht der Faserstoff- bahn bildet, als Entwässerungsmittel ein Ethylenimineinheiten enthaltendes(B) in the stream of the fiber suspension, which forms the middle layer of the fibrous web, as a dehydrating agent containing a Ethylenimineinheiten
Polymer, undPolymer, and
(c) in den Strom der Fasersuspension, die die Unterseite der Faserstoffbahn bildet, als Retentionsmittel ein Vinylamineinheiten enthaltendes Polymer dosiert wird.(C) in the stream of the fiber suspension, which forms the underside of the fibrous web, as a retention agent, a polymer containing vinylamine units is metered.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Retentionsmittel und mindestens ein Verdickungsmittel enthält.20. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the stream of water supplied contains at least one retention agent and at least one thickener.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Retentionsmittel und mindestens ein Bindemittel enthält. 21. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the stream of water supplied contains at least one retention agent and at least one binder.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des zugeführten Wassers mindestens einen suspendierten Füllstoff enthält.22. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the stream of water supplied contains at least one suspended filler.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des zugeführten Wassers mindestens ein Retentionsmittel, ein Fixiermittel, ein Masseleimungsmittel, einen Verfestiger und/oder einen Verdicker enthält.23. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the stream of water supplied contains at least one retention agent, a fixing agent, a sizing agent, a solidifier and / or a thickener.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein unstabilisiertes Masseleimungsmittel in den Strom des zugeführten Wassers dosiert.24. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that one doses an unstabilized engine sizing agent in the flow of water supplied.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberflächenaktives Mittel zur Verbesserung der Entwässerung eingesetzt wird. 25. The method according to any one of claims 1 to 24, characterized in that a surface-active agent is used to improve the drainage.
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