SE448892B - Papperslimningsmedel pa basis av kolofonium, forfarande for framstellning derav samt dess anvendning for limning av papper - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 448 892 2 Detta förfarande är förhållandevis komplicerat och dessutom är arbetet med organiska lösningsmedel hälso- vådligt. Därutöver bereder återvinningen av det orga- I niska lösningsmedlet svårigheter och avloppsvattnet är även förorenat med organiskt lösningsmedel, varför väsentliga miljöproblem uppträder. * Man har vidare försökt att erhålla stabila disper- sioner, i det att man använde de mest olika dispergerings- f medel, t ex salter av alkylarylsulfonsyror, sulfonerade högre fettalkoholer, sulfonerade ricinoljor, harts- tvâlar osv.~Mânga gånger är det även nödvändigt vid användningen av dessa dispergeringsmedel att dessutom använda ytterligare skyddskolloider, såsom kasein, och ofta är även speciella förfaringssteg erforderliga för, att komma fram till en dispersion med finfördelning.

Därutöver är de erhållna dispersionerna ofta endast beständiga under kort tid och kan inte lagras någon längre tid.

I DE-OS 2 627 943 nämns förutom talrika föreningar med sulfosubstituenter, vilka härleds från bärnstens- syra, även sådana, vid vilka det rör sig om etenoxid- addukter. T ex används föreningar, som erhålles om man använder ett maleat som utgångsmaterial, som är för- estrat med en etenoxidaddukt av en alkohol med minst 6 kolatomer. Även om redan ett stort antal papperslimningsmedel i form av vattendispersioner med hög halt fritt harts av hartser på basis av förstärkt kolofoniummaterial är kända, finns det dock fortfarande ett behov av pappers- limningsmedel av denna art med förbättrade egenskaper, liksom av motsvarande ekonomiskt och enkelt arbetande förfarande. Q Ändamålet med uppfinningen är därför att åstadkomma Ill, ett förfarande, enligt vilket på ekonomiskt sätt fram- ställningen av sådana dispersioner är möjlig på enkelt sätt och som leder till dispersioner, vilka kännetecknas av sin beständighet och vilka lämpar sig såväl för yt- limning som för mäldlimning. lO 15 20 25 30 35 44s,e92~ 3 Ändamålet med uppfinningen är vidare att åstadkomma' ett förfarande, med vilket dispersioner kan framställas, vilka kan lagras under lång tid och innehåller en hög koncentration av fastämnen på basis av kolofonium, vilka leder till papper med hög limningsgrad och som kan bearbetas problemfritt. Ändamålet med uppfinningen är vidare att åstadkomma limningsmedel för papper, vilket är kombinerbart med vanliga tillsatsmaterial, som används vid limningen av papper.

Detta ändamål löses genom ett förfarande för fram- ställning av ett papperslimningsmedel i form av en vattendispersion med hög halt fritt harts av förstärkt kolofoniumharts och/elleroförstärktkolofoniumharts, "fyllmedel och anjoniskt dispergeringsmedel, vilket kän- netecknas av att man under användning av polyetoxy- lerat, sulfonerat (sulfierten) kolofoniumharts eller kolofoniumderivat som dispergeringsmedel framställer en dispersion på i och för sig känt sätt av förstärkt kolofoniummaterial liksom eventuellt blandningar av förstärkt och oförstärkt kolofonium, fyllmedel och vatten. Även polyetoxylerade, sulfonerade dispergerings- medel, utgående från förstärkt kolofonium, har visat sig vara lämpliga. I detta fallet används företrädesvis med maleinsyra, maleinsyraanhydrid; fumarsyra eller itakonsyra förstärkta kolofoniumhartser.

De för framställning av dispersionerna enligt uppfinningen använda dispergeringsmedlen kan även före- ligga som salter, varvid företrädesvis alkalimetall-^ joner, ammonium eller aminer kan fungera som katjon.

Dispersionerna enligt uppfinningen framställs enligt inversionsförfarandet. Man kan dock tillföra dispergeringsmedlet till det förstärkta kolofoniumhart- set eller kolofoniumhartsblandningen direkt även utan föregående utspädning.

Papperslimmet enligt uppfinningen består av 10-60 vikt% förstärkt och/eller oförstärkt kolofonium, fyllmedel, vatten och l-10 vikt% av ett polyetoxylerat 10 15 20 25 30 35 448 892 4 sulfonerat material på kolofoniumbas. Limningsmedlen enligt uppfinningen är utmärkt lämpliga för limning av papper.

Högre halt fritt harts i uppfinningens mening be- tyder att minst 80 %, företrädesvis minst 90 % av kolofoniummaterialet föreligger som fritt kolofonium.

För framställning av det förstärkta kolofoniumhartset används d,ß-omättade, alifatiska karbonsyror och deras tillgängliga anhydrider, såsom t ex fumarsyra,_malein- syra, akrylsyra, itakonsyra, citrakonsyra, maleinsyra- anhydrid, itakonsyraanhydrid och citrakonsyraanhydrid.

Man kan även använda syrablandningar av de nämnda före- ningarna för framställning av det förstärkta kolofonium- hartset. Om så önskas kan även blandningar av olika förstärkta kolofoniumhartser användas.

Med material på kolofoniumbas menas valfritt i handelnvanligt kolofonium, såsom träkolofonium, gummi- kolofonium, talloljekolofonium osv, liksom delvis eller långtgående fullständigt hydrerat kolofonium och poly- meriserat liksom disproportionerat kolofonium. Med mate- rial på basis av kolofonium menas inom ramen för upp- finningen även det som erhålles kemiskt genom omsätt- ning av formaldehyd, ättiksyraanhydrid osv. _ Med fyllmedel menas vanliga fyllmedel, såsom vaxer, petroleumhartser, terpenhartser osv.

Framställningen av de enligt uppfinningen använda dispergeringsmedlen kan ske på följande sätt.

Först framställs en addukt av ett vanligt kolofo- niumharts, varvid kolofoniummaterialet kan vara för-, stärkt eller oförstärkt, genom tillsats av etenoxid på i och för sig vanligt sätt. Därvid erhålles allt efter reaktionsbetingelserna och de valda utgångsföreningarna en produkt med olika etoxyleringsgrad. Framställningen av denna hartsaddukt beskrivs i N Schönfeldt, Surface Active Ethylenoxide Adducts, sid 77.

För att överföra etenoxidaddukten till ett mot- svarande sulfat omsätts addukt med ett lätt stökiome- triskt överskott, företrädesvis med l,l mol amidosulfon- 'k 10 15 20 25 30 35 448 892 5 syra per mol addukt. Genom omsaltning på i och för sig känt sätt kan föreningar med andra katjoner, såsom natrium och kalium, framställas.

Framställningen av dispersionerna åstadkommas en- ligt det i och för sig kända inversionsförfarandet.

Vid detta förfarande smälts hartset först och detta försattes med en liten mängd vatten och dispergerings- medel, så att en vatten-i-olja-dispersion erhålles.

Därefter tillföras ytterligare varmt vatten (inver- sionsvatten), varvid man omrör kraftigt tills en harts- -i-vatten-emulsion erhålles. Vid avkylningen stelnar hartset, så att en vattendispersion av mycket finför- delade hartspartiklar erhålles.

Man kan framställa dispersionerna även under an- vändning av ett organiskt hjälplösningsmedel, exempel- vis bensen, och efter homogeniseringen åter avlägsna bensenen huvudsakligen kvantitativt.

Det var särskilt överraskande att förfarandet en- ligt uppfinningen leder till mycket beständiga vatten- dispersioner med hög halt fritt harts, i vilket hartset föreligger i mycket finfördelad form och att det efter längre lagring inte visar någon sedimenteringstendens. Även vid limning kan materialet utan svårigheter bear- betas och det är kombinerbart med de flesta vid pappers- framställning vanliga tillsatserna.

EXEMPEL l Framställning av ett förstärkt material på kolofo- niumbas. 930 g balsamharts smälts med 70 g fumarsyra och därefter uppvämes i 4 h vid 2oo°c. nfterfdenna tid är fumarsyran fullständigt agglomererad.

EXEMPEL 2 Framställning av en kolofoniumetenoxidaddukt. 300 g balsamharts satsas med 0,3 % vattenhaltig kalium- lut i en autoklav, vilken spolas med kvävgas och därefter avvattnas vid 120-l30°C. Därefter doseras 440 g etenoxid portionsvis under omröring vid l60°C i autoklaven, varvid trycket inte skall stiga över 5 bar. Efter det att hela mängden etenoxid har tillsattsuppvärmes reaktionsbland- 10 15 20 25 30 35 448 892 6 ningen ytterligare 1 h vid denna temperatur.

Examænr 3 _ 300 g av ett enligt exempel l framställt förstärkt material på kolofoniumbas omsättes på samma sätt som i exempel 2 med 528 g etenoxid.

EXEMPEL 4 ' 400 g av en enligt exempel 2 framställd hartssyra- etenoxidaddukt uppvärmes till l20°C och försättes por- tionsvis med 96 g amidosulfonsyra, varvid man skall se till att temperaturen inte överstiger l20°C. Detta förlopp tar ca 1,5 h, varefter man låter det hela efter- reagera ytterligare 1,5 h vid l20°C, därefter kyler till ca 70~80°C och neutraliserar monoetanolamin så långt att pflevärdet i en 10 % vattenlösning ligger mellan 7 och 8. Genom omsaltning med KOH framställs det mot- svarande kaliumsaltet._ EXEMPEL 5 828 g av en enligt exempel 3 framställd förstärkt hartssyraetenoxidaddukt uppvärmes till l20°C och för- sättes portionsvis med 96 g amidosulfonsyra, varvid man skall se till att temperaturen inte överstiger l20°C.

Vidarebearbetningen följer analogt med exempel 4. Vid detta förfarande överförs inte alla reaktionsbenägna grupper till sulfatet.

EXEMEL 6 Framställning av en kaseinfri hartsemulsion. 800 g av ett med fumarsyra förstärkt harts (framställt enligt exempel l) smälts och försättes vid l20°C med 4 % av ett dispergeringsmedel enligt exempel 4. (Disper- geringsmedlet kan vara löst i förväg i vatten. I detta fallet måste man dosera långsamt, eftersom annars en alltför stor skumbildning inträder genom avgående vatten-'I ånga.) När harts-dispergeringsmedelsblandningen har nått en temperatur av ca lO0°C tillsättes vatten lång- samt under samtidig kraftig omröring. Temperaturen på det tillsatta vattnet uppgår till da 80-90°C. Efter ca 400 ml vattentillsats erhålles en högviskös vatten-i-o1ja- -emulsion, vilken efter ytterligare vattentillsats slår 'b 10 15 20 25 30 35 448» 892 7 om till en olja-i-vatten-emulsion. Därefter tillsättes ytterligare ca 800 ml vatten, varvid en 40 % emulsion erhålles. Vid avkylningen omvandlas emulsionen till en dispersion, vars partiklar i medeltal uppvisar en stor- lek av 0,2-Qfiipm. Dispersionen kan lagras längre tid (minst 3 månader) utan att ett sediment uppträder.

EXEMPEL 7-10 I följande exempel används limningsmedlet enligt uppfinningen vid 0,75 % atro-liminförande i det sura och neutrala pH-omrâdet för limning av papper och jämförs med under tillsats av kasein framställda hartsemulsioner. De i följande tabell sammanfattade resultaten av limtestet visar att papperslimningsmed- let enligt uppfinningen uppvisar bättre Cobb-värde och beträffande_bläck och remission åtminstone lika goda värden som hartsemulsioner med kasein.

'I samtliga exempel var massasammansättningen: 50 % tallsulfatmassa, 25 % björksulfatmassa, 25 % boksulfatmassa. Malningsgraden uppgick till 24°SR.

I exemplen 7-8 inställdes pH-värdet med alun till 4,5, i exemplen 9-10 inställdes pH-värdet med natrium- aluminat resp alun till 6,5. I exemplen 9-10 användes dessutom ytterligare 0,04 vikt% "Etaturin N76" (“Etaturin" är ett polyamidaminoepiklorhydrinharts, vilket används som våtstyrkemedel eller retentionsmedel).

Följande mätmetoder användes: l. Limningsgrad gentemot bläck med Hercules Sizing Tester, enligt bruksanvisningen från tillverkaren Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA. Man mäter den tid i sekunder som går till remissionsfallet till 80 % av remissionsvärdet från papper, när provbläcket påföres på papperet och slår igenom papperet.

Provbläck: Pappersprovbläck, blått, enligt DIN 53126 2. Cobb-test: (DIN-norm 53/32 - 1 min) a) Sugförmåga gentemot vatten, uttryckt i g/m2 vatten- upptagning efter l min kontakt med vatten. b) Sugförmåga gentemot lO % Na2CO3-lösning, uttryckt i g/m2 efter kontakt i l min, såsom under 2a). 44.8 892 8 Ytterligare detaljer till mätmetoderna kan hämtas ur den ovan nämnda boken av Engelhart blna (se sid 12).

TABELL 5 Exempel Dispergering- Cobb Bläck 80 % remission medel 0.S. S.S. 0.S. S.S. 7 4 17 16 . 190 320 8 5 18 19 180 290 10 Hartsemulsion 19 21 150 220 med kasein 9 4 16 16 620 820 10 5 15 16 740 860 Hartsemulsion 18 18 630 840 l5 med kasein .¿*\

Claims (9)

fr 10 15 20 25 30 35 448- 892 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av ett pappers- limningsmedel i form av en vattendispersion med hög halt fritt harts av förstärkt kolofoniumharts och/eller oförstärkt kolofoniumharts, fyllmedel, vatten och an- joniska dispergeringsmedel, k ä n n e t e c k n a t av att_man under användning av polyetoxylerat, sulfo- nerat kolofoniumharts eller kolofoniumhartsderivat som dispergeringsmedel framställer en dispersion av för- stärkt kolofoniumharts och/eller oförstärkt kolofonium- harts, fyllmedel och vatten enligt inversionsförfarandet.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att man som dispergeringsmedel använder poly- etoxylerat, sulfonerat, med förstärkningsmedel på basis av a,ß-omättade, alifatiska karbonsyror eller tillgäng- liga anhydrider därav förstärkt kolofonium.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att man som dispergeringsmedel använder de genom omsättning med saltbildande baser erhållna sal- terna av polyetoxylerat, sulfonerat kolofonium. I

4. Förfarande enligt ett eller flera av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att dispergeringsmedlet innehåller 35-70 vikt% etenoxid, räknat på molekylvikten av anjonen.

5. Förfarande enligt ett eller flera av de före- gående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att vid framställningen av dispergeringsmedlet används amido- sulfonsyra som sulfoneringsmedel.

6. Förfarande enligt ett eller flera av de före- gående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att disper- sionen framställs i frånvaro av skyddskolloid, såsom kasein eller andra proteiner.

7. Papperslimningsmedel, bestående av 10-60 vikt% förstärkt kolofonium och/eller oförstärkt kolofonium, l-10 vikt% beräknat på den totala materialvikten, av ett polyetoxylerat, sulfonerat kolofoniumharts eller 448 892 10 kolofoniumhartsderivat liksom eventuellt kända fyll- medel och vatten till_l00 Vikt%.

8. Papperslimníngsmedel, bestående av 20-40 vikt% förstärkt kolofonium och/eller oförstärkt kolofonium, 5 3-6 vikt% beräknat på den totala materialvikten av ett polyetoxylerat, sulfonerat kolofoniumharts eller kolo- foniumhartsderivat liksom eventuellt kända fyllmedel och resten vatten till 100 vikt%.

9. Användning av papperslimningsmedlet enligt lO krav 7 vid limning av papper. Ar ~'