DE2240396A1 - Mittel und verfahren zur neutralleimung kreidegefuellter papiere, pappen und anderer cellulosehaltiger materialien - Google Patents
Mittel und verfahren zur neutralleimung kreidegefuellter papiere, pappen und anderer cellulosehaltiger materialienInfo
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Description
- Mittel und Verfahren zur Neutralleimung kreidsgefüllter Papiere, Pappen und anderer cellulosehaltiger Materialien Bei der leimung von Papier, Kartqn oder Pappe wird bekanntlich deren Flüssigkeitsaufnahme oder -durchringung reduziert. Da durch wird Papier beschreibbar und ein zu rasches Eindringen von aufgebrachter Streichfarbe vermieden. Eine große Rolle spielt die Leimung weiterhin bei der Verwendung von Papier als Druckträger, insbesondere i.m Offsetdruck.
- Zur Leimung werden in vielen Fällen schwach bis stark verseifte Kolophoniumharze eingesetzt. Ausfällung und Fixierung dieser -Harze alf die Cellulosefasern erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Aluminiumsulfat, und zwar in einem pH-Bereich zwischen etwe 4,0 und 5q0. nas hat z13r Folge, daß die gebildeten Papiere und die cellulosehaltigen Suspensionen freie Säure enthalten und dementsprechend allch eine saure Reaktionsweise zeigen. Aus diesem Grunde kann die wirtschaftlich besonders interessante Kreide. die sich unterhalb eines pH-Wertes von 6,5 zersetzt, als Füllstoff nicht verwendet werden.
- Die saure Leimungsweise mit Kolophoniumharze hat aber auch noch andere Nachteile. So werden durch dpn Säuregehalt Alterungsbeständigkeit und mechanische Festigkeiten der Papiere herabgesetzt. Auch wird i.n vielen Fällen die Drii ckf arbenaufnahme verzözert. Darüberhinaus kommt es wegen der sauren Betriebsweise im verstärkten Maße zu Korrosionserscheinungen an Sieben und Maschinenteilen.
- Es hat daher al7ch nicht an Versuchen gefehlt, Mittel und Wege u finden, mit deren Hilfe cellulosehaltige Materialien im neutralen Bereich geleimt werden können. So wurden beispielsweise hierfür bereits Kunststoffe auf Basis von Maleinsäure-Kopolymerisaten bzw. Styrol-Kopolymerisaten vorgeschlagen.
- Auch wurde schon vorgeschlagen, als Leimungsmittel Ketendimere, die erst während der Trocknung der Faserstoffbahnen aktiviert und damit wirksam werden, einzusetzen. Alle diese bekanntgewordenen Verfahren weisen zwar bestimmte Vorteile auf, sind jedoch nur beschränkt einsetzbar. So können beispielsweise stark holzhaltige Papiere und solche alls Altparier zusammen mit Ketendimeren nicht verarbeitet werden. Außerdem wird deren Wirksamkeit durch Metallsalze wie Alaune stark beeinträchtigt.
- Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Mittel zir Neutralleimung von kreidegefüllten Panieren und anderen cellulosehaltigen Materialien, z. B. Faserstoffvliesen, zu finden, durch welches die angegebenen nachteile beseitigt werden können.
- Die Lösung der gestellten Allfgabe besteht darin, daß das Leimungsmittel ans einer wäßrigen Dispersion besteht, die 50 bis 95 Gew.-s einer ganz oder mindestens bis zu 50 % verseiften Ölfettsäure mit 12 bis 24 C-Atomen und 50 bis 5 Gew.-% einer polymeren carboxylgruppenhaltigen Verbindung enthält. Die erfindungsgemäß eingesetzten Fettsäuren können sowohl geradkettig als auch verzweigtkettig sein. Auch können sie bis zu 20 Gew.-;o, bezogen auf die Fettsäuren, gesättigter Natur sein.
- Auch ist es für den Erfindungsgegenstand ohne Bedeutung, ob natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte Fettsäuren verwendet werden. So kann beispielsweise die Verwendung natürlich vorkommender flüssiger Clsäuren wie Rübölfettsäure aus wirtschaftlichen Gründen von besonderem Vorteil sein.
- Die Verwendung teilverseifter ungesättigter Fettsäuren in Leimungsmitteln ist zwar bereits aus der OS 2 029 655 bekannt, jedoch hat sich gezeigt, daß die vorbeschriebenen Mittel zur Leimung im Neutral bereich nicht geeignet sind. Wie nämlich gefunden wurde, können derartige Leimungsmittel im Neutralbereich erst dann in zufriedenstellender Weise ausgefällt und auf den Cellulosefasern fixiert werden, wenn sie sowohl einen höheren Verseifungsgrad aufweisen als ach in Mischung mit polymeren carboxylgruppenhaltigen Verbindungen eingesetzt werden.
- Durch die Mitverwendung der carboxylgruppenhaltigen Polymeren wird überraschenderweise das Aufzugsvermögen auf den Fasern erheblich verbessert, insbesondere dann, wann sie mit kationisch wirksamen Mitteln ausgefällt werden, z. B. Aluminiumsulfat.
- Die polymeren carboxylgruppenhaAtigen Verbindungen können wie die Fettsäuren sowohl natürlicher als auch synthetischer Herkunft sein. Besonders geeignet sind in Wasser lösliche Salze hochverätherter Carboxylmethylcellulosen, jedoch können auch andere Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise die Natriumsalze der Alginsäure. Nach einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist die polymere carboxylgrupnenhaltige Verbindung in Mengen von 10 - 35 Gew.% in der Dispersion enthalten.
- Wie bereits erwähnt wurde, ist zur Erzielung eines guten Neutralleimungseffektes ein höherer Verseifungsgrad der Ölfettsäure erforderlich. Erfindungsgemäß beträgt er mindestens 50 %. liegt aber vorzugsweise zwischen 70 und 90 %. Die Verseifung der Fettsäure wird mittels Alkalihydroxiden oder Ammoniumhydroxid durchgeführt. Sie kann sowohl bei Zimmer temperaturen, beispielsweise mit Ammoniushydroxid, als auch bei erhöhten Temperaturen, beisnielsweise mit Alkalihydroxiden, bei Temperaturen zwischen 70 und 800C, erfolgen. Wie sich weiterhin herausgestellt hat, werden Olsä1aren vorteilhafterweise mit Kalilauge verseift, da hierbei eine besonders gute Fließfähigkeit der Leimungsdispersion erreicht wird. Erforderlichenfalls kann die Fließfähigkeit auch in an sich bekannter Weise durch Zugabe viskositätsvermindernder Stoffe, z. B.
- Harnstoff oder Dyandiamid, verbessert werden.
- An dieser Stelle wird weiter darauf hingewiesen, daß die verseiften Fettsäuren selbstverständlich auch als Mischungen, z. B. Gemische aus Ölfettsäuren mit 16 - 20 C-Atomen, eingesetzt werden können. Auch kann ein Teil der Fettsäuren durch andere hydrophobierend wirkende Stoffe ersetzt werden. z. B.
- Paraffina und Wechse. Auch können in die wäßrige Dispersion weitere in der Papierindustrie übliche Hilfsstoffe eingebracht werden, z. B. Stärken. Methylcellulosen. Farbstoffe.
- Fungizide u.a.
- Anband der nachstehenden Beispiele wird nunmehr der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Die Mengenahgaben in den Beispielen beziehen sich, wenn nicht anders festgelest, auf Gewichtsteile.
- Beispiel 1 Es wird ein Ansatz hergestellt aus 145 dest. Rübölfettsäure 35 handelsübliche Carboxymethylcellulose (Tylose CBS 30R) 20 KOH (fest) 800 heißes Wasser von ca. 80°C Die Vermischune erfolgt unter intensivem Rühren bei einer Temperatur zwischen 70 und 80°C (1 Stunde). Dabei erfolgt Lösung der Carboxymethylcellulose, die in Form ihres Natriumsalzes vorliegt und Verseifung der Fettsäure. Anschließend wird die Dispersion abgefüllt und erkalten gelassen.
- Beispiel 2 Folgende Bestandteile werden vermischt 150 dest. Rübölfettsäure 20 Alginat (ProtacellR) 22 KOH (fest) 8 Harnstoff 800 heißes Wasser von 80°C Die Vermischung, das Lösen und die Verseifung erfolgt wiederum bei 70 bis 80°C über einen Zeitraum von etwa einer Stunde. Dsnah läßt man die Dispersion in einen Vorratsbehälter ab nnd erkalten.
- Beispiel 3 Es wird folgender Ansatz gemacht 100 dest. Rübölfettsäure 35 bandelsübliche Caroxymethylcellulose 45 Paraffin (Erweichungspunkt 54/56°C) 15 KOH (fest) 5 Harnstoff 800 heißes Wasser von ca. 80°C Die Dispergierung erfolgt wie oben beschrieben.
- Beispiel 4 Man gibt zusammen 140 dest. Rübölfettsäure 30 bandelsübliche Caroxymethylcellulose (Tylose CBS 70R) 15 KOH (fest) 10 Triäthanolamin 5 Dicyandiamid 800 heißes Wasser von ca. 800C Die Verarbeitung erfolgt wie oben angegeben.
- Die nanh den Beispielen hergestellten Leimungsmittel sind fließfähig und eignen sich vorzüglich zur Herstellung kreidegefüllter Papiere, selbst dann, wenn die Papiermasse aiis stark holzhaltigen Anteilen besteht und hohe Füllstoffeinträge erforderlich sind.
- Beispiel 5 Die Ausgangsstoffe 150 dest. Rübölfettsäure 35 handelsübliche Carboxymethylcellulose (Tylose CBS 30R) 5 Harnstoff werden vermischt mit 775 kaltem Wasser.
- Nach inniger Verteilung gibt man portionsweise hinzu 35 Ammoniak (25 %ig) und rührt weiter, bis eine dünnflüssige Dispersion entsteht.
- Beisni ei 6 Im Versuchslabor wird ein holzhaltiges kreidagefülltes Panier auf einer Papiermaschine hergestellt. Der Faserstoffeintram besteht aus 50 gebl. Fichtensu'fitzellstoff (350S.R.) und 50 gebl. Holzschliff (stippenfrei aufgeschlagen).
- An Füllstoff werden zugegeben 20 handelsübliche Kreide.
- Nach inniger Durchmischung werden 1,5 Neutralleimungamittel nach Beispiel 1 und 4,0 Aluminiumsulfat zugegeben, beide in Form einer 10 %igen waßrigen Lösung.
- Im Stoffauflauf stellt sich ein pH-Wert von 6,9 ein.
- Die Konzentration der Fest stoffe in der Leimungsbütte beträgt 2,5 %. im Stoffauflauf ca. 1,8 %.
- Das neutralgeleimte Papier läuft störungsfrei über die Papiermaschine. Es wird ein Papier mit einem Flächengewucht von 84.6 g/m² erhalten, das bei der Uberprüfung des Leimungsgrades folgende Werte ergibt: (Die Prüfung wurde gemäß den Normen mit Prüftinte vorgenommen, deren pH-Einstellung bei 1,8 # 0,1 liegt).
- Schwimmdauer 5 (min) Oberseite Unterseite 32,15 25,06 Hieraus wurde der Leimungsgrad gemäß Zellcheming-Merkblatt V/15/60 errechnet, wonach bei f = 1 - 10 von einer schwachen Leimung, bei f = 10 - 20 von einer mittleren Leimung, bei f = > 20 von einer starken Leimung gesprochen wird.
- Daraus ergaben sich folgende Werte: Leimungsgrad f Oberseite Unterseite 35,0 30,95 Es werde demgemäß eine sehr starke Leimung erreicht.
- Beispiel 7 Unter Verwendung des Leimungsgradprüfers PLG, der von der Fa. K. Schröder KG, Weinheim, vertrieben wird, wurde die Leimungsresistenz gegenüber aciditätsmäßig verschieden eingestellten Prüftinten nach DIN 53 126 überprüft. Verwendet wurde hierzu das nach Beispiel 6 hergestellte Panier.
- Alis den optisch erha]tenen Durchdringungswarten mit dem Zeitablauf der Tinteneinwirkung unterschiedlichen pH-Einstellungen ergaben sich folgende Daten: Eingestellter Durchdringungsdauer Leimungsgrad pH-Wert der bis zum Halbiert f Prüftinte (min) (sec) 0,5 - 41 0,1 1,0 2 30 4,8 1,5 6 11 11,9 2.0 > 30 > 50 2.5 > 30 > 50 3.0 > 30 > 50 4.0 > 30 > 50 5.0 > 30 > 50 6.0 > 30 > 50 7.0 > 30 > 50 Die Tabelle zeigt, daß die Leimung bei Berührung mit Flüssigkeiten über einen weiten pH-Bereich stabil ist.
- Beispiel 8 In Tinten mit verschiedenem pH-Wert wurden Prüfstreifen für 30 Minuten eingehängt und danach die Steighöhen ausgemessen. Füh- das nach Beispiel 5 hergestellte Panier ergaben sich folgende Meßwerte: Eingestellter pH-Wert Streifensaughöhe der Prüftinte nach 30 min (mm) 2.0 4.7 3.0 4.5 4.0 4.0 590 390 6,0 2,0 Die Steighöhe in einem ungeleimten Papier betrug im Vergleichsversuch 5090 mm.
- Beispiel 9 Die flächenmäßige Benetzung und Durchdringung wurde nach dem Cobb-Test (Handbruch der Papier- und Pappenfabrikation (Papierlexikon), Sändig-Verlag KG Wiesbaden 1962, S. 234 ff) gemessen. Normalerweise wird zu diesem Test destilliertes Wasser benutzt, in Anlehnung an die Versuchsmethodik der Beispiele 7 und 8 wurde hier wiederum die pH-Einstellung modifiziert.
- pH-Einstellung Cobb-Wert des Wassers nach 60 sec 0,5 132 1.0 111 1,5 66 2,0 2,5 22 20 4,0 19,5 5.0 19 6.0 18,5 7.0 18 Noch bemerkenswerter als die vorstehenden Ergebnisse ist die hohe Alkalibeständigkeit. In Weiterführung des Cobb-Testes wurden Messungen mit Wasser alkalischer Einstellung durchgeführt, deren Ergebnisse nachfolgend aufgezeichnet sind: pH-Einstellung Cobb-Wert des Wassers nach 60 sec 8.0 19 9.0 19,5 10,0 23,5 11,0 30 1?,0 42 5 61 Zwar ist, ie stärker man in das alkalische Gebiet kommt wiederum ein Anstieg der Werte 701 ver7eichnen aber selbst bei pH = 11,0 liegt der Wert in einer Größenordnung, bei der man noch von einer Halbleimung snrechen kann. Somit kann für diese Art der Leimung auch eine gewisse Alkalistabilität galtend gemacht werden, welche insbesondere für Streichrohpaniere von besonderer Bedeutung ist.
Claims (10)
1) Mittel zur Neutralleimung kreidegefüllter Papiere, Pappen und anderer
cellulosehaltiger Materialien dadurch gekennzeichnet, daß es alls einer wäßrigen
Dispersion besteht.
die 50 - 95 Gew.-% einer ganz oder mindestens bis zu 50 % verseiften
Ölfettsäure mit 12 bis 24 C-Atomen und 50 bis 5 Gew.-% einer polymeren carboxylgruppenhaltigen
Verbindung enthält.
2) Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fattsäuregemisch,
insbesondere ein Gewisch aus Fettsäuren mit 16 - 20 C-Atomen enthält.
3) Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die verseifte Fettsä"re ganz oder teilweise als Alkalisalz. insbesondere jedoch
als Kalium- oder Ammoniumsalz vorliegt.
4) Mittel nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
polymere carboxylgruppenhaltige Verbindung in Mengen von 10 - 35 Gew.-% enthalten
ist.
5) Mittel nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet.
daß die polymere carboxylgruppenhaltige Verbindung das Alkalisalz
einer hochverätherten Carboxylmethylcellulose ist.
6) Mittel nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet.
daß die polymere carboxylgruppenhaltige Verbindung das Alkali salz
einer Alginsäure ist.
7) Mittel nach den Ansnrür'hen 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß es
einen Stoff zur Erniedrigung dor Viskosität enthält,
beispielsweise
Harnstoff oder Dyandiamid.
8) Verfahren zur Herstellung des Leimungsmittels gemäß den Ansprüchen
1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die blfettsäuren mit der Lösung eines Alkalihydroxids
oder Ammoniumhydroxids dispergiert und mit einer polymeren wasserlöslichen carboxylgruppenhaltigen
Verhindung vermischt wird.
9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung
der Fettsäuren mit Alkalihydroxid, insbesondere Kaliumhdroxid, bei einer Temperatur
von 70 - 800C durchgeführt wird.
10) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseifung
der Fettsäuren mit Ammoniumhydroxid bei Zimmertemperatur durchgeführt wird.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722240396 DE2240396C3 (de) | 1972-08-17 | Mittel und Verfahren zur Neutralleimung kreidegefülter Papiere, Pappen und anderer cellulosehaltiger Materialien | |
| NO316773A NO139389C (no) | 1972-08-17 | 1973-08-08 | Middel til noeytralliming av med kritt fylt papir, papp og andre celluloseholdige materialer, samt fremgangsmaate til fremstilling av dette |
| CH1151373A CH569835A5 (de) | 1972-08-17 | 1973-08-09 | |
| DK446273A DK138812C (da) | 1972-08-17 | 1973-08-14 | Middel til neutrallimning af kridtfyldt papir,pap og andre celluloseholdige materialer og fremgangsmaade til fremstilling af midlet |
| FI256873A FI57279C (fi) | 1972-08-17 | 1973-08-16 | Aemne och foerfarande foer neutrallimning av kritfyllt papper papp och andra cellulosahaltiga material |
| CA178,953A CA1007809A (en) | 1972-08-17 | 1973-08-16 | Neutral sizing of chalk filled paper, paperboard or similar cellulosic material |
| AT717773A AT333589B (de) | 1972-08-17 | 1973-08-16 | Mittel zur neutralleimung kreidegefullter papiere, pappen und anderer cellulosehaltiger materialien und verfahren zu dessen herstellung |
| SE7311168A SE384057B (sv) | 1972-08-17 | 1973-08-16 | Medel for limning av cellulosahaltigt material samt sett att framstella ett sadant medel |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| DE2240396C3 DE2240396C3 (de) | 1977-01-13 |
Family
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0263519A2 (de) * | 1986-10-08 | 1988-04-13 | Institut für Papier-,Zellstoff-und Fasertechnik der Technischen Universität Graz | Mittel zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Papier und Karton |
| WO2002086238A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | M-Real Oyj | Filler and a process for the production thereof |
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| EP0263519A2 (de) * | 1986-10-08 | 1988-04-13 | Institut für Papier-,Zellstoff-und Fasertechnik der Technischen Universität Graz | Mittel zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Papier und Karton |
| EP0263519A3 (en) * | 1986-10-08 | 1988-09-07 | Institut Fur Papier-,Zellstoff-Und Fasertechnik Der Technischen Universitat Graz | Means for improving the printability of paper and cardboard |
| WO2002086238A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | M-Real Oyj | Filler and a process for the production thereof |
| US7083703B2 (en) | 2001-04-24 | 2006-08-01 | M-Real Oyj | Filler and a process for the production thereof |
Also Published As
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| CA1007809A (en) | 1977-04-05 |
| FI57279C (fi) | 1980-07-10 |
| DK138812C (da) | 1979-04-09 |
| AT333589B (de) | 1976-11-25 |
| SE384057B (sv) | 1976-04-12 |
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| NO139389C (no) | 1979-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |