DE1210313B - Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zur Papierleimung - Google Patents

Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zur Papierleimung

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DE1210313B DEB66341A DEB0066341A DE1210313B DE 1210313 B DE1210313 B DE 1210313B DE B66341 A DEB66341 A DE B66341A DE B0066341 A DEB0066341 A DE B0066341A DE 1210313 B DE1210313 B DE 1210313B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
D21d
D21h
Deutsche Kl.: 55c-2
Nummer; 1210313
Aktenzeichen: B 66341VI b/55 c
Anmeldetag: 14. März 1962
Auslegetag: 3. Februar 1966
Die Erfindung betrifft die Verwendung von PoIy-N-vinylimidazol zur Leimung von Papier.
Es wurde gefunden, daß sich Poly-N-vinylimidazol allein oder zusammen mit anderen Leimungsmitteln hervorragend zur Leimung jeglicher Papiersorten eignet.
Man kann das Poly-N-vinylimidazol wie herkömmliche Leimungsmittel bei der Papierherstellung anwenden; bevorzugt wird die Zugabe in Form hochverdünnter wäßriger Lösungen in solchen Mengen, daß ι ο die Konzentration des Poly-N-vinylimidazols im Faserbrei 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Faserstoffgehalt des Faserbreis, beträgt, wenn das Poly-N-vinylimidazol allein verwendet wird. Der Leimungseffekt ist dabei unabhängig vom K-Wert des Poly-N-vinylimidazols.
Das Poly-N-vinylimidazol eignet sich sowohl zur Masseleimung als auch zur Oberflächenleimung des Papiers; im letztgenannten Fall wird das ungeleimte oder verbesserungsbedürftige Papier mit etwa 0,1- bis 1%'gem wäßrigem Poly-N-vinylimidazol behandelt.
Mit Poly-N-vinylimidazol lassen sich alle Papierfasersorten leimen, besonders gut jedoch ungebleichte ligninhaltige Faserstoffe.
Durch die Leimung mit Poly-N-vinylimidazol wird nicht nur die Naßfestigkeit des Papiers erhöht, sondern auch die Trockenfestigkeit. Daher kann man, falls dies aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, darauf verzichten, andere Papierhüfsmittel, die zur Erhöhung der Trockenfestigkeit dienen, mitzuverwenden. Das gleiche gilt für Papierhilfsstoffe, die zur Mahlgraderniedrigung dienen; auch hier hat das Poly-N-vinylimidazol eine gute Wirkung.
Obgleich die mit Poly-N-vinylimidazol geleimten Papiere sehr naßfest sind, sind sie doch gut benetzbar, so daß man sie z. B. gut färben, bedrucken und beschreiben sowie mit wäßrigen Lösungen und Dispersionen nachbehandeln kann.
Poly-N-vinylimidazol ist allen bisher bekannten Leimungsmitteln verfahrenstechnisch überlegen.
In seiner Wirksamkeit zeichnet sich Poly-N-vinylimidazol durch eine Reihe hervorragender Merkmale aus, die bisher in keinem Leimungsmittel vereinigt waren.
So fallen beispielsweise die bei der Harzleimung bekannten Nachteile, etwa die durch das Zweikomponentensystem bedingte intermittierende Arbeitsweise, Dosierungsschwierigkeiten, Temperaturempfindlichkeit, saure Reaktion des Papiermaschinenwassers und des fertigen Papiers, welches dadurch weniger fest, weniger alterungsbeständig und weniger alkaliresistent ist, bei der Verwendung von Poly-N-vinylimidazol fort.
Verwendung von Poly-N-vinylimidazol
zur Papierleimung
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Als Erfinder benannt:
Dr. Franz Poschmann, Ludwigshafen/Rhein
Gegenüber anderen Leimungsmitteln, die nur aus einer Komponente bestehen, bietet die Verwendung von Poly-N-vinylimidazol ebenfalls wesentliche Vorteile. Sind diese Leimungsmittel wasserunlöslich, so muß man Dispergiermittel mitverwenden. Abgesehen davon, daß Dispersionen nur unter genau einzuhaltenden Betriebsbedingungen stabil bleiben, können die Dispergiermittel ihrerseits die Qualität des Papiers in unerwünschter Weise beeinflussen. Auch die bisher empfohlenen wasserlöslichen, nur aus einer Komponente bestehenden Leimungsmittel haben sich nicht bewährt; hier wurden beispielsweise Kondensationsprodukte aus Polyalkylenpolyaminen und höheren Fettsäuren vorgeschlagen (unter anderem deutsche Auslegeschrift 1 012165), jedoch neigen solche Lösungen stark zum Schäumen, das Papier muß zur Entwicklung der Leimung länger und höher als sonst üblich erhitzt werden, und häufig läßt die Festigkeit so geleimter Papiere sehr zu wünschen übrig.
Das Poly-N-vinylimidazol läßt sich leicht dosieren, so daß eine kontinuierliche Arbeitsweise bei stets gleichbleibender Leimungsstoffkonzentration möglich ist. Der Leimungseffekt wird von den bei der Papierherstellung praktisch vorkommenden pH-Werten nicht beeinflußt; dies ist überaus wichtig für die Herstellung neutral reagierender hochwertiger Papiere; weiterhin ist die Leimung nicht an eine bestimmte Temperaturbehandlung gebunden.
Besonders überraschend ist es, daß das Poly-N-vinylimidazol — obwohl es wasserlöslich ist — durchschnittlich zu über 80% auf den Papierfasern fixiert wird.
Bei der Verwendung von Poly-N-vinylimidazol ist die gleichmäßige Verteilung des Leimungsstoffes gewährleistet; es verursacht kein Schäumen im Betriebswasser der Papiermaschine, und das fertige Papier ist geruchlos.
609 503/205
3 4
Die Leimung wird allenfalls durch hydrophobierende N-vinylimidazol, bezogen auf die Menge des Faser-Stoffe, wie unverseifte Harze oder Paraffin, beein- Stoffs, bei pH 7 geleimt und wie üblich zu Papier trächtigt, die meisten anderen Stoffe, z. B. Kolopho- verarbeitet. Dieses Papier .hat bis zum 50%igen niumseife und Alaun, stören nicht, so daß es möglich Durchschlag eine Schwimmzeit von 300 Sekunden auf ist, auch Papierbrei aus harzgeleimten Altpapieren 5 Tinte und von über 150 Minuten auf Wasser. -mit Poly-N-vinylimidazol wieder zu leimen.
Die für die Güte ,einer Leimung in erster Linie " Beispiel 5
kennzeichnende Eigenschaft ist die Verbesserung der
Widerstandsfähigkeit des Papiers gegen Wasser. Die Ein Papier aus ungebleichtem Sulfitzellstoff fMahlin dieser Hinsicht bisher besten Leimungsgrade io grad 20° SR), das mit 0,8 % Poly-N-vinylimidazol, wurden bei der Harzleimung erzielt; Leimung mit bezogen auf die Menge des Faserstoffs, bei pH 7 Poly-N-vinylimidazol bringt gleich oder fast gleich geleimt wurde, hat bis zum 50%igen Durchschlag eine gute Ergebnisse. Sehr hoch wasserfeste Papiere erhält Schwimmzeit von 240 Sekunden auf Tinte und von man, wenn man bei der Harzleimung Poly-N-vinyl- über 90 Minuten auf Wasser,
imidazol mitverwendet. 15
Beispiel 1 Beispiel 6
Ein Faserbrei aus 4,21 Wasser und 16,8 g gebleich- Ein saugfähiges Papier von 75 g/m2 aus ungebleichtem Sulfitzellstoff (Mahlgrad 35° SR) wird tem Natronzellstoff wird mit 0,l%iger Poly-N-vinyl-
a) mit 135 ml einer 0,l%igen Poly-N-vinylimidazol- ao imidazollösung getränkt, zwischen Filterpapier ablösung (=135 mg = 0,8%, bezogen auf den gepreßt und an der Luft getrocknet. Die in üblicher Faserstoffgehalt), Weise bestimmte Schwimmdauer des Papiers betrug
b) mit 168 ml einer 0,l%igen Harzleimlösung über 2 Stunden·
(= 168 mg = 1 °/q> bezogen auf den Faserstoff- Beispiel?
gehalt), und so viel einer l%igen Alaunlösung, 25 „. -i.i-t.iXT* n * «· · j · η n- j
bis die Faserstoffsuspension den pH-Wert 5 hat, ?n m gebleichter Natronzellstoff wird rm Hollander
und ^ r auf 30° SR ausgemahlen und
c) sowohl mit der Poly-N-vinylimidazollösung a) a) ohne Zusatz eines Leimungsmittels bei pH 7, als auch mit den Harzleimkomponenten b) 30 b) mit 0,5% Harzleim (bezogen auf die Menge des
versetzt und wie.üblich zu Papieren des Quadratmeter- Faserstoffes) und Alaunsalz bei pH 5 und
gewichtes 75 g/m2 verarbeitet. · C)1nJt l°/0 Poly-N-vinylimidazol bei pH 7
Die Wasserresistenz dieser Papiere wurde mit Hilfe
der Schwimmprobe bestimmt, bei der diejenige Zeit auf übliche Weise zu Papieren des Quadratmetergemessen wird, in der das Wasser durch die Hälfte 35" gewichtes 75 g/m2 verarbeitet,
eines schwimmenden Stück Papiers durchgetreten ist. Die wie im Beispiel 1 ermittelte Wasserschwimm-Diese Zeiten betrugen bei a) 360 Sekunden, bei b) dauer dieser Papiere betrug bei a) weniger als 1 Sekunde 420 Sekunden und bei c) ungefähr 2 Stunden. und bei b) und c) über 2 Stunden. Die analog gemes-Das Poly-N-vinylimidazol wurde bei der Leimung a) sene Tintenschwimmdauer betrug bei a) ebenfalls zu 83 % auf der Faser adsorbiert. 40 weniger als 1 Sekunde, bei b) 32 Minuten und bei c) . . 36 Minuten. Die Werte für die Trockenreißlänge Beispiel Z waren für a) 6760 m, für b) 5650 m und für c) 10460 m. Ein Papierfaserbrei aus 12 g Natronzellstoff und Die Naßreißlängen, gemessen bei 20° C nach einer 31 Wasser wird mit 120 mg Poly-N-vinylimidazol (in Tauchdauer von 2 Stunden, waren bei a) 91 m, bei b) Form einer 0,l%igen wäßrigen Lösung) versetzt und 45 340 m und bei c) 1180 m.
in üblicher Weise bei pH 7 zu einem Papier von 75 g/m2
verarbeitet. Dieses Papier ließ bei der Schwimmprobe Beispiel 8
nach 2 Wochen noch keinen Wasserdurchtritt erkennen; erst nach 4 Wochen begann an einzelnen Stellen Bei einem Papier des Quadratmetergewichtes 75 g/m2 das Wasser durchzuschlagen. 50 aus ungebleichtem Natronzellstoff, Mahlgrad 30° SR, .... ' 0,4% Poly-N-vinylimidazol und 0,4% Feststoff einer Beispiel Dispersion eines Copolymerisates aus 54% Acryl-Ein Sulfitzellstoff (Mahlgrad 30° SR) wird nach säurebutylester, 23% Acrylnitril und 23% mit ' den Angaben des Beispiels 1 Dimethylsulfat quaterniertem Vinylimidazol war die
a) mit Polyvinylimidazol und 55 Wasserschwimmdauer länger als 2V2 Stunden und die
b) mit Harzleim und Alaun Tintenschwimmdauer länger als 2V4 Stunden.
versetzt und zu Papieren von 80 g/m2 verarbeitet. Die Beispiel 9
Reißlänge (das ist die Länge, bei der ein frei aufgehängtes Papierband unter seinem eigenen Gewicht 60 Eine Faserstoffsuspension aus 48% Holzschliff, reißen würde) betrug bei a) 5240 m und bei b) 4230 m. 32% ungebleichtem Sulfitzellstoff und 20% China-Die Tintenschwimmdauer (analog der Wasserschwimm- Clay wird
?Eboe), beimg bei a) 111Sekunden und bei b) a) ohne weiteren Zusatz bei pH 7,
172 Sekunden. ' . '.. TT . . A1 , . TT,,
5 b) mit 1 % Harzleim unter Alaunzusatz bei pH 5,5,
B e i s ρ i e 1 4 c) mit 1 % Poly-N-vinyümidazol bei pH 7 und
Ein Faserbrei aus 60% Holzschliff und 40% d) mit 1 % Poly-N-vinylimidazol und 1 % Harzleim
■ungebleichtem Sulfitzellstoff wird mit 1,2% Poly- unter Alaunzusatz bei pH 5,5

Claims (1)

  1. 5 6
    nach den Richtlinien des Zellcheming-Merkblattes 107 Beispiel 10
    zu Papieren des Quadratmetergewichtes 75 g/m2 ver-
    arbeitet, wobei die Entwässerungsgeschwindigkeiten Ein Papierbrei aus 1% ungebleichtem Natronzell-
    gemessen wurden. Diese betrugen bei a) 50 Sekunden, stoff und 99% Wasser wird auf 35° SR ausgemahlen
    bei b) 48 Sekunden, bei c) 40 Sekunden und bei d) 5 und bei pH 7
    37 Sekunden. a) ^t 0,4 % Poly-N-vinylimidazol und
    a)B7e50/derb) I5 er6or/eTlg2 S^Älsfö, aS" b> «* °'4°/° Feststoff der im BdsPiel 8 ^™*»
    a) 7,5 /ο, b) 15,6 /0, c) 12,5 /? und d) 19 0 /0 Asche, Dispersion zu Papieren des Quadratmetergewich-
    bezogen auf ihr ursprüngliches Trockengewicht; ^0 , , verarbeitet
    daraus geht hervor, daß Poly-N-vinylimidazol, insbe- io e
    sondere in Kombination mit Harzleim, auch ein Diese Papiere wurden nach der TAPPI-Vorschrift
    gutes Füllstoffretentionsmittel ist. T 441 m-58 für die Prüfung nach C ο b b auf ihr
    Die Werte für die Wasserschwimmprobe sind bei b) Wasseraufnahmevermögen untersucht. Die Werte
    rund 6 Minuten und bei c) und d) größer als 2 Stunden; betrugen bei a) 53 Cobb und bei b) 30 Cobb.
    bei der Tintenschwimmprobe wurden folgende Werte 15 Bei beiden Versuchen a) und b) ermäßigte sich
    gemessen: bei b) 7x/2 Minuten, bei c) 8V2 Minuten außerdem der Mahlgrad auf 25° SR.
    und bei d) 63 Minuten.
    Die Stoffsuspension zeigte bei den Versuchen c) Patentansprüche:
    und d) eine deutliche Flockung der Feinstfaseranteile. 1. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zur
    Nach dem Stillsetzen des Rührers neigte der Faserbrei 20 Masse- oder Oberflächenleimung von Papier,
    bei Versuch c) zum Sedimentieren, während man bei 2. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol nach
    Versuch d) Flotation erkennen konnte. Die Trübung Anspruch 1 zusammen mit anderen Leimungs-
    des ablaufenden Siebwassers war bei Versuch a) am mitteln.
    stärksten, bei den Versuchen b) und c) etwa gleich und 3. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol nach
    beim Versuch d) am geringsten. 25 Anspruch 2 bei der Harzleimung von Papier.
    609 503/206 1.66 © Bundesdruckerei Berlin
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