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Verfahren zur Herstellung von geleimten Papieren Die Erfindung betrifft
die Herstellung von Papieren unter Verwendung von Copolymerisaten katinnischer äthylenisch
ungesättigter Verbindungen als Papierleimmittel.
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Aus den belgischen Patentschriften 597 628, 599 540, 610 467 und 625
363 ist es bekannt, wäßrige Dispersionen kationischer Polymerisate von Vinylmonomeren,
die im Molekül einen aromatischen oder heterocyclischen Rest und mindestens ein
quaternäres Stickstoffatom enthalten, wie N-Vinyl-N'methylimidazolium-methylsulfat,
1, 2-Dimethyl-5-vinylpyridinium-methylsulfat oder 1-Benzyl-4-vinylchinolinium-chlorid,
zur Masse-und Oberflächenleimung von Papier zu verwenden. Aus der deutschen Auslegeschrift
1 070 828 ist bekannt, polymere quaternäre Ammoniumverbindungen durch Emulsionspolymerisation
quaternärer Aminoester der Acryl-oder Methacrylsäure herzustellen. Die deutsche
Auslegeschrift 1 053 783 beschreibt die Herstellung von Copolymerisaten von Estern
oder Amiden der Acryloder'Methacrylsäure, die im Ester-oder Amidteil des Moleküls
mindestens eine quaternäre Ammoniumgruppierung aufweisen, die über eine Alkylengruppierung
an das Heteroatom der Ester-oder Amidgruppe gebunden ist. Gemäß dieser Auslegeschrift
werden die quaternären Monomeren in Substanz, Lösung oder Emulsion in Gegenwart
der verschiedensten üblichen Polymerisationskatalysatoren mit Monomeren,
wie
Vinylaçetat, Vinylformiat, Yinylidenchlorid, Styrol, Isobutylen, Butadien oder Butylacrylat,
copolymerisiert. Die so hergestellten kationischen Copolymerisate lassen sich für
die verschiedensten Zwecke, z. B. zur Herstellung von Pressmassen, Formkörpern,
von Filmen, Fasern, als Klebemittel oder Lacke, oder als Hilfsstoffe in der Textil-,
Leder-oder Papierindustrie verwenden.
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Obwohl die deutsche Auslegeschrift 1 053 783 eine Vielzahl von Beispielen
von Dispersionen verschiedenster kationischer Polymerer enthält, wurde festgestellt,
ãaß praktisch alle diese Polymerisatdispersionen für die Verwendung als Papierleimmittel
unbrauchbar sind bzw. damit hergestellte geleimte Papiere unbefriedigende Bigenschaften
aufweisen.
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Es wurde nun gefunden, daß man geleimte Papiere mit berraschend vorteilhaften
Eigenschaften durch Behandeln von Faserstoffen oder Papierbahnen mit wäßrigen Dispersionen
kationischer Polymerisate in Kblicher Weise, gegebenenfalls unter Mitverwendung
Ublicher Hilfsmittel, herstellen kann, wenn man kationische Polymerisate als Papierleimmittel
verwendet, die aus A) 20 bis 60 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an Styrol
und/oder Acrylnitril, B) 20 bis 60 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an Estern
-T'drAcryl-und/oderMethacrylsäuremitAlkoholen,die 2 bis 8 Kohlenstoffatome im Alkoholrest
enthalten, C) 5 bis 50 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an Verbindungen
der allgemeinen'Formel
und D) 0 bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an von
den Monomeren A, B und C verschiedenen copolymerisierbaren äthylenisch ungesattigten
Verbindungen, durch Emulsionspolymerisation derart hergestellt wurden, daß bei der
Emulsionspolymerisation die Monomeren C ganz oder zum überwiegenden Teil vorgelegt
und die Monomeren A und B ganz oder zum überwiegenden Teil allmänlich den polymerisierenden
vorgelegten Monomeren zugegeben werden. Die Erfindung betrifft somit die Verwendung
von wäßrigen Dispersionen spezieller, durch ihre Zusammensetzung und durch die Art
ihrer Herstellung genau charakterisierter kationischer Polymerisate. Die Herstellung
der erfindungsgemäß verwendeten Polymerisatdispersionen ist nicht Gegenstand der
vorliegenden Erfindung.
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Die fUr die Herstellung der Polymerisatdispersionen verwendeten Monomeren
sollen zu 20 bis 60 Gewichtsprozent und insbesondere zu 30 bis 50 Gewichtsprozent
aus Styrol oder Acrylnitril bestehen.
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Im speziellen Fall kann es von Vorteil sein, ein Gemisch beider Substanzen
zu verwenden, üblicherweise aber verwendet man die eine oder die andere Komponente,
wobei unter Mitverwendung von Acrylnitril hergestellte Polymerisatdispersionen sich
besonders fUr die Masseleimung von Papier eignen, wkhrend die unter Mitverwendung
von Styrol hergestellten bei der Oberfldchenleimung von Papier meistens die besseren
Effekte liefern.
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Als Monomere B, deren Anteil 20 bis 60 Gewichtsprozent, irsbesondere
30 bis 50 Gewichtsprozent, der Gesamtmonomerenmenge betragen sol, kommen Ester der
Acryl-und/oder Methacrylsäure mit 2 bis 8,
vorzugsweise mit 4 Kohlwstoffatomen
in der Alkoholkomponente sowie Gemische solcher Verbindungen in Frage, Hier seien
vor allem die gut zugänglichen Athyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, tert. Butyl- und 2-Äthylhexylester
genannt, wobei die verschiedenen isomeren Butylester den Polymerisatdispersionen
besonders gute Leimungseigenschaften verleihen. Ferner sind auch die Propyl-, Hexyl-und
Cyclohexylester der Acryl-bzw. Methacrylsäure verwendbar, gegebenenfalls im Gemisch
miteinander oder mit den oben genannten Estern.
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Die Monomeren C, die in Mengen von 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise
von 10 bis 30 Gewichtsprozent, der Gesamtmonomerenmenge verwendet werden, stellen
quaternäre Ammoniumsalze der allgemeiren Formel
dar. In dieser Formel bedeuten R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, A ein
Sauerstoffatom, die Gruppierung NH oder die Gruppierung NCH3, B einen geraden oder-verzweigten
Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohldnstoffatomen, R2 und/oder R3 gleiche oder verschiedene
Alkyl-oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei RS und R3 auch gemeinsam
ein 5-bis 7-gliedriges Ringsystem bilden können, R4 eine Methyl-, Äthyl-oder Benzylgruppe
und Xe ein Chloridanion, Methylsulfat-oder Äthylsulfatanibn. Die Monome-, ren C,
die allein oder im Gemisch miteinander zur Herstellung der Copolymerisate verwendet
werden, stellen also spezielle Amide und Ester der Acryl-bzw. Methacrylsäure dar,
die eine quaternäre Ammoniumgruppierung im Amid-bzw. EBterteil des Moleküls aufweisen.
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Beispiele geeigneter Verbindungen sind die quaternären Salze der folgenden
Basen : ß-Dimethylamino-äthylacrylat, t-Diäthylaminopropylacrylat,
ß-Dibutylamino-ß-methyl-äthylacrylat,
ß-Mono-tert. butylamino-äthylacrylat, ß-N Piperidyl-äthylacrylat, N--Diäthylamino-propyl-acrylamid,
N-ß-Dibutylamino-äthyl-acrylamid, N-ß-N'-Piperidyl-äthyl-acrylamid, N-'-Dimethylamino-butyl-acrylamid
sowie-der analogen Ester und Amide der Methacrylsaure. Bevorzugte Verbindungen sind
die Salze von ß-Dimethylamino-, B-Diathylamino-und ß-Dibutylamino-äthylester der
Acrylsäure und die entsprechenden N-substituierten Amide der Acryl-und/oder Methacrylsäure.
Die Quaternierung der Basen erfolgt durch übliche Alkylierung, vorzugsweise mit
Dimethylsulfat oder Benzylchlorid. Die verschiedenen Verbindungen C mit der angegebenen
allgemeinen Formel unterscheiden sich zum Teil nicht nur in der Basizität der Ammoniumgruppierung,
die die AffinitSt zum Zellstoff beeinflußt, sondern auch in ihrem hydrophilen Charakter
und der Art der Copolymerisation mit den Monomeren A, B und gegebenenfalls D. Es
lassen sich auf diese Weise erfindungsgemäße Leimmitteldispersionen mit graduellen
Wirkungsunterschieden herstellen und für spezielle Leimungsprobleme, die z. B. bei
stark holzhaltigen, fUllstoffreichen oder kunststofffaserhaltigen Papieren auftreten
können, durch gezielte Vorversuche optimale Monomerenkombinationen für die Herstellung
derselben ermitteln.
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Auch die verschiedenen Leimungsverfahren-stellen an die Leimmitteldispersionen
unterschiedliche Ansprüche. Es wurde festgestellt, da8 fUr den Prozeß der Masseleimung
von Papier besonders solche Dispersionen brauchbar sind, die aus wenigstens 20 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Monomerenmischung, der Monomeren C hergestellt wurden.
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In üblicher Weise können die Eigenschaften der Copolymerisate aus
den Monomeren A, B und C durch Mitverwendung weiterer copolymerisierbarer äthylenisch
ungesättigter Verbindungen bei der Polymerisation
modifiziert werden.
Der Anteil dieser weiteren Comonomeren soll jedoch 20 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge
nicht. übersteigen. Als Beispiele solcher Comonomerer seien Acrylamid, Methacrylamid,
N-Methylol-methacrylamid und deren Xther, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylpyrrolidon
oder B-Hydroxyathylacrylat genannt.
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FUr die Brauchbarkeit der Polymerisatdispersionen für das erfindungsgemäße
Verfahren ist das Polymerisationsverfahren der Monomeren von zumindest gleicher
Bedeutung wie die Auswahl der Monomeren.
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Uberraschenderweise war gefunden worden, daß man aus den Monomeren
A, B, C und D in den angegebenen Mengen nur dann als Leimmittel geeignete Polymerisatdispersionen
erhält, wenn man das quaternäre Salz C ganz oder wenigstens einen überwiegenden
Teil davon bei der Polymerisation zusammen mit Wasser im Polymerisationskessel vorlegt
und die Monomeren A und B ganz rder zum überwiegenden Teil erst nach dem Aufheizen
der Vorlage allmählich dieser zugibt, bevorzugt in dem Maße, in dem die zugefUhrten
Monomeren polymerisiert werden.
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Jede andere Polymerisationsweise führt zu erheblich schlechteren oder
für die erfindungsgemäße Verwendung sogar unbrauchbaren Polymerisatdispersionen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das quaternaire Salz quantitativ im Polymeriaationskesael
vorgelegt, die Vorlage auf Polymerisationstemperatur erwärmt, danach mit einer kleinen
Menge an zugesetzten Monomeren A und B, d. h. etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent der
Monomerenmenge von A und B, anpolymerisiert und die restliche Menge der Monomeren
A und B allmEhlich und in etwa entsprechend ihrer Polymerisationsgeschwindigkeit
in den Polymerisationskessel eingebracht.
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Als Polymerisationsinitiatoren seien Wasserstoffperoxyd und Persulfate
als geeignet genannt, Bevorzugt wird Wasserstoffperoxyd be,-nutzt,
insbesondere
in Mengen von 0, 5 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Monomerenmenge, dem als
Aktivator Eisenionen, insbesondere 1 bis 10 ppm der Monomerenmenge in Form eines
wasserlöslichen Eisensalzes zugesetzt werden. Die Wertigkeitsstufe des wasserlöslichen
Eisensalzes ist dabei nicht wesentlich.
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Die Polymerisationstemperatur liegt im allgemeinen bei etwa 50 bis
120°C, insbesondere bei etwa 70 bis 1000 Als Emulgatoren lassen sich die üblichen
kationischen und nichtionogenen Emulgatoren, wie Salze hdherer Fettamine, z. B.
Dimethyldodecylammoniumsulfat, oder Alkylenoxyd-Derivate, z. B. Addukte aus 10 bis
50 Mol Athylenoxyd und1 Mol eines langkettigen Alkohols, Amins oder Alkylphenols,
verwenden. Mit Vorteil lassen sich auch Gemische von kationischen und nichtionogenen
Emulgatoren benutzen. Ferner kann es zweckmäßig sein, die kationischen und/oder
nichtionogenen Emulgatoren im Gemisch mit Schutzkolloiden, wie Vinylpyrrolidonpolymerisaten,
anzuwenden. Die Polymerisation erfolgt in saurem bis höchstens schwach alkalischem
Medium, bevorzugt bei pH-Werten zwischen 2 und 6.
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Der Feststoffgehalt der wie beschrieben hergestellten Polymerisatdispersionen
beträgt Kblicherweise 30 bis 60 Gewichtsprozent. Die Dispersionen zeichnen sich
dadurch aus, daB sie trotz ihrer Feinteiligkeit eine hohe Stabilität gegen Xnderung
des pH-Wertes, gegen Temperaturwechsel und gegen mechanische B. eanspruchung aufweisen.
Sie sind zudem verträglich mit vielen Pigmenten und einer großen Zahl anderer in
der Papierindustrie gebräuchlichen Hilfsmittel, soweit diese nicht einen stark anionischen
Charakter aufweisen.
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Hervorzuheben ist auch die gute Elektrolytbeständigkeit der Dispersionen,
so ihre Verträglichkeit mit Aluminiumsalzen, die bekanntlich
den
meisten technischen Papieren zugesetzt werden. Andererseits bedingt der stark ausgeprägte
polykationische Charakter der Polymerisatdispersionen eine flockende Wirkung auf
anionische und besonders polyanionische Substanzen. Dieser Effekt läßt sich technisch
zur Verbesserung der Retention anionischer Farbstoffe im Papier zur Erhöhung der
Retention von Feinfasern und dergleichen nutzen. Kleine Mengen anionischer Substanzen,
wie der Ublichen optischen Aufheller, bewirken oft eine Steigerung des Leimungseffektes.
Einen ähnlichen synergistischen Effekt kann man mitunter bei der Kombination der
erfindungsgemaß verwendeten Dispersionen mit anderen Papierhilfsmitteln, z. B. mit
Polyathylenimin, feststellen.
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FUr die Herstellung geleimter Papiere lassen sich die Polymerisatdispersionen
in einer beliebigen Phase der Papierherstellung, d. h. sowohl vor als auch nach
der Blattbildung anwenden. Mit den erfindungsgemaßen Copolymerisatdispersionen lassen
sichvdie verschiedensten Papiersorten, wie Kraftpapier, Schreib-und Druckpapier
oder Kunststofffasern enthaltende Papierarten, leimen. Für die sogenannte Masseleimung
werden die Dispersionen zweckmäßigerweise auf einen Feststoffgehalt von 5 bis 20
Gewichtsprozent verdünnt und dem gemahlenen Stoff in einer Menge zugesetzt, daß
das resultierende Trockenpapier etwa 0, 5 bis 3 o an Polymerisat enthält. Die Einhaltung
eines bestimmten pH-Wertes ist hierbei nicht erforderlich, so. da# man auf diese
Weise auch säurefrei, d. h. neutral geleimte Papiere herstellen kann. Somit ist
auch das Einarbeiten saureempfindlicher FUllstoffe, wie Calciumcarbonat, ohne Schwierigkeit
möglich.
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Besonders einfaoh gestaltet sich mit den Polymerisatdispersionen das
Verfahren der Oberflächenleimung von Papier, wobei das ungeleimte
Rohpapier
durch einfaches Aufbringen einer stark verdünnten Leimmitteldispersion imprägniert
und anschlie#end getrocknet wird.
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Dieser Vorgang kann sowohl innerhalb der Papiermaschine, z. B. mit
einer in die Trockenpartie eingebauten Leimpresse als auch in einer von der Papiermaschine
getrennten Anlage ausgefUhrt werden.. Dieser ProzeB ist ungewöhnlich variationsfähig.
So kann man durch entspreehende Wahl der maschinellen Einrichtungen und der Arbeitabedingungen
sowohl einseitig als auch zweiseitig geleimte Papiere herstellen, und, je nach der
EindrinDtiefe der Dispersion, erhält man Papierqualitäten, die entweder nur an der
Oberfläche oder auch im Kern geleimt sind. Verständlicherweise sind so in speziellen
Fällen erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielbar. Der Leimungsgrad der Papiere
kann über die Konzentrationen der angewandten Polymerisatdispersionen leicht und
jederzeit reguliert werden. Die Ublicherweise angewendeten Konzentrationen liegen
zwischen 0, 3 und 3 Gewichtsprozent und das damit geleimte Papier enthRlt dann etwa
0, 1 bis 1 Gewichtsprozent an Polymerisat.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu
sehen, daß gleichzeitig mit der Polymerisatdispersion andere Hilfsmittel auf das
Papier aufgebracht werden können, z. B. Hilfsmittel zur Erhöhung der Festigkeit
des Papiers, wie Stärke, Tierleim, Harnstoff-Formaldehyd-Harze oder Melamin-Formaldehyd-Harze,
oder w n | auch optische Aufheller, Farbstofflösungen oder Farbpigmente und insbesondere
auch Weißpigmente, wie sie oft zur Verbesserung der Papieroberflache bei der Herstellung
von Druckpapier verwendet werden.
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Vorteile des Verfahrens sind außer in den bereits genannten günstigen
Eigenschaften der Polymerisatdispersionen bei ihrer Verarbeitung
besonders
auch in der guten Wirksamkeit auf schwerleimbaren, füllstoffhaltigen Rohstoffen
zu sehen. Ein bedeutender Vorzug-der erfindungsgemäß verwendeten Polymexisatdispersionen
gegenübex bekannten Leimmitteldispersionen liegt in der leichten ZugRaglichkeit
der Ausgangsstoffe und in der Variationsmoglichkeit der Ausgangsmonomeren C, die
einen Zuschnitt der Dispersionen von der Struktur der Polymerisate her auf praktisch
jedes spezielle Leimungeproblem ermöglichen. Schließlich sei auf die hohe Stabilität
der Monomeren C im-Vergleich zu den Salzen anderer basischer Vinylverbindungen,
wie den Vinylimidazolinen, hingewiesen.
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Die erfindungagemäß hergestellten geleimten Papiere sind in ihrem
Leimungsgrad und in ihrer Tintenfestigkeit sehr gut. Wie Vergleichs- -versuche zeigten,
geben jedoch nur die erfindungsgemä# verwendeten Polymerisatdispersionen geleimte
Papiere mit so vorteilhaften Eigensohaften. Analog hergestellte Polymerisatdispersionen,
die ohne Mitverwendung der Monomeren C oder B oder ohne Mitverwendung von Styrol
oder Acrylnitril hergestellt wurden, geben geleimte Papiere mit deutlich schlechteren
Eigenschaften-kuch ein Austausch der Monomeren B gegen z. B. Methylacrylat bei der
Herstellung der Polymerisatdispersionen gibt wenig brauchbare Produkte. Besonders
tuberraschend war, daß aus gleichen Mengen der gleichen Monomeren hergestellte Polymerisatdispersionen
bereits dann in der Leimwirkung Unterschiede aufwieaen, wenn die Polymerisation
der Monomeren zwar in prinzipiell gleicher Art erfolgte, jedoch mit Wasserstoffperoxyd
ohne gleichzeitigen. Zusatz von Eisenionen oder mit z. B. Kaliumpersulfat polymerisiert
wurde.
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Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind,
soweit nicht anders angegeben, Gewichtseinheiten.
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Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Copol merisatdis ersionen
Die Herstellung der erfindungsgemäß fUr die Papierleimung verwendeten Polymerisatdispersionen
erfolgt bevorzugt analog zu der folgenden Arbeitsweise : Eine Mischung aus 1600
Teilen Wasser, 20Q Teilen mit Dimethylsulfat quaternierten ß-Dimethylamino-äthylacrylat
und 20 Teilen N, N-Dimethyl-N-dodecyl-ammoniumsulfat wird mit SchwefelsAure auf
einen pH-Wert von 3 eingestellt. 5 Teile einer wEßrigen n Eisen (II)-sulfatlösung
werden zugesetzt. Die Mischung wird in einem mit Stickstoff gespülten, mit Rührer
und Rückflußkühler versehenen Polymeyisationskessel auf 90°C erwärmt und danach
werden 40 Teile einer Mischung aus 200 Teilen Styrol und 600 Teilen MethaçrylsCure-n-butylester
sowie 30 Teile 30%iges Wasserstoffperoxyd zugegeben. Die Polymerisation setzt sofort
ein. Nach etwa 10 Minuten beginnt man mit dem allmählichen Zulauf des restlichen
Gemisches aus Styrol und Methacrylsäure-n-butylester, der währ td etwa 2 Stunden
erfolgt.
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Danach läßt man noch 1 Stunde nachpolymerisieren und kUhlt ab. Man
erhalt eine sehr feinteilige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 40 %.
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Beispiele 1 bis 15 a) Verwerdete Polymerieatdiäpersionen : Nach dem
oben angegebenen Verfahren wurden aus folgenden Monomeren in den angegebenen Mengen
Polymerisatdispersionen hergestellt.
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Beispiel 1 : 20 Teile Styrol, 60 Teile n-Butylmethaorylat, 20 Teile
mit Dimethylsulfat quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylacrylat ;
Beispiel
2 : 30 Teile Styrol, 50 Teile tert. Butylacrylat, 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes
ß-Diäthylamino-äthylaerylat ; Beispiel 3 : 60 Teile Styrol, 20 Teile 2-Äthylhexylacrylat,
20 Teile mit Dimethyleulfat quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylacrylat ; Beispiel
4: 30 Teile Styrol, 50 Teile Hthylacrylat, 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes
ß-Diäthylamino-äthylacrylat; Beispiel 5 : 20 Teile Acrylnitril, 60 Teile n-Butylmethacrylat,
20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylacrylat; Beispiel
6 : 35 Teile Acrylnitril, 55 Teile n-Butylacrylat, 10 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes
S-Diäthylamino-äthylacrylat ; Beispiel 7 : 50 Teile Acrylnitril, 30 Teile 2-Äthylhexylacrylat,
20 Teile mit Benzylchlorid quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylacrylat ; Beispiel
8 : 30 Teile Styrol, 50 Teile Isobutylacrylat, 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes
γ-Diäthylamino-propylacrylat; Beispiel 9 : 35 Teile Styrol, 15 Teile n-Butylacrylat,
20 Teile Cyclohexylacrylat, 30 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes ß-Din-bytylamino-äthylacrylat
; Beispiel 10 : 45 Teile Styrol, 45 Teile n-Butylacrylrt, 10 Teile mit Dimethylsulfat
quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylmethacrylat; Beispiel 11 : 37 Teile Styrol, 37
Teile Tsobutylacrylat, 26 Teile mit 1 Mol Dimethylsulfat umgesetztes B-IIono-tert.
butylamino-äthyl--acrylat ; Beispiel 12 : 20 Teile Acrylnitril, 30 Teile n-Butylaorylat,
50 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes ß-Dimethylamino-athylacrylat ;
Beispiel
13 : 40 Teile Acrylnitril, 40 Teile n-Butylacrylat, 20 Teile mit Dimethylsulfat
quaterniertes N-t-Diäthylamino-propyl-aoryl--qmid ; Beispiel 14 : 35 Teile Acrylnitril,
35 Teile n-Butylacrylat, 30 Tei- -le mit Dimethylsulfat quaterniertes N-t-Dimethylamino-propyl-methacrylamid
; Beispiel 15 : 50 Teile Styrol, 30 Teile n-Butylacrylat, 20 Teile mit Dimethylsulfat
quaterniertes ß-Diäthylamino-äthylacrylat. b) Herstellung geleimter Papiere : Mit
den wie oben angegeben hergestellten Polymerisatdispersionen wurden wie folgt geleimte
Papiere hergestellt : Masseleimung von gebleichtem Sulfitzellstoff @ Eine Fasersuspension
von 2 Teilen gebleichtem Sulfitzellstoff mit einem Mahlgrad von 38°SR in 100 Teilen
Wasser wird mit 0, 75 Teilen einer 4%igen Leimmitteldispersion versetzt. Man läßt
den Ansatz etwa 10 Minuten durchmischen und stellt dann Handblätter von etwa 80
g/m2 Flächengewicht auf einem gebrauchlichen Laborblattbildner her. Die entwässerten
Blätter werden auf einem Trockenzylinder mit etwa 120°0 Oberflachentemperatur beidseitig
getrocknet und vor der Prüfung 24 Stunden bei 65 % relativer Luftfeuchtigkeit und
20°C klimatisiert.
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Der theoretische Polymerisatgehalt des Papiers beträgt 1, 5 % bezogen
auf Zellstoff.
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ß) Oberflächenleimung eines Rohpapiers aua gebleichtem Sulfitzellstoff
: Ein ungeleimtes Rohpapier aus 100 % gebleichtem Sulfite st, off (Mahlgrad 35°SR),
ohne weitere Zusätze und mit einem
Flächengewicht von 65 g/m2,
wird auf einer Imprägniermaschine mit einer 0, 5%igenLeimmitteldiaperaionbehandelt.Die-.Dia-.
persionsaufnahme in der Machine beträgt etwa 70 % des Gewichts des trockenen Rohpapiers.
Der Polymerisatgehalt des Papiers beträgt also etwa 0,35 %, bezogen auf Zellstoff.
Nach der Imprägnierung wird das Papier auf dem Trockenzylinder getrbcknet und wie
unter-cg) klimatisiert. t) Oberflächenleimung eines gefüllten Rohpapiers : PUr die
Oberflachenleimung wird ein Rohpapier aus 70 % gebleichtem Sulfitzellstoff und 30
% Holzschliff, das 15 % Kaolin und 4 % Aluminiumsulfat enthält, verwendet. Der Mahlgrad
beträgt etwa 34°SR, der Aschegehalt 9 % und das Flächengewicht 70 g/m2. Beim Durchgang
durch die Imprägniermaschine nimmt dieses Papier etwa 80 %, bezogen auf das Gewicht
des Rohpapiers, der zum Imprägnieren verwendeten 0,5%igen Poly-. merisatdispersion
auf. Der Polymerisatgehalt des Papiers beträgt somit etwa 0, 4 % c) Prüfung der
Leimung : Die Leimung der nach b) hergestellten Papiere wurde nach folgenden Methoden
geprüft : 1. Cobb-Test nach Tappi-Standard T 441 M-45 : Die Prüfzeit beträgt bei.
den Masseleimungen (#) 1 Minute und bei den Oberlächenleimungen (ß und γ )
5 Minuten.
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2. Bestimmung der Saughöhe für Tinte: Prüfstreifen von 2x10 cm werden
mit dem unteren Ende 1 cm tief in die Prüftinte (Pelikan Königsblau 4001) eingehängt.
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Nach 15 Minuten wird die Aufaaughöhe in Millimetern ausgemessen.
Die
Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 1 zusammengefa#t.
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Tabelle 1
Bei- Masseleimung (#) Oberflächenleimung (ß) Oberflächenleimung
( |
spiel Cobb/ 1' mm Tinte °Cobb/5' mm Tinte °Cobb/5' mm Tinte |
Rohpa- |
pier 203 43 88 23 104 31 |
< |
1 17 0 35 0 21 |
2 20 0 31 0 23 0 |
3 21 0 34 |
|
4 25 347 327 0 |
5 21 037 028 0 |
6 35 348 326 0 |
7 45 2 43 1 27 0 |
8 27 036 026 0 |
9 23 0 35 1 39 0 |
10 85 7 39 0 25 0 |
11 22 0 30 0 40 |
12 27 0 48 1 34 0 |
13 16 0 37 1 22 0 |
14 18 0 35 0 25 0 |
15-2. 1. 0 35 0 22 0 |
Vergleichsversuche 1 bis 5 Nach dem oben angegebenen Polymerisationsverfahren wurde
eine Poly merisatdispersion aus folgenden Monomeren in den angegebenen Mengen hergestellt
: Vergleichsversuch 1 (V1) : 50 Teile Styrol und 50 Teile n-Butylacrylnt, d. h.
ohne Mitverwendung von Monomeren C ;
Vergleichsversuch 2 (V2) :
80 Teile n-Butylacrylat und 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes 8-Diathylamino-Ethylacrylat,
d. h. ohne Mitverwendung von Styrol und Acrylnitril ; Vergleichsversuch 3 (V3) :
80 Teile Styrol und 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes B-Diäthylamino-äthylacrylat,
d. h. ohne Mitverwendung von Monomeren B ; Vergleichsversuch 4 (V4) : 80 Teile Acrylnitril
und 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes ß-Diäthylamino-athylacrylat, d. h.
ohne Mitverwendung von Monomeren B ; Vergleichsversuch 5fi5) : 25 Teile Styrol,
55 Teile Methylacrylat und 20 Teile mit Dimethylsulfat quaterniertes B-Diäthylamino-athylacrylat,
d. h. unter Verwendung von Methylacrylat anstelle der Monomeren B.
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Mit den Dispersionen wurden, wie bei den Beispielen 1 bis 15 unter
b) (# ß und γ) angegeben, geleimte Papiere hergestellt und in der oben angegebenen
Weise geprüft. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 2.
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Tabelle 2
Versuch Masseleimung (#) Oberflächenleimung (ß) Oberflächenleimung
(γ) |
Nr. °Cobb/1' mm Tinte °Cobb/5' mm Tinte °Cobb/5' mm Tinte |
V1195 4855 640 3 |
V2. 187 44 68 7 90 6 |
V3 185 38 53 3 39 3 |
V4 Dispersion nicht herstellbar |
V5150 24t 72 1682 8 |
Beispiele 16 und 17 : Aus 50 Teilen Styrol, 30 Teilen n-Butylacrylat
und 20 Teilen mit Dimethylsulfat quaterniertes B-Diathylaminoäthylacrylat wurden
in 2 Ansätzen nach dem oben angegebenen Verfahren Polymerisatdispersionen hergestellt,
wobei bei einem Ansatz jedoch der Zusatz von Eisenionen als Aktivator unterblieb
(Beispiel 16), bei einem zweiten Ansatz anstelle von Wasserstoffperoxyd die gleiche
Menge Kaliumpersulfat als Katalysator verwendet wurde (Beispiel 17). Tabelle 3 zeigt
die Prüfungsergebnisse der mit diesen Polymerisatdispersionen geleimten Papiere.
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Tabelle 3
Bei-Masseleimung (#) Oberflächenleimung (ß) Oberflächenleimung
(γ) |
spiel °Cobb/1'mm Tinte °Cobb/5'mm Tinte °Cobb/5'mm Tinte |
16 165 17 50 3 29 2 |
17 35 2 44 2 28 1 |