DE1546236A1 - Verfahren zur Herstellung von geleimten Papieren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von geleimten Papieren

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von geleimten Papieren Die Erfindung betrifft die Herstellung von Papieren unter Verwendung von Copolymerisaten katinnischer äthylenisch ungesättigter Verbindungen als Papierleimmittel.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • FUr die Brauchbarkeit der Polymerisatdispersionen für das erfindungsgemäße Verfahren ist das Polymerisationsverfahren der Monomeren von zumindest gleicher Bedeutung wie die Auswahl der Monomeren.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente sind, soweit nicht anders angegeben, Gewichtseinheiten.
  • 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.
  • Danach läßt man noch 1 Stunde nachpolymerisieren und kUhlt ab. Man erhalt eine sehr feinteilige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 40 %.
  • Beispiele 1 bis 15 a) Verwerdete Polymerieatdiäpersionen : Nach dem oben angegebenen Verfahren wurden aus folgenden Monomeren in den angegebenen Mengen Polymerisatdispersionen hergestellt.
  • 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.
  • Der theoretische Polymerisatgehalt des Papiers beträgt 1, 5 % bezogen auf Zellstoff.
  • 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.
  • 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.
  • Nach 15 Minuten wird die Aufaaughöhe in Millimetern ausgemessen. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 1 zusammengefa#t.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (2)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von geleimten Papieren durch Behandeln von Paserstoffen oder Papierbahnen mit wäßrigen Dispersionen kationischer Polymerisate in üblicher Weise, gegebenenfalls unter Mitverwendung Ublicher Hilfsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß 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 der Acryl-und/oder Methacrylsäure mit Alkoholen, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome im Alkoholrest enthalten, C) 5 bis 50 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an Verbindungen der allgemeinen Formel in der R1 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 Kohlenstoffatomen, R2 und/oder R3 gleiche oder verschiedene Alkyl-oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei R2 und R3 auch gemeinsam ein 5-bis 7-gliedriges Ringsystem bilden können, R4 eine Methyl-, Athyl-oder Benzylgruppe und Xi ein Chloridanion, Methylaulfat-oder Athylsulfatanion bedeuten, und D) O bis 20 Gewichtsprozent der Gesamtmonomerenmenge an von. den Monomeren A, B und C versehiedenen copolymerisierbaren äthylenisch ungesättigten Verbindungen, durch Emulsionspolymerisation derart hergestellt wurden, daß bei der Emulsionspolymerisation die Monomeren C ganz oder zum Uberwiegenden Teil vorgelegt und die Monomeren A und B ganz oder zum überwiegenden Teil allmählich den polymerisierenden vorgelegten Monomeren zugegeben werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dedurch gekennzeichnet, da# man die Emulsionspolymerisation in Gegenwart von Wasserstoffperoxyd und Eisenionen durchführt.
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