DE820049C

DE820049C - Verfahren zur Herstellung eines Papierleimes

Info

Publication number: DE820049C
Application number: DEP22854D
Authority: DE
Inventors: Hanns Dr Arledter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-11-27
Filing date: 1948-11-27
Publication date: 1951-11-08

Description

Verfahren zur Herstellung eines Papierleimes In der Papierindustrie werden Harzleime hauptsächlich nach drei Verfahren hergestellt: i. vollverseifte Harzleime mit o°,/, Freiharz, 2. Harzleime mit io bis 40°/o Freiharz, 3. Freiharzemulsionen mit einem Gehalt von 8o bis 950/, Freiharz.
Mit diesen Leimen lassen sich je nach den gegebenen Betriebsverhältnissen in den Papierfabriken bessere oder schlechtere Leimergebnisse erzielen, wobei einmal mit o°/, Freiharz und im anderen Falle mit go°/o Freiharz optimale harzsparende Leimungen erzielbar sind. Über die Ursache dieser Erscheinung war man sich trotz einer größeren Anzahl von Theorien nicht im klaren.
Es wurden nun die Gesetzmäßigkeiten gefunden, mit denen es möglich ist, an Hand einiger analytisch zu ermittelnder Kennzahlen den Leimerfolg mit nach den bekannten Verfahren hergestellten Harzleimen vorauszusagen und zu erklären. Diese Gesetzmäßigkeiten zeigen weiterhin einen Weg, Papierleime nach wissenschaftlichen Grundsätzen mit optimaler Leimwirkung herzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, welches Papierleime herzustellen erlaubt, die wesentliche technische Fortschritte bringen.
Wenn man die verschiedenen Einflußfaktoren der Papierleimung zusammenfaßt, dann kann man nach den Feststellungen folgende Punkte als in der Hauptsache maßgeblich für den Leimungseffekt betrachten: i. die Harzausbeute, 2. das Deckvermögen der geflockten Leimteilchen im gebildeten Papierfilz, 3. das Sinterverhalten der geflockten Leimteilchen im Papierblatt.
Die Harzausbeute ist gegeben durch das Verhältnis: Sie ist neben einer Vielzahl von Betriebsfaktoren hauptsächlich abhängig von der Teilchengröße der Leimstoffe in der gefleckten Leimmilch. Je größer die Leimstoffflockenteilchen in der Stoffauflaufsuspension auf dem Papiermaschinensieb ausfallen, um so größer wird die Harzausbeute.
Der Leimungseffekt ist andererseits davon abhängig, wieviel Quadratmeter Fläche i g Harz in der vorliegenden Fällungsform einer gegebenen Teilchengröße bei einem gegebenen Hydratationsgrad abzudecken im Stande ist.
Es gilt hierbei in grober Näherung die Beziehung: Je größer der Zahlenausdruck für G ausfällt, um so besser wird die Abdeckung im Papierblatt mit den gefleckten Leimteilchen und um so günstiger liegt der Leimeffekt.
Der Hydratationsgrad gibt in obiger Formel an, welchen Wassergehalt die Leimmilchflocken, bezogen auf i g Harz, bei einer vorgegebenen Zentrifugierung zu halten im Stande sind. Die Fällung eines Harzleimes mit 010/, Freiharz mit Aluminiumsulfat besitzt z. B. einen Hydratationsgrad von 23, d. h. daß i g Harz in der vorliegenden Fällungsform 23 g Wasser als Hydratwasser festhält. Die gleiche Fällung einer Harzemulsion mit 8o0/, Freiharz enthält demgegenüber nur 2,6g Wasser.
Bei der Herstellung eines Leimes, der eine optimale Harzausbeute und einen möglichst großen Leimungsdeckwert geben soll, muß man, wie sich aus obiger Beziehung ergibt, einen Leim mit möglichst großem Hydratationsgrad und kleinster Teilchengröße der Flocken anstreben.

Bei den technisch bekannten Papierleimen zeigt sich z. B. in einem Leimungssystem mit ungünstigen Harzausbeuteverhältnissen für Freiharzleime folgendes Bild

Tabelle i

Leimungs-

Freiharzgehalt Harzausbeute Hydratationsgrad Sekundärflocken- deckwert L für i g Fällungsgütewert

u /0110 H teilchengröße Harz in m2 G

o O 82bis900/, 22,5 102 2,7 1,87

25 70 » 8o0/, 15,0 6 3,78 2,5

80 45 11 55% 2,6 1,0 4,0 2,6

66 65 bis 75 0/, 7,5 2,5 4,5 3,5

66 75 » 801% 9,01 2,2 6,1 4,1

Man erkennt, daß die Harzseife mit 010/, Freiharz zwar eine hohe Harzausbeute gewährt, trotzdem aber nur einen kleinen Fällungsgütewert zeigt. Der 8o0/,ige Freiharzleim bringt eine kleine Harzausbeute, hat dafür aber einen höheren Leimungsdeckwert.

Der gemäß Erfindung hergestellte Harzleim mit 660/, Freiharz hat demgegenüber, wie die zwei letzten Spalten der Tabelle zeigen, eine hohe Harzausbeute, bei gleichzeitig über das Bekannte hinausgehend gesteigerten Leimungsdeckwerten und Fällungsgütewerten.
Neben der Harzausbeute und der Abdeckfähigkeit der gesinterten Leimfällung im Papier spielt das Sinterverhalten des gefleckten Leimstoffes im werdenden Papierblatt die wichtigste Rolle.

Nach den Feststellungen ergibt sich, daß mit abnehmendem Freiharzgehalt die zu einer Sinterung benötigten Temperaturen, wie in Tabelle 2 gezeigt wird, ansteigen.

Tabelle 2

Freiharz- Festigkeit der Sinterkörper

gehalt als Maß der Sinterung in Gramm

der Leim-

fällung bei ° C

01,o 86' C I i001 C l 1020` C

0 50 330 ! 500

30 800 1200 2000

66 2500 3400 4801o

80 2801o 4000 5000

Man erkennt, daß zur Sinterung eines vollverseiften Harzleimes Temperaturen von vergleichsweise iio bis 12o° C erforderlich sind, während ein 8o0/,iger Freiharzleim bereits bei 86° C eine ausreichende Frittung zeigt. Da die Papiermaschinen der Technik zur Zeit mit solchen Geschwindigkeiten arbeiten, daß höchstens Papierbahntemperaturen von etwa ioo° C erreicht werden, erklärt sich zu einem Teil der Erfolg der bisher eingeführten Freiharzemulsionen gegenüber den verseiften Harzleimen. Neu ist hierbei gemäß Erfindung die Erkenntnis, daß bereits Emulsionen von 601 bis 700/, Freiharz annähernd gleich günstige Sinterungen bei niederen Temperaturen ergeben als Emulsionen von 801 bis 950/, Freiharz, wie dies aus Tabelle 2 zu ersehen ist.

In Übereinstimmung mit den gezeigten Ergebnissen ist ein voll oder weitgehend verseifter Harzleim in Fabriken mit hohen Zylindertemperaturen und langen Kontaktzeiten bei ungünstigen Flock- und Abwasserverhältnissen das Gegebene. Freiharzemulsionen sind in Papiermaschinen mit niederen Zylindertemperaturen und geringen Kontaktzeiten und bei guten Flockverhältnissen einzusetzen.
Praktisch kann die Auswahl eines speziellen Leimverfahrens für jede Papierqualität und für jede Papierfabrik notwendig sein, wenn man mit einem Minimum an Harz ein Maximum an Leimwirkung erzielen will.
Gemäß Erfindung wird nun ein Harzleim vorgeschlagen, der universell für alle Betriebsverhältnisse in der Papierindustrie einsatzfähig ist. Er vereinigt die Vorteile der Freiharzemulsion und der vollverseiften Harzleime. Bei optimaler Harzausbeute von 70 bis 85°/0, auch in ungünstigen Fällen, werden Leimungsdeckwerte und Fällungsgütewerte erreicht, die 15 bis 40°/o über den Werten der technisch bekannten Harzleime liegen.
Das neue Verfahren gibt Emulsionen mit einem Freiharzgehalt von Go bis 70°/o bei einer Teilchengröße des Freiharzes in der Leimmilch von im Durchschnitt kleiner als i t, und optimaler Verteilung desselben im werdenden Papierblatt durch Erzielung einer günstigen Flockenteilchengröße von 2 bis 5 #t bei einem Hydratationsgrad von 6 bis 1o.
Die günstige Teilchengröße in der ungeflockten Leimmilch ist durch das Herstellungsverfahren bedingt und wird erreicht durch den Einsatz von 30 bis 40°/o Natrium- bzw. Ammonium-Resinat und den Einsatz von 2 bis 1o°/, Schutz- und Flockkolloiden, wie z. B. Kasein, Knochenleim, Proteinen, Stärke usw. Der hohe Anteil an Natrium-Resinat und den Schutz-und Flockkolloiden gibt Fällungen mit optimalem Hydratationsgrad bei gleichzeitig optimaler Flockenteilchengröße.
Das Verfahren stellt eine Kombination an sich bekannter technischer Maßnahmen dar, durch die ein neuartiges Produkt erzielt wird, welches gegenüber den bisher bekannten Papierleimen technische Fortschritte in der Anwendung bringt und eine technisch günstige Papierleimung bei Herabsetzung des Harz-und Fällmittelverbrauches bedingt.
Die Durchführung des Verfahrens soll an Hand eines Beispiels erläutert werden.
Man bringt 3,5 kg Na OH, gelöst in 8 1 Wasser, in die Mischmaschine nach Abb. i und 2, setzt das Rührwerk B mit langsamem Gang in Betrieb und läßt aus dem Schmelzkorb C 4o kg geschmolzenes Harz in die Lauge einlaufen. Die Masse wird anschließend bei 90° C 30 Minuten umgesetzt. Der Dampf wird dann abgestellt, bis die Temperatur unter Rührung auf 84° C zurückgegangen ist. Man gießt nun die Lösung von 2 bis 1o kg des gewählten Schutz- und Flockkolloids, z. B. Kasein, in 12 bis 3o l Wasser und 45o bis iooo g NaOH von 65'C langsam in die Mischmaschine.
Zusätzlich ist der Einsatz von 1 bis 3°/o eines Emulgators, z. B. eines höheren Fettsäureamins, möglich.
In diese Masse läßt man nun 6o kg Harz, welches im Vorschmelzkorb C geschmolzen wird, langsam unter starker Rührung bei einer Temperatur von 8o° C eintropfen. Anschließend rührt man die Masse 30 Minuten kräftig durch, bis die Temperatur ailf etwa 6o° C abgesunken ist, und läßt nun durch das Spritzrohr D innerhalb von 50 Minuten 1301 Wasser von 40° C, dem man ioo g Na OH und 2 kg eines Emulgiermittels, z. B. ein Fettsäureamin, zugesetzt hat, zulaufen. Die Temperatur der Emulsion geht hierbei auf etwa 40° C zurück. Die Gesamtdauer der Emulsionsbereitung beträgt etwa 2i/4 bis 3 Stunden.
Die anfallende Emulsion ist holländerfertig und kann nach Siebung direkt dem Papierbrei zugesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines Harzleimes mit 55 bis 75°/o Freiharz und 25 bis 45°/o Trockengehalt, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine nach bekannten Verfahren hergestellte hochkonzentrierte, vollverseifte Harzseife bei einer Temperatur, die zwischen Tropfpunkt und Erweichungspunkt des Harzes liegt, die auf Harz bezogene, z. B. doppelte Menge geschmolzenes Harz unter starker mechanischer Durcharbeitung langsam eintropfen läßt und anschließend bei abfallenden Temperaturen von z. B. 6o bis 40° C den Harzleim durch langsamen Wasserzusatz verdünnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der vollverseiften Harzseife vor Zusatz des flüssigen Harzes Schutz- und Flockkolloide, z. B. Kasein, in Mengen von mehr als 3°/0, bezogen auf den Harzgehalt, zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Emulsionsbereitung Emulgatoren, z. B. Amine der höheren Fettsäuren in Mengen von z. B. i bis 3°/o zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis größer als 2,6 eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ungeflockten Freiharzemulsion die Primärteilchengröße des Freiharzes kleiner als i p, und die Sekundärteilchengröße der geflockten Leimmilch größer als 2 p, eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitung des Harzleimes ein Doppelkammrührwerk, welches bei Umdrehungszahlen von weniger als ioo arbeitet, eingesetzt wird.