DE820049C

DE820049C - Process for producing a paper size

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.Process for making a paper size In the paper industry, resin sizes are mainly made by three processes: i. fully saponified resin glue with o °, /, free resin, 2. resin size with 10 to 40% free resin, 3. free resin emulsions with a content of 8o to 950 /, free resin.

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.With these glues, depending on the given operating conditions Achieve better or worse glue results in the paper mills, once with o ° /, free resin and in the other case with go ° / o free resin optimal resin-saving Glues are achievable. One was in spite of the cause of this phenomenon of a greater number of theories not clear.

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.The laws that make it possible have now been found is to follow the glue success with the help of some analytically determined key figures to predict and explain the known methods of resin glues. These regularities continue to show a way to use paper glue according to scientific principles Establish principles with an optimal glue effect.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, welches Papierleime herzustellen erlaubt, die wesentliche technische Fortschritte bringen.The invention therefore relates to a method which paper sizes allowed to manufacture, which bring significant technical advances.

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.If one summarizes the various influencing factors of paper sizing, then, after the findings, the following points can be considered to be decisive in the main consider for the sizing effect: i. the resin yield, 2. the hiding power of the flaked glue particles in the paper felt formed, 3. the sintering behavior of the flaked Particles of glue in the sheet of paper.

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.The resin yield is given by the ratio: In addition to a large number of operating factors, it is mainly dependent on the particle size of the glue in the spotted glue milk. The larger the size flake particles in the headbox suspension on the paper machine screen, the greater the resin yield.

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.The sizing effect, on the other hand, depends on how many square meters Area i g of resin in the present precipitation form at a given particle size is able to cover a given degree of hydration.

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.In a rough approximation, the following relationship applies: The larger the numerical expression for G, the better the coverage in the sheet of paper with the speckled glue particles and the more favorable the glue effect.

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.In the above formula, the degree of hydration indicates the water content the glue milk flakes, based on i g resin, for a given centrifugation are able to hold. The precipitation of a resin glue with 010 /, free resin with aluminum sulfate owns z. B. a degree of hydration of 23, i.e. H. that i g of resin in the present Precipitation form holds 23 g of water as water of hydration. The same precipitation of a resin emulsion With 8o0 /, free resin, on the other hand, contains only 2.6 g of water.

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.When producing a glue that has an optimal resin yield and is to give the greatest possible gluing cover value, one must, as can be seen from the above Relationship results in a glue with the greatest possible degree of hydration and the smallest Aim for the particle size of the flakes.

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.In the technically known paper sizes z. B. in a gluing system with unfavorable resin yield ratios for free resin glues the following picture Table i Sizing Free resin content Resin yield Degree of hydration Secondary floc cover value L for ig precipitation quality value u / 0110 H particle size resin in m2 G o O 82 to 900 /, 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 to 75 0 /, 7.5 2.5 4.5 3.5 66 75 »801% 9.01 2.2 6.1 4.1 It can be seen that the resin soap with 010 /, free resin allows a high resin yield, but still shows only a low precipitation quality value. The 8o0 /, free resin glue brings a small resin yield, but has a higher glue cover value.

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.The resin glue produced according to the invention with 660 /, free resin has, on the other hand, as the last two columns of the table show, a high resin yield at the same time Above and beyond what is known, increased glue cover values and precipitation quality values.

Neben der Harzausbeute und der Abdeckfähigkeit der gesinterten Leimfällung im Papier spielt das Sinterverhalten des gefleckten Leimstoffes im werdenden Papierblatt die wichtigste Rolle.In addition to the resin yield and the ability to cover the sintered glue precipitation The sintering behavior of the speckled glue material in the developing paper sheet plays a role in the paper the most important role.

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.According to the findings, the temperatures required for sintering increase as the free resin content decreases, as shown in Table 2. Table 2 Resin strength of the sintered body content as a measure of sintering in grams the glue- precipitation at ° C 01, o 86 'CI i001C l 102 0 `C 0 50 330 ! 500 30 800 1200 2000 66 250 0 3400 4801o 80 2801o 4000 5000 It can be seen that temperatures of comparatively 10 to 120 ° C. are required for sintering a fully saponified resin glue, while a 80% free resin glue already shows sufficient fritting at 86 ° C. Since the paper machines of the technology currently operate at such speeds that at most paper web temperatures of about 100 ° C. are reached, the success of the free resin emulsions introduced up to now over the saponified resin sizes is partly explained. What is new, according to the invention, is the finding that emulsions from 601 to 700 /, free resin already result in sintering at low temperatures which are approximately the same as favorable as emulsions from 801 to 950 /, free resin, as can be seen from Table 2.

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.In accordance with the results shown is a full or largely saponified resin glue in factories with high cylinder temperatures and long Contact times are given in the case of unfavorable flocculation and wastewater conditions. Free resin emulsions are in paper machines with low cylinder temperatures and short contact times and to be used in good flock conditions.

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.It can be practical to choose a specific gluing process for each Paper quality and necessary for every paper mill, if one with a minimum wants to achieve a maximum of glue effect on resin.

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.According to the invention, a resin glue is now proposed which can be used universally for all operating conditions in the paper industry. It combines the advantages of the free resin emulsion and the fully saponified resin glue. With an optimal resin yield of 70 to 85 ° / 0, even in unfavorable cases, cover values and precipitation values are achieved that are 15 to 40% above the values of the technically known resin sizes.

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.The new process gives emulsions with a free resin content of Go up to 70% with a particle size of the free resin in the glue milk of on average smaller than i t, and optimal distribution of the same in the developing sheet of paper Achievement of a favorable flake particle size of 2 to 5 #t with a degree of hydration from 6 to 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.The favorable particle size in the unflocculated glue milk is through the manufacturing process determines and is achieved through the use of 30 to 40% sodium or ammonium resinate and the use of 2 to 1o%, protective and Flock colloids such as B. casein, bone glue, proteins, starch, etc. The high proportion at sodium resinate and the protective and flock colloids gives precipitations with optimal Degree of hydration with optimal flake particle size at the same time.

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.The process represents a combination of known technical Represent measures through which a new product is achieved, which compared to the previously known paper sizes brings technical advances in the application and a technically favorable paper sizing with a reduction in the consumption of resin and precipitant conditional.

Die Durchführung des Verfahrens soll an Hand eines Beispiels erläutert werden.The implementation of the method is to be explained using an example will.

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.3.5 kg of Na OH, dissolved in 8 l of water, are placed in the mixer according to FIGS. 1 and 2, the stirrer B is started at slow speed and 40 kg of molten resin are allowed to run from the melting basket C into the liquor. The mass is then reacted at 90 ° C. for 30 minutes. The steam is then turned off until the temperature has dropped to 84 ° C. with stirring. The solution is then poured from 2 to 1o kg of the chosen protective and flock colloid, e.g. B. Casein, in 12 to 3o l of water and 45o to 1000 g of NaOH at 65 ° C slowly into the mixer.

Zusätzlich ist der Einsatz von 1 bis 3°/o eines Emulgators, z. B. eines höheren Fettsäureamins, möglich.In addition, the use of 1 to 3% of an emulsifier, e.g. B. a higher fatty acid amine, possible.

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.60 kg of resin, which is melted in the premelting basket C, are then allowed to slowly drip into this mass at a temperature of 80 ° C. with vigorous stirring. The mass is then vigorously stirred for 30 minutes, until the temperature has dropped to about 60 ° C., and 1301 of water at 40 ° C., to which 100 g of NaOH and 2 kg of an emulsifying agent are added through spray tube D, are then passed through spray tube D over a period of 50 minutes , e.g. B. has added a fatty acid amine. The temperature of the emulsion goes back to about 40 ° C. The total time it takes to prepare the emulsion is approximately 2½ to 3 hours.

Die anfallende Emulsion ist holländerfertig und kann nach Siebung direkt dem Papierbrei zugesetzt werden.The resulting emulsion is ready for the Netherlands and can after sieving can be added directly to the paper pulp.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for producing a resin glue with 55 to 75% free resin and 25 to 45% dry content, characterized in that a highly concentrated, fully saponified resin soap produced by known processes is carried out at a temperature between the dropping point and the softening point of the resin, the resin-related, e.g. B. twice the amount of molten resin can slowly drip in with strong mechanical work-through and then slowly dropping temperatures from z. B. 6o to 40 ° C diluted the resin glue by slowly adding water.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fully saponified Resin soap before adding the liquid resin protective and flock colloids, e.g. B. Casein, in amounts of more than 3%, based on the resin content, added.

3. Procedure according to Claim 1 to 2, characterized in that emulsifiers, z. B. amines of the higher fatty acids in amounts of z. B. i to 3% added.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the ratio greater than 2.6 is set.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that that in the unflocculated free resin emulsion the primary particle size of the free resin smaller than i p, and the secondary particle size of the flaked glue milk is larger than 2 p, is set.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that that for the preparation of the resin glue a double-comb stirrer, which at speeds of less than ioo works is used.