Verfahren zur Herstellung eines Produktes zum Leimen von faserstoffhaltigen Materialien. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Pro duktes zum Leimen von faserstoffh.altigen Materialien, wie Papier, Papierbrei, Karton usw. Solche Leime werden z. B. erhalten durch Dispergieren von Kolophonium in wässrigem Medium in Gegenwart von als Schutzkolloide wirkenden Eiweissstoffen, wie Kasein oder Gelatine.
Um eine beständige und wirksame Leimung zu erhalten, erachtet man -es für notwendig, das Schutzkolloid in .den kleinstmöglichen Mengen zu verwenden, welche die verwendeten Materialien und Ver fahren zulassen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist es nun möglieh, die Menge des. als Schutzkolloid wirkenden Eiweissstoffes gegenüber den be kannten Verfahren herabzusetzen, indem man weniger von diesem Eiweissstoff als zur Stabilisierung der Dispersion nötig ist und dazu eine geringe Menge eines vorher herge- stellten, aus einer geschützten Dispersion be stehenden Leimungs,mittels verwendet.
Die Erfindung betrifft also ein Verfah ren zur Herstellung einer zum Leimen von Papier usw. bestimmten Dispersion einer thermoplastischen, wasserabweisenden orga nischen Substanz mit einem Erweichungs- punkt zwischen 35 und 100 C, nach der Ring- und Kugelmethode bestimmt, in einem wäss- rigen Medium unter Verwendung eines als Schutzkolloid wirkenden Eiweissstoffes, wie z.
B. Kasein oder Gelatine, gegebenenfalls mit Einschluss von für den Verleimungsvor- gang inerten Füllstoffen, wie kolloidalem Kaolin, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man weniger von diesem Eiweissstoff als zur Stabilisierung der D .ispersion notwendig ist, und dazu eine geringe Menge einer vo:rgängig hergestellten, aus einer geschützten Disper sion bestehenden Leimungsmittels verwendet.
Das vorgängig hergestellte, :aus einer ge schützten Dispersion. bestehende Leimungs- mittel, das im folgenden als Vorkolloid be zeichnet werden soll, ist vorzugsweise von gleicher Art wie .das Hauptprodukt, doch kann auch irgendeine andere geschützte, als Leimungs:mittel verwendbare Dispersion für diesen Zweck Verwendung finden, z.
B. sol che, wie sie in den Beispielen der britischen Patente Nr. 335902, 481098, 515217 und 536874 beschrieben sind.
Im allgemeinen geht man bei der Durch führung,des Verfahrens wie folgt vor: Zuerst wird das Vorkodloid hergestellt, wozu man sich irgendeiner geeigneten Arbeitsweise be dienen kann. So kann es z. B. aus einem mit Kasein. oder Gelatine und Alkali dispergier- ten natürlichen oder künstlichen Harz be- etehen, das .durch relativ langsamen Zusatz einer wässriggen Kasein- oder Gelatinedisper- sion vom gewünschten Prozentgehalt zu dem Harz,
das auf den Bereich seines Schmelz punktes erhitzt ist und rasch und gleich mässig gerührt wird, erhalten wurde. Dies kann, wie bereits gesagt, entsprechend den Beispielen der britischen Patente Nr. 335902, 481098 und 515217 geschehen, doch vorzugs weise entsprechend den Angaben des briti sches Patentes Nr.
536874, das die Herstel lung eines Produktes zum Leimen betrifft, bei welcher,das Harz oder der Harzleim unvoll ständig verseift wird, und welches, ausser einer verhältnismässig kleinen Menge Kasein einen wesentlichen Anteil eines Inertstoffes aufweist, .der, in Wasser dispergiert, eine stabile kolloidale Dispersion ergibt, Wie z. B. ko-llo#idaler Kaolin, vorzugsweise in Mengen von 40% Harz und Kaolin.
Ganz besonders im Zusammenhang mit dem zuletzt beschriebenen Verfahren ergibt die nachstehend beschriebene Arbeitsweise sehr befriedigende Resultate.
1. Man schmilzt 153 kg Kolophonium in einem mit Dampfmantel versehenen Kessel, der ein Rührwerk aufweist, das eine intensive Bewegung des Inhaltes ermöglicht. Eine Rührgeschwindigkeit von 250/300 Umdre hungen ist dabei erwünscht.
2. Nach erfolgtem Schmelzen werden bei hoher Rührgeschwindigkeit 2,5 kg NaO H, in 7 Liter Wassergelöst, zulaufen gelassen.
3. Man löst 11,4 kg Milchkasein von guter Qualität und 1,8 kg NaOH bei 55 C in 62 Liter Wasser und gibt 25 Liter von dieser Lösung langsam zum Harz.
4. Man vermindert die Rührgeschwindig- keit auf etwa 60 Umdrehungen pro Minute und fügt 76 kg fein verteilten kolloidalen Kaolin oder ein ähnliches mineralisches Pro dukt zu und rührt 5 Minuten mit hoher Ge schwindigkeit.
5. Nun setzt man den Rest der Kasein- lösung rasch zu und verdünnt mit Wasser von 40 C. Um eine Konzentration von Harz und Kaolin von 40% zu erreichen, werden 310 Liter Wasser benötigt.
Die angegel)enen Mengen können ver- äadert werden, doch ist es wünschenswert, dass die Menge des als Schutzkolloid wirken den Eiweissstoffes (Kasein oder Gelatine), welche im vorstehenden Beispiel etwa 5 % be trägt, nicht niedriger wird als 3 % des an wesenden Harzes und Kaolins.
Das nach diesem Verfahren hergestellte Vorkolloid ist an sich schon ein wirksamer Papierleim: doch wird es progressiv weniger stabil und wirksam, wenn der K aseingehalt unter 3 % herabgesetzt wird. Weiter wird es, sei es nach hem vorstehenden Verfahren oder nach den Verfahren der britischen Patent schriften Nr. 335902, 481098 oder 515217 hergestellt, bei Zimmertemperatur nicht voll ständig flüssig bleiben, wenn es mehr als <B>an o'</B> Feststoffe enthält.
Um nun gemäss der vorliegenden Erfin- rlung das verbesserte Produkt zum Leimen von Papier herzustellen, stellt die folgende Arbeitsweise ein praktisches Verfahren dar.
1. Man schmilzt 153 kg 'Kolophonium in einem mit Dampfmantel und Rührwerk ver sehenen Gefäss.
2. Nach dem Schmelzen wird mit hoher Geschwindigkeit gerührt und eine Lösung von 4,1 hg NaOH in 7 Liter Wasser zufliessen gelassen und weiter Wasser zugegeben, um die Temperatur auf 100 C herabzusetzen.
3. Die Rührgeschwindigkeit wird herab gesetzt und 76 lg fein verteilter kolloidaler Kaolin zugegeben, dann 5 Minuten mit hoher Geschwindigkeit gerührt. 4. Bei immer noch hoher Rührgeschwin- digkeit werden 20 Liter einer Lösung von 2,3 kg Kasein und 0,23 kg NaOH von 60 C zufliessen gelassen.
5. Man setzt 36 Liter 40%iges Vorkolloid bei 60 C zu.
6. Man verdünnt mit 137 Liter warmem Wasser für ein 60%iges, mit 346 Liter für ein 40%iges Produkt, wobei man immer rasch rührt, solange nicht zum Verhüten des llberfl.iess'ens niedrigere Rührgeschwindigkei- ten erforderlich werden.
Die so hergestellte Dispersion enthält nu .r wenig über 1 % Kasein, berechnet auf den Kolophonium-Kaolingehalt, und bleibt bei Kolophonium Kaolinkonzentrationen bis zu 60% flüssig. Es braucht also viel weniger Kasein, als ohne Verwendung eines VorkoT- loids benötigt wird.
Das Endprodukt besitzt, wie sich zeigte, eine beträchtlich höhere Leimwirkung als irgendeines der Vorkolloide. Die oben; ange gebenen Mengenverhältnisse zeitigen, wie festgestellt wurde, die besten Resultate, ob schon die Mengendes gegebenenfalls zu ver wendenden kolloidalen Mineralstoffes und des Vorkolloides beträchtlich verändert wer den können. Auch die Arbeitstemperaturen können etwas verändert werden.
Dispersionen, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, sind frostempfindlich und werden durch Gefrieren zerstört. Es wurde festgestellt, dass der Zusatz geringer Mengen von 1/4-1% Kolophoniumester oder Kopalesterharz zum Vorkod;loid oder zum ge schmolzenen Kolophonium das Endprodukt frostbeständig macht, so -dass .das Material .ge froren werden kann und beim Auftauen stabil bleibt.
Die gleiche Beimischung ermöglicht die Erhöhung des Gesamtgehaltes an Feststoffen, ferner,die Herabsetzung des Gehaltes an als Schutzkolloid wirkenden Eiweissstoffen und die Erhöhung .der Leimwirkung von Kolo phonium- und Kolophonium-Wachsleimen, die ohne Kaolinzusatz hergestellt wunden, indem man die in .den drei zuerst angeführ- ten Patenten beschriebenen Verfahren ent sprechend abändert.
Es wurde weiterhin gefunden, .dässdiese Methode gestattet, thermoplastische, orga- nische, wasserabweisende Stoffe, die bis jetzt nicht der nur in sehr geringen Mengen ver wendet wurden, für die Papierleimung nutz bar zu machen. Solche Stoffe sind z.
B. der dunkle unverseifbare Rückstand der Petro leumdestillation, der als Petrolharz in den Handel kommt, und einen Erweichungspunkt von ä5-75 nach der Ring- und Kugel methode bestimmt aufweist, ferner raffi nierte Peche, einschliesslich Wollpech. Ein typisches Beispiel für eine solche Dispersion, .die sich als sehr nützlich erwies,
wind wie folgt hergestellt: 92e2 Gewichtsteile Petrolharz oder 70 Ge wichtsteile Petrolhs;rz und 221/2 Gewichtsteile Wollpech, werden .mit 71/2 Gewichtsteilen Gummiharz verschmolzen.
Für das; Vor- kolloid nimmt man 153 kg des: vorstehenden Harzgemisches, 2,5 kg NaOH werden in etwa 5 Liter Wasser gelöst und in die Schmelze laufen gelassen, und hierauf werden 76,5 kg kolloidaler Kaolin zugegeben, wobei die Tem peratur der Mischung etwa 70-75 C be tragen sollte. Man löst ferner 11,4 kg Ka sein mit 1,8 kg NaOH in 60 Liter Wasser und bringt die Lösung auf 54 C,
worauf man sie der Mischung zufliessen lässt. Hierauf setzt man 810 Liter kaltes Wasser zu, wo durch die Mischung aus einen Festsubstanz gehalt von 40 % verdünnt wird. Das Vor- kolloid wird beiseite gestellt und zur Disper- gierung der Hauptmenge verwendet.
Dies wird wie früher beschrieben @durch- gef'ührt, doch mit folgenden Ansätzen:
EMI0003.0110
182 <SEP> kg <SEP> Harzmischung
<tb> 91 <SEP> " <SEP> kolloidaler <SEP> Kaolin
<tb> 1,4 <SEP> " <SEP> NaOH
<tb> 4,6 <SEP> " <SEP> Kasein <SEP> gelöst <SEP> in <SEP> 25 <SEP> Liter <SEP> Wasser
<tb> von <SEP> 43 <SEP> C <SEP> -I- <SEP> 0,9 <SEP> kg <SEP> NaOH 50 Liter des so kühl als möglich gehal tenen Vorkolloids. Durch Verdünnen mit 210 Liter kaltem Wasser ergibt sich ein Feststoffgehalt von 50-55%.
Die erhaltene Dispersion hat eine gelb bis dunkelbraune Farbe, ist von sehr feiner Partikelgrösse und sehr stabil. Sie kann zum Leimen von Karton oder braunem Papier oder Lederpapier mit sehr befriedigenden Ergeb nissen verwendet werden.
Bezüglich der frostbeständigen Dispersio nen wurde gefunden, dass, wenn das Vor kolloid frostfest gemacht wird, indem man ihm genügend Kolophoniumesterha.rz zusetzt, um die Frostfestigkeit zu erzielen, :die Ver wendung dieses Vorkolloids zur Dispergie- rung des Hauptmaterials genügt, um auch dieses, frostsicher zu machen. Das heisst es genügt 1.4-1% Kolo phoniumesterha.rz,
be zogen auf das Vorkolloid und nicht auf die Gesamtmenge .des zu dispergierenden Kolo phoniums.
Process for the manufacture of a product for the gluing of fibrous materials. The present invention relates to a process for the production of a product for gluing fibrous materials such as paper, pulp, cardboard, etc. Such glues are z. B. obtained by dispersing colophony in an aqueous medium in the presence of proteins acting as protective colloids, such as casein or gelatin.
In order to obtain a stable and effective sizing, it is considered necessary to use the protective colloid in the smallest possible amounts which the materials and processes used allow.
According to the present invention, it is now possible to reduce the amount of the. Protective colloid acting protein compared to the known methods by less of this protein than is needed to stabilize the dispersion and a small amount of a previously prepared from a protected dispersion be existing sizing, means used.
The invention thus relates to a method for producing a dispersion of a thermoplastic, water-repellent organic substance intended for sizing paper etc. with a softening point between 35 and 100 ° C., determined by the ring and ball method, in an aqueous medium using a protein acting as a protective colloid, such as.
B. casein or gelatin, optionally with the inclusion of fillers inert for the gluing process, such as colloidal kaolin, which is characterized in that less of this protein than is necessary to stabilize the dispersion, and a small amount of a vo : used sizing agent made from a proprietary dispersion.
The previously produced: from a protected dispersion. Existing sizing agent, which is to be referred to below as a pre-colloid, is preferably of the same type as the main product, but any other protected dispersion that can be used as a sizing agent can also be used for this purpose, e.g.
Such as those described in the examples of British Patent Nos. 335902, 481098, 515217 and 536874.
In general, the process is carried out as follows: First, the precodloid is prepared, for which any suitable method of operation can be used. So it can be B. from one with casein. or natural or synthetic resin dispersed in gelatine and alkali exists, which by adding an aqueous casein or gelatine dispersion of the desired percentage content to the resin relatively slowly,
which is heated to the range of its melting point and is stirred rapidly and evenly, was obtained. As already mentioned, this can be done in accordance with the examples in British Patents Nos. 335902, 481098 and 515217, but preferably in accordance with the information in British Patent No.
536874, which relates to the manufacture of a product for gluing, in which the resin or resin glue is incompletely saponified, and which, apart from a relatively small amount of casein, has a substantial proportion of an inert substance, which, when dispersed in water, is a stable one colloidal dispersion results, such as. B. ko-llo #idaler kaolin, preferably in amounts of 40% resin and kaolin.
The procedure described below gives very satisfactory results, especially in connection with the process described last.
1. 153 kg of rosin are melted in a kettle fitted with a steam jacket and equipped with a stirrer which enables the contents to move intensively. A stirring speed of 250/300 revolutions is desirable.
2. After melting has taken place, 2.5 kg of NaO H dissolved in 7 liters of water are allowed to run in at high stirring speed.
3. Dissolve 11.4 kg of good quality milk casein and 1.8 kg of NaOH in 62 liters of water at 55 ° C. and slowly add 25 liters of this solution to the resin.
4. The stirring speed is reduced to about 60 revolutions per minute and 76 kg of finely divided colloidal kaolin or a similar mineral product is added and the mixture is stirred at high speed for 5 minutes.
5. Now the rest of the casein solution is quickly added and diluted with water at 40 C. To achieve a concentration of resin and kaolin of 40%, 310 liters of water are required.
The amounts can be changed, but it is desirable that the amount of the protein (casein or gelatine) acting as a protective colloid, which is about 5% in the above example, is not less than 3% of what is present Resin and kaolin.
The pre-colloid produced by this process is in itself an effective paper glue: however, it becomes progressively less stable and effective when the casein content is reduced below 3%. Furthermore, it will not remain completely liquid at room temperature if there is more than <B> of o '</B> solids, be it by the above process or by the processes of British patent documents No. 335902, 481098 or 515217 contains.
In order to produce the improved product for sizing paper in accordance with the present invention, the following procedure represents a practical method.
1. 153 kg of rosin are melted in a vessel provided with a steam jacket and stirrer.
2. After melting, the mixture is stirred at high speed and a solution of 4.1 hg NaOH in 7 liters of water is allowed to flow in and further water is added in order to reduce the temperature to 100.degree.
3. The stirring speed is reduced and 76 μg of finely divided colloidal kaolin are added, then stirred for 5 minutes at high speed. 4. While the stirring speed is still high, 20 liters of a solution of 2.3 kg of casein and 0.23 kg of NaOH at 60 ° C. are allowed to flow in.
5. 36 liters of 40% pre-colloid are added at 60.degree.
6. Dilute with 137 liters of warm water for a 60% product, with 346 liters for a 40% product, always stirring rapidly as long as lower stirring speeds are not required to prevent overflowing.
The dispersion produced in this way contains just over 1% casein, calculated on the rosin-kaolin content, and remains liquid at rosin-kaolin concentrations of up to 60%. So it takes much less casein than would be needed without using a pre-kotloid.
The final product has been shown to have a considerably higher sizing effect than any of the pre-colloids. The above; As has been established, the specified proportions produce the best results, whether the amount of the colloidal mineral substance and the pre-colloid to be used can be changed considerably. The working temperatures can also be changed somewhat.
Dispersions prepared as described above are sensitive to frost and are destroyed by freezing. It was found that the addition of small amounts of 1 / 4-1% rosin ester or copal ester resin to the precod; loid or to the melted rosin makes the end product frost-resistant so that the material can be frozen and remains stable when thawed.
The same admixture makes it possible to increase the total content of solids, furthermore to reduce the content of proteins acting as protective colloids and to increase the glue effect of rosin and rosin wax glues, which are made without the addition of kaolin, by adding the three firstly cited patents are modified accordingly.
It has also been found that this method allows thermoplastic, organic, water-repellent substances, which up to now have not only been used in very small quantities, to be used for paper sizing. Such substances are e.g.
B. the dark, unsaponifiable residue of petroleum distillation, which comes on the market as petroleum resin and has a softening point of - 5-75 according to the ring and ball method, and refined pitch, including wool pitch. A typical example of such a dispersion, which turned out to be very useful,
wind produced as follows: 92e2 parts by weight petroleum resin or 70 parts by weight petroleum resin; rz and 221/2 parts by weight wool pitch are fused with 71/2 parts by weight rubber resin.
For the; Pre-colloid takes 153 kg of the above resin mixture, 2.5 kg of NaOH are dissolved in about 5 liters of water and allowed to run into the melt, and then 76.5 kg of colloidal kaolin are added, the temperature of the mixture being about 70 -75 C should be. You also dissolve 11.4 kg Ka sein with 1.8 kg NaOH in 60 liters of water and bring the solution to 54 C,
whereupon you let it flow into the mixture. Then 810 liters of cold water are added, which is diluted by the mixture of a solids content of 40%. The pre-colloid is set aside and used to disperse the main amount.
This is done as described earlier, but with the following approaches:
EMI0003.0110
182 <SEP> kg <SEP> resin mixture
<tb> 91 <SEP> "<SEP> colloidal <SEP> kaolin
<tb> 1.4 <SEP> "<SEP> NaOH
<tb> 4,6 <SEP> "<SEP> Casein <SEP> dissolved <SEP> in <SEP> 25 <SEP> liters <SEP> water
<tb> from <SEP> 43 <SEP> C <SEP> -I- <SEP> 0.9 <SEP> kg <SEP> NaOH 50 liters of the pre-colloid kept as cool as possible. By diluting with 210 liters of cold water, the solids content is 50-55%.
The dispersion obtained is yellow to dark brown in color, has a very fine particle size and is very stable. It can be used for gluing cardboard or brown paper or leather paper with very satisfactory results.
With regard to the frost-resistant dispersions, it has been found that if the pre-colloid is made frost-resistant by adding enough rosin ester resin to it in order to achieve frost resistance, the use of this pre-colloid to disperse the main material is sufficient to make this too to make frost-proof. That means 1.4-1% Kolophoniumesterha.rz is sufficient,
based on the pre-colloid and not on the total amount of the colophony to be dispersed.