DE886409C

DE886409C - Verfahren zum Leimen von Faserstoffen u. dgl.

Info

Publication number: DE886409C
Application number: DEP45604A
Authority: DE
Inventors: Theodore Franklin Bradley
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1948-06-15
Filing date: 1949-06-12
Publication date: 1953-08-13
Also published as: US2665206A; GB678561A; FR988219A; NL72781C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Leimen von Papier, Pappe, Zwirnen oder Geweben von Kunstleder und verwandten Faserwerkstoffen. Durch verbesserte Verfahren zum Leimen solcher Werkstoffe können diese eine größere Wasserbeständigkeit als bisher erhalten.

Zum Leimen von Faserstoffen der obenerwähnten Art hat man eine große Anzahl verschiedener Stoffe benutzt, beispielsweise verschiedene Arten von Natur- und Kunstharzen, Paraffin, Wachse verschiedener Arten, Bitumen- oder Asphaltmassen, Teere usw. Als gebräuchlichsten Stoff zum Leimen hat man in der Industrie in erster Linie Kolophonium verwendet. Das übliche Verfahren zum Leimen von Papier besteht beispielsweise darin, daß eine wäßrige Dispersion des zum Leimen verwendeten Stoffes den zu behandelnden Fasern im Holländer zugesetzt wird, in dem der Leim auf den Fasern mit Hilfe von Papiermacheralaun od. dgl. niedergeschlagen wird. Dieses sehr verbreitete Leimungsverfahren ist aber besonders in den letzten Jahren infolge der gestiegenen Kolophoniumkosten verhältnismäßig teuer geworden. Auch wird mit ihm nicht immer die gewünschte Leimwirkung erzielt, besonders wenn ein hoch wasserbeständiges Erzeugnis gefordert wird, wie beispielsweise Kraft-Einschlagpapier, Pappe u. dgl.

Ein wichtiger Gegenstand der Erfindung ist die Gewinnung eines Leimstoffes, der die genannten Mangel der üblichen Leime nicht aufweist und eine wirtschaftlichere Fabrikation gestattet. Ziel der Erfindung ist ferner eine Papierleimzusammensetzung, die vollständig aus Petroleum gewonnen werden kann. Weitere Erfindungsmerkmale und technische Fortschritte ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, auf die letztere jedoch nicht beschränkt ist.

Es wurde gefunden, daß eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung zum Leimen von Papier und verwandten Faserstoffen aus einer neuen Mischung von Salzen von Naphthensäuren einer Säurezahl unter 200 mit üblichen Leimstoffen besteht, vorzugsweise mit den vorwiegend cyclischen Extrakten, die aus Mineralölen erhalten werden können. Einfachheitshalber werden die benutzten Naphthensäuren bzw. naphthensäuren Salze im folgenden allgemein als Naphthenate bezeichnet. Die Säurezahlen der hierbei verwandten Naphthensäuren geben die Anzahl von Milligramm KOH an, die zur Neutralisation von einem Gramm der betreffenden Naphthensäuren benötigt werden. Zur Herstellung von Naphthenaten mit für die Erfindung wünschenswerten Eigenschaften werden die beim Raffinieren von Petroleum und verschiedener Produkte desselben anfallenden Naphthenate, besonders solche von Schmierölen, verwendet. Dabei ist aber zu beachten, daß die Ausgangsstoffe so gewählt, und bzw. oder die Naphthensäuren so behandelt werden, daß das Endprodukt Naphthensäuren oder Naphthensäuregemische mit einer Säurezahl von unter 200, vorzugsweise zwischen 75 und 175, darstellt. Die üblichen Handelsriaphthenate genügen dieser Anforderung nicht, sondern sind Mischungen, aus denen Naphthensäuren geeigneter Säurezahlen zur Verwendung gemäß der Erfindung abgeschieden werden können. So können Naphthensäuren mit der gewünschten Säurezahl von den Naphthensäuren höherer Säurezahl abgetrennt werden, indem man die letzteren fraktioniert abdestilliert und nur diejenigen Naphthensäuren verwendet, die bei 0,5 mm Quecksilberdruck über 200⁰ sieden. Besonders geeignet sind Naphthensäuren, deren Siedepunkt etwa zwischen 250 und 350⁰ bei 0,5 mm Quecksilberdruck liegt. Erdöle, die bei 0,5 mm Quecksilberdruck bei über 200⁰ sieden, bestimmte Fraktionen von Schmieröl od. dgl., die etwa zwischen 250 und 350° bei 0,5 mm Quecksilberdruck sieden, sind bevorzugte Ausgangsstoffe für die in den erfindungsgemäßen neuen Zusammensetzungen verwendeten Naphthenate.

Das gewählte Naphthenat oder Naphthenatgemisch, das Naphthensäuren von Säurezahlen unter 200 entspricht, wird vorzugsweise in Form seiner wäßrigen Emulsion mit einem Leimstoff, vorzugsweise einem solchen der Kohlenwasserstoffgattung und besonders mit den vorerwähnten aromatischen Extrakten von Erdölen verwendet. Ein Vorzug dieser Naphthenate besteht darin, daß sie nicht nur ein besseres Leimverfahren gestatten, sondern auch zur Bildung stabiler Emulsionen des Wasser-in-Öl-Typs mit Leimstoffen auf Kohlenwasserstoffgrundlage, besonders mit cyclischen Erdölextrakten, die leicht in die sehr stabilen Emulsionen des Öl-in-Wasser-Typs verwandelt werden können, Jedoch in Gegenwart von Papierfasern mittels der üblichen Papiermacherfällungsmittel niedergeschlagen werden können, befähigt sind. Diese ungewöhnliche Kombination gewünschter Eigenschaften macht es möglich, auf sehr billige Weise hochwirksame Leime als konzentrierte Wasser-in-Öl-Emulsionen herzustellen, die bequem und billig verschifft, bis zum Gebrauch gelagert und in der Papiermühle leicht verdünnt werden können, ohne daß Schwierigkeiten durch Phasentrennung oder Verluste im Klebevermögen auftreten, zur Bildung von Öl-in-Wasser-Emulsionen, die zum Leimen in derselben Weise verwendet werden können wie die üblichen Kolophoniumemulsionsleime. So können z. B. beim Leimen von Papier die Emulsionen gemäß der Erfindung dem Papierbrei im Holländer in jedem Stadium des Verarbeitungsganges zugesetzt werden, obgleich es in der Regel vorteilhafter ist, den Zusatz erst vorzunehmen, wenn die Zerkleinerung im wesentlichen beendet ist. Das Leimen kann auch in der Jordan-Maschine oder auf den Sieben durchgeführt werden. Zum Niederschlagen der neuartigen Leime auf den Fasern kann eine große Anzahl von Fällungsmitteln benutzt werden. Brauchbar sind z. B. Alaun, Aluminiumsulfat, Calciumchlorid, Säuren wie Schwefel- oder Salzsäure u. dgl.; Papiermacheralaun ist jedoch besonders gut geeignet. Das Fällungsmittel kann der Faser mit dem Leim zusammen zugesetzt werden, im allgemeinen wird man jedoch vorziehen, das Fällungsmittel später zuzusetzen, um auf diese Weise vor Einführung des Fällungsmittels dem Leim genügend Zeit zu lassen, sich gleichmäßig zu verteilen.

Die anzuwendende Gesamtmenge an Leimstoff und Naphthenat hängt von der Art des behandelten Faserstoffes ab, von seinem Verwendungszweck, von dem Typ des gewählten Naphthenates und von der go Art seiner Verwendung. Wirksam ist bereits eine Menge von 0,2 %, berechnet auf das Trockengewicht des Papiers, es können aber auch Mengen bis zu 10 °/₀ und mehr verwendet werden. Zweckmäßig verwendet man gewöhnlich 0,5 bis 3 %.

Zur Herstellung von Emulsionen von Naphthenaten mit Säurezahlen unter 200 zur Verwendung gemäß der Erfindung kann eine große Anzahl von Stoffen als disperse Phase verwendet werden. Beispielsweise können öle wie Schmieröle und Spindelöl, Wachse wie Paraffin, Ceresin und Montanwachs oder Mischungen von ölen und Wachsen, ferner Asphalte und andere Bitumina verwendet werden. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch aus der Verwendung cyclischer Extrakte bei der Emulsionsbereitung. Die in den neuen Zusammensetzungen nach der Erfindung benutzten cyclischen Extrakte sind Erzeugnisse vorwiegend aromatischer und naphthenischer Natur, die durch Extrahieren von Petroleum oder verwandten ölen einschließlich Kohlenwasserstoffprodukten aus Kohle od. dgl. mittels Lösungsmitteln erhalten werden, die selektive Lösungseigenschaften für nichtparaffinische Bestandteile besitzen. Eine große Anzahl polarer Lösungsmittel kann zur Bereitung solcher Extrakte verwendet werden, wie flüssige schweflige Säure, Phenol, Kresylsäure, Furfural, ß, jS-Dichloräthyläther, Nitroverbindungen, insbesondere Nitrobenzol und Nitrile, die Sulfoxyde, Sulfolane und Sulfolene und andere mehr. Kombinationen von Lösungsmitteln, wie Phenol mit Kresylsäure oder flüssige schweflige Säure mit Benzol oder Toluol können beispielsweise benutzt werden, und die Verwendung des sogenannten Duo-Sol-Verfahrens (vgl. »öl und .Kohle*, [1935], S. 151 bzw. [1937], S. 425), bei dem eine Mischung nicht mischbarer Lösungsmittel wie Kresylsäure und Propan benutzt wird, liefert

ebenfalls brauchbare Extrakte. Vorteilhaft kann auch der ursprüngliche Extrakt mit einem nicht mischbaren Lösungsmittel extrahiert werden, um die Selektivität der Extraktion zu verbessern. So wurde gefunden, daß durch Extrahieren von Edeleanuextrakten von Schmierölen mit Benzin od. dgl. die Leimeigenschaften der daraus gewonnenen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung verbessert werden. Es kann auch eine extrahierende Destillation angewandt werden an Stelle ίο oder zusammen mit den vorerwähnten Extraktionsmethoden.

Extrakte schwererer Erdöle, wie Schmieröle und Rückstände, sind besonders brauchbar für die neuen Leimzusammensetzungen nach der Erfindung, aber es können auch andere Fraktionen von Erdöl oder verwandte Kohlenwasserstoffprodukte mit Erfolg als Ausgangsmaterialien für die Extrakte herangezogen werden. So können die Extrakte z. B. gewonnen werden aus Schmieröldestillaten oder raffinierten Zylinderölen oder Zylinderölen, die z. B. ein spezifisches Gewicht von 0,966 bis .1,014 bei 15° haben. Sie können erhalten werden aus irgendeinem Erdölmischtyp, wie Mid-Continent oder Coastal oder kalifornischem Rohöl, oder in geringeren Ausbeuten aus pennsylvanischen ölen. Zum Leimen gemäß der Erfindung benutzt man vorzugsweise Extrakte, die bei 760 mm Hg-Druck bei über 300°, ganz besonders solche, die bei ι mm Hg-Druck zwischen 125 und 300⁰ sieden. Die dickflüssigeren Extrakte liefern gewöhnlich Emulsionen mit den besten Eigenschaften, sind aber zuweilen etwas schwieriger zu emulgieren. Aus diesem Grunde haben Extrakte im Viskositätsbereich von etwa 75 bis 325 Sayboltsekunden bei ioo° Vorteile, obgleich dickflüssigere Extrakte, z. B. solche einer Viskosität von 400 bis 5000 Sayboltsekunden bei ioo° vorzuziehen sind, wobei es nicht unvorteilhaft ist, eine Kolloidmühle oder eine ähnliche Einrichtung zu benutzen oder langer dauernde Methoden des Rührens oder Emulgierens bei der Bereitung der Ausgangsemulsionen und bzw. oder bei ihrer Umwandlung in Emulsionen des Öl-in-Wasser-Typs anzuwenden. Mit Vorteil können Extrakte, die aus engen Fraktionen gewonnen sind, benutzt werden. Oft empfiehlt es sich, den Ausgangsextrakt zu fraktionieren, um Fraktionen besonders günstiger Eigenschaften abzutrennen. So wurde z. B. gefunden, daß die höhersiedenden 50 bis 75 Prozente eines Schmieröl-Edeleanuextraktes eine überlegene Leimwirkung, die nach der Wasserdurchlässigkeit des geleimten Papiers beurteilt wird, ergeben.

Der Anteil von Naphthenat einer Säurezahl von unter 200 gegenüber dem Leimstoff auf Kohlenwasserstoffbasis kann bei der Bereitung von Emulsionen aus diesen Materialien zum Leimen von Papier variiert werden, in der Regel beträgt er jedoch 3 bis 75 %, vorzugsweise 3 bis 50 und insbesondere 5 bis 50%, berechnet als Naphthenatgewicht auf das Gesamtgewicht der Kombination Naphthenat-Kohlenwasserstoff-Leimmaterial. Die Emulgiereigenschaften des gewählten Naphthenats können durch Zusatz einer kleinen Menge, gewöhnlich von 0,1 bis 5 ⁰J₀, berechnet auf das Gewicht der Mischung Naphthenat—Kohlenwasserstoff, eines anderen Emulgators unterstützt werden. Als solche Hilfsemulgatoren können Seife, höhere Alkylsulfatsalze, organische Sulfonate, insbesondere Alkylarylsulfonate, das Natriumsalz von Kolophonium u. dgl. dienen, und zwar dort, wo das verwendete Naphthenat selbst nicht ausreicht, um die gewünschte Stabilität der Emulsion sicherzustellen entweder, weil die Säurezahl der verwendeten Naphthensäure zu hoch ist, oder weil eine zu geringe Menge davon verwendet wurde. Am besten bewährt haben sich jedoch Emulsionen, die aus Naphthenaten einer Säurezahl von unter 200 ohne andere Emulgatoren hergestellt sind.

Es wurde gefunden, daß es zur Erzeugung von Emulsionen der für die Papierleimung vorteilhaftesten Teilchengröße besonders zweckmäßig ist, die gewählte Naphthensäure oder das Naphthensäuregemisch und den Kohlenwasserstoff, vorzugsweise den vorher be- So schriebenen cyclischen Extrakt, unter Erwärmen zu mischen, wenn notwendig, bis zur gleichmäßigen Verteilung der viskosen Kohlenwasserstoffe, und dann so viel einer wäßrigen Base hinzuzufügen, um die anwesenden Naphthensäuren im wesentlichen zu neutralisieren. Auf diese Weise kann eine mittelfeine, recht gleichmäßige Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ hergestellt werden, die bei weiterer Verdünnung in eine Emulsion des Öl-in-Wasser-Typs von sehr feiner Teilchengröße umgewandelt werden kann, die sich besonders gut zum Leimen von Papier eignet. Der Umwandlungspunkt liegt im allgemeinen bei einem Gehalt von 40 bis 50 °/₀ Wasser in der Emulsion.

Eine große Anzahl von Alkalien kann zur Bildung der Emulsionen verwendet werden. So sind brauchbar Hydroxyde oder Carbonate von Alkalimetallen oder von Ammonium; Natrium- oder Kaliumhydroxyd sind wegen ihrer Preiswürdigkeit besonders zu empfehlen. Die entsprechenden Carbonate, besonders von Natrium und Kalium, erfordern höhere Tempe-•raturen und sind daher weniger _ vorteilhaft. Hydroxyde von Erdalkalimetallen, wie beispielsweise von Calcium und Magnesium u. dgl., können ebenfalls benutzt werden. Für gewisse Zwecke ist die Neutralisation mit einer organischen Base, wie z. B. mit aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen, primären,, sekundären oder tertiären Aminen oder quarternären Ammoniumbasen vorteilhaft. In solchen Fällen können z. B. wasserlösliche Amine benutzt werden, wie Dimethylamin, Propylamin, Cyclohexylamin, die Äthanolamine usw. Die gewählte Base wird vorzugsweise in wäßriger Lösung von einer Konzentration zwischen 5 und 30 %, am besten zwischen 5 und 15%, verwendet. Die stabilsten Emulsionen erhält man durch Anwendung einer etwas unter dem stöchiometrischen Verhältnis liegenden, vorzugsweise bei 85 bis 95 °/₀ der zur Neutralisation der Naphthensäuren erforderlichen Menge von Base. Ein pa-Wert von etwa 8 bis 13, vorzugsweise 10 bis 11,5 ist in der endgültigen Emulsion von Vorteil. Wenn die Anfangsemulsion zu sauer oder alkalisch ist, so kann sie durch Zugabe einer schwachen Base oder Säure auf den gewünschten pH-Wert gebracht werden.

Wie vorher angegeben, bilden die Emulsionsleime nach der Erfindung, die mit Naphthenaten einer Säurezahl unter 200 hergestellt sind, hoch stabile Zusammen-

Setzungen, die bei Gegenwart von Cellulosefasern nicht leicht koagulieren. Gelegentlich zwar zeigen diese Emulsionen bei langem Stehen eine gewisse Phasentrennung; sie können jedoch durch Schütteln 5 oder Rühren wieder in einen homogenen Zustand übergeführt werden. Die Trennung kann auch durch Zusatz geringer Mengen von Schutzkolloiden, z. B. von Kasein und Gummi, beseitigt werden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das beschriebene Verfahren zur Herstellung der neuen Emulsionsleime beschränkt, da auch andere Verfahren anwendbar sind. Man kann z. B. hochwirksame Leime erzeugen durch Zusammenmischen eines cyclischen Extraktes von Schmieröl und vorher neutralisierten Naphthensäuren einer Säurezahl unter 200, vorzugsweise Natriumnaphthenaten, worauf mit der erforderlichen Wassermenge verdünnt wird. Die Emulsionen von Natriumnaphthenaten einer Säurezahl von unter 200 und hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, die als Bodenrückstände der Raffinierung von Erdölen mittels Destillation in Gegenwart von Natriumhydroxyd erhalten werden, sind ebenfalls brauchbar für Leimungszwecke gemäß der Erfindung.

Im Gegensatz zu Leimen, wie sie gewöhnlich bei der Papier- und Pappenherstellung verwendet werden und die im allgemeinen in Form verdünnter, z. B-.

0,1 bis 0,5 %iger Emulsionen benutzt werden, können die Produkte nach der Erfindung gelegentlich in weit konzentrierterer Form angewendet werden. Bei der Herstellung von Papier und Pappe können sie als

20 bis 5o°/₀ige Eihulsionen des Öl-in-Wasser-Typs recht erfolgreich Anwendung finden.

Wie oben dargelegt, können die neuen Leime nach der Erfindung ohne weiteres bei der Papierherstellung verwendet werden. Sie werden auf der Faser vorzugsweise mittels Papiermacheralaun niedergeschlagen, wobei je nach der Art des Faserbreies, ein pn-Wert von etwa 4,5 bis 6 während der Fällung zweckmäßig ist. Wenn notwendig, kann der pH-Wert durch Zugabe verdünnter Säure im Holländer reguliert werden. Etwa 25 g Aluminiumsulfat pro Kiligramm Trockenmasse im Holländer gibt zufriedenstellende Fällung. Zu viel Aluminium im Papier soll vermieden werden, da sonst die Wasserdurchlässigkeit ungünstig beeinflußt wird.

Die Leime nach der Erfindung können verwendet werden zur Herstellung von Papieren, die mit Koalin u. dgl. gefüllt sind, ebenso auch für ungefüllte Papiere. ■ Die neuen Leime ergeben auch keinerlei Komplikationen mit Papierfärbemitteln. Sie sind nicht nur billiger als die üblichen Leime, sondern haben auch noch den Vorteil, daß der erzielte Leimungseffekt größer ist, als es beim Leimen mit einem der Bestandteile des Produktes allein zu erwarten wäre. Die folgenden Beispiele sind typisch für die Lehne gemäß der Erfindung und besonders vorteilhaft beim Leimen von Papier.

Beispiel 1

Um die Überlegenheit der Zusammensetzungen gemäß Erfindung gegenüber Kolophonium in Emulsionsleimen zu zeigen, wobei ein Furfuralextrakt eines Schmieröldestillates aus kalifornischem Erdöl (Motorschmieröl mit einer Viskosität von 200 Sayboltsekunden bei ioo°) verwendet wird, werden vier Emulsionen bereitet durch Hinzufügen einer genügenden Menge 10 °/_oiger Natronlauge zu Mischungen des Extraktes und entölter Naphthensäure einer Säurezahl von 150, oder Kolophonium zur 90 %igen Neutralisierung der Säure. Die erhaltene Wasser-in-Öl-Emulsion wurde unter mäßigem Rühren 15 Minuten lang gemischt. Die Emulsion wurde dann durch Zusatz von Wasser in eine 50 %ige Öl-in-Wasser-Emulsion umgewandelt. Die Emulsion wurde während der Umwandlung in einem sogenannten Eppenbach-Homo-Mischer kräftig gerührt. Der Eppenbach-Homo-Mischer ist erne Mischvorrichtung, die eine Turbine enthält und eine Mischung unter möglichst hoher Scherwirkung ohne Luftaufnahme ermöglicht.

Die Leimemulsionen wurden auf 1 °/₀ Öl-in-Wasser verdünnt und zu einem aufgeschlagenen Kraftzellstoff gegeben (2% Leim auf Trockenmasse). Der Stoff wurde 15 Minuten gerührt und danach 3 % Papiermacheralaun (auf- Trockengewicht der Fasermasse berechnet) zur Fällung des Leimes hinzugegeben und dann weitere 15 Minuten gerührt. Der Stoff wurde in Bogen verwandelt und diese bei iio° getrocknet. Die erhaltenen trockenen Bögen wurden miteinander verglichen in bezug auf Benetzungszeit (das ist die Zeit, die vergeht, bis sich auf der Oberfläche des auf Wasser schwimmenden Papiers nasse Stellen zeigen), und Aufnahmefähigkeit für Tinte (das ist die mit einem Tropfen (0,05 ecm) Tinte nach dem Eintrocknen gefärbte Fläche).

Gewichtsteile

Naphthen-

Extrakt

95

95
80

80

säure
SZ 150

5 20

Kolopho
nium

5 20

Benetzungszeit in Minuten

IO

6 28 16

Tintenaufnahme mm²

62

8l

39 46

Verwendet man eine niedrigersiedende Fraktion von Furfuralextrakt einer Viskosität von 60 bei ioo° anstatt der oben angewandten, so war die Leimwirkung nicht ganz so zufriedenstellend, aber auch in diesem Falle wurden bei Verwendung der Naphthensäure einer Säurezahl von 150 in Kombination mit dem Furfuralextrakt bessere Resultate als bei Verwendung des Kolophoniums in Kombination mit dem Furfuralextrakt erreicht. Ähnlich gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn statt des Kraftzellstoffs Sulfitzellstoff verwendet wurde.

Beispiel 2

Eine Mischung von etwa 75 Gewichtsprozent Schmierölrückstand eines Siedepunktes über 300° mit etwa 25 % Natriumnaphthenat von Naphthensäuren mit einer Säurezahl von etwa 150 wurde mit warmem Wasser emulgiert unter Anwendung verschiedener Rühr-, Temperatur- und pn-Bedingungen. Sie wurde verglichen mit Kolophoniumleim beim Leimen von Kraftzellstoff bei verschiedenen Konzentrationen. Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt;

Leim 5	Rührer	Typ des Ver dünnungs- wassers	Temperatur des Ver dünnungs- wassers in ⁰C	Pjj-Wert der Emulsion	Leimtest, Sek. Tappi- Standard	3,o°/o Leim
Kolophonium KW-Naphth.-Gemisch ... KW-Naphth.-Gemisch ... to KW-Naphth.-Gemisch ... KW-Naphth.-Gemisch ... KW-Naphth.-Gemisch ... 15 KW-Naphth.-Gemisch ...	Propeller Propeller Eppenbach- Homo-Mischer Eppenbach- Homo-Mischer Eppenbach- Homo-Mischer Eppenbach- Homo-Mischer	destill. destill. destill. Leitungs wasser destill. destill.	40 bis 50 98 98 90 bis 95 85 70 bis 80	11,4 11,2 11,2 10,9 9.5*) II.3	Leim	32 39 43 41 40 40 38 .
31 31 33 33 32 34' 34

*) Der p_H-Wert wurde mittels Borsäure eingestellt.

Diese Ergebnisse zeigen, daß in weiten Grenzen die Zusammensetzungen nach der Erfindung dem Standard-Kolophoniumleim bei niedrigen Leimkonzentrationen vollkommen gleichwertig oder leicht überlegen, bei höheren Konzentrationen sogar deutlich überlegen sind. Mittels eines Elektronenmikroskops wurde gezeigt, daß die Leimteilchen, wenn Mischungen von Schmierölrückständen und Naphthenaten einer Säurezahl von 150 verwendet werden, auf den Fasern viel kleiner und gleichmäßiger verteilt waren als bei Anwendung von Kolophoniumleim.

Beispiel 3

Es wurden Vergleichsprüfungen durchgeführt bei Verwendung eines aromatischen Extraktes von Petroleum mit einer Viskosität von 537 Sayboltsekunden bei 100° und Naphthensäuren von SZ 150 mit einem Gehalt von etwa 3 °/₀ öl auf der einen Seite und einer gleichen Menge Kolophonium auf der anderen Seite. Die Emulsionen wurden bereitet durch halbstündiges Mischen von 80 Teilen des Extraktes mit 20 Teilen der Naphthensäure bzw. von Kolophonium, 1,9 bis 2,1 Teilen Natriumhydroxyd und 100 Teilen Wasser in einem Waring-Mischer bei 8o°, worauf Wasser hinzugefügt, zur Bildung einer 5o°/₀igen Emulsion, und das Mischen während weiterer 30 Minuten fortgesetzt wurde. Der zur Herstellung der Emulsion verwendete Waring-Mischer ist eine Mischvorrichtung, die einen offenen Behälter mit gelappten Seitenwänden und im unteren Teil eingebautem Rührwerk enthält, das von einem Motor angetrieben wird. Die Emulsionen wurden verwendet zum Leimen von Kraftpapier wie in Beispiel 1, mit folgenden Ergebnissen:

Naphthenate

SZ 150

+ aromat.

Extrakt

Kolophonium

-f- aromat.

Extrakt

Prozent Leim auf

Trockengewicht

Papier 1,8 1,95

Fluoreszenz-

Leimtest, Sek. ... 182 70

Der Fluoreszenz-Leimtest wurde ausgeführt gemäß der Beschreibung von van den Akker und Mitarbeitern in Paper Trade Journal, Bd. 109, S. 33 (1939) und zeigt klar die Überlegenheit des Gemisches aus Naphthenat und aromatischem Extrakt.

Beispiel 4

Die überlegene Stabilität der Emulsionsleime gemäß Erfindung ergibt sich aus den folgenden Ergebnissen für Emulsionen eines hoch aromatischen Extraktes, der aus einem technischen SchmieröldestUlat von kalifornischem Erdöl (Viskosität = 200 Sayboltsekunden bei 100°) erhalten worden war und eine Viskosität von 2030 bei ioo° hatte. Alle Emulsionen wurden in derselben Weise bereitet.

Leimzusammensetzung

(Gewichtsteile auf 100 Teile Wasser)

95 Schmierölextrakt, 5 Teile Natriumnaphthenat
(SZ 142)

95 Schmierölextrakt, 5 Teile Äthylenoxyd-Alkohol-Kondensationsprodukt

95 Schmierölextrakt, 5 Teile Sorbitanhydridmonolau-

rat und Polyoxyäthylenderivat des Sorbitanhydrid-

monolaurats in gleichen Anteilen

95 Schmierölextrakt, 5 Teile Natriumerdölsulfonate Stabilität

Teilchengröße in der Emulsion

stabil

Emulsion über Nacht
entmischt

Emulsion sofort

entmischt
sehr unstabil

in der Mehrzahl etwa 0,2 μ groß, mehrere über 20 μ

nicht meßbar infolge Unbeständigkeit der Emulsion

Leimversuche mit der vorerwähnten Schmierölextrakt-Natriumnaphthenat-Emulsion unter Verwendung von i,95 % Leim auf Trockengewicht Kraftfaser lieferten folgende Ergebnisse:

Trockenindikatortest (Tappi-

Standard-Verfahren) 41 Sekunden zur

Durchdringung
Fluroreszenz-Leimtest ........ 195 Sekunden.

Die anderen Emulsionen waren zu unstabil, um Leimversuche vornehmen zu können.

Beispiel 5

Die Überlegenheit der Emulsionen aus aromatischen Extrakten mit Naphthenaten von Säurezahlen unter 200, verglichen mit entsprechenden Zusammen-

	Säurezahl	Durch	Prozent	Kubikzentimeter obere Phase,	4—8	20—24	44—4»	190
20 .	von	schnitts- ·	Öl in	ausgeschieden aus 80 ecm Emulsion	0	2	2A
	ölfreier	molekular-	Roh	nach Stunden	44	44	44	—
Form· des Naphthenates	Naphthen-	gewicht der	säure
	säure,	Naphthen
	mg KOH/g	säure	3,2
25 Natriumnaühthenat	118	47 e.	10,0
Natriumnaphthenat	257	TY J 244

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zum Leimen von Faserstoffen, z. B. von Papier oder anderen cellulosehaltigen Fasern, mit Naphthenaten und anderen Leimungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Naphthenate, insbesondere Alkalinaphthenate, solche aus Naphthensäuren oder Naphthensäuregemischen mit einer Säurezahl unter 200, insbesondere zwischen 75 und 175, verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Naphthenaten als Leimungsmittel Kohlenwasserstoffe, insbesondere vorwiegend cyclische Erdölextrakte, z. B. solche mit einer Viskosität von 75 bis 5000 Sayboltsekunden bei 99°, verwendet werden, wobei der Naphtnenatanteil vorteilhaft etwa 3 bis 75 Gewichtsprozent der Gesamtmenge von Naphthenat und Kohlenwasserstoffleimungsmittel beträgt.

Setzungen, bereitet mit Naphthenaten höherer Säürezahl, ergibt sich aus den folgenden Ergebnissen für Emulsionen folgender Zusammensetzung: 50 °/₀ Wasser, 45,5 °/₀ eines Edeleanuextraktes (Viskosität = 79,8 Sayboltsekunden bei ioo°) aus einem Schmieröldestillat einer Viskosität von 60 Sayboltsekunden bei 100° und 4,5 % Naphthenat, bereitet durch Zugabe von genügend 5%iger Natronlauge zu dem Gemisch Extrakt — Naphthensäure, so daß 5 °/₀ mehr Alkali vorhanden war, als zur Neutralisation der Naphthensäure erforderlich, und Verdünnen mit Wasser. Die Stabilität der Emulsionen wurde von Zeit zu Zeit geprüft unter Verwendung eines Standard-Apparates des Entmulgierprüfers von Herschel bei 55° mit 5 Minuten Rühren bei 1500 Touren in der Minute, wobei der Grad der Phasentrennung ein Maßstab" der Stabilität ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsion des cyclischen Erdölextraktes und des Naphthenates verwendet wird, welche dadurch erhalten worden ist, daß eine Mischung des cyclischen Erdölextraktes und einer Naphthensäure oder eines Naphthensäuregemisches mit einer Säurezahl unter 200 mit einer etwa 5 bis 30°/_Oigen wäßrigen Natron- oder Kalilauge, insbesondere in einer Menge, die zum Neutralisieren von 85 bis 95 °/₀ der vorhandenen Naphthensäuren ausreicht, in eine Wasser-in-Öl-Emulsion umgesetzt und durch Verdünnung mit Wasser in eine Emulsion vom Typus öl-in-Wasser umgewandelt wird.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 364 564.

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