Herstellung von trocken- oder nassgekreppten Papieren

Abstract

 Herstellung von insbesondere nass- oder trockengekreppten Papieren mit erhöhter Sauggeschwindigkeit gegenüber wäßrigen Medien durch Verwendung von Umsetzungsprodukten erhältlich durch Ester-, bzw. Ätherbildung aus einerseits ethoxilierten und/oder propoxilierten primären und/oder sekundären Alkoholen mit 12 bis 40 C-Atomen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Alkyl- Phenolen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Aminen und/oder ethoxilierten und/oder propoxilierten Amiden mit einem Eth- bzw. Propoxilierungsgrad von 3 bis 50 und andererseits Carbonsäuren mit 8 bis 30 C-Atomen, insbesondere Fett- oder Harzsäuren, oder langkettigen 1,2-Epoxiden mit 8 bis 30 C-Atomen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Herstellung von Papieren insbesondere naß- oder trockengekreppten Papieren mit erhöhter Sauggeschwindigkeit gegenüber wäßrigen Medien.

[0002] Erhöhte Wasserabsorbtionsgeschwindigkeit wird insbesondere bei den Papieren gefordert, die im Bereich der Hygiene eingesetzt werden, so z. B. Toilettenpapier, Papierhandtücher,Küchenrollen u.s.w..

[0003] Um die Anforderungen an Weichheit und Saugfähigkeit zu gewährleisten, werden noch heute zum größten Teil hochwertige Zellstoffe eingesetzt, wobei Saugfähigkeit eines Zellstoffes von der Faserlänge, dem Faserdurchmesser und dem Mahlgrad bestimmt wird.

[0004] Fasern mit niedrigem Mahlgrad sowie großen Faserdurchmessern führen im allgemeinen zu voluminöseren und damit saugfähigeren Papieren. Als Zellstoffe kommen hierzu solche aus Nadelhölzern z. B. Kiefer oder Douglasfichte, gefolgt von Fichte, infrage. Laubhölzer führen im allgemeinen zu einer niedrigen Saugfähigkeit mit Ausnahme von Buche.

[0005] Aus Gründen der Rohstoffverknappung und Rohstoffverteuerung ist man jedoch heute stärker bemüht,auch Altpapier und geringerwertige Zellstoffe einzusetzen.

[0006] Diese Rohstoffe führen jedoch durch ihren hohen Mahlgrad zu einer Verdichtung der Papierbahn und damit zu einer geringeren Saugfähigkeit.

[0007] Darüber hinaus wird auch die Entwässerung auf der Papiermaschine durch den hohen Mahlgrad verschlechtert, was zusätzlich zu einer Reduzierung der Papiermaschinengeschwindigkeit führt.

[0008] Tissue-Sorten, wie beispielsweise Taschentücher und Küchenrol- len,werden dabei mehr oder weniger stark naßfest ausgerüstet.

[0009] Zu diesem Zweck werden kationische Naßfestmittel wie z. B. Polyamidamin-Epichlorhydrin-Kondensationsprodukte eingesetzt.

[0010] Die Kreppung des Papiers wird beispielsweise so vorgenommen, daß die Papierbahn an einen Trockenzylinder mit großem Durchmesser geführt und dort getrocknet und am Ende des Weges auf dem Zylinder mittels eines sogenannten Kreppschabers von der Zylinder-Oberfläche abgelöst wird. Das Ausmaß der Kreppung wird von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Trockenzylinder und der nachfolgenden Aufrollung bestimmt.

[0011] Beim Einsatz von hochwertigen Faserstoffen war es zum Teil notwendig,die erforderliche Adhäsion zwischen Papierbahn und Trockenzylinder durch sogenannte Krepphilfsmittel (Haftmittel) zu verbessern. Verstärkter Einsatz von Altpapier mit hohem Mahlgrad sowie hohem Füll- und Feinstoffanteil als Rohstoff für Tissue führt im allgemeinen zu einer Verschlechterung der Entwässerung in der Siebpartie, zu einer erhöhten Haftung am Trockenzylinder und zu einem starken Abrieb der Kreppschaber. Die zur Erhöhung der Naßfestigkeit eingesetzten Chemikalien verschlechtern zusätzlich die Entwässerung und die Saugfähigkeit der Papiere und erhöhen die Klebwirkung am Trockenzylinder.

[0012] Bei sanitären Produkten wie Windeln oder sanitären Tüchern bzw. Binden werden absorbierende Zelluloseprodukte verwendet,die durch Trocken-Defibrierung von Zellulosepulpe bzw. Zellulosefaserbrei unter Bildung von Flocken hergestellt werden. Hierbei soll die Zellulosepulpe eine niedrige mechanische Festigkeit besitzen, um die Trennung der Fasern voneinander ohne ihre Zerstörung zu ermöglichen und um die für die Zerteilung erforderliche Energie herabzusetzen. Die Flocken, die nach der Trocken-Zerteilung erhalten werden, sollten eine gute Flüssigkeitsabsorptionskapazität und eine kurze Absorptionszeit besitzen.

[0013] Es ist bekannt, kationische oberflächenaktive Mittel wie quaternäre Ammoniumverbindungen für die Reduktion der Bindungen zwischen den Zellulosefasern zu verwenden. Diese Verbindungen ergeben eine merkliche Beeinträchtigung der Wasserabsorptionszeit. Weitere Nachteile der quaternären Ammoniumverbindungen sind, da sie gewöhnlich ein Chloridion als Anion besitzen, die Herbeiführung von Korrosionsschäden an der Vorrichtung und häufig die Reduktion der Helligkeit der Flocken.

[0014] Es ist auch bekannt, nicht-ionische Substanzen zu Zellulosepulpe zuzugeben, um die Bindekräfte zu reduzieren. Gemäß der DE-OS 19 55 454 werden nicht-ionische Substanzen, die äthoxylierte oder propoxylierte aliphatische Alkohole oder Alkylphenole sind, verwendet und das schwedische Patent 402 607,referiert in Chemical Abstracts Vol. 89, 181 429, lehrt ein Verfahren, bei dem alkoxylierte aliphatische Alkohole in Kombination mit quaternären Ammoniumverbindungen als Retentionsmittel verwendet werden.

[0015] Aus der DE-OS 29 29 512 ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem nicht-ionische Verbindungen bei der Herstellung von absorbierender Zellulosepulpe verwendet werden, wobei diese Verbindungen aus partiellen Fettsäureestern von mehrwertigen Alkoholen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen oder deren Anhydriden d.h. Anhydroderivaten wie z. B. inneren Äthern oder von Polyäthylen- oder Polypropylenglykolen mit Molekulargewichten bis zu 500 bestehen.

[0016] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es,die bekannten Verfahren zur Herstellung von saugfähigen Papieren, insbesondere trocken- oder naßgekreppten Papieren dahingehend zu verbessern, daß die Haftung am Trockenzylinder reduziert und die Belagbildung auf dem Trockenzylinder verhindert wird.

[0017] Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß Carbonsäureester aus Carbonsäuren mit 8 bis 30 C-Atomen und ethoxilierten und/oder propoxilierten primären und/oder sekundären Alkoholen mit 12 bis 40 C-Atomen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Alkyl- Phenolen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Aminen und/oder ethoxilierten und/oder propoxilierten Amiden mit einem Eth- bzw Propoxilierungsgrad von 3 bis 50 verwendet.

[0018] Sie wird ebenfalls gelöst, dadurch daß Polyäther, erhalten aus der Umsetzung von eth- und/oder propoxilierten primären und/ oder sekundären Alkoholen mit 12 bis 40 C-Atomen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Alkyl-Phenolen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Aminen und/oder ethoxilierten und/oder propoxilierten Amiden mit einem Eth- bzw. Propoxilierungsgrad von 3 bis 50 und langkettigen Epoxiden mit 8 bis 30 C-Atomen verwendet werden.

[0019] Vorzugsweise werden solche Carbonsäureester und/oder Polyäther verwendet, bei denen die Alkylgruppe des eth- und/oder propoxilierten Alkylphenols 8 bis 16 C-Atome, beispielsweise ein eth- und/oder propoxiliertes Nonylphenol. Als Alkohole sind insbesondere Ethylhexanol, Dodecanol, Laurylalkohol, Stearylalkohol sowie die sogenannten Guerbet-Alkohole geeignet.

[0020] Diese Guerbet-Alkohole lassen sich durch die Strukturformel

beschreiben, wobei R einer Alkylgruppe der allgemeinen Formel C_n H_2n+1 und R₁ einer Alkylgruppe der allgemeinen Formel C_n-2 H_2n-3 entspricht. Vorzugsweise ist dabei n = 8 - ₁₉.

[0021] Als geeignete eth- und/oder propoxilierte Amine kommen dabei beispielsweise Polyoxyethylen-cocosamine, Polyoxyethylentalgamine, Polyoxyethylenoleylamine und Polyoxyethylenoctadecylamine infrage, die mit unterschiedlichen Ethoxilierungsgraden unter der Handelsbezeichnung EthomeenÜ im Handel erhältlich sind. Ethoxilierte Amide sind unter der Handelsbezeichnung Ethomid" im Handel erhältlich und bestehen z. B. aus Polyoxyethylenoleoamiden, bzw. Polyoxyethylentalgamiden. Auch diese sind geeignete Ausgangsprodukte für die gemäß der Erfindung einzusetzenden Carbonsäureester und/oder Polyäther.

[0022] Als Carbonsäuren kommen insbesondere Fett- und Harzsäuren infrage. Bevorzugt sind solche Carbonsäuren die 12 bis 20 C-Atome enthalten, beispielsweise Oleinsäure, Palmitinsäure oder Abietinsäure.

[0023] Langkettige Epoxide die sich für die Erfindung eignen sind insbesondere 1,2-Epoxide mit 8 bis 30 C-Atomen. Hier sind im einzelnen zu nennen: 1,2-Epoxyoctan, 1,2-Epoxynonan, 1,2-Epoxydecan, 1,2-Epoxyundecan, 1,2-Epoxydodecan, 1,2-Epoxytridecan, 1,2-Epoxytetradecan, 1,2-Epoxypentadecan, 1,2-Epoxyhexadecan, 1,2-Epoxyheptadecan, 1,2-Epoxyoctadecan, 1,2-Epoxynonadecan, 1,2-Epoxyeicosan, 1,2-Epoxyuneicosan, 1,2-Epoxydocosan, 1,2-Epoxytricosan, 1,2-Epoxytetracosan, 1,2-Epoxypentacosan, 1,2-Epoxyhexacosan, 1,2-Epoxyheptacosan, 1,2-Epoxyoctacosan, 1,2-Epoxynonacosan, 1,2-Epoxytriacontan.

[0024] Bevorzugt werden solche Polyäther verwendet, bei denen das langkettige 1,2-Epoxid 12 bis 18 C-Atome enthält.

[0025] Der Eth- und/oder Propoxilierungsgrad der zu Carbonsäureestern oder Polyäthern umgesetzten eth- und/oder propoxilierten primären oder sekundären Alkoholen, Alkylphenolen, Aminen und/ oder Amiden beträgt vorzugsweise 5 bis 15.

[0026] Die Herstellung der Carbonsäureester erfolgt durch Reaktion der eth- und/oder propoxilierten Alkohole, Alkylphenole, Amine und/oder Amide mit entsprechenden Carbonsäuren bei Temperaturen zwischen ca. 160 - 225 °C und unter Normaldruck, wobei als Katalysator 0,1 bis 0,5 Gew.-% p. Toluolsulfonsäure, bezogen auf den Gesamtansatz, zugesetzt werden. Nach dem Abdestillieren der Hauptmenge des Reaktionswassers, wird der Rest des Reaktionswassers bei einem Vakuum von 80 bis 100 mbar abgezogen. Die Säurezahl der Fertigprodukte liegt bei ca. 5 - 8.

[0027] Die Herstellung der Polyäther erfolgt durch Reaktion der eth-und/oder propoxilierten Alkohole, Alkylphenole, Amine und/ oder Amide mit den entsprechenden langkettigen 1,2-Epoxiden mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% KOH, bezogen auf den Gesamtansatz, als Katalysator bei Temperaturen zwischen 100 - 180 °C.

[0028] Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Carbonsäureestern und/oder Polyäthern entsprechend den Patentansprüchen werden nachfolgende Ergebnisverbesserungen erzielt.

- Beschleunigung der Entwässerung

- Entschäumende Wirkung auf das Siebwasser

- Reduzierung der Haftung am Trockenzylinder

- Verhinderung der Belagbildung auf dem Trockenzylinder

- Erhöhung der Standzeiten für Kreppschaber

- Erhöhung der Sauggeschwindigkeit der hergestellten Papiere bei der Wiederbefeuchtung auf mehr als das Doppelte

[0029] Die erfindungsgemäß verwendeten Carbonsäureester und/oder Polyäther weisen auch hervorragende Selbstemulgierungseigenschaften auf, die eine Vorverdünnung überflüssig machen. Deshalb ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, daß die Zugabe der Carbonsäureester und/oder Polyäther in einer Wirkstoffkonzentration von mehr als 80 Gew.-% flüssig erfolgt.

[0030] Bei solchen Polyäthern, die fest sind, ist es bevorzugt, daß die Zugabe zur besseren Dosierung des Polyäthers in einer wäßrigen Dispersion oder Lösung erfolgt.

[0031] Erfindungsgemäß werden die Carbonsäureester und/oder Polyäther in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf atro Zellstoff dem Papier zugegeben.

[0032] In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Zugabe der Carbonsäureester und/oder Polyäther im Holländer, Pulper und/oder bei der Blattbildung.

[0033] Sie kann aber auch vor den Mahlorganen, in der Mischbütte oder kurz vor dem Stoffauflauf erfolgen.

[0034] Bei den nachfolgend zur weiteren Erläuterung der Erfindung beschriebenen Beispielen wurden folgende Meßgrößen ermittelt:

Flächengewicht der Papiere, Wasserabsorptionszeit, Reißlänge (trocken), Reißlänge (naß).

[0035] Zur Bestimmung dieser Meßgrößen wurden folgende Meßverfahren angewandt:

[0036] Für die nachfolgenden Beispiele wurde eine Kämmerer Labor-Versuchsmaschine eingesetzt, wobei die Chemikalien kontinuierlich der Stoffmischung in den angegebenen Mengen zudosiert wurden. Als Naßfestmittel wurde bei allen Beispielen 4 % eines handelsüblichen Naßmittels auf der Basis eines Polyamidaminepichlorhydrinkondensates (Etadurin N76 12,5 %ig) zugegeben. Als Vergleichsprodukte 1 und 2 dienten handelsübliche Produkte zur Erhöhung der Sauggeschwindigkeit, die Gemische aus hochmolekularen kationischen Kondensaten und einem nichtionogenen Dispergiermittel darstellen. Vergleichsprodukt 3 war ein Alkylphenolpolyglykoläther.

Beispiel 1:

[0037] Als Rohstoff wurde ein Altpapiergemisch aus

50 % Tageszeitungen

50 % Wellpappe

mit einem Mahlgrad von 53 °SR bei einer Temperatur von 30 °C zu einem Papier mit 50 g/m² Flächengewicht verarbeitet. Der pH beim Stoffauflauf betrug 7,5. Hierbei wurden erfindungsgemäß Carbonsäureester verwendet und zwar A = Ester aus Nonylphenolethoxylat mit 8 _EO und Abietinsäure, B = Ester aus Oleylethoxylat mit 8 EO und Abietinsäure.

[0038] Die hierbei ermittelten Daten und Vergleichsdaten ohne Zugabe von Mitteln zur Erhöhung der Sauggeschwindigkeit bzw. der handelsüblichen Mittel 1 und 2 sind nachfolgend in der Tabelle I dargestellt.

Beispiel 2:

[0039] Hier wurde als Rohstoff ein Gemisch aus Kiefernsulfatzellstoff und Altpapier eingesetzt und zwar:

50 % Kiefernsulfatzellstoff

25 % Tageszeitungen

25 % Illustrierte

Mahlgrad 54 °C

Temperatur 30 °C

Der pH beim Stoffauflauf betrug 8,2.

[0040] Als Mittel zur Erhöhung der Saugfestigkeit diente erfindungsgemäß ein Carbonsäureester C = Ester aus Nonylphenolethoxylat mit 9 ED und Stearinsäure.

[0041] Die Ergebnisse und Vergleichsergebnisse sind in der Tabelle II zusammengestellt. Das Flächengewicht der Papiere betrug 34 g/_m2.

Beispiel 3:

[0042] Als Rohstoff wurde ein Zellstoffgemisch aus

50 % Kiefernsulfatzellstoff

25 % Birkensulfatzellstoff

25 % Buchenzellstoff

Mahlgrad = 24 °SR

Stofftemperatur 20 °C

Der pH beim Stoffauflauf betrug 7,5.

[0043] Als weiteres Hilfsmittel waren 0,1 Gew.-% Carboxymethylcellulose zugesetzt worden. Das Flächengewicht der Papiere betrug 72 g/m². Als Carbonsäureester wurde hier erfindungsgemäß das gleiche Produkt verwendet, wie im Beispiel 2. Die Ergebnisse zeigt die Tabelle III.

[0044] 

Beispiel 4:

[0045] Rohstoff: 50 % Kiefernsulfatzellstoff 25 % Birkensulfatzellstoff 25 % Buchensulfatzellstoff

[0046] Mahlgrad: 24 °SR Stofftemperatur: 20 °C Weiteres Hilfsmittel: 0,1 % Carboxymethylcellulose pH am Stoffauflauf: 7,5 Flächengewicht der Papiere: ca. 50 g/m²

[0047] Zur Erhöhung der Sauggeschwindigkeit wurden die Produkte C, D, E und F zugegeben, wobei C identisch ist mit den Produkten C aus Beispiel 2 und 3.

[0048] Produkt D: Ester aus Nonylphenolethoxylat mit 9 EO und gehärteter Talgfettsäure

[0049] Produkt E: Ester aus Nonylphenolethoxylat mit 12 EO und gehärteter Talgfettsäure

[0050] Produkt F: Polyäther aus Nonylphenolethoxylat mit 9 EO und C₁₈-Epoxyd

[0051] Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengefaßt.

Beispiel 5:

[0052] Rohstoff: 70 % Fichtensulfatzellstoff 30 % Buchensulfatzellstoff

[0053] Mahlgrad: 39 °SR Stofftemperatur: 20 °C weiteres Hilfsmittel: Na₂CO₃ pH am Stoffauflauf: 7,9 Flächengewicht der Papiere: ca. 50 g/m²

[0054] Verglichen wurde das Produkt C aus den Beispielen 2, 3 und 4 mit einem Handelsprodukt, das mit dem in Beispiel 1 herangezogenen Vergleichsmittel 2 identisch ist. Tabelle V zeigt die Ergebnisse.

Ansprüche

1. Verwendung von Carbonsäureestern aus Carbonsäuren mit 8 bis 30 C-Atomen und ethoxilierten und/oder propoxilierten primären und/oder sekundären Alkoholen mit 12 bis 40 C-Atomen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Alkyl-Phenolen, ethoxilierten und/oder propoxilierten Aminen und/oder ethoxilierten und/oder propoxilierten Amiden mit einem Eth- bzw. Propoxilierungsgrad von 3 bis 50 bei der Herstellung von Papieren, insbesondere von trocken- oder naßgekreppten Papieren, zur Erhöhung der Sauggeschwindigkeit.

2. Verwendung von Polyäthern, erhalten aus der Umsetzung von eth- und/oder propoxilierten primären und/oder sekundären Alkoholen mit 12 bis 40 C-Atomen, eth- und/oder propoxilierten Alkyl-Phenolen, eth- und/oder propoxilierten Aminen und/ oder eth- und/oder propoxilierten Amiden mit einem Eth- bzw. Propoxilierungsgrad von 3 bis 50 und langkettigen 1,2-Epoxiden mit 8 bis 30 C-Atomen bei der Herstelung von Papieren, insbesondere von trocken- oder naßgekreppten Papieren, zur Erhöhung der Sauggeschwindigkeit.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylgruppe des eth- und/oder propoxilierten AlkylPhenols 8 bis 16 C-Atome enthält.

4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure 12 bis 20 C-Atome enthält.

5. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das langkettige 1,2-Epoxid 12 bis 18 C-Atome enthält.

6. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Carbonsäureester und/oder Polyäther in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf atro Zellstoff dem Papier zugegeben wird.

7. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Carbonsäureester und/oder Polyäther im Holländer, Pulper und/oder bei der Blattbildung erfolgt.

8. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Carbonsäureester und/oder Polyäther in einer Wirkstoffkonzentration von mehr als 80 Gew.-% flüssig erfolgt.

9. Verwendung nach den Ansprüchen 2, 3, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Polyäthers in einer wäßrigen Dispersion oder Lösung erfolgt.

10. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eth- bzw. Propoxilierungsgrad 5 bis 15 beträgt.