DE1621699A1 - Papermaking process - Google Patents

Papermaking process

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Jursich Myron Joseph
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Description

P 16 21 699.2-45
Nalco Chemical Company
P 16 21 699.2-45
Nalco Chemical Company

Abschriftcopy

PapierherstellungsverfahrenPapermaking process

Die Erfindung betrifft ganz allgemein ein verbessertes Papierherstellungsverfahren, insbesondere ein Verfahren zur Erhöhung der Ablaufgeschwindigkeit des Wassers von der Papierbreifaser bei der Bildung von Papier, Es wurde gefunden, dass eine Kombination aus einer Aluminium-Ionen-Quelle, wie beispielsweise Alaun, einer kationischen Komponente und einem anionischen Polymerisat die Geschwindigkeit, mit der Wasser von der Papierbahn abläuft, erheblich erhöht, ohne dabei die Eigenschaften des Papiers ungünstig zu beeinflussen.The invention relates generally to an improved papermaking process, and more particularly to a process To increase the drainage rate of the water from the pulp fiber in the formation of paper, it was found that a combination of an aluminum ion source, such as alum, a cationic component and an anionic polymer the speed, with which the water runs off the paper web, increases considerably without affecting the properties of the paper unfavorably to influence.

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Es wurde festgestellt, dass die Geschwindigkeit, mit der Papier hergestellt werden kann, in direkter Beziehung zu der Ablaufgeschwindigkeit des Wassers von der wässrigen Suspension der Papierfasern steht. Eine Papiermaschine kann Papier nur so schnell herstellen, wie die nasse Bahn von der Maschine entfernt wird. Wenn diese nasse Bahn zu schnell von der Maschine abgezogen wird, bricht die Bahn, wodurch ein verhältnismässig grosser Zeitverlust eintritt. Dieses Problem ist bei der Herstellung von Seidenpapier oder anderen leichten Papieren nicht besonders schwerwiegend, es ist aber besonders wichtig bei schwererem PapierIt has been found that the speed at which paper can be made is directly related to the runoff speed of the water from the aqueous suspension of the paper fibers. A paper machine can only produce paper as quickly as the wet web is removed from the machine. When this wet web too is pulled off the machine quickly, the web breaks, resulting in a relatively large loss of time. This problem is not particularly severe in the manufacture of tissue paper or other lightweight papers, but it is especially important with heavier paper

2 oder Pappe, das ein Grundgewicht über 13»60 kg pro 6,4-5 m2 or cardboard with a basic weight over 13 »60 kg per 6.4-5 m

Die Papierindustrie ist daher sehr bemüht, diese Drainier- oder Ablaufgeschwindigkeit zu erhöhen und dadurch das gesamte Papierherstellungsverfahren leistungsfähiger zu gestalten. Es wurde beispielsweise gefunden, dass bei weniger verfeinertem Papierbrei die nasse Bahn eine grössere Festigkeit aufweist und daher bessere Ablaufeigenschaften besitzt, so dass schneller arbeitende Maschinen verwendet werden können. Wenn jedoch die Pulpe nicht bis zu einem ausreichenden Grad verfeinert wird, entsteht ein Papier, das unzureichende Trockenfestigkeit hat. Demzufolge wird, wenn zur Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit eine weni-The paper industry is therefore very keen to reduce this drainage or to increase the running speed and thereby make the entire papermaking process more efficient. It has been found, for example, that with less refined paper pulp, the wet web has a larger one Has strength and therefore better drainage properties so that faster working machines can be used. However, if the pulp is not up to one is refined to a sufficient degree, the result is a paper which has insufficient dry strength. As a result, if to increase the machine speed a little

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ger feine Pulpe verwendet wird, die Qualität des Papiers leiden und dieses wird schlecht und oft unbrauchbar.ger fine pulp is used, the quality of the paper suffer and this becomes bad and often unusable.

Um dieser ungünstigen Wirkung der weniger verfeinerten Pulpe auf die Trockenfestigkeit entgegenzuwirken, wurden Versuche gemacht, um das Papier durch chemische Mittel zu verbessern. In einigen Fällen wird aber die künstlich geschaffene Festigkeit von unerwünschten Nebenerscheinungen begleitet, die das Papier brüchig oder gegen Falten und/ oder Knitterspannungen wenig widerstandsfähig machen. Ferner wird gelegentlich durch die Trockenfestigkeitsbehandlung die Drainier- oder Ablaufgeschwindigkeit ungünstig beeinflusst, wodurch wiederum die Geschwindigkeit, mit der das Papier hergestellt werden kann, herabgesetzt wird. Ein anderer Faktor, der die Papierherstellung erschwert, ist die Verwendung verschiedener Füllstoffe, Pigmente, Leimadditive u.dgl., die häufig die Drainier- oder Ablaufgeschwindiglfeit ungünstig beeinflussen.To this unfavorable effect the less refined To counteract pulp's dry strength, attempts have been made to make the paper by chemical means to enhance. In some cases, however, the artificially created strength becomes of undesirable side effects that make the paper brittle or less resistant to creasing and / or creasing. It is also occasionally used by the dry strength treatment the drainage or drainage speed is unfavorable which in turn reduces the speed at which the paper can be produced will. Another factor that makes paper making difficult is the use of various fillers, pigments, glue additives, etc., which are often the drainage or Influence the drainage speed unfavorably.

Ein Verfahren, bei dem die Drainiergeschwindigkeit der wässrigen Suspension der Papierfasern wesentlich erhöht wird, ermöglicht eine grössere Maschinengeschwindigkeit und gestattet die Verwendung einer feineren Pulpe, so dass Papier bessere^ Qualität hergestellt werden kann.A process in which the rate of drainage of the aqueous suspension of the paper fibers is increased significantly allows a greater machine speed and allows a finer pulp to be used, so that Better ^ quality paper can be produced.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Drainiergeschwindigkeit von einer Suspension ausThe object of the invention is to create a method in which the drainage rate from a suspension

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BAD ORIGlNAiLBATH ORIGINAL

Papierbreifasern bedeutend erhöht ist, wobei die Pulpe vor ihrer Verwendung zur Papierherstellung sehr viel besser verfeinert werden kann, ohne dass unerwünschte Nebenerscheinungen, wie Verlust an Feuchtigkeitsfestigkeit und geringere Ablaufgeschwindigkeiten auftreten.Pulp fiber is significantly increased, with the pulp can be refined much better before it is used for papermaking, without undesirable side effects, such as loss of moisture resistance and slower drainage rates occur.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem zu der wässrigen Suspension der Papierpulpe vor der Papierherstellung nacheinander eine kationische Komponente, bestehend aus einer Aluminium-Ionen-Quelle und aus einem kationischen Stoff, wie ein kationisches Polymerisat, kationische Stärken und kationische Gummiarten, und anschliessend ein anionisches hochmolekulares Polymerisat zugegeben werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden bestimmte kationische Verbindungen und anionische Polymerisate verwendet.The invention relates to a process in which the aqueous suspension of the paper pulp is added prior to papermaking one after the other a cationic component, consisting of an aluminum ion source and a cationic substance, such as a cationic polymer, cationic starches and cationic rubbers, and then an anionic high molecular weight polymer can be added. According to a preferred embodiment certain cationic compounds and anionic polymers are used.

Die erste Komponente, die bei dem erfindungsgemassen Verfahren verwendet wird, umfasst eine Doppelbehandlung mit einer Aluminium-Ionen-Quelle,wie Alaun, und einem kationischen Material, bestehend aus einem kationischen Polymerisat, Stärken oder Gummiarten, das im folgenden einfachheitshalber als kationische Verbindung bezeichnet wird. Die kationische Verbindung und die Aluminium-Ionen-Quelle können zusammen oder getrennt in beliebiger ßeihenfolge zugesetzt werden. Bei der üblichen Papierherstellung wer-The first component in the process according to the invention used involves a double treatment with an aluminum ion source, such as alum, and a cationic one Material consisting of a cationic polymer, starches or types of rubber, which is used in the following for the sake of simplicity referred to as a cationic compound. The cationic compound and the aluminum ion source can be added together or separately in any order. In the usual paper production

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den Alaun-oder andere Aluminium-Ionenspender meistens im Holländer zu der Pulpe angegeben und daher wird diese Verbindung vorzugsweise zuerst zugesetzt. Es kann irgendein handelsüblicher Aluminium-Ionenspender, wie Alaun, Aluminiumchlorid, Natriumaluminat u.dgl» verwendet werden. I1Ur das erfindungsgemässe Verfahren werden gewöhnlich 0,2 5 % Aluminium-Ionenspender, berechnet auf Alaun und bezogen auf das Trockenfasergewicht, ausreichend« Die bevorzugte Menge dieses Additivs beträgt etwa 0,5 - 1,5 #.the alum or other aluminum ion donor is usually given in the Hollander to the pulp and therefore this compound is preferably added first. Any commercially available aluminum ion donor such as alum, aluminum chloride, sodium aluminate, and the like can be used. I 1 For the method according to the invention, 0.2 5 % aluminum ion donors, calculated on alum and based on the dry fiber weight, are usually sufficient. The preferred amount of this additive is about 0.5-1.5%.

Der zweite Teil der ersten Komponente ist eine kationische Verbindung, die aus kationischen Polymerisaten, kationischen Stärken und kationischen Gummiarten ausgesucht werden kann. Bei der Papierherstellung sind kationische Stärken bekannte Additive und werden für verschiedene Zwecke, wie Erhöhung der Trockenfestigkeit, verwendet. Kationische Stärken sind ganz allgemein alle Stärken, die modifiziert wurden, um ihnen kationische Eigenschaften zu verleihen»The second part of the first component is a cationic one Compound selected from cationic polymers, cationic starches and cationic rubbers can. In papermaking, cationic starches are known additives and are used for various purposes, such as increasing the dry strength. Cationic In general, starches are all starches that have been modified to give them cationic properties »

Unter dem hierin verwendeten Ausdruck "Stärke" sind alle natürlichen Stärken sowie Dextrine und verschiedene rnodir· fiziert* Stärken und Stärkederivate zu verstehen. BeispieleAs used herein, the term "starch" includes all natural starches as well as dextrins and various rnodir · fied * to understand strengths and strength derivatives. Examples

f.f.

natürlicher Stärken sind Getreidestärke, Kartoffel, Tapioka, wachsartiger Mais, Heis, Weizen u.dgl.. Modifizierte Stärken und Stärkederivate sind säuremodifizierte hypachlorit-oxydierte und enzymumgewandelte Stärken und die Acetate und Äther von Stärke.of natural starches are grain starch, potatoes, tapioca, waxy maize, wheat, wheat and the like. Modified starches and starch derivatives are acid-modified hypachlorite-oxidized and enzyme converted starches and the acetates and ethers of starch.

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Es können zahlreiche Verbindungen zum Modifizieren von Stärke zur Verleihung kationischer Eigenschaften verwen^ det werden. Bevorzugt sind aber Polyamine. Mit Hilfe von diesen kann die Umwandlung durch einfaches Kochen von Rohstärke in Gegenwart des Polyamine erfolgen, wobei eine kationische Stärkelösung gebildet wird. Ein besonders zweckmässiges polymeres Polyamin ist ein Reaktionsprodukt eines Alkylendihalogenids mit einem Amin und hat die allgemeine FormelThere can be numerous connections to modify Starch can be used to impart cationic properties. However, polyamines are preferred. With the help of These can be converted by simply boiling raw starch take place in the presence of the polyamine, with a cationic starch solution is formed. A particularly useful one polymeric polyamine is a reaction product of an alkylene dihalide with an amine and has the general formula

worin H ein Alkylenrest aus der Gruppewherein H is an alkylene radical from the group

GHx 3 GH x 3

, -OH2OH2CH2- und -2 , -OH 2 OH 2 CH 2 - and - 2

GH,GH,

und χ eine ganze Zahl von 0-5 bedeuten.and χ represent an integer from 0-5.

Ähnlich können kationische Gummierten hergestellt werden. Zahlreiche einfache und billige Gummiarten können mit polymeren Polyaminen behandelt werden, um ein überragendes Additiv für die Papierherstellung zu schaffen. Hierfür geeignete Gummiarten sind beispielsweise Irisch Moos, Tragacanth, Dextrin, Veegum, Carboxymethylcellulose, Robinienbohnengummi, Shirazgummi» Zenzibargummit Karayagummi, Agar Agar, !Frankincense, Benzoin, Gambier, Jaguar, Psylliumsamen, Gum-Similarly, cationic gummies can be made. Numerous simple and inexpensive rubbers can be treated with polymeric polyamines to create a superior papermaking additive. Suitable for this purpose rubbers are, for example, Irish moss, tragacanth, dextrin, Veegum, carboxymethyl cellulose, locust bean gum, Shirazgummi "Zenzibargummi t karaya, agar agar! Frankincense, benzoin, Gambier, Jaguar, psyllium seeds, rubber

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miarabikum, Akaziengummi, Senegalgummi, Algin, Britisch. . Gummi, Flachssamen, Ghatti, Guar, Island Moos, Quitten*-·, samen und andere leicht erhältliche Gummiarten. Besonders bevorzugt sind Guar und Robinienbohnengummi.arabic, acacia, senegal, algin, British. . Gum, flaxseed, ghatti, guar, Iceland moss, quince * - ·, seeds and other readily available types of rubber. Guar and locust bean gum are particularly preferred.

Nach der Reaktion des Gummis mit dem polymeren Amin liegt eine verhältnismassig verdünnte wässrige Suspension vor, die von 1 - 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 - 30 Gew.-%, der Eeaktionsteilnehmer enthält. Das Verhältnis von polymeren! Amin zu Gummi ist so, dass 1 - 40 % polymeres Amin, vorzugsweise 1 - 30 %* bezogen auf das Gewicht von Gummi, vorliegt. After the reaction of the rubber with the polymeric amine, there is a relatively dilute aqueous suspension which contains 1-40% by weight, preferably 1-30% by weight, of the reactants. The ratio of polymers! Amine to rubber is such that 1-40 % polymeric amine, preferably 1-30% * based on the weight of rubber, is present.

Andere Polyamine, die sich zum Modifizieren von Stärken, d.h. zur Umwandlung der Stärken in kationische Produkte, eignen, sind: Polyäthylenimin, Polyäthylenamin, Kondensationspolymere von Alkylenpolyhalogeniden, wie Ithylendi-Chlorid und Ammoniak, oder Polystickstof£ enthaltende Basen, und Additionspolymerisate, die sich von Monomeren mit Basischen Stickstoffgruppen ableiten, wie Dimethylaminoäthylmethacrylat, 2-Vinylpyridin oder substituierte Allylamine. Ferner wären zu nennen Amine, wie i-Trimethylamino-2,3-epoxypropan oder :1-Dimethylamino-2-chloräthan.· Eine besonders geeignete kationische Stärke ist unter dem Warenzeichen ttQ-tacM im Handel.Other polyamines that for the conversion of the starches to cationic products that are suitable for modifying starches are: polyethyleneimine, Polyäthylenamin, condensation polymers of Alkylenpolyhalogeniden as Ithylendi chloride and ammonia, or Polystickstof £ containing bases, and addition polymers which are derived from Derive monomers with basic nitrogen groups, such as dimethylaminoethyl methacrylate, 2-vinylpyridine or substituted allylamines. Amines such as i-trimethylamino-2,3-epoxypropane or: 1-dimethylamino-2-chloroethane should also be mentioned. A particularly suitable cationic starch is commercially available under the trademark tt Q-tac M.

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Für das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich zahlreiche verschiedene kationisch Polymerisate. Sie haben im allgemeinen ein Molekulargewicht von über 1000, vorzugsweise von über 2000. Der bevorzugteste Molekulargewichtsbereich liegt zwischen 2000 - 50 000. Diese polymeren Polyamine können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch umsetzen von Alkylenpolyaminen mit bifunktionellen Alky!verbindungen.Numerous are suitable for the process according to the invention various cationic polymers. They generally have a molecular weight in excess of 1000, preferably greater than 2000. The most preferred molecular weight range is 2000-50,000. These polymeric polyamines can be prepared by various processes, for example by reacting with alkylene polyamines bifunctional alkyl compounds.

Eine besonders geeignete Klasse von Polyaminpolymerisaten sind die Kondensationspolymerisate aus Alkylenpolyamin und Halohydrinen, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 2 969 beschrieben sind.A particularly suitable class of polyamine polymers are the condensation polymers of alkylene polyamine and Halohydrins such as those described in U.S. Patent 2,969 are described.

Hierzu gehört das Polyamin-Kondensationspolymerisat, das als eine wässrige Lösung definiert wird, die 5 - 40 Gew.-% eines hochmolekularen Epihalohydrin-Alkylenpolyamin-Kondensationsmischpolymerisäts enthält und eine Viskosität von.mindestens 10 cp, gemessen als wässrige Lösung mit Gew.-% des Kondensationsmischpolymerisats bei 23,90° 0, aufweist. Bevorzugte Verbindungen, die in diese Klasse fallen, haben - gemessen bei den genannten Bedingungen eine Viskosität von mindestens 50 cp. Die obere Grenze der Viskosität ist unmittelbar vor der Gelbildung. Die am besten.geeigneten Produkte haben Viskositäten von etwa 50 800 cp. Zur Herstellung der erfindungsgemäss bevorzugtenThis includes the polyamine condensation polymer, the is defined as an aqueous solution containing 5 - 40% by weight of a high molecular weight epihalohydrin-alkylenepolyamine condensation copolymer and a viscosity of at least 10 cp, measured as an aqueous solution with % By weight of the condensation copolymer at 23.90 ° 0, having. Preferred compounds that fall into this class have - measured under the stated conditions a Viscosity of at least 50 cp. The upper limit of the viscosity is just before gel formation. The on The most suitable products have viscosities of around 50 800 cp. For the preparation of the preferred according to the invention

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Polymerisate müssen lediglich Epihalohydrin und Alkylenpolyamin bei Temperaturen von etwa 40 - 85° C bei einem Molverhältnis von Epihalohydrin zu Alkylenpolyamin von 1,4 : 1 bis 2,2 : 1 polymerisiert werden. Beste Ergebnisse werden in wässrigen Lösungen bei einer Konzentration der Reaktionsteilnehmer von etwa 10 - 30 Gew.-% erhalten.Polymers only need epihalohydrin and alkylenepolyamine at temperatures of about 40-85 ° C at a Molar ratio of epihalohydrin to alkylene polyamine of 1.4: 1 to 2.2: 1 are polymerized. Best results are obtained in aqueous solutions at a concentration of the reactants of about 10-30% by weight.

Wie bereits ausgebührt, werden für die Kondensationspolymerisation zwei Klassen monomerer Reaktionsteilnehmer verwendet, nämlich Epihalohydrine und Alkylenpolyamine. Zu den Epihalohydrinen gehören Epichlorhydrin, Epibromhydrin und Epijodhydrin, von denen wegen der geringen Kosten und der Verfügbarkeit Epichlorhydrin besonders bevorzugt wird.As already stated, for the condensation polymerization uses two classes of monomeric reactants, namely epihalohydrins and alkylene polyamines. to the epihalohydrins include epichlorohydrin, epibromohydrin and epiiodohydrin, of which because of the low cost and epichlorohydrin is particularly preferred for availability.

Zu den Alkylenpolyaminen gehören bekannte Verbindungen der allgemeinen FormelThe alkylene polyamines include known compounds of general formula

worin η eine ganze Zahl von 1-4 und χ gleich 1 oder mehr ist. Besonders zweckmässig sind die Verbindungen mit η 3 2 und χ 3 1 - 5. Beispiele solcher Alkylenpolyamine sind die Alkylendiaraine, wie Äthylendiamin, 1,2-Propylendiamin, 1,3-Propylendiamin unaf Polyalkylenpolyamine, wie beispielsweise Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Pentaäthylenhexamin, Dipropylentriamin, und die ähnlichen Polypropylenpolyamine und Polybutylenpolyamine. Auch Gemische dieser genannten Verbindungen können'where η is an integer from 1-4 and χ is 1 or more. The compounds with η 3 2 and χ 3 1 - 5 are particularly useful. Examples of such alkylene polyamines are the alkylenediamines, such as ethylenediamine, 1,2-propylenediamine, 1,3-propylenediamine and polyalkylenepolyamines, such as, for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylene pentamine, pentaethylene hexamine, Dipropylene triamine, and the like polypropylene polyamines and polybutylene polyamines. Mixtures of these compounds mentioned can '

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verwendet werden und häufig enthalten die handelsüblichen Produkte zwei oder mehrere dieser AlkylenpoIyamine. Einige dieser im Handel erhältlichen Gemische enthalten bis zu fünf einzelne Verbindungen.are used and often contain the commercial ones Products of two or more of these alkylene polyamines. Some these commercially available mixtures contain up to five individual compounds.

Eine andere Gruppe der Polyamine, die in die obengenannte Klasse fallen, wird durch Umsetzen von Alkylendihalogenid mit einem Amin hergestellt. Bevorzugte Amine hierfür sind Ammoniak, Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Tetraäthylenpentamin und Triäthylenpentamin, wovon Ammoniak wegen seiner ausgezeichneten Reaktionsfähigkeit, seiner geringen Kosten und der Verfügbarkeit besonders bevorzugt wird. Das Alkylendihalogenid kann aus einer Reihe von bifunktionellen organischen Verbindungen ausgesucht werden und kann beispielsweise Äthylendichlorid oder 1,2 Propylendichlorid sein. Besonders bevorzugt wird Äthylendichlorid. Ein für das erfindungsgemässe Verfahren ausgezeichnetes kationisches Polymerisat entsteht bei der Umsetzung von Ammoniak mit Äthylendichlorid unter Überdruck und Erwärmen.Another group of polyamines falling into the above class is made by reacting alkylene dihalide made with an amine. Preferred amines for this purpose are ammonia, ethylenediamine, diethylenetriamine and tetraethylene pentamine and triethylenepentamine, of which ammonia because of its excellent reactivity and its low reactivity Cost and availability is particularly preferred. The alkylene dihalide can be selected from a number of bifunctional organic compounds can be selected and can, for example Ethylene dichloride or 1,2 propylene dichloride. Ethylene dichloride is particularly preferred. One for The cationic polymer, which is excellent for the process according to the invention, is formed in the reaction of ammonia with ethylene dichloride under pressure and heating.

Ausser den obengenannten Kondensaten sind noch zahlreiche andere kationische Kondensationsprodukte für die erfindungsgemässen Zwecke ausserordentlich gut geeignet. Wirksame wasserlösliche kationische Polymerisate oder Harze sind unter den Aminaldehydharzen und Amidaldehydharzen, vorzugsweise den hydrophilen Melaminformaldehydharzen, zu finden. Solche kolloidale kationische Harzlösungen können durchIn addition to the abovementioned condensates, there are numerous other cationic condensation products for the condensation products according to the invention Exceptionally well suited for purposes. Effective water-soluble cationic polymers or resins are among the amine aldehyde resins and amide aldehyde resins, preferably the hydrophilic melamine-formaldehyde resins. Such colloidal cationic resin solutions can by

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Auflösen gewöhnlicher Melamihaldehydkondensate, wie Methylolmelaminen, in Säuren, wie Salzsäure, hergestellt werden, wobei angesäuerte oder säureartige Harzlösungen gebildet werden, die einen Glaselektroden-pH von etwa 0,5 ~ 3»5» gemessen bei 15 % Feststoffen, aufweisen. Der pH-Wert verdünnterer Lösungen beträgt bis zu 4,5» Diese Lösung wird bis zum kolloidalen Zustand gealtert, wie in der US-Patentschrift 2 34-5 543 beschrieben ist.Dissolving common melamaldehyde condensates such as methylolmelamines in acids such as hydrochloric acid to form acidic or acidic resin solutions having a glass electrode pH of about 0.5-3-5 »measured at 15 % solids. The pH of more dilute solutions is up to 4.5 »This solution is aged to a colloidal state, as described in US Pat. No. 2,34-5,543.

Eine andere Klasse kationischer Melaminaldehydharze sind die harzartigen Polymerisate von Melamin, Harnstoff und Aldehyden, wie Formaldehyd, bestehend aus mindestens 0,7 Mol Melamin für ^e 4 Mol Harnstoff und etwa 1 - 4 Mol kombinierter Formaldehyd pro Mol Melamin plus Harnstoff. Solche Harze sind in der ITS-Patentschrift 2 485 079 offenbart. Diese kationischen Melarainharz-Misehpolymerisate werden dadurch erhalten, dass zuerst eine angesäuerte wässrige Lösung eines Aldehydkondensates aus Melamin und Harnstoff, bestehend aus 1-70 Mol-# Harnstoff und 30 - 99 °/° Melamin und etwa 0,2 - 1,5 Mol Säure pro Mol Melamin, abhängig von der Stärke der Säure, hergestellt wird und dann die Lösung solange gealtert wird, bis der kolloidale kationische Zustand erreicht ist*Another class of cationic melamine aldehyde resins are the resinous polymers of melamine, urea and aldehydes, such as formaldehyde, consisting of at least 0.7 moles of melamine for 4 moles of urea and about 1-4 moles of combined formaldehyde per mole of melamine plus urea. Such resins are disclosed in ITS Patent 2,485,079. These cationic melara resin mixture polymers are obtained by first adding an acidified aqueous solution of an aldehyde condensate composed of melamine and urea, consisting of 1-70 mol # urea and 30-99 ° / ° melamine and about 0.2-1.5 mol acid per mole of melamine, depending on the strength of the acid, is produced and then the solution is aged until the colloidal cationic state is reached *

Auch, die Polyimin-Verbinduhgen können erfindungsgemass eingesetzt werden. Diese werden beispielsweise durch Äomo-Also, the polyimine compounds can according to the invention can be used. These are, for example,

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polymerisation von Monomeren, die den Iminrest -N- ent-polymerization of monomers that form the imine residue -N-

halten, gebildet und haben ein Molekulargewicht von mindestens 1000.hold, formed and have a molecular weight of at least 1000.

Die bevorzugt verwendeten Iminmonomere enthalten mehr als 7 Kohlenstoffatome. Am besten eignen sich solche Monomere, die als substituierte Ithylenimine bezeichnet werden können und die allgemeine Formel habenThe imine monomers used preferably contain more than 7 carbon atoms. The most suitable monomers are which can be referred to as substituted ethyleneimines and have the general formula

R1 R"R 1 R "

Il R_0 — G-R Il R _0 - GR

worin R, R.1, R" entweder Wasserstoff oder ac/yclische Kohlenwasserstoffreste mit 1-3 Kohlenstoffatomen bedeuten.wherein R, R. 1 , R "are either hydrogen or acylic hydrocarbon radicals having 1-3 carbon atoms.

Beispiele solcher Monomere sind:Examples of such monomers are:

A. Ithylenimin -. H0O---0H0 A. Ithylenimine -. H 0 O --- 0H 0

.2 \N/ d .2 \ N / d

B-. 1,2-Propylenimin - HB-. 1,2-propyleneimine - H

0. 1,2-Butylenimin H0. 1,2-butyleneimine H

H2O-OH0-O 0H0 H 2 O-OH 0 -O 0H 0

3 2 ν«/' 23 2 ν «/ '2

D. 2,2-Dimethyläthylenimin -D. 2,2-Dimethylethyleneimine -

j., Ο—Ο—~ΟΗλj., Ο — Ο— ~ ΟΗλ

5 V-2 5 V- 2

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E. 2,3-Butylenimin -E. 2,3-Butylenimine -

γγ -- HH -- 16216991621699 HH HH HH CH,CH,
I 3I 3

F. 1,1-Dimethyl, 2-n-propyl-F. 1,1-dimethyl, 2-n-propyl-

äthylenlmin - GH5-GH2-GH2-G^---,G-GHiethylene / min - GH 5 -GH 2 -GH 2 -G ^ ---, G-GHi

Andere zur Herstellung für die erfindungsgemässen Zwecke geeigneter kationischer Polymerisate sind TrimethyTenimin mit der allgemeinen Formel:Others for manufacture for the purposes of the invention suitable cationic polymers are trimethytenimine with the general formula:

und seine niederen alkylsubstituierten Derivate, bei denen ein oder mehrere an einem Kohlenstoffatom gebundene Wasserstoffatome durch eine Alkylgruppe mit nicht mehr als 3 Kohlenstoffatomen, z.B. Methyl-, Äthyl- und Propyl-, substituiert sind.and its lower alkyl substituted derivatives in which one or more hydrogen atoms bonded to a carbon atom by an alkyl group with no more than 3 carbon atoms, e.g. methyl, ethyl and propyl are substituted.

Äthylenimin sowie viele seiner Derivate können nach irgend-, einer bekannten Arbeitsweise hergestellt werden, Solche Verfahren sind in "Journal of American Chemical Society", Band 57, Seite 2328 (1935) und Ber. 2h 1094 (1888) beschrieben.Ethylenimine and many of its derivatives can be a known procedure. Such procedures are described in "Journal of American Chemical Society", vol 57, page 2328 (1935) and Ber. 2h 1094 (1888).

Die Polymerisation von Ithylenimin und seinen Derivaten erfolgt üblicherweise bei tieferen Temperaturen unter Verwendung saurer Katalysatoren, wie HCl u.dgl.. die Polymerisation der verschiedenen oben angeführten Monomeren ist im ein-The polymerization of ethyleneimine and its derivatives takes place usually at lower temperatures using acidic catalysts such as HCl and the like .. the polymerization of the various monomers listed above is in one

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seinen ixt "Journal of Organic Chemistry", Band 9, Seite 500 (1944) beschrieben.its ixt "Journal of Organic Chemistry", Volume 9, page 500 (1944).

Die linearen Polyimine sind durch eine lange acyclische Kette gekennzeichnet, in der Stickstoffatome von Imingruppen in Intervallen mit Kohlenstoffatomen verbunden sind. Es ist daher ersichtlich, dass lineare Polyimine nicht nur durch Homopolymerisatipn, sondern auch durch Kondensation unter Ausscheiden eines Halogenwasserstoffes hergestellt werden können. So kann Ithylendibromid oder Propylendibromid mit Diäthylentriamin, Triäthylent et ramin, Tetraäthylenpentamin und/oder Dipropylentriamin kondensiert werden, um Polyimine zu bilden. Erfindungsgemäss werden solche Produkte verwendet.The linear polyimines are by a long acyclic Chain in which nitrogen atoms of imine groups are connected to carbon atoms at intervals. It can therefore be seen that linear polyimines not only by homopolymerization, but also by condensation can be prepared with the elimination of a hydrogen halide. So can ethylene dibromide or propylene dibromide with diethylenetriamine, triethylenet et ramin, tetraethylene pentamine and / or dipropylenetriamine are condensed to form polyimines. According to the invention, such products used.

Im allgemeinen können die gemäss der Erfindung eingesetzten Polyimine als wasserlösliche Polyimine bezeichnet werden, in denen Imino (-1JH) -gruppen an Kohlenstoffatomen gebunden sind und in einer linearen Hauptkette alle zwei bis drei Kohlenstoffatome wiederkehren, wobei «jede Seitenkette vorzugsweise nicht mehr als 6 Kohlenstoffatome enthält. Wo Iminogruppen voneinander durch Äthylengruppen getrennt sind, werden die linearen Polyimine als Polyäthylenimine bezeichnet. Sind die Iminogruppen durch Propylengruppen voneinander getrennt, wird von Polypropyleniminen gesprochen.In general, those used according to the invention can be used Polyimines are referred to as water-soluble polyimines in which imino (-1JH) groups are attached to carbon atoms and recur in a linear main chain every two to three carbon atoms, where «each side chain is preferred contains no more than 6 carbon atoms. Where Imino groups are separated from one another by ethylene groups, the linear polyimines are referred to as polyethyleneimines. If the imino groups are separated from one another by propylene groups, we speak of polypropylene imines.

Das Molekulargewicht der brauchbaren Iminpolymerisate sind mindestens 1000, vorzugsweise von 5000 - 50 000 betragen.The molecular weights of the imine polymers which can be used are at least 1,000, preferably from 5,000 to 50,000.

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Wenn die. Kondensation allerdings zu lange f ortgeführt wird .oder wenn die Bedingungen ungünstig sind, entstehen .unschmelzbare, wasserunlösliche Harze. Wenn als Eeaktionsteilnehmer 2,2-Dimethyläthylehimin verwendet wird, muss die Reaktion gesteuert werden, damit die gebildeten Verbindungen ausreichend wasserlöslich sind, um in wirksamen Konzentrationen eingesetzt werden zu können. .Ähnlich können langkettige wasserlösliche kationische Polymerisate durch Kondensieren von Formaldehyd mit einem Polyalkylenpolyamin, wie Tetraäthylenpentamin, hergestellt werden, um die Polyamine mit einer Vielzahl von Methylenbrücken zu vernetzen.If the. However, condensation continues for too long .or if the conditions are unfavorable, .infusible, water-insoluble resins. If 2,2-dimethylethylehimine is used as the reactant, the Reaction controlled so that the compounds formed are sufficiently water soluble to be in effective concentrations can be used. Long-chain water-soluble cationic polymers by condensing formaldehyde with a polyalkylenepolyamine, such as Tetraethylene pentamine, made to crosslink the polyamines with a variety of methylene bridges.

Die obengenannten Kondensate können allgemein als wasserlösliche kationische Polymerisate bezeichnet, werden, die eine Vielzahl von kationischen Stellen in einer geraden oder verzweigten Kette enthalten.The above condensates can generally be considered water-soluble Cationic polymers are referred to, which a large number of cationic sites in a straight or branched chain included.

Noch eine weitere Klasse kationischer Harze umfasst Additionspolymerisate, die in wässrigem Medium organische Kationen bilden, die eine ausreichende Zahl positiver Ladungen, verteilt an zahlreichen Steifen des Polymerisats, aufweisen. Im allgemeinen haben diese Stoffe ein Molekulargewicht von über 100 000 und besitzen in einer Seitenkette eine hydrophile Gruppe, die die Fähigkeit hat, die erwähnte positive , Ladung au bilden, üiypische Vertreter dieser Gruppe sind Polyvinylpyridin, oder andere ähnliche Monomere mit stickstoffenthaltendem Kernen. In diese Klasse fällt auch Polyvinyl-Yet another class of cationic resins includes addition polymers, which form organic cations in an aqueous medium, which have a sufficient number of positive charges, distributed on numerous strips of the polymer. In general, these substances have a molecular weight of over 100,000 and have a hydrophilic side chain Group that has the ability to make the mentioned positive , Charge au, typical representatives of this group are polyvinylpyridine, or other similar monomers with nitrogen containing cores. This class also includes polyvinyl

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pyrrolidin. Auch Salze der obigen Verbindungen sind geeignet. pyrrolidine. Salts of the above compounds are also suitable.

Die bekannten quaternaren Ammoniumverbindungen von Vinylbenzyl sind ebenfalls brauchbare kationische Stoffe. Hierher gehören Homopolymerisate der quaternaren Ammoniumsalze von Vinylbenzyl oder deren Mischpolymerisate, hergestellt durch Mischpolymerisation mit Acrylamid, Methacrylamid u.dgl.. Die quaternaren Verbindungen von Vinylbenzyl werden im allgemeinen durch Chlormethylieren von Polystyrol und anschliessendem Substituieren der Chlorgruppe mit einem tertiären AmIn hergestellt, um das entsprechende Stickstoffquaternäre zu bilden.The well-known quaternary ammonium compounds of vinylbenzyl are also useful cationic materials. This subheading includes homopolymers of the quaternary ammonium salts of vinylbenzyl or their copolymers, produced by copolymerization with acrylamide, methacrylamide etc .. The quaternary compounds of vinylbenzyl are generally by chloromethylating polystyrene and then substituting the chlorine group with a tertiary amine produced to the corresponding nitrogen quaternary to build.

Andere Beispiele kationischer Polymerisate, die als Behandlungsmittel in der ersten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden können, sind Homopolymerisate und wasserlösliche Mischpolymerisate aus Aminoäthylacrylathydrochlorid, Aminoäthylmethacrylathydrochlorid oder substituierte Ammoniumalkylacrylate oder -methacrylate, wie N-methyl- oder N-N-dimethylaminoalkylacrylat oder -methacrylat, in denen die Alkylgruppen 2-3 Kohlenstoffe oder geeignete Stoffe enthalten. Andere kationische Polymerisate können erhalten werden, wenn das kationische Monomer der beschriebenen Art mit irgendeinem oder mehreren monoäthylenisch ungesättigten Monomeren mischpolymerisiert wird. Diee'es letztgenannte Monomere muss ssur Viny!polymerisation fa-Other examples of cationic polymers used as treating agents in the first stage of the process according to the invention can be used are homopolymers and water-soluble copolymers of aminoethyl acrylate hydrochloride, Aminoethyl methacrylate hydrochloride or substituted ammonium alkyl acrylates or methacrylates, such as N-methyl- or N-N-dimethylaminoalkyl acrylate or methacrylate, in which the alkyl groups contain 2-3 carbons or suitable substances. Other cationic polymers can be obtained when the cationic monomer of the type described is monoethylene with any one or more unsaturated monomers is copolymerized. Diee'es The latter monomers must be ssur Viny! polymerisation fa-

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hig sein, so dass das gebildete Mischpolymerisat'wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar ist. Geeignete Monomere dieser Art sind Acrylamid, Methacrylamid, Acrylonitril, niedere Alkylester der Acryl- und Methacrylsäure, Vinylmethyläther u.dgl..hig, so that the copolymer formed is water-soluble or is dispersible in water. Suitable monomers of this type are acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, lower alkyl esters of acrylic and methacrylic acid, vinyl methyl ether etc.

Erfindungsgemäss bevorzugte Verbindungen sind (1) kationische Stärken der oben beschriebenen Art und diejenigen, die unter dem Warenzeichen Q-Tac bekannt sind, und (2) ein kationisches Mischpolymerisat aus Dimethylaminoäthylmethacrylat und Acrylamid.Compounds preferred according to the invention are (1) cationic starches of the type described above and those which are known under the trademark Q-Tac, and (2) a cationic Copolymer of dimethylaminoethyl methacrylate and acrylamide.

Die folgenden Stoffe können zur Herstellung des Polymerisates verwendet werden:The following substances can be used to produce the polymer be used:

Acrylamid - 101,25 gAcrylamide - 101.25 g

Dimethylaminoäthylmethacrylat - 33»75 g HCl (CP Grad 37-38%) - 21,00gDimethylaminoethyl methacrylate - 33 »75 g HCl (CP grade 37-38%) - 21.00g

H2O (destilliert) - 144,00 gH 2 O (distilled) - 144.00 g

Summe 300,00 gTotal 300.00 g

Das Dimethylaminoäthylmethacrylat wurde in 144 g destilliertem Wasser gelöst und die Lösung auf 25° C gekühlt. Dazu wurde langsam unter gutem Mischen ausreichend Chlorwasserstoff zugegeben, um den pH-Wert auf 5»0 zu senken, während die Temperatur während der Neutralisation auf 25° C gehalten wurde. Das Acrylamid-(101,25 g) wurde zum Reaktionsgemisch zugefügt solange bis es sich gelöst hatte. Die gesamte Monomerlösung wurde dann widder auf pH 5»0 eingestellt.The dimethylaminoethyl methacrylate was distilled in 144 g Dissolved water and cooled the solution to 25 ° C. In addition slowly became sufficient hydrogen chloride with good mixing added to lower the pH to 5 »0 while the temperature was kept at 25 ° C during the neutralization. The acrylamide (101.25 g) became the reaction mixture added until it had dissolved. All of the monomer solution was then adjusted to pH 5 »0 again.

1 09826/ 122S - . 0R1G)NM.1 09826 / 122S -. 0R1G) NM .

2,7 g Petroleumsulfonat wurden in 592 g Tuluol gelöst und in das Reaktionsgefäss gegeben. Das Tuluolgemisch wurde auf 50° G erwärmt und mit Stickstoff bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1500 ccm/Min. gespült.2.7 g of petroleum sulfonate were dissolved in 592 g of tuluene and added to the reaction vessel. The tuluene mixture was on 50 ° G and heated with nitrogen at a flow rate from 1500 ccm / min. flushed.

0,166 % tertiäres Butylhydroperoxyd 70, bezogen auf 135 g Monomeres, wurden unter. Rühren zu der gesamten Monomerlösung gegeben. Diese Lösung wurde dann dem erwärmten Toluol—? gemisch zugefügt und die Temperatur unter Durchleiten von Stickstoff auf 50° 0 gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden lang nach dem Ansetzen auf 50° C gehalten. An-'schliessend wurde das Wasser durch azeotrope Destillation entfernt, das Polymerisat vom Toluol getrennt und an der Luft getrocknet. . - ,0.166% tertiary butyl hydroperoxide 70, based on 135 g of monomer, were under. Stir to all of the monomer solution given. This solution was then added to the heated toluene—? mixture was added and the temperature was kept at 50 ° 0 while passing nitrogen through. The reaction mixture was Maintained at 50 ° C for 2 hours after preparation. Afterward the water was removed by azeotropic distillation, the polymer was separated from the toluene and the Air dried. . -,

Das so gewonnene Polymerisat hatte eine Viskosität von etwa 3OOO cps, ist also ein hochmolekulares, wasserlösliches Dimethylaminoäthylmethacrylat-Acrylamidmis chpölymerisat. Selbstverständlich kann die Arbeitsweise weitgehend abgeändert werden. Die Viskositäten einer 1 %-igen Lösung können von 100 cps bis zu 5000 cps betragen. Das bevorzugte Produkt hat eine Viskosität von 2000 -4000 cps. Eine 1 %-Lösungsviskosität von etwa 3000 - 4000 cps stellt ein Molekulargewicht von etwa 2-3 Mill. dar. Das Verhältnis Amin zu Acrylamid kann leicht yon 5 - 50 Gew.-% variiert werden. Natürlich können zum Neutralisieren auch andere Säuren verwendet und anstelle von Petroleumsulfonat können andereThe polymer obtained in this way had a viscosity of about 3OOO cps, so it is a high molecular weight, water-soluble dimethylaminoethyl methacrylate-acrylamide mis chpölymerisat. Of course, the way of working can be modified to a large extent will. The viscosities of a 1% solution can from 100 cps to 5000 cps. The preferred product has a viscosity of 2000-4000 cps. A 1% solution viscosity from about 3000-4000 cps represents a molecular weight The ratio of amine to acrylamide can easily be varied from 5 to 50% by weight. Of course, other acids can also be used for neutralization, and other acids can be used instead of petroleum sulfonate

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Emulgatoren eingesetzt werden. Ausser Toluol eignen sich, .auch andere Lösungsmittel, beispielsweise aromatische, aliphatische, chlorierte u.dgl. Verbindungen. Jedes organische Peroxyd oder anorganische Itedoxsystem eignet sich für das Verfahren. v Emulsifiers are used. In addition to toluene, other solvents are also suitable, for example aromatic, aliphatic, chlorinated and the like compounds. Any organic peroxide or inorganic Itedox system is suitable for the process. v

Die Menge des kationischen Kolloids kann von 0,004 -? 3,0 %, vorzugsweise 0,01 - 1,5 %t "bezogen auf das Trockenfasergewicht, variieren*. ■The amount of the cationic colloid can be from 0.004 -? 3.0%, preferably 0.01-1.5 % t "based on the dry fiber weight, vary *. ■

Die zweite erfindungsgemäss verwendete Komponente kann allgemein als ein anionisches hochmolekulares Polymerisat definiert werden*The second component used in the present invention can be general defined as an anionic high molecular weight polymer will*

Diese Polymerisate bestehen aus Substanzen, die.in wässrigem Medium organische Anionen bilden, die eine messbare ne-' gative elektrische Ladung aufweisen. Besonders bevorzugte anionische Stoffe sind solche polymere Substanzen, die verteilt an zahlreichen Stellen des Polymerisates eine ausreichende Anzahl negativer Ladungen besitzen. Sie haben allge mein ein Molekulargewicht von mindestens 100 000 und entstehen bei der Polymerisation von mindestens einer aonoolefinischen Verbindung über eine aliphatieQhe ungesättigte Gruppe. Diese Polymerisate müssen wasserlöslich oder in Wasser diepergierbar sein und Bind im wesentlichen frei von Vernetzungen, wodurch sie in Wasser löslich oder dispergierbar sind. Brauchbare anionische Substanzen, die den erfindungsgeaässen Zwecken entsprechen, sind in Wasser diepergierbare syntheti- These polymers consist of substances that form organic anions in an aqueous medium that have a measurable negative electrical charge . Particularly preferred anionic substances are polymeric substances which have a sufficient number of negative charges distributed at numerous points on the polymer. They generally have a molecular weight of at least 100,000 and result from the polymerization of at least one aonoolefinic compound via an aliphatic unsaturated group. These polymers must be soluble or dispersible in water and be essentially free of crosslinking, which means that they are soluble or dispersible in water. Usable anionic substances, which correspond to the purposes of the invention, are synthetic dispersible in water.

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sehe- Polymerisate mit linearer Kohlenwasserstoffstruktur, die in einer Seitenkette eine hydrophile Gruppe haben, wie Oarboxylsäure, Carboxylsäureanhydrid, Carboxylsäuresalzgruppen und- Mischpolymerisate der vorgenannten Art. Typische wasserdispergierbare synthetische anionische organische Polymerisate dieser Art, die sich für das erfindungsgemässe Verfahren als zweckmässig erwiesen haben, sind:see - polymers with a linear hydrocarbon structure, which have a hydrophilic group in a side chain, such as Carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, carboxylic acid salt groups and copolymers of the aforementioned type. Typical water-dispersible synthetic anionic organic polymers of this type, which are suitable for the inventive Procedures have proven to be appropriate are:

NameSurname

PolyacrylatnatriumsalzPolyacrylate sodium salt

Polymethacrylnatrium-Polymethacrylic sodium

Maleinsäureanhydridvinylacetat-Mischpoly- merisatMaleic anhydride vinyl acetate copolymer

Polyvinylmethyläthermaleinanhydrid-Mischpolymerisat Polyvinyl methyl ether maleic anhydride copolymer

Mehtacrylsäure-Acrylamid MischpolymerisatMethacrylic acid-acrylamide copolymer

Charakteristische GruppeCharacteristic group

-CH2-CH--CH 2 -CH-

000 (-)000 (-)

Na (+) " "■Na (+) "" ■

-CH2-C--CH 2 -C-

COO (-> Na ..(+)COO (-> Na .. (+)

-CH-CH2-CH CH--CH-CH 2 -CH CH-

I I I 0I I I 0

O=C C=O ^OO = C C = O ^ O

-CH-CH
I
OCH,
-CH-CH
I.
OCH,

CHCH

CH CH-CH CH-

I I 0*0 C-O II 0 * 0 CO

CHCH

I
COO(-)
I.
COO (-)

CONHCONH

PolyacrylsäurePolyacrylic acid

-CH2-CH-C -CH 2 -CH-C

COO (-)
HC+)
COO (-)
HC + )

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Nr4. 7 No. 4 . 7th

HarneUrine

Isopropenylaeetatmaleinanhydrid-lTatriuasalz Isopropenyl acetate maleic anhydride / tarriua salt

ItaconsäurevinylacetatItaconic acid vinyl acetate

*L -Methylstyrolmalein« anhydrid-Natriumsalz * L -Methylstyrene maleic anhydride sodium salt

Styrolmaleinanhydrid-Natriumsalz Styrene maleic anhydride sodium salt

Metnylmethacrylatmaleinanhydrid-Natriuiasalz Methyl methacrylate maleic anhydride sodium salt

Acryls äure-Styrol-Mi s ch~ polymerisat Charakteristische Gruppe CH,Acrylic acid-styrene mix polymer Characteristic group CH,

CH-CH-

—C/U»-»—C ~~~ GH—C / U »-» - C ~~~ GH

2I f 2 I f

CH2G-OCH 2 GO

C=OC = O

ic*ic *

Na(+) Bfa(+)Na (+) Bfa (+)

OOQ(-)HC+).OOQ (-) HC +).

-CH—CH0— CH0— CH-I 2 2 ,-CH — CH 0 - CH 0 - CH-I 2 2,

OH2COOC-) OOH 2 COOC-) O

CH+) CH-.C-0CH +) CH-.C-0

-CH--CH-

GQOC-) COOC-) ) NaC+)GQOC-) COOC-) ) NaC +)

X-)X-)

COOC-) Na(+)COOC-) Na (+)

COOCHCOOCH

COOC-) CQOC-) ) Na(+)COOC-) CQOC-)) Na (+)

Bin brauchbares aaionisohes Miscjipolyaerisat kann aus einem Polycartjoxylsäure-Monomeren und mindestens einem anderenAm useful aaionisohes Miscjipolyaerisat can from one Polycartic acid monomers and at least one other

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damit polymerisierbaren Monomeren hergestellt werden« Die ' Poiycarboxylsäure kann eine Verbindung, wie Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure, Aconitsäure, Citraconsäure u.dgl., sein, die mit den Amiden dieser Säuren, den Alkalimetallderivaten (z.B. Natrium, Kalium, Lithium), den Erdalkalimetallderivaten (z.B. Magnesium, Calcium, Barium und Strontium) und Ammoniumsalzen dieser Säuren, den Teilalkylestern (z.B. Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Monoestern), der Salze dieser Teilalkylester sowie den substituierten Amiden dieser Polycarboxylsäuren oder einer Vielzahl, anderer verschiedener Monomere polymerisierbar sind. Venn eine hydrophile Polycarboxylsäure, wie Maleinsäure als eine Ausgangskomponente dient, kann ein hydrophobes Comonomeres, wie beispielsweise Styrol, &-Methylstyrol, VinyltQluol, Chlorstyrol, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylformiat , Vinylalkyläther , Alkylacrylat e, Alky !methacrylate, Äthylen, Propylen und/oder Isobutylen verwendet werden. Die genannten synthetischen Mischpolymerisate werden vorzugsweise durch Umsetzen äquimolarer Mengen einer Polycarboxylsäure und mindestens einem anderen Monomeren hergestellt. Bestimmte ungesättigte Polycarboxylsäuren können Jedoch in weniger als äquimolären Mengen mit einigen der weniger hydrophoben Comonomeren polymerisiert werden.polymerizable monomers are produced with it. The 'polycarboxylic acid can be a compound such as maleic anhydride, acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, aconitic acid, citraconic acid and the like ), the alkaline earth metal derivatives (e.g. magnesium, calcium, barium and strontium) and ammonium salts of these acids, the partial alkyl esters (e.g. methyl, ethyl, propyl, butyl, monoesters), the salts of these partial alkyl esters and the substituted amides of these polycarboxylic acids or one A variety of other different monomers are polymerizable. When a hydrophilic polycarboxylic acid such as maleic acid is used as a starting component, a hydrophobic comonomer such as styrene, & -methylstyrene, vinyltQluol, chlorostyrene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl formate, vinyl alkyl ethers, alkyl acrylates, alkyl methacrylates, ethylene, propylene and / or Isobutylene can be used. The synthetic copolymers mentioned are preferably prepared by reacting equimolar amounts of a polycarboxylic acid and at least one other monomer. However, certain unsaturated polycarboxylic acids can be polymerized in less than equimolar amounts with some of the less hydrophobic comonomers.

Eine andere zweckmässige Klasse anionischer Polymerisate ist ein lineares hochmolekulares Polymerisat oder Mischpolymeri-Another useful class of anionic polymers is a linear high molecular weight polymer or mixed polymer

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sat eines Vinylary!kohlenwasserstoffes, wie Styrol, Vinyl-• toluol, -Methylstyrol, Viny!xylol od.dgl., die polymerisiert und dann unter -kontrollierten Bedingungen sulfoniert werden^ um ein wasserlösliches, im wesentlichen lineares polymeres Suifonat zu"bilden.; !. sat Vinylary a hydrocarbon, such as styrene, vinyl toluene •, methylstyrene, Viny xylene or the like, which are polymerized and then sulfonated under conditions ^ -controlled form a water-soluble, substantially linear polymeric sulfonate to "!.;

Zu den anionischen Verbindungen, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, sind anionische Acrylamidpolymerisate, beispielsweise Mischpolymerisate von Natriumacrylat und Acrylamid. Die am meisten bevorzugten Mischpolymerisate sind polymere Acrylamide und enthalten 5 - 95 Gew.-% Natriumpolyacrylat und 5 - 95 Gew.-% Polyacrylamid und ihr Molekulargewicht liegt über 1 Mill.. Andere sehr bevorzugte Polymerisate und Mischpolymerisate der Acrylsäure sind solche, die durch Vinylpolymerisation von Acrylsäure, Methacrylsäure, SuIfoäthylacrylat, Oarboxyathylacrylat, oder ihrer Salze oder Mischpolymerisate der Salze oder Säuren, hergestellt durch entsprechende Mischpolymerisation mit Monomeren, wie Acrylamid, Methacrylamid, Acrylonitril, Methacrylnitril, niedere Alkylester, Alkylester der Acrylsäure, Yinylalkyläther u.dgl. gewonnen werden. Ein drittes Monomeres in Mengen bis zu 20 Gew.-% ergibt ebenfalls ein wirksames Polymerisat. Among the anionic compounds within the scope of the invention are used are anionic acrylamide polymers, for example copolymers of sodium acrylate and acrylamide. The most preferred copolymers are polymeric acrylamides and contain 5 - 95% by weight of sodium polyacrylate and 5-95% by weight of polyacrylamide and its molecular weight is over 1 million. Other very preferred polymers and copolymers of acrylic acid are those produced by vinyl polymerisation of acrylic acid, methacrylic acid, SuIfoäthylacrylat, Oarboxyäthylacrylat, or their salts or copolymers of the salts or acids, prepared by appropriate copolymerization with monomers, such as Acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, methacrylonitrile, lower alkyl esters, alkyl esters of acrylic acid, yinyl alkyl ethers and the like can be obtained. A third monomer in quantities up to 20% by weight also results in an effective polymer.

Die oben beschriebenen anionischen Polymerisate können nach bekannten Verfahren hergestellt werden» Viele der genanntenThe anionic polymers described above can be prepared by known processes. Many of those mentioned

BAD B AD

108826/122t--'108826 / 122t-- '

16216931621693

Polymerisate sind in ausreichenden Mengen im Handel erhältlich. Polymers are commercially available in sufficient quantities.

Die bevorzugten anionischen Polymerisate, die erfindungsgemäss verwendet werden, sind Terpolymerisate aus drei Gruppen von Monomeren. Diese werden in einem einzigen Verfahrensschritt miteinander polymerisiert, derart, dass ein Terpolymerisat entsteht, das wiederkehrende Einheiten aufweist, wobei ihre entsprechenden polaren Gruppierungen von der Menge eines jeden verwendeten Monomeren abhängt. Die genaue Molekularstruktur kann natürlich nicht bestimmt werden, sondern wird auf Grund der Mengenanteile der Monomeren mit ihren entsprechenden Seitengruppen im Durchschnitt angenommen. Durch ein besonderes Polymerisationsverfahren, das im folgenden näher beschrieben wird, werden extrem hohe Molekulargewichte und die gewünschte physikalische Form eines frei fliessenden weissen Pulvers erhalten.The preferred anionic polymers according to the invention are used are terpolymers of three groups of monomers. These are done in a single process step polymerized with each other in such a way that a terpolymer is formed which has recurring units, their respective polar groupings depending on the amount of each monomer used. the exact molecular structure can of course not be determined, but is assumed on the basis of the proportions of the monomers with their corresponding side groups on average. A special polymerization process, which is described in more detail below, results in extremely high molecular weights and obtain the desired physical form of a free flowing white powder.

Der erste wesentliche monomere Ausgangsreaktionsteilnehmer ist Acrylamid. Dieses Monomere ist in einfacher Weise durch bekannte Herstellungsverfahren, wie teilweise Hydrolyse von Acrylonitrile zu gewinnen. Es wurde gefunden, dass die zweckmässige Menge an Acrylamid, um erwünschte Drainierergebnisse zu erzielen, 85 - 95 Gew.-Teile,, vorzugsweise 89,5 - 94-,5 Gew.-Teile, beträgt.The first major starting monomeric reactant is acrylamide. This monomer is easy to use known manufacturing processes, such as partial hydrolysis of acrylonitrile. It was found that the Appropriate amount of acrylamide to achieve the desired drainage results, 85-95 parts by weight, preferably 89.5-94.5 parts by weight is.

Das nächste monomere Ausgangsprodukt ist eine polymerisierbare Polycarboxylsäure, wie Maleinsäure, MaleinsäureanhydridThe next monomeric starting product is a polymerizable polycarboxylic acid such as maleic acid or maleic anhydride

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oder Fumarsäure, Auch hier sind die verwendeten Mengen dieses Monomeren wichtig. Ein ausgezeichnetes Speicherungsr vermögen wird erzielt, wenn 0,3 - 2,0 Gew.-Teile der genannten Verbindungen, wie Maleinsäureanhydrid, verwendet werden. Die bevorzugtesten Speicherungshilfen enthalten von 0,5 - 1,5 Gew.-Teile des Polycarboxylsäuremonomeren. Wegen der geringen Kosten und der Verfügbarkeit ist Maleinsäureanhydrid von den drei genannten Verbindungen das zweekmässigste, das während der Polymerisation sowohl hydrolysiert als auch polymerisiert, um eine Vielzahl von Carboxylgruppen zu bilden.or fumaric acid, Again, are the amounts used this monomer is important. Excellent storage capacity is achieved when 0.3-2.0 parts by weight of the compounds mentioned, such as maleic anhydride, are used will. The most preferred storage aids contain from 0.5-1.5 parts by weight of the polycarboxylic acid monomer. Because of its low cost and availability, maleic anhydride is used Of the three compounds mentioned, the two most important, which both hydrolyzes during the polymerization as well as polymerized to form a variety of carboxyl groups.

Die letzte monomere Komponente ist ein wasserlösliches äthylenisch ungesättigtes Monomeres mit polaren Gruppen, beispielsweise Acrylsäure und deren Salze sowie Allylester, Vinylpyrrolidon, Vinylacetat, Methacrylamid, Vinylalkyläther, wie Methylvinyläther, Methacrylsäure und deren Salze und Alkylester, Acrylonitril, Methacrylnitril, Allylalkohol, Allylamin u.dgl. Unter wasserlösliche Stoffe werden nicht nur die Substanzen verstanden, 4-ie in allen Mengenverhältnissen in Wasser löslich sind, sondern auch solche Monomere, die nur wenig löslich sind, aber trotzdem in Wasser in irgendeiner Weise dispergiert oder emulgiert werden können. Die Menge der als Ausgangsmaterial verwendeten Äthylenisch ungesättigten Monomeren kann von etwa 3-5 Gew.-Teile variieren. Beste Ergebnisse hinsichtlich der Speiche-The last monomeric component is a water soluble one Ethylenically unsaturated monomer with polar groups, for example acrylic acid and its salts and allyl esters, Vinyl pyrrolidone, vinyl acetate, methacrylamide, vinyl alkyl ethers, such as methyl vinyl ether, methacrylic acid and their salts and alkyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, allyl alcohol, Allylamine and the like. Water-soluble substances are understood as meaning not only those substances which are soluble in water in all proportions, but also those substances Monomers that are only sparingly soluble, but are nonetheless dispersed or emulsified in some way in water can. The amount of ethylenic used as the starting material Unsaturated monomers can be from about 3-5 parts by weight vary. Best results in terms of spoke

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rungswirkung und des physikalischen Zustandes eines frei fliessenden Pulvers werden mit 5-9 Gew.-Teilen äthylenisch ungesättigtem Mbnomeren erreicht. effect and the physical state of a free flowing powder are achieved with 5-9 parts by weight of ethylenically unsaturated monomer.

Die erfindungsgemäss verwendeten Terpolymerisate enthalten folgende polymere Seaktionsteilnehmer und Gewichtsanteile der Ausgangsmaterialien.The terpolymers used according to the invention contain the following polymeric reaction participants and proportions by weight of the raw materials.

Verbindung AConnection A Monomeres GewichtsteileMonomer parts by weight

Acrylamid 85,0 - 95,0Acrylamide 85.0-95.0

Polycarboxylsäure-Monomer 0,3-2,0Polycarboxylic acid monomer 0.3-2.0

athylenisch ungesättigtesathylenically unsaturated

wasserlösliches Monomeres 3»0 - 15,0water-soluble monomer 3 »0-15.0

Die Verbindung B zeigt ein bevorzugtes allgemeines Terpolymerisat: Compound B shows a preferred general terpolymer:

Verbindung BConnection B Monomeres GewichtsteileMonomer parts by weight

Acrylamid 89,5 - 94,5Acrylamide 89.5-94.5

Polycarboxylsäure-Monomer 0,5-1,5Polycarboxylic acid monomer 0.5-1.5

athylenisch ungesättigtesathylenically unsaturated

wasserlösliches Monomeres 5,0 - 9,0water soluble monomer 5.0-9.0

Das zweckmässigste spezifische Terpolymerisat mit Mengenanteilen gemäss Verbindung B enthält Polyacrylamid, Maleinsäureanhydrid und Methacrylsäure.The most useful specific terpolymer with proportions according to compound B contains polyacrylamide, maleic anhydride and methacrylic acid.

Um Terpolymerisate mit aussergewöhnlich hohen Molekulargewichten und entsprechend ausgezeichneter SpeicherungswirkungAbout terpolymers with exceptionally high molecular weights and correspondingly excellent storage effect

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zu erzielen,„wurde ein besonderes Polymerisationsverfahren • angewandt. Dieses.- Arbeitsverfahren umfasste die Herstellung der hoch konzentrierten Monomerlösung, Zugabe eines inerten , Wärmeleit-Lösungsmittels, das als organisches Lösungsmittel bezeichnet werden kann, und anschliessende Polymerisation bei verhaltnismassig tiefen Temperaturen. Die Polymerisation muss unter starkem Rühren und in Gegenwart eines Antiklebemittels durchgeführt werden, um zu verhindern, dass das gebildete Polymerisat zu einer unbrauchbaren Masse, zusammenballt. Wenn die Bedingungen genau befolgt werden, entstehen verhaltnismassig kleine Granulate, die leicht zu einem frei fliessenden weissen löslichen Pulver gemahlen werden können und sofort ohne weitere Behandlung einsatzbereit sind. Die Monomeren terpolymerisieren tatsächlich in einer getrennten Schicht innerhalb des Systems in Gegenwart, eines oberflächenaktiven Mittels, das als Antiklebemittel wirkt.to achieve, “became a special polymerisation process • applied. This.- procedure included manufacturing the highly concentrated monomer solution, adding an inert , Thermal conductivity solvent, which can be called organic solvent, and subsequent polymerization at relatively low temperatures. The polymerization must be carried out with vigorous stirring and in the presence of an anti-stick agent be carried out in order to prevent the polymer formed from agglomerating into an unusable mass. If the conditions are followed exactly, relatively small granules are created that can easily become one free flowing white soluble powder can be ground and are immediately ready for use without further treatment. The monomers actually terpolymerize in a separate one Layer within the system in the presence of a surface active Agent that acts as an anti-stick agent.

Im einzelnen verläuft das Verfahren wie folgt: es wird eine wässrige Lösung hergestellt, die etwa $0 - 80 Gew.-% Monomere, 20 - 70 % Wasser und etwa 0,0Oj - 0,2 %, bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Monomeren, eines Polymerisationskatalysators, wie Kaliumpersulfat, enthält. Die Wasserlösung wird dann zu einem wasserunlöslichen organischen Wärmeleitmittel zugegeben oder mit diesem vermischt, das vorzugsweise fähig ist, ein azeotropes Gemisch mit Wasser zu bilden. Das Gemisch soll eine geringe Menge eines oberflächenaktivenIn detail, the procedure is as follows: there is a Aqueous solution prepared containing about $ 0-80% by weight of monomers, 20-70% water and about 0.0Oj-0.2%, based on contains the weight of the monomer present, a polymerization catalyst such as potassium persulfate. The water solution is then added to or mixed with a water-insoluble organic heat transfer agent, preferably is able to form an azeotropic mixture with water. The mixture should contain a small amount of a surfactant

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Mittels enthalten, das verhindert, dass das Terpolymerisat an dem Rührer oder die Wände des Reaktionskessels anklebt. Die Temperatur des Systems wird bis zu einem gewünschten Punkt gehoben und das Gemisch wird durch einen Rührer in Bewegung gehalten. Sauerstoff wird aus dem System entweder durch Spülen mit einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, durch Anlegen eines Vakuums oder durch Kochen des Gemisches entfernt. Sobald der Sauerstoff entwichen ist, beginnt die Polymerisation. Wenn auf Grund des oberflächenaktiven Mittels eine Emulsion gebildet wird, bricht diese und die Polymerisation geht in einer getrennten Schicht vor sich. Das organische Wärmeleitmittel umgibt das wässrige Medium, wenn die Polymerisation erfolgt. Um kontinuierlich die gebildete Polymerisatschicht in kleine Partikelchen zu teilen, wird heftig gerührt. Diese Partikel können einen Duchmesser von beispielsweise etwa 0,063 - 50,8 mm, häufiger von etwa 6,35 ~ 12,7 mm, haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur des Gemisches bis auf dessen Siedepunkt erhöht oder bei diesem Siedepunkt gehalten, wenn die Polymerisation beim Siedepunkt der Mischung durchgeführt wird. Nach Beendigung der Polymerisation wird das Wasser durch azeotrope Destillation entfernt. Die Siedetemperatur variiert natürlich entsprechend dem Wärmeleitmittel im Gemisch.Contains agent that prevents the terpolymer sticks to the stirrer or the walls of the reaction vessel. The temperature of the system will be up to a desired one The point is raised and the mixture is kept in motion by a stirrer. Oxygen gets out of the system either by purging with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, removed by applying a vacuum or by boiling the mixture. Once the oxygen has escaped the polymerization begins. If an emulsion is formed due to the surfactant, it will break and the polymerization proceeds in a separate layer. The organic heat transfer agent surrounds the aqueous one Medium when the polymerization occurs. In order to continuously convert the formed polymer layer into small particles share, is violently stirred. These particles can have a diameter of, for example, about 0.063-50.8 mm, more often from about 6.35 ~ 12.7mm. With a preferred Embodiment is the temperature of the mixture up to its boiling point is increased or kept at that boiling point when the polymerization is at the boiling point of the mixture is carried out. After the polymerization has ended, the water is removed by azeotropic distillation. The boiling temperature varies, of course, according to the heat transfer agent in the mixture.

Während dem Verkochen wird das organische Lösungsmittel vorzugsweise kondensiert und in das Gemisch zurückgeführt, dasDuring the cooking process, the organic solvent becomes preferred condensed and returned to the mixture that

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Wasser wird aufgefangen und entfernt. Nachdem 60 - 100 % Wasser beseitigt worden sind, werden die gebildeten Granulate durch Filtrieren aus dem Lösungsmittel abgetrennt, gewaschen und an der Luft getrocknet.Water is collected and removed. After 60-100 % of the water has been removed, the granules formed are separated from the solvent by filtration, washed and air-dried.

Es wurde gefunden, dass Benzol, Toluol, Xylol und Ithylendichlorid besonders geeignet sind, ebenso sind es Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthylen u.dgl.. Andere ähnliche organische Verbindungen, die mit Wasser azeotrope Gemische bilden, können aber auch ohne Schwierigkeiten verwendet werden, wenn sie keine Alkohol-, Aldehyd- oder Ketongruppen enthalten, die unerwünschte Nebenreaktionen hervorrufen könnten. Das Polymerisationsmedium kann auch eine nicht azeotrope Komponente mit einem Siedepunkt oberhalb der Destillationstemperatur enthalten. Die obengenannten Stoffe können als organische Lösungsmittel bezeichnet werden und sind alle in Wasser unlösliche organische Wärmeaustauschstoffe, die für das erfindungsgemässe Verfahren als inert angesehen werden. Diese organischen Substanzen dienen als Wärmeleitmittel oder Wärmeverteiler durch Suspension der wässrigen Monomerphase und anschliessend gebildetes Terpolymerisat.It was found that benzene, toluene, xylene and ethylene dichloride are particularly suitable, as are carbon tetrachloride, Tetrachlorethylene and the like. Other similar organic compounds that form azeotropic mixtures with water form, but can also be used without difficulty if they do not have any alcohol, aldehyde or ketone groups that could cause undesirable side reactions. The polymerization medium can also be non-azeotropic Contain component with a boiling point above the distillation temperature. The above substances can are referred to as organic solvents and are all water-insoluble organic heat exchangers that regarded as inert for the process according to the invention will. These organic substances serve as heat conductors or heat spreader through suspension of the aqueous monomer phase and the subsequently formed terpolymer.

Als Katalysatoren können übliche peroxydische Oxydationsmittel, wie Kaliumpersulfat, Wasserstoffperoxyd und Ammoniumpersulfat verwendet werden. Wasserlösliche Verbindungen werden bevorzugt. Die Menge des zugesetzten Katalysators kann etwa 0,003 - 0t2 Gew.-$, vorzugsweise etwa 0,003 - 0,5Conventional peroxidic oxidizing agents such as potassium persulfate, hydrogen peroxide and ammonium persulfate can be used as catalysts. Water soluble compounds are preferred. The amount of the catalyst added may be from about 0.003 to 0 t 2 wt .- $, preferably from about 0.003 to 0.5

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Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, betragen. Katalysatorkonzentrationen über 0,2 % polymerisieren die wässrige Lösung, die die drei Monomeren enthält, aber die dabei gebildeten Produkte sind schlechter als diejenigen, die mit den obengenannten Katalysatormengen gebildet werden. Einer der Vorteile des Verfahrens liegt darin, dass die Polymerisation mit sehr geringen Katalysatormengen durchgeführt werden kann.% By weight, based on the weight of the monomers. Catalyst concentrations above 0.2% polymerize the aqueous solution, which contains the three monomers, but the products formed thereby are inferior to those formed with the abovementioned amounts of catalyst. One of the advantages of the process is that the polymerization takes place with very small amounts of catalyst can be carried out.

Wie bereits oben erwähnt wurde, muss ein oberflächenaktives Mittel dem Polymerisationsgemisch zugegeben werden, um zu verhindern, dass das Polymerisat an den Wänden des Reaktionskessels und an den Rührer anklebt. Es sind zahlreiche Präparate auf dem Markt, die diese Aufgabe übernehmen. Zu nennen wären Äthylenoxydkondensate von Fettsäureamiden, bekannt unter den Zeichen "Ethomid" S-15, 0-15 und HT-15, sowie Sorbitanmonooleate, Warenzeichen "Arlecel 80" und "Span 80". Ausserdem sind auch Sorbitanmonostearat, Hatriumdodecylbenzolsulfonat, Aluminiumstearate und Aluminiumoleate geeignete Ahtiklebemittel. Zu Beginn der Reaktion kann die Gegenwart des oberflächenaktiven Mittels die Bildung einer Emulsion bewirken. Es ist jedoch wichtig, dass die Emulsion bricht und vor der Polymerisation zwei getrennte und unterschiedliche Schichten bildet. Die Menge des oberflächenaktiven Zusatzes kann von etwa 0,5 - 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Wärmeleitmittels, variieren und beträgt vorzugs-As mentioned above, a surfactant must be added to the polymerization mixture in order to to prevent the polymer from sticking to the walls of the reaction vessel and to the stirrer. There are numerous Preparations on the market that do this job. to Ethylene oxide condensates of fatty acid amides are known under the marks "Ethomid" S-15, 0-15 and HT-15, as well as sorbitan monooleate, trademarks "Arlecel 80" and "Span 80 ". Sorbitan monostearate, sodium dodecylbenzenesulfonate, Aluminum stearates and aluminum oleates suitable adhesive agents. At the beginning of the reaction, the The presence of the surfactant causes the formation of a Effect emulsion. However, it is important to have the emulsion breaks and forms two separate and distinct layers prior to polymerization. The amount of surfactant Additive can vary from about 0.5 - 7% by weight, based on the weight of the heat-conducting agent, and is preferably

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weise etwa 2-4- Gew.-%. Während der Polymerisation ist das •das Monomere enthaltende wässrige Medium im wesentlichen vom organischen Wärmeleitmittel umgeben.wise about 2-4% by weight. During the polymerization it is • the aqueous medium containing the monomers essentially surrounded by the organic heat transfer agent.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polymerisation unter Verwendung eines Redox-Katalysatorsystems durchgeführt. Bei dem beschriebenen Verfahren muss Sauerstoff entweder vermieden oder durch irgendwelche Mittel entfernt werden, damit der Katalysator freie Reste bilden kann. In einem Redoxsystem ist der Katalysator durch ein Reduktionsmittel aktiviert, das in Abwesenheit von Sauerstoff sofort freie Radikale bildet, ohne dass Wärme angewandt werden muss. Eines der am häufigsten verwendeten Reduktionsmittel ist Natriummetabisulfit. Andere entsprechende Mittel sind wasserlösliche Thiosulfate, Bisulfite, Hydrosulfite und reduzierende Salze, wie die Sulfate von Metallen, die in mehreren Wertigkeiten vorkommen, beispielsweise Kobalt, Eisen, Nickel und Kupfer. Die Verwendung eines Redoxsystems hat mehrere Vorteile, von denen am wesentlichsten die Möglichkeit ist, Die Polymerisation bei tieferen Temperaturen durchzuführen. Es ist nicht erforderlich, den Katalysator zu zersetzen.According to a preferred embodiment, the polymerization is carried out using a redox catalyst system. In the process described, oxygen must be either avoided or removed by any means to allow the catalyst to form free residues. In one In the redox system, the catalyst is activated by a reducing agent that releases immediately in the absence of oxygen Forms radicals without the need to apply heat. One of the most commonly used reducing agents is sodium metabisulfite. Other corresponding agents are water-soluble thiosulphates, bisulphites, hydrosulphites and reducing salts, like the sulfates of metals, which occur in several valencies, for example cobalt, iron, nickel and copper. The use of a redox system has several advantages, the most important of which is the ability to carry out the polymerization at lower temperatures. It is not required to decompose the catalyst.

Wie festgestellt wurde, können bei der 2?er polymerisat ion zahlreiche oberflächenaktive Mittel verwendet werden. Die genannten Verbindungen sind nur Beispiele geeigneter und leicht erhältlicher Verbindungen. Die zugesetzte Menge kann von etwa 0,5 - 7 Gew.-%, vorzugsweise 2-4- Gew.-%, bezogen auf dasAs has been found, numerous surfactants can be used. The compounds mentioned are only examples of suitable and easily available Links. The amount added can be from about 0.5-7% by weight, preferably 2-4% by weight, based on the

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Gewicht des Wärmeleitmittels, betragen. Zu grosse Mengen müssen aber vermieden werden, da ein Oberschuss dazu neigt, stabile Emulsionen oder Suspensionen zu bilden. Sie verhindern in erster Linie, dass das gebildete Terpolymerssat an den Rührer oder die Wände des Reaktionsgefässes anklebt.Weight of the heat transfer agent. However, excessive amounts must be avoided, as an excess tends to to form stable emulsions or suspensions. First and foremost, they prevent the terpolymer formed from adhering to the stirrer or the walls of the reaction vessel stuck.

Die Auswahl der besonderen Katalysatoren - oder Aktivatoren, wenn ein Redoxsystem verwendet wird - ist nicht Aufgabe der Erfindung. Bekannte Katalysatoren, wie Kaliumpersulfat, und bekannte iktivatoren, wie Natriummetabisulfit, arbeiten zufriedenstellend. Wichtig-ist aber* dass die Menge des zugefügten Katalysators von 0,00.3 - etwa 0,2 %, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, variiert.The selection of the particular catalysts - or activators if a redox system is used - is not the job of the Invention. Known catalysts such as potassium persulfate and known activators such as sodium metabisulfite work satisfactorily. But it is important * that the amount of the added Catalyst from 0.00.3 - about 0.2%, based on the Weight of monomers varies.

Der Katalysator und der Aktivator"werden vorzugsweise vor der Zugabe zu den wässrigen Lösungen der drei Monomeren in getrennten Wasserlösungen gelöst. Der Katalysator und Aktivator kann in der wässrigen Monomerlösung unmittelbar vor der Zugabe zu dem organischen Wärmeleitmittel zugesetzt werden. Andererseits kann der Katalysator in einer geringen Menge Wasser gelöst und dann zu dem organischen Wärmeleitfflittel vor der Zugabe zu der Monomerlösung zugefügt werden. Ein weiteres zufriedenstellendes Verfahren besteht darin, dass der Katalysator und/oder Aktivator in Wasser gelöst wird und diese Lösung zu dem Reaktionsgemisch zugegeben wird, nachdem die Monomerlösung zu dem Wärmeleitmittel zugesetzt worden war.The catalyst and the activator "are preferably used before the addition to the aqueous solutions of the three monomers dissolved in separate water solutions. The catalyst and activator can be added in the aqueous monomer solution immediately before the addition to the organic heat transfer agent. On the other hand, the catalyst can be used in a small amount Dissolved amount of water and then to the organic heat transfer agent be added prior to addition to the monomer solution. Another satisfactory method is to that the catalyst and / or activator is dissolved in water and this solution is added to the reaction mixture, after the monomer solution was added to the thermal interface.

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Der Wassergehalt der so hergestellten Terpolymerisate soll etwa O - 28 % betragen. Bevorzugt wird eine..,Wassermenge von etwa 5 -15%· Wenn der Feuchtigkeitsgehalt grosser ist als etwa 28 %, neigen die Granulate dazu zusammenzubacken.The water content of the terpolymers produced in this way should be around O-28 % . A .., amount of water is preferably caking of about 5 -15% When the moisture content is greater than about 28%, tend to · the granules.

Mehrere organische verhältnismäsßig wasserunlösliche Wärmeleitmittel wurden weiter oben vorgeschlagen. Es ist zweckmässig, dass diese Flüssigkeiten mit Wasser azeotrope Gemische bilden. Unter aaeotropen Gemischen sind solche zu verstehen, die den Siedepunkt des Wassers unter einem gegebenen Druck erhöhen, d.h. das Wasser destilliert oberhalb des normalen Siedepunkte« über. l!in azeotropes Gemisch ermöglicht es, Wasser aus dem Terpolymerisat zu entfernen, ohne dass besondere Trockeneinrlchtungen verwendetwerden. Die Auswahl des Wärmeleitmittels ist nicht besonders kritisch, es muss lediglich darauf geachtet werden, dass diese Flüssigkeiten keine reaktionsfähigen Gruppen, wie Alkohol, Aldehyde oder Ketongruppen, enthalten. Benzol ist eine verhältnismässig billige Verbindung und es wurde gefunden, dass damit ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden. Daher wird es als Wärmeleitmittel bevorzugt.Several organic, relatively water-insoluble thermal conductors were suggested above. It is useful that these liquids form azeotropic mixtures with water. Aaeotropic mixtures are to be understood as meaning which raise the boiling point of water under a given pressure, i.e. the water distills above the normal boiling points «above. l! in azeotropic mixture allows it to remove water from the terpolymer without that special drying devices are used. the The selection of the heat transfer agent is not particularly critical; it is only necessary to ensure that these liquids do not contain reactive groups such as alcohol or aldehydes or ketone groups. Benzene is proportionate cheap compound and has been found to give excellent results. Hence will it is preferred as a thermal conductor.

Wie bereits ausgeführt, spielt das Wärmeleitmittel eine wichtige Holle bei der konzentrierten Lösungspolymerisation. Die besondere Aufgabe der organischen Flüssigkeit besteht darin, die Reaktionswärme aus dem sich bildenden Polymerisat abzuleiten.As already stated, the heat transfer agent plays one important role in concentrated solution polymerization. The special task of the organic liquid is there in deriving the heat of reaction from the polymer being formed.

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Einer der wichtigsten Schritte bei der Polymerisation ist die Entfernung des gelösten Sauerstoffes aus deii Reaktionsgemisch. Dies kann durch (1) Spülen des Reaktionsgemisches mit einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioiyd, (2) Kochen des Heaktidnsgemisches oder (3) Anlegen eines Teilvakuums an das System erfolgen. Wenn ein inertes Gas verwendet wird, geschieht dies am besten durch Hindurchleiten des Gases mittels eines Verteilers oder Zerstäubers, der unter der Oberfläche des Reaktionsgemisches angeordnet 1st*One of the most important steps in polymerization is the removal of dissolved oxygen from the reaction mixture. This can be done by (1) flushing the reaction mixture with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, (2) Boiling the heat mixture or (3) applying a partial vacuum to the system. If an inert gas is used, it is best done by bubbling the gas through it by means of a distributor or atomizer placed below the surface of the reaction mixture *

Einer der wesentLkibsten Nachteile der bekannten Verfahren besteht darin, dass nur verdünnte Lösungen der Monomeren polymerisiert werden können, ohne dass eine heftige Reaktion eintritt oder ohne dass eine gummiartige, nichtfliesafähige Masse entsteht. Bei dem beschriebenen Verfahren kann der Gesamtgehalt an Monomeren der wässrigen Lösung von etwa 30 80 Gew.-% variieren. Dass Terpolymerisate mit ungewöhnlichen und ausserordentlich vorteilhaften Eigenschaften gebildet werden können, ist vornehmlich darauf zurückzuführen, dass mit konzentrierten Monomerlösungen gearbeitet werden kann. r One of the main disadvantages of the known processes is that only dilute solutions of the monomers can be polymerized without a violent reaction occurring or without a rubber-like, non-flowable mass being formed. In the process described, the total monomer content of the aqueous solution can vary from about 30-80% by weight. The fact that terpolymers with unusual and extremely advantageous properties can be formed is primarily due to the fact that concentrated monomer solutions can be used. r

Die typischen Terpolymerisate und das Verfahren zu ihrer Herstellung werden anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The typical terpolymers and the process for their Production will be explained in more detail using the following examples explained.

1 O 9 8 2 6/12 ? S1 O 9 8 2 6/12? S.

Beispiel 1example 1

«Es wurden Maleinsäureanhydrid, Methacrylsäure und Acrylamid unter Verwendung eines Eedoxsystems und hoher Monomerkonzentration terpolymerisiert. Wenn nicht anders gesagt, sind die Mengen als Gewichtsprozentangegeben.“There were maleic anhydride, methacrylic acid and acrylamide using an Eedox system and high monomer concentration terpolymerized. Unless otherwise stated, the amounts are given as percentages by weight.

Es wurden 1,125 g Maleinsäureanhydrid (0,13 #), 9,4- g Methacrylsäure (1,11 %> und 10,Ό g einer 50 %-igen konzentrierten wässrigen Losung von Hatriumhydroxyd (1,1? %) zu 108,0 g Wasser (12,6 %) zugegeben* Es wurde gemischt bis vollständige Lösung eintrat. Zu diesem Gemisch wurden 124,425 g Acrylamid (14-,59 %) zugefügt, leicht gerührt und bis auf eine Temperatur von nicht mehr als 38° 0 schwach erwärmt. Es ist wichtig, dass die Temperatur nicht höher steigt, da sonst vorzeitige Polymerisation eintreten würde. Der pH-Wert der. Lösung wurde dann mit 50 %-iger Lauge auf 9,0 eingestellt*There were 1.125 g maleic anhydride (0.13 #), 9.4 g methacrylic acid (1.11%> and 10.0 g of a 50% concentrated aqueous solution of sodium hydroxide (1.1 %) to 108.0 g of water (12.6 %) were added * The mixture was mixed until complete solution came in. 124.425 g of acrylamide (14-, 59 %) were added to this mixture, stirred gently and gently warmed to a temperature of not more than 38 ° 0 It is important that the temperature does not rise higher, otherwise premature polymerisation would occur. The pH of the solution was then adjusted to 9.0 with 50% caustic solution *

In einem getrennten 1000 ml Dreihalskolben, der mit Thermometer, einer Dean und Stark Auffangvorrichtung, einem Kühler, einer Rühreinrichtung und einem an einem variablen Tranef or? mater angeschlossenen Heizmantel ausgerüstet war, wurden 754,0 g Toluol (67,32"Jf) und 19,6 g Sorbitanmonooleat (Warenzeichen Arlecel 80) Antiklebemittel (2,30 %) gegeben. Der Kolben wurde 4ann mit Stickstoff.bei einer StrömungsgeBchwindigke.it von 960 ccm/Mln* gespült. Nach ausreichendem Spülen des Gemisches aus inertem Lösungsmittel und Antiklebemittel wurde die Grundlösung des Monomeren in den 1000 ecm KolbenIn a separate 1000 ml three-necked flask equipped with a thermometer, a Dean and Stark collecting device, a cooler, a stirring device and a variable Tranef or? With a heating mantle attached to it, 754.0 grams of toluene (67.32 "Jf) and 19.6 grams of sorbitan monooleate (trademark Arlecel 80) detackifying agent (2.30 %) were added. The flask was then filled with nitrogen at a flow rate. it was rinsed at 960 ccm / ml * After sufficient rinsing of the mixture of inert solvent and antiadhesive agent, the basic solution of the monomer was placed in the 1000 ecm flask

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-Abgegeben. Es wurde ein Vakuum (203,2 mm) angelegt und auf 70° 0 erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur wurde das Vakuum unterbrochen und 4,8 g einer 1 %-igen wässrigen Lösung von Na-SpO1- ( 0,56 %) unter Rühren zugesetzt. Nach einigen Sekunden wurden 1,2 g einer 1 %-igen wässrigen Lösung von K2S2Ög (0,14 %) zugegeben. Während der Zugabe dieses Redoxmittels sank die Temperatur um 2 - 3 Grad C. Der Redoxkatalysator wurde vollständig zugefügt und das Vakuum wieder errichtet (203,2 mm) und auf 70° C erwärmt. Als diese Temperatur erreicht war, wurde das Vakuum wieder unterbrochen und während der ßeaktionsdauer nur Stickstoff eingeleitet. Erwärmt wurde, um die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 70° C zu halten, bis die Reaktion exotherm wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde nicht mehr erwärmt und die Temperatur sank auf 68° C. Nach Beendigung der exothermen Reaktion wurde die Temperatur des Gemisches etwa 50 - 60 Minuten lang auf 70° C gehalten. Zu dieser Zeit wurde dann das Wasser als ein azeotropes Destillat entfernt. Es wurden dabei etwa 90 % des gesamten Wassers abdestilliert. Nach dem Filtrieren verblieb ein weisses granuliertes Produkt.- Submitted. A vacuum (203.2 mm) was applied and the mixture was heated to 70.degree. After this temperature had been reached, the vacuum was interrupted and 4.8 g of a 1% strength aqueous solution of Na — SpO 1 - (0.56 %) were added with stirring. After a few seconds, 1.2 g of a 1% strength aqueous solution of K2S2Ög (0.14%) were added. During the addition of this redox agent, the temperature fell by 2-3 degrees C. The redox catalyst was completely added and the vacuum was re-established (203.2 mm) and heated to 70.degree. When this temperature was reached, the vacuum was interrupted again and only nitrogen was introduced during the reaction period. Heating was carried out to maintain the temperature of the reaction mixture at 70 ° C until the reaction became exothermic. At this point the heating was stopped and the temperature dropped to 68 ° C. After the exothermic reaction had ended, the temperature of the mixture was held at 70 ° C. for about 50-60 minutes. At that time the water was then removed as an azeotropic distillate. About 90 % of the total water was distilled off. After filtering, a white granulated product remained.

Beispiel 2Example 2

Das Verfahren wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. In ein 500 ml Becherglas wurden 85,5 g Acrylamid, 4,0 g Methacrylsäure, 0,5 g Maleinsäureanhydrid und 72 ml destilliertes Wasser gegeben. Die Monomerlösung wurdeThe procedure was carried out in a similar manner to Example 1. 85.5 g of acrylamide, 4.0 g of methacrylic acid, 0.5 g of maleic anhydride and 72 ml of distilled water are added. The monomer solution was

109826/1225109826/1225

~ 37 -~ 37 -

gerührt und- der pH-Wert mit 50 % konzentriertem Natriumhydroxyd von 3,2 auf 6»3 eingestellt. Unter leichtem Röhren, wurden 0,8 ml einer 1 %-igen wässrigen Lösung von ^SgO^ und 3,2 ml einer 1 %-igen wässrigen NapSpO,- zu der obigen Monomerlösung zugegeben. In einem getrennten 1000 ml Reaktionskolben wurde die das Wärmeleitmittel und das Antiklebemittel enthaltende inerte organische Lösung hergestellt. Diese Lösungsmittellösung enthielt 574- g Toluol und 19,6 g Sorbitanmonooleat (Warenzeichen Irlacel 80). Nachdem die inerte Lösungsmittellösung unter Rühren auf 71° G erwärmt war, wurde die wässrige Monomerlösung langsam zugegeben» Während dieser Zugabe sank die Temperatur auf 55° Cf worauf das Gemisch wieder auf 75° Ö erwärmt wurde. Zu dieser Zeit wurde bei einem Vakuum von 203,2 mm über die Reaktionsoberfläche Stickstoff gebracht und die Temperatur 26 Minuten lang auf 75° 0 gehalten. Nach dieser Zeit wurde eine Phasentrennung beobachtet. Während dieser Zeitspanne wurde das "Vakuum ständig aufrechterhalten und Stickstoff über die Oberfläche geleitet. Nachdem die Temperatur auf etwa 74·° 0 abgesunken war, wurde die Polymerisation als beendet angesehen und das Wasser durch azeotrope Destillation entfernt. Hierbei wurden 72 ml Wasser abgezogen. Das erhaltene weisse fj?ei fliessende Granulat wurde gewaschen und durch Vakuumfiltration abgetrennt. Die Granulate konnten leicht auf eine Siebfeinheit von 40 gemahlen werden.stirred and the pH value adjusted from 3.2 to 6-3 with 50% concentrated sodium hydroxide. With gentle stirring, 0.8 ml of a 1% aqueous solution of ^ SgO ^ and 3.2 ml of a 1% aqueous NapSpO, - were added to the above monomer solution. In a separate 1000 ml reaction flask, the inert organic solution containing the heat transfer agent and the antiadhesive agent was prepared. This solvent solution contained 574 g of toluene and 19.6 g of sorbitan monooleate (trademark Irlacel 80). After the inert solvent solution had been heated to 71 ° C. with stirring, the aqueous monomer solution was slowly added. During this addition, the temperature fell to 55 ° C., whereupon the mixture was heated again to 75 °. At this time, nitrogen was blown over the reaction surface at a vacuum of 203.2 mm and the temperature was held at 75 ° 0 for 26 minutes. After this time phase separation was observed. During this time, the "vacuum was continuously maintained, and nitrogen was passed over the surface. After the temperature had dropped to about 74 · ° 0, the polymerization was considered complete and the water removed by azeotropic distillation. In this case were withdrawn 72 ml of water. The The white flowing granules obtained were washed and separated by vacuum filtration.The granules could easily be ground to a sieve fineness of 40.

109826/1225 BAD OFUGiNAS=109826/1225 BAD OFUGiNAS =

Die Menge an anionischem Polymerisat, die zur Durchführung des Verfahrens zugegeben werden muss, hangt von der Menge des kationischen Kolloids ab. Ein bevorzugter Bereich für dieses Additiv kann durch ein Gewichtsverhältnis von Kolloid zu Additiv von etwa 25 ϊ 1 bis etwa 1 : 2 ausgedrückt werden. Das bevorzugte Gewiehtsverhältnis beträgt von 15 J 1 bis 1:1.The amount of anionic polymer needed to carry out must be added in the process depends on the amount of cationic colloid. A preferred area for this additive can be made by a weight ratio of colloid to be expressed as additive from about 25 ϊ 1 to about 1: 2. The preferred weight ratio is from 15 J 1 to 1: 1.

Wie oben ausgeführt» umfasst das erfindungsgemässe Verfahren die aufeinanderfolgende Zugabe zu einer wässrigen Suspension aus Papierbreitfasern einer kationischen Komponente, bestehend aus einer Aluminium-Ionen-Quelle und einem kationischen Polymerisat, kationischer Stärke oder kationischem Gummi, gefolgt von einem anionischen Polymerisat. Anschliessend kann die behandelte Ptilpesuspension in irgendeiner bekannten Papierherstellungsmaschine zu Papier verarbeitet werden, in der der wässrige Anteil der Suspension von den Fasern abläuft, so dass eine faserige Bahn zurückbleibt, die anschliessend zu Papier getrocknet wird. Die Aluminium-Ionen-Quelle und die kationische Verbindung können gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten zugegeben werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Aluminium-Ionen-Quelle zuerst und dann die kationische Verbindung zugefügt wird. In jedem Fall wird das anionische Polymerisat nach der Zugabe der Aluminium-Ionen-Quelle und der kationischen Verbindung zugefügt.As stated above, the method according to the invention comprises the successive addition to an aqueous suspension of paper pulp fibers consisting of a cationic component from an aluminum ion source and a cationic polymer, cationic starch or cationic Gum followed by an anionic polymer. The treated Ptilpesuspension can then in any known Paper making machine to be processed into paper, in which the aqueous fraction of the suspension of the fibers runs off, so that a fibrous web remains, which then is dried into paper. The aluminum ion source and the cationic compound can be added simultaneously or at different times. It will, however preferred that the aluminum ion source first and then the cationic compound is added. In any case, the anionic polymer becomes after the addition of the aluminum ion source and added to the cationic compound.

109826/122$ ...-.,- B&D ÖRiQ 109 826 / $ 122 ...-., - B & D ÖRiQ

Das Alaun·wird, wie oben ausgeführt, vorzugsweise zu der Pulpesuspension im Holländer zugefügt, gemäss der üblichen Praxis in Papiermühlen. Die Zugabe kann aber auch an jeder ,anderen zweckmässigen Stelle, wie unmittelbar vor der Ventilatorpumpe, erfolgen. Auch die kationische Verbindung kann an jeder Stelle des Papierherstellungsverfahrens vor dem Punkt, an dem die Suspension auf den Fourdrinierdraht oder eine andere poröse Einrichtung verteilt wird, zugegeben werden. Wenn diese beiden Stoffe, die die kationische Komponente bilden, genügend Zeit hatten, sich gut in der Pulpesuspension zu verteilen, kann das anionische Polymerisat zugefügt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird"das anionische Polymerisat unmittelbar vor dem Kopfbehälter zu der Pulpesuspension gegeben. Dabei wird ausreichend Zeit gelassen, damit sich die anionische Komponente gleichmässig verteilt, um dadurch den maximalen Nutzen aus der Behandlung zu ziehen, ohne dabei die Eigenschaften der Pulpesuspension vor ihrer Bildung zu einer faserigen Bahn wesentlich zu beeinflussen.The alum is, as stated above, preferably to the Pulp suspension added in the Hollander, according to the usual Practice in paper mills. The encore can also be given to anyone , another suitable location, such as directly in front of the fan pump, take place. The cationic compound can also be used at any point in the papermaking process before the Point at which the suspension hits the Fourdrinier wire or another porous device is spread, may be added. When these two substances that have the cationic component have had enough time to distribute themselves well in the pulp suspension, the anionic polymer can be added. In a preferred embodiment, "the anionic Polymer to the pulp suspension immediately in front of the head container given. Sufficient time is allowed for the anionic component to be evenly distributed thereby to derive the maximum benefit from the treatment without compromising the properties of the pulp suspension before it Significantly affect formation into a fibrous web.

Die folgenden Beispiele erläutern verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. The following examples illustrate various embodiments of the invention.

Beispiel 3Example 3

Das erfindungsgemässe Verfahren wurde in einer grossen Papiermühle im Nordwesten der Vereinigten Staaten durchgeführt. Das hier hergestellte Papier war eine Einlagepappe mit einemThe inventive method was carried out in a large paper mill carried out in the northwestern United States. The paper made here was a cardboard insert with a

ρ Grundgewicht von etwa 24 494 kg pro 6,45 m . Vor der Zugabeρ Basic weight of about 24 494 kg per 6.45 m. Before the addition

109826/1225 ; _-109826/1225 ; _-

BADBATH

irgendwelcher Chemikalien wurde die Papiermaschine auf Höchstgeschwindigkeit eingestellt.The paper machine was set to full speed for any chemicals.

Der Kontrollfaktor für die Produktionsgeschwindigkeit war die Zeit, die benötigt wurde, um den wässrigen Anteil von den Fasern und der als Nassbahn bekannten Form zu drainieren. Eine Erscheinung wurde beobachtet, die als die Nasslinie bekannt ist. Dies ist ein bei der Papierherstellung verwendeter Begriff und bezeichnet den Punkt am Fourdrinierdraht, an dem die wässrige Suspension der Pulpefasern tatsächlich zu einer zähen, zusammenhängenden Bahn aus Fasern geformt wird. Als die Papiermaschine im Gleichgewicht war, wurden zu der wässrigen Suspension zahlreiche Chemikalien zugegeben, um ihre Wirkung auf diese stabilisierte Nasslinie zu ermitteln. Keine Wirkung wurde bei einer Zugabe im Holländer von etwa 2 % Alaun, bezogen auf die Fasern, beobachtet. Dann wurden unmittelbar vor der Ventilatorpumpe 6,80 kg einer kationischen Stärke pro Tonne Trockenfasern zugefügt. Es wurde hier ein Stärkeäther verwendet, der mit einem Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Trimethylamin in Gegenwart eines stark alkalischen Katalysators veräthert war. An dieser Stelle wurde nur eine geringe Änderung in der Nasslinie bemerkt, wobei sich die Nasslinie nahezu unmerklich gegen den Kopfbehälter verschob und eine leichte Verbesserung der Entwässerung anzeigte. The control factor for the production speed was the time it took to convert the aqueous fraction of to drain the fibers and the shape known as wet web. An appearance was observed which is called the wet line is known. This is a term used in papermaking and refers to the point on the Fourdrinier wire which the aqueous suspension of pulp fibers is actually formed into a tough, coherent web of fibers. When the paper machine was in equilibrium, numerous chemicals were added to the aqueous suspension in order to determine their effect on this stabilized wet line. No effect was seen with an addition in the Hollander of about 2% alum based on the fibers observed. Then 6.80 kg of a cationic Starch added per ton of dry fiber. A starch ether was used here, which was combined with a reaction product of epichlorohydrin and trimethylamine in the presence of a strong alkaline catalyst was etherified. At this point, only a minor change in the wet line was noticed, with the wet line shifted almost imperceptibly towards the head container and indicated a slight improvement in drainage.

109826/122S109826 / 122S

Anschliessend an diesen Verfahrensschritt wurde ein aus einem Gemisch von Monomeren hergestelltes anionisches Polymerisat., bestehend aus etwa 85 % Acrylamid und 15 % Acrylsäure und einem Molekulargewicht von über 100 000, unmittelbar vor dem Kopfbehälter zugegeben· Fast sofort nach dieser Zugabe wurde eine überaus starke Wirkung auf die Nasslinie beobachtet, wobei eine wesentliche Verbesserung der Entwässerungsgeschwindigkeit eintrat. Im besonderen wurde festgestellt, dass die Masslinie mit einer merklichen Geschwindigkeit gegen den Kopfbehälter wandertev Sobald das Gleichgewicht des Systems wieder hergestellt war, wurde vom Bedienungspersonal ermittelt, dass in der Entwässerung eine etwa 25 %-ige Verbesserung eintrat, wie durch die Verschiebung der Nasslinie offensichtlich wurde»Subsequent to this process step, an anionic polymer made from a mixture of monomers, consisting of about 85% acrylamide and 15 % acrylic acid and a molecular weight of over 100,000, was added immediately in front of the top container. Almost immediately after this addition, an extremely strong effect was achieved observed on the wet line with a substantial improvement in drainage rate. In particular, it was found that the mass line migrated with an appreciable speed in the head container v Once the equilibrium of the system was restored, has been determined by the operator, that in the dewatering an approximately 25% improvement occurred, as indicated by the shift of the wet line became obvious »

Um die in dieser bestimmten Papiermühle durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielte Einsparung zu ermitteln, würde die Produktionsrate erhöht, bis die Nasslinie wieder zu ihrem Ausgangspunkt zurückgekehrt war. Sobald das System wieder im Gleichgewicht war, war diese gleiche Papiermaschine in der lage, über 20 % mehr Papier pro Stunde herzustellen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens deutlich wird.In order to determine the savings achieved in this particular paper mill by the method according to the invention, the production rate would be increased until the wet line had returned to its starting point. As soon as the system was in equilibrium again, this same paper machine was able to produce over 20% more paper per hour, whereby the economy of the process according to the invention becomes clear.

Beispiel;4 \ Example ; 4 \

Es wurde eine Beihe von Versuchen mit ungebleichter Weichholz-Kraftpulpe durchgeführt, um die verschiedenen Wirkungen desA number of trials with unbleached softwood kraft pulp were made performed to explore the various effects of the

109826/1225109826/1225

erfindungsgemässen Verfahrens auf das Drainieren festzustellen. Die hierbei verwendete Vorrichtung bestand aus einem Zylinder, der mit einem Sieb versehen war und an dessen Boden eine Vakuumeinrichtung angeordnet war. Die Entwässerung oder Drainage wurde durch Zugabe einer bekannten Menge einer wässrigen Suspension aus Papierbreifasern zu der Vorrichtung ermittelt, wobei die Zeit gemessen wurde, die zum Ablaufen des wässrigen Anteiles der Suspension von den Fasern unter konstantem Vakuumsog benötigt wurde. Vor dem Verfeinern hatte die besondere, bei diesen Versuchen verwendete Pulpe eine Ablaufgeschwindigkeit von 6 Sekunden. Das aus diesem ungeschlagenen Werkstoff hergestellte Papier war für handelsübliche Zwecke vollkommen unbrauchbar. Die Pulpe wurde dann bis zu einer ausreichenden Stoffkonsistenz gemahlen, um ein Entwässern in 100 Sekunden.zu erreichen. Obwohl diese gemahlene Pulpe überragende Trockenfestigkeit besass und die Qualität des hieraus erzeugten Papiers verhältnismässig annehmbar war, war die Entwässerungsgeschwindigkeit für eine leistungsfähige Papierproduktion zu langsam. Idealerweise würde eine optimale Situation da eintreten, wo eine Pulpe die Drainiereigenschaften einer ungemahlenen Pulpe aufwiese und die Festigkeit und anderen Qualitäten des stark gemahlenen Werkstoffes besässe. Um dieses zu erreichen, wurden Pulpen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt. . .-iq to determine the method according to the invention on the drainage. The device used here consisted of a cylinder which was provided with a sieve and at the bottom of which a vacuum device was arranged. The drainage or drainage was determined by adding a known amount of an aqueous suspension of pulp fibers to the device, measuring the time required for the aqueous portion of the suspension to drain off the fibers under constant vacuum suction. Prior to attenuation, the particular pulp used in these experiments had a drainage rate of 6 seconds. The paper made from this unbeaten material was completely unusable for commercial purposes. The pulp was then ground to a consistency sufficient to achieve drainage in 100 seconds. Although this milled pulp had superior dry strength and the quality of the paper made from it was relatively acceptable, the dewatering rate was too slow for efficient paper production. Ideally, an optimal situation would arise where a pulp had the drainage properties of an unground pulp and possessed the strength and other qualities of the highly milled material. In order to achieve this, pulps were produced according to the method according to the invention. . .-iq

109826/1225 _ __ ... % 109826/1225 _ __ ... %

' ' SAD ORIGINAL '' SAD ORIGINAL

Es wurden mehrere Drainierversuche gemacht, um die überra— -sehende Wirkung der Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens zu zeigen. Vorgang Astellt den ungemahlenen Werkstoff , ohne Additive dar. Vorgang B veranschaulicht den gemahlenen Werkstoff ohne Additive. Vorgang C zeigt den gemahlenen Werkstoff mit einem Zusatz von 1,5 % einer kationischen Starke. VorgangD verwendet 2 % Alaun plus 1,5 % kationischer Stärke, Vorgang E ist ein Versuch mit 0,2 % eines kationischen Polymerisats, wobei in diesem Fall ein Polyamin, hergestellt durch Kondensation von Epiehlorhydrin und einem Alkylenpolyamin verwendet wurde. Vorgang F erläutert die Verwendung von 2 % Alaun plus 0,2 % des gleichen kationischen Polyamins als Additiv wie Vorgang E. Vorgang G enthält 2 % Alaun und 0,1 % eines Acrylamidaerylsaure-Mischpolymerisats mit einem Molekulargewicht von etwa 4- Mill.. Vorgang H verwendet 1,5 % kationisch^ Stärke und 0,1 % des obengenannten anionischen Polymerisats. Vorgang I bedient sich des kationischen Polyamins in einer Menge von 0,2 % plus 0,1 % des obengenannten anionischen Polymerisats. Vorgang J der das erfindungsgemässe Verfahren darstellt, arbeitete mit einer Pulpe, die 0,5 % Alaun plus 0,5 % der kationischen Stärke und 0$1 % des obengenannten anionischen Polymerisats enthielt. Auch Vorpang K betrifft das erfindungsgemäss Verfahren, wobei 1 % Alaun plus 1 % kationische Stärke plus 0,2 % des anionischen Polymerisats verwendet wurde. Schliesslich ist Vorgang l· zu.Several drainage attempts were made in order to show the surprising effect of the features of the method according to the invention. Process A represents the unground material, without additives. Process B illustrates the ground material without additives. Process C shows the ground material with an addition of 1.5 % of a cationic starch. Procedure D uses 2 % alum plus 1.5 % cationic starch, Procedure E is an experiment with 0.2% of a cationic polymer, in which case a polyamine made by the condensation of epihlorohydrin and an alkylene polyamine was used. Process F illustrates the use of 2 % alum plus 0.2 % of the same cationic polyamine as an additive as Process E. Process G contains 2 % alum and 0.1% of an acrylamidaeryl acid copolymer with a molecular weight of about 4 million. Process H uses 1.5 % cationic starch and 0.1 % of the above-mentioned anionic polymer. Procedure I uses the cationic polyamine in an amount of 0.2% plus 0.1 % of the above anionic polymer. Process J, which represents the process according to the invention, worked with a pulp which contained 0.5 % alum plus 0.5 % of the cationic starch and 0.1 % of the above-mentioned anionic polymer. Vorpang K also relates to the process according to the invention, 1% alum plus 1 % cationic starch plus 0.2% of the anionic polymer being used. Eventually, process 1 is closed .

109826/1225109826/1225

■betrachten, der sich, ebenfalls auf das erfindungsgemässe Verfahren bezieht und bei dem 0,5 % Alaun, 0,15 % des kationischen Polyamine und O1Ί % des anionischen Polymerisat» eingesetzt wurden. Alle die Prozentanteile sind auf das Staubtrockengewicht der Fasern bezogen. In jedem lall wurde das zuerst genannte Additiv auch zuerst zugegeben* Die bei diesen Versuchen'erzielten Ergebnisse sind in der folgenden ' Tabelle zusammengefasst*■ consider, which also relates to the process according to the invention and in which 0.5% alum, 0.15 % of the cationic polyamines and O 1 Ί% of the anionic polymer were used. All the percentages are based on the dry dust weight of the fibers. In each case the additive mentioned first was also added first * The results obtained in these tests are summarized in the following table *

Tabelle XTable X Wirkung der AdditiveEffect of the additives auf. die JÖrMnierii!;eschwiiidiiBiteeiton. die JÖrMnierii!; eschwiiidiiBiteeit Vorgang^Nr»Process ^ No » Braini erzei t, SekundenBraini generates seconds 11 66th BB. 100100 CC. 9999 DD. 9696 EE. 9797 PP. 7676 GG ^4^ 4 HH 8484 II. 9191 JJ 1818th EE. 88th I « 1414th

Hieraus ist ersichtlich, dass nur die Vorginge <?, K und 1> eine ausreichende Senfcuag der DrÄiniergeschwlödigkeit zeigen! Beisi Versuch wurde die stark gemahlene in Vorgang K verwende** te Pulpe durch das erfindungsgemässe Verfahren so weit modifiziert, dass iie sieft -ä&m laiilmagsiffad (Brmini#s?eif@ös6haf*- ttn) der nichtverfeinerten Pulp· geeäes Vorgang A näherte. Die ITorgäiige 0t St I, f, fit tt, tmd I betreffen Verfgtoent b#i dinen nur zwei vom drei "benStigtön Miitiven verweaiet wurden*From this it can be seen that only the procedures <?, K and 1> show a sufficient mustard cuag of the draining speed! In the experiment, the heavily milled pulp used in process K was modified by the method according to the invention to such an extent that iieft -ä & m laiilmagsiffad (Brmini # s? Eif @ ös6haf * - ttn) approached the non-refined pulp. The ITorgäiige 0 t S t I, f, fi t tt, tmd I concern available t b # i din only two of the three "necessary miitives were used *

Verglichen mit dem Verfahren gemäss der Erfindung zeigt keiner dieser Versuche eine ausreichende Senkung der Drainiergeschwindigkeiten· Compared with the method according to the invention, none shows of these attempts a sufficient reduction of the drainage speed

Ähnliche an anderen Pulpen durchgeführte Versuche verwendeten andere kationische Polymerisate, kationisehe Stärken und kationische Gummiarten zusammen mit Alaun, Aluminiumchlorid, und Uatriumaluminat sowie einer Vielzahl von anionisehen Polymerisaten mit Molekulargewichten von 50 000 - 100 000 bis hinauf zu 5 Mill.·. In Jedem Fall wurden ähnliche wesentliche Verbesserungen des Drainierens beobachtet. Es wurden auch Versuche zur Ermittlung der Qualität der unter diesen Verfahrensbedingungen hergestellten Papiere gemacht. In vielen Fällen war die Festigkeit, die'Faltbeständigkeit und zahlreiche andere Eigenschaften den Eigenschaften der aus stark gemahlenen nichtmodifi ziert en Pulpen hergestellten Papierarten weit überlegen.Similar experiments carried out on other pulps used other cationic polymers, cationic starches and cationic rubbers together with alum, aluminum chloride, and sodium aluminate as well as a large number of anionic polymers with molecular weights of 50,000 - 100,000 up to 5 million. In each case there were similar essentials Improvements in drainage observed. There were Attempts have also been made to determine the quality of the papers produced under these process conditions. In many Cases was the strength, the 'folding resistance and numerous other properties of the properties of the types of paper produced from strongly ground, unmodified pulps far superior.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, enthält die erfindungsgemäss verwendete Kombination der Stoffe (1) Alaun-Q-Tacanionisches Polymerisat (Acrylamid plus Polycarnoxylsäuremonomere plus äthylenisch ungesättigtes wasserlösliches Monomeres) oder (2) Alaun-kationisches Polymerisat aus Dimethylaminoäthylmethacrylat und Acrylamid-anionisches Terpolymerisat. Jede dieser Kombinationen beiwkrt eine bessere Drainiergeschwindigkeit, während die Festigkeit des Papiers und dessen andere Eigenschaften beibehalten werden»As already stated above, the combination of substances (1) used according to the invention contains alum-Q-tacanionic Polymer (acrylamide plus polycarnoxylic acid monomers plus ethylenically unsaturated water-soluble monomer) or (2) alum-cationic polymer from dimethylaminoethyl methacrylate and acrylamide-anionic terpolymer. Each of these combinations results in a better drainage rate, while maintaining the strength of the paper and its other properties »

109826/1225109826/1225

Claims (1)

- 46 Patentansprüche re ; r r^:; ?·;-- 46 claims re; r r ^ :; ? ·; - SSä=S3:S:33SS3SSSS = = S = 3 = === = = = SXSSä = S3: S: 33SS3SSSS = = S = 3 = === = = = SX 1, Verfahren zur Herstellung von Papier aus einer wässrigen Suspension von Papierbreifasern, -dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander zu der Suspension (a) ein kationisches Additiv, bestehend aus etwa 0,2 - 5,0 % einer Aluminium-Ionen-Quelle, berechnet als Alaun und bezogen auf das Trockenfasergewicht, und aus etwa 0,1 - 3,0 % eines kationischen Stoffes, wie ein kationisches Polymerisat, kationische Stärke oder kationisches Gummi, wobei die Menge auf das Trockengewicht der Fasern in der Suspension bezogen ist, und (b) ein anionisches Polymerisat mit einem Molekulargewicht von mindestens 100 000 in einer ausreichenden Menge zugegeben werden, um ein Gewichtsverhältnis dieses Additivs zu dem anionischen Polymerisat von etwa 25 t 1 bis etwa 1 : 2 zu bilden, und dass anschliessend die behandelte Pulpesuspension auf eine poröse Einrichtung zum Ablaufenlassen des wässrigen Anteiles der Suspension gebracht und hier zu einer Faserbahn geformt wird.1, a process for the production of paper from an aqueous suspension of paper pulp fibers, characterized in that a cationic additive consisting of about 0.2-5.0 % of an aluminum ion source, calculated as Alum and based on the dry fiber weight, and from about 0.1-3.0% of a cationic substance, such as a cationic polymer, cationic starch or cationic gum, the amount being based on the dry weight of the fibers in the suspension, and (b ) an anionic polymer with a molecular weight of at least 100,000 in a sufficient amount to form a weight ratio of this additive to the anionic polymer of about 25 t 1 to about 1: 2, and then the treated pulp suspension on a porous device is brought to drain the aqueous portion of the suspension and is here formed into a fiber web. 2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Ionen—Quelle vor der Zugabe des kabionischen Stoffes zugesetzt wird.2 · The method according to claim 1, characterized in that the aluminum ion source before adding the cabionic Substance is added. 3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet f. -s dass etwa 0,5 —.1,5 % der Aluminium-Ionen-Quelle zugegeben, werden· · ■rj-.A- *.·■- 3 · Method according to claims 1 and 2, characterized in that about 0.5-1.5 % of the aluminum ion source is added, · · ■ rj-.A- *. · ■ - 109826/1225109826/1225 4-. Verfahren nach Anspruch i "bis 3» dadurch. gekennzeichnet, • dass das kationische Additiv in einer Menage von etwa 0^:2 - 1»5% zugegeben wird*4-. Method according to claim i "to 3», characterized in that • that the cationic additive in a cruet of about 0 ^: 2 - 1 »5% is added * 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis etwa Vp : 1 bis etwa 1:1 beträgt· _5. Process according to claims 1 to 4-, characterized in that the weight ratio is approximately Vp : 1 to approximately 1: 1 6. Verfahren nach den Ansprüchen A bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als anionisches Polymerisat ein anionisches Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von mindestens 250 000 verwendet wird. 6. The method according to claims A to 5, characterized in that an anionic polyacrylamide with a molecular weight of at least 250,000 is used as the anionic polymer. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass als kationisches Additiv eine kationische Stärke oder ein kationisches Mischpolymerisat aus Dimethylaminoäthylmethacrylat und Acrylamid verwendet wird*7. The method according to claim 1, characterized in that «that as a cationic additive, a cationic starch or a cationic copolymer of dimethylaminoethyl methacrylate and acrylamide is used * 8· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kationisches Additiv eine kätionische Stärke oder ein kationische· Mischpolymerisat aus Dimethylaainoäthylrethacrylat und Acrylamid und als anionieches Polymerisat ein Terpolymerieat, hergestellt durch MiBchpolymerißation der folgenden Monomeren8. The method according to claim 1, characterized in that as a cationic additive a cationic starch or a cationic copolymer of dimethyl alcohol ethyl methacrylate and acrylamide and, as an anionic polymer, a terpolymer, produced by micropolymerization of following monomers - " " Sott«»·* ' '- .. ■- ' ■■■■■■ Qewichtsteil« - "" Sott «» · * '' - .. ■ - '■■■■■■ Qweight part « etwa β|»α - 95, ■ 0,3 - 2,0 about β | »α - 95, ■ 0.3 - 2.0 •tndtr·· athyleniech _____ tiftt· waeeerlbalichee Monomer - -------- -'■.■■■■ - , * :f,0 • tndtr ·· athyleniech _____ tiftt · waeeerlbalichee monomer - -------- - '■. ■■■■ -, *: f, 0 verwendet wird· is used 109826/1225109826/1225
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