DE19735636C2

DE19735636C2 - Harzdispersion zur Masse- und Oberflächenleimung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE19735636C2
Application number: DE19735636A
Authority: DE
Inventors: Awie Phau
Original assignee: CHEM FAB BRUEHL OPPERMANN GmbH
Current assignee: CHEM FAB BRUEHL OPPERMANN GmbH
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2017-08-17
Also published as: DE19735636A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Harzdispersionen zur Masse- und Ober flächenleimung bei der Papierherstellung auf Basis von nicht verstärktem oder ver stärktem Kolophonium, welches mit mehrwertigen Alkoholen verestert ist.

Die DE-A-37 08 854 beschreibt eine Harzdispersion zur Masseleimung von Papier, in der Kolophonium oder ein mit Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure verstärktes Kolophonium mit mehrwertigen Alkoholen verestert wird, und zwar unter Verwen dung von organischen Lösungsmitteln, wie Benzol, sowie oberflächenaktiven Sub stanzen, wie z. B. Harzseife, Polyoxyethylen, Alkylbenzolsulfonaten etc. Diese Gemi sche werden dispergiert. Anschließend wird das organische Lösungsmittel abdestil liert.

Aus der DE-A-10 85 633 ist bekannt, daß man Kolophonium mit Maleinsäureanhy drid modifizieren und anschließend mit mehrwertigen Alkoholen sowie Aminoalko holen verestern kann, wobei mit Hilfe von Casein als Schutzkolloid dispergiert wird. Die so erhaltene Harzdispersion wird zur Masseleimung bei der Papiererzeugung verwendet.

Bei dem Verfahren gemäß JP-07120958 (Derwent Abstract AN 95-209850) entsteht ein Produkt, welches als Kopierpapier für elektrophotographische Kopierer gedacht ist. Die Reaktionsbedingungen sind so, daß es zu einer Veresterung kommt (3 bis 40 Stunden bei Temperaturen von 150 bis 300°C). Unter diesen Bedingungen entstehen Produkte, die ein Dispersionsmittel wie Casein benötigen.

Auch bei dem Produkt gemäß EP 0 150 754 wird ein Dispergiermittel wie Casein zugesetzt; vgl. Anspruch 5 sowie Seite 12, Zeilen 12 bis 16 und Seite 20, Zeile 9.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Harzdispersion zur Masse- und Oberflächenleimung bei der Papierherstellung auf der Basis von nicht verstärktem oder verstärktem Kolophonium zur Verfügung zu stellen, welche preiswert und ein fach hergestellt werden kann, wobei bei der Herstellung auch die Verwendung von organischen Lösungsmitteln, oberflächenaktiven Substanzen, Schutzkolloiden wie Casein oder kostspieligen Hochdruckhomogenisatoren verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wurde jetzt überraschend einfach dadurch gelöst, daß verstärktes oder nicht verstärktes Kolophonium, welches mit mehrwertigen Alkoholen verestert ist, organische Amine, nämlich Polyalkylenpolyamin, Triethanolamin, Diethanolamin, Monoethanolamin oder Gemische derselben enthält, aber keine Schutzkolloide oder oberflächenaktiven Substanzen.

Die Herstellung erfolgt in der Weise, daß Kolophonium zunächst bei Temperaturen um 180°C mit Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure umgesetzt wird. Diese Reaktion dauert etwa zwei bei drei Stunden. Diesem Reaktionsgemisch werden 3 bis 10 Gew.- % mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Glycol, Pentaerythrit oder Sorbit zugesetzt, wobei innerhalb einer Zeit von ein bis zwei Stunden eine Veresterung mit diesen Alkoholen erfolgt. Die Verstärkung erfolgt vorzugsweise mit 5 bis 15 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid und/oder Fumarsäure.

Ein derartiges verestertes Kolophonium kann dann bei Temperaturen von 130 bis 200°C mit 2 bis 9 Gew.-% Polyalkylenpolyamin oder Polyalkoholamin versetzt und umgesetzt werden. Anschließend wird dieser Masse unter schnellem Rühren bis zu 2.000 Upm warmes Wasser zugesetzt, bis eine Feststoffkonzentration von 25 bis 50 Gew.-% entsteht. Man erhält auf diese Weise eine weiße Harzdispersion, die eine Teilchengrößen von 0,5 bis 1 µ aufweist. Diese Harzdispersion ist lagerstabil. Selbst nach vier Wochen und bei Zimmertemperatur zeigt diese Harzdispersion keinen sicht baren Bodensatz.

Die neue Harzdispersion ist somit frei von organischen Lösungsmitteln, Emulgatoren, Schutzalkaloiden oder sonstigen gegebenenfalls störenden Bestandteilen.

Erstaunlicherweise sind diese so hergestellten Harzdispersionen lagerstabil. Nach vier Wochen Lagerung bei Zimmertemperatur zeigen diese Harzdispersionen keinen sichtbaren Bodensatz.

Versuche mit dieser Dispersion Masseleimung vorzunehmen haben ergeben, daß sogar bessere Wirksamkeit beobachtet wird als mit vergleichbaren, herkömmlichen Harzdispersionen.

In den nachfolgenden Beispielen ist das erfindungsgemäße Verfahren und die dabei entstehenden Dispersionen näher erläutert.

Beispiel 1: a) Verstärkung und Veresterung:

100 Gew.-Teile Kolophonium werden in einem Behälter aufgeschmolzen und bei 180°C mit 8 Gew.-Teilen Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure 2 bis 3 Stunden umgesetzt. Danach wird dem Reaktionsgemisch 6 Gew.-Teile mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Glycol, Pentaerythrit oder Sorbit zugegeben. Die Veresterung erfolgt innerhalb von ein bis zwei Stunden.

b) Herstellung der Dispersion:

100 Gew.-Teile des gemäß a) hergestellten Reaktionsproduktes werden bei einer Temperatur von 150 bis 160°C unter langsamer Zugabe eines organischen Amins, wie Polyalkylenpolyamin oder Polyalkoholamin, umgesetzt. Anschließend wird das Ge misch unter schnellem Rühren mit warmen Wasser versetzt bis zu einer Fest stoffkonzentration von 25 bis 50%. Man erhält so weiße Dispersionen, die Teilchen größen von 0,1 bis 1 µ aufweisen. Die Harzdispersionen sind lagerstabil und zeigen auch bei Zimmertemperatur nach vier Wochen noch keinen sichtbaren Bodensatz.

c) Masseleimung:

Zu einer Zellstoffsuspension mit einer Dichte von 2% Zellstoff werden 0,5 Gew.-% des gemäß b) erhaltenen Produktes (bezogen auf Feststoffgehalt) und 1% Alaun oder Polyaluminiumhydroxychlorid (mit 18% Al₂O₃-Gehalt) zugegeben. Mit der Rapid- Köthen Blattbildungsanlage wird aus den so behandelten Zellstoffsuspensionen ein Prüfblatt mit einem Flächengewicht von 80 g/m² angefertigt. Zur Prüfung der Wirk samkeit der Leimung wird die Cobb-Methode angewendet. Der Leimungsgrad beträgt je nach verwendetem Alkohol und verwendetem Amin 18 bis 22. Unter vergleichba ren Bedingungen erhält man mit handelsüblichen Harzdispersionen wie z. B. Kentol D 30 HV einen Cobb60 Wert von 25.

Claims

1. Harzdispersion zur Masse- und Oberflächenleimung bei der Papierherstellung auf der Basis von nicht verstärktem oder verstärktem Kolophonium, welches mit mehrwertigen Alkoholen verestert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weiteren Bestandteil organische Amine, nämlich Polyalkylenpolyamin, Triet hanolamin, Diethanolamin, Monoethanolamin oder Gemische derselben ent hält, aber keine Schutzkolloide oder oberflächenaktiven Substanzen.

2. Harzdispersion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrwer tiger Alkohol Glycerin, Glycol, Pentaerythrit, Sorbit oder Gemische derselben verwendet werden.

3. Harzdispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung mittels 5 bis 15 Gewichtsteilen Maleinsäureanhydrid und/oder Fumarsäure für 100 Gewichtsteile Kolophonium erfolgt ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Harzdispersion zur Masse- und Oberflächen leimung bei der Papierherstellung auf der Basis von nicht verstärktem oder verstärktem Kolophonium, welches mit mehrwertigen Alkoholen verestert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial ohne Zusatz von Schutz kolloiden oder oberflächenaktiven Substanzen in geschmolzenem Zustand zu nächst mit organischen Aminen, nämlich Polyalkylenpolyamin, Triethanola min, Diethanolamin, Monoethanolamin oder Gemische derselben versetzt und dann unter Rühren mit warmen Wasser versetzt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsma terial verestert ist mit einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen wie Gly cerin, Glycol, Pentaerythrit oder Sorbit.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Ge wichtsteile Kolophonium zuvor mit 5 bis 15 Gewichtsteilen Maleinsäureanhy drid und/oder Fumarsäure verstärkt werden.