DE2318894A1

DE2318894A1 - Leimungsmittel fuer papier

Info

Publication number: DE2318894A1
Application number: DE2318894A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Beck
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1973-04-14
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1974-10-31
Also published as: US3900335A; FI57965B; SE391956B; CH583335A5; FI57965C; FR2225572B1; DE2318894B2; GB1460922A; JPS505602A; DE2318894C3; FR2225572A1; AT338613B; CA1044407A; ATA230074A; IT1015917B

Description

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Gegenstand der Erfindung ist ein Leimungsmittel für Papier, das als leimungsaktive Substanz Ν,Ν'-alkylsubstituierte Asparaginimide enthält.

Neben Kolophoniumharzen sind in der Papierindustrie als Leimungsmittel eine Anzahl anderer Verbindungen bekannt, wie z.B. Fettsäuren, Fettamide, Fettsäureanhydride, Diketene. Beim LeimungsVorgang werden Verbindungen mit Säuregruppen als Aluminiumsalze auf dar Papierfaser gefällt. Die Verarbeitung erfolgt bei einem relativ niedrigen pH-Wert, und diese Lei- mungsmittel haben daher eine schlechte Alterungsbeständigkeit. Der mengenmäßige Einsatz dieser Mittel ist mit 1,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers, verhältnismäßig hoch.- Acylierend'wirkende Mittel, wie Fettsäureanhydride und Diketene haben andererseits den Nachteil beschränkter Haltbarkeit, weil sie nicht nur mit den Hydroxylgruppen der Cellulose, sondern auch mit allen anderen nukleophilen Agentien, z.B. Wasser, reagieren können. Sie lassen sich deshalb weder bei höheren pH-Werten noch in Gegenwart von Aluminiumsulfat und bei niedrigen pH-Werten einsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein. Leimungsmittel zur Verfügung zu stellen, das die oben erwähnten Unzulänglichkeiten nicht aufweist.

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Das erfindungsgemäße Leiinungsmittel ist dadurch gekennzeichnet, daß es als leimungsaktive Komponente Ν,Ν'-alkylsubstituierte Asρaraginimide, in welchen wenigstens einer der Subotituenten eine gerade oder verzweigte Alkylkette mit wenigstens 16 C-Atomen ist, enthält. Die Alkylketten können ggf. durch Heteroatome unterbrochen sein und/oder funktioneile Gruppen, wie primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, Hydroxyl-, Äther-, Ester-, Carboxyl-, Carbonyl-/ Thioäther-, Thioester- oder Sulfongruppen enthalten. Die Asparaginimide lassen sich auf einfache Weise durch Zusammenschmelzen von Aminen und Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure- oder Fumarsäureester und kurzes Erhitzen auf 150 - 200° herstellen.

Die Leimungsmittel kommen im allgemeinen in Form wäßriger Emulsionen zum Einsatz, die man durch Emulgierung der Asparaginimide in Gegenwart anorganischer oder organischer Säuren, kationischer oder nichtionischer Emulgatoren oder Schutzkolloide, wie Gelatine, Polyvinylalkohol, abgebauter und/oder kationischer Stärkepräparate herstellt.

Die Leimungsaktivität der Asparaginimide ist überraschend, da ähnlich gebaute Asparaginderivate unter gleichen Bedingungen eingesetzt, keine oder nur unzureichende Leimungsaktivität zeigen. So leimt z.B. N,N'-Dioctadecylasparaginimid sehr gut, während N-Octadecylasparaginsäuredioctadecylester keinerlei Leimungsaktiv!tat aufweist und Schmelzen von Dioctadecylamin und Maleinsäureanhydrid, die nicht unter Bildung eines Imidringes reagieren, nur eine vergleichsweise ungenügende Leimungsaktivität entwickeln.

Als besonderer Vorteil ist es anzusehen, daß die erfindungsgemäßen Leimungsmittel chemisch stabiler sind als die oben genannten acylierend wirkenden Mittel. Sie sind daher unbegrenzt haltbar und können auch in weiteren pH-Wert-Bereichen

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eingesetzt werden. Harzleimen, Fettsäuren und Fettamiden gegenüber sind sie dadurch überlegen/ als die erforderliche Einsatzmenge geringer 1st. So reichen bereits Mengen von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers bei der Stoffleimung und 0,2 bis 0,4 Gew.-% bei der Oberflächenleimung aus. Die Möglichkeit, die Asparaginimide bei höheren pH-Werten anwenden zu können, ist in bezug auf die Alterungsbeständigkeit des Papiers von Vorteil. Schließlich ist auch die Mitverwendung billiger Füllstoffe, wie Calciumcarbonat möglich, die sich bei einigen anderen Leimungsmitteln verbietet.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Leimungsmittel wird durch Beispiele im einzelnen erläutert. Die angegebenen Werte für die Tintenfestigkeit wurden unter Benutzung eines "Hercules sizing tester" (s. Hercules Bulletin PM 515) unter Verwendung von Prüftinte nach DIN 53 126 ermittelt. Es wurde die Zeit bis zu einer Remission von 80 % gemessen. Für den Cobb-Test wurde Wasser von 20° bei einer Einwirkungszeit von 1 Minute verwendet. Der Cobb-Wert wurde bestimmt nach der in "Tappi Monograph" Series No. 33 (1971), Seite 108 - 114, beschriebenen Methode.

Beispiel 1

580 g N,N-Dioctadecy!propylendiamin-1,3 und 86 g Maleinsäurediäthylester wurden eine halbe Stunde lang auf 200°C erhitzt, wobei Alkohol abdestilliette. Es entstand eine hellgefärbte, pastöse Substanz, die in der Hauptsache aus Ν,Ν¹-Bis-(N,N-dioctadecylaminopropyl)-asparaginimid bestand. 100 g dieser Substanz wurden geschmolzen, auf etwa 100°C erhitzt und unter intensivem Rühren mit einer Lösung von 20 g "Arquad 16/5O"⁺ in 880 g Wasser versetzt. Die entstandene Emulsion wurde in der Wärme bei etwa 300 atü durch einen Kolbenhomogenisator gegeben. Aus dieser Stammemulsion wurde eine Flotte herge-

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stellt, die neben 0,3 Gew.-% leimungsaktiver Substanz 4 Gew.-% abgebaute Stärke enthielt. Ein neutrales Papier von 70 g/m² aus 70 % Nadelholzsulfitzellstoff und 30 % Buchensulfitzellstoff und 40° SR wurde mit dieser Flotte bei etwa 100 % Flottenaufnahme auf einer Leimpresse oberflächengeleimt. Es wurden also etwa 0,3 Gew.-% leimende Substanz, bezogen auf den Faserstoff, aufgenommen. Das Papier zeigte nach dem Trocknen eine Tintenfestigkeit von 1·. 949 see und einen Cobb-Wert von 21,4.

Beispiel 2 _} ' '

Die wie in Beispiel 1 hergestellte Substanz wurde wie dort emulgiert mit dem Unterschied, daß die zur Emulgierung eingesetzte Lösung 20 g kationische Stärke enthält. Eine Oberflächenleimung, wie in Beispiel 1 durchgeführt, ergab ein Papier mit einer Tintenfestigkeit von 1.726 see und einem Cobb-Wert von 19,2.

Beispiel 3

Die wie in Beispiel 1 hergestellte Substanz wurde wie dort emulgiert, mit dem Unterschied, daß in der zur Emulgierung verwendeten wäßrigen Lösung außer dem kationischen Emulgator 15 g Essigsäure vorhanden waren. Eine Oberflächenlei-* mung, wie in Beispiel 1 durchgeführt, ergab ein Papier mit einer Tintenfestigkeit von 1.102 see und einem Cobb-Wert von 20,0.

Beispiel 4

2 Mol Octadecylamin wurden mit 1 Mol Maleinsäureanhydrid zusammengeschmolzen und eine halbe Stunde lang auf 180 200°C erhitzt. Die erstarrte Schmelze, die in der Hauptsache aus N,N^L-Dioctadecylasparaginimid bestand, wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, emulgiert und in gleicher Weise

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zur Oberflächenleimung von Papier verwendet. Man erhält ein Papier mit einer Tintenfestigkeit von 1.048 see und einem Cobb-Wert von 19,2.

Beispiel 5 . '

Mit der wie in Beispiel 4 hergestellten Substanz wurde eine Oberflächenleimung durchgeführt, wobei jedoch ein Rohpapier verwendet wurde, das zum Unterschied von Beispiel 4 soviel Aluminiumsulfat enthält, daß sein pH 4,5 beträgt. Das geleimte Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 2.934 see und einen Cobb-Wert von 16,8.

Beispiel 6

Auf einer "Kämmerer"-Versuchspapiermaschine wurde eine neutrale Pulpe von 70 % Nadelholzsulfitzellstoff und 30 % Buchenholzsulfitzellstoff von 42° SR unter Zugabe der Emulsion aus Beispiel 4, und zwar 5 %„ leimende Substanz sowie 3 %* "Kymene"*¹" als Retentionsmittel, jeweils berechnet auf Faserstoff, zu einem Papier von 70 g/m^ verarbeitet. Das Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 766 see und einen Cobb-Wert von 25,6.

Beispiel 7

3 Mol Octadecylamin wurden mit 2 Mol Maleinsäureanhydrid zusammengeschmolzen und eine halbe Stunde lang auf 180 - 200⁰C erhitzt. Die Elementaranalyse' von aus Aceton umkristallisierter Schmelze ergab die dem N,N-Di-(N-octadecylsuccinimido)-octadecylamin entsprechende Zusammensetzung. Die rohe Schmelze wurde wie in Beispiel 1 emulgiert. Es wurde wie in Beispiel. in der Masse geleimt. Das Papier zeigt eine Tintenfestigkeit von 2.000 see und einen Cobb-Wert von 21.0. .

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Beispiel 8

1 Mol N/N-Dioctadecylpropylendiamin-ljS wurden mit 1 Mol Maleinsäureanhydrid bei möglichst niedriger Temperatur zusammengeschmolzen. In der Schmelze wurden 0,25 Mol 1,6-Diaminohoxan gegeben und die Mischung eine halbe Stunde lang auf 180 200⁰C erhitzt. Die Zusammensetzung des entstandenen Gemisches von Asparaginimiden entspricht dem N,N-Bis(N-octadecylsuccinimido)-l,6-diaminohexan. Die Schmelze wurde wie in Beispiel 1 emulgiert. Es wurde wie in Beispiel 6 in der Masse geleimt. Das Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 900 see und einen Cobb-Wert von 19,0. . "

"Arquad 16/50": 50%ige Lösung von Hexadecyltrimethyl-

ammoniumchlorid in Isopropanol. (Handelsprodukt der Fa. Armour & Hess Ltd.)

' "Kymene" s Umsetzungsprodukt aus Adipinsäure, PoIy-

alkylenpolyamin und Epichlorhydrin. (Retentionsmittel der Fa. Hercules Powder Inc.)

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Claims

Patentansprüche

1.) Leimungsmittel für Papier, dadurch gekennzeichnet, daß es als leimungsaktive Komponente N,N'-alky!substituierte Asparaginimide, in welchen wenigstens einer der Substituenten eine gerade oder verzweigte Älky!kette mit wenigstens 16 C-Atomen ist, die ggf. durch Heteroatome unterbrochen ist, enthält. -

2.) Leimungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Alkylsubstituent(en) funktionelle Gruppen enthalten.

3.) Leimungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als wäßrige Emulsion vorliegt.

4.) Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen kationischen Emulgator enthält.

5.) Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen nichtionischen Emulgator enthält.

6.) Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Schutzkolloid enthält.

7.) Leimungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schutzkolloid abgebaute und/oder kationische Stärke enthält.

8.) Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es anorganische oder organische Säuren enthält.

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