DE2318894C3

DE2318894C3 - Leimungsmittel fuer papier

Info

Publication number: DE2318894C3
Application number: DE19732318894
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: 1976-06-16
Also published as: GB1460922A; CA1044407A; SE391956B; FI57965B; CH583335A5; ATA230074A; JPS505602A; DE2318894A1; IT1015917B; DE2318894B2; AT338613B; FI57965C; FR2225572B1; FR2225572A1; US3900335A

Description

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

Nebjn Kolophor.iumharzen sind in der Papierindu >e als Leimungsmittel eine Anzaiil anderer Verbindungen bekanr· wie z. B. Fettsäuren, Feitamide, Fettsäureanhydride, Diketene. Beim Leitnungsvorgang werden Verbindungen mit Säuregruppen als Aluminiumsalze auf der Papierfaser gefällt. Die Verarbeitung erfolgt bei einem relativ niedrigen pH-Wert, und dtese Leistungsmittel haben daher eine schlechte Alterungsbeständigkeit. Der mengenmäßige

Fincaty AifWT Mittpl iit mit 1 ^ hie % Cti*KAc4itanrn-

rent, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers, verhältnismäßig hoch. — Acylierend wirkende Mitlei, 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-VTten einsetzen.

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

Das erfindungsgemäße !.eimungsmilfeJ ist dadurch gekennzeichnet, daß es als Ieimungsakr.vc Komponente N.N'aJkylsubstituicrte Asparaginimide, in weichen wenigstens einer der Substituents:? eine gerade oder verzweigte Alkylkette mit wenigstens 16 C-Atomen ist. enthält Die Alkylketten können gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochen sein und/oder funktionelle Gruppen, wie primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, Hydroxyl-, Äther-, Ester-, Carboxyl-, Carbonyl-, Thioäiher-, Thioester- oder Sulfongruppen enthalten. Die Asparaginimide lassen sich auf einfache Weise durch Zusammenschmelzen von Aminen und Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure- oder Fumarsäureester und kurzes Erhitzen au^f 150 bis 200° C herstellen.

Die Leimungsmittel kommen im allgemeinen in Form wäßriger Emulsionen zun Einsatz, die man durch Emulgierung der Asparaginimide in Gegen-

wart anorganischer oder organischer Säuren, -jtionischer oder nidiiionischcr Emulgatoren oder Schutz kolloide, w,e Gelatine, Polyvinylalkohol, abgebauter und/oder kationischer Stärkepräparaie herstellt.
Die Leimungsaktivität der Asparagipimide ist

ao überrrschend, Λ& ähnlich gebaute Asparaginderivate unter gleichen Bedingungen eii.gesetzt, keine oder nur unzureichende Leinrmssaktivität zeigen. So leimt ζ B. N.N'-Dioctadecylasparaginimid sehr gut, während N-bctadecylasparaginsäuredioctadecylcs^r kei-

nerlei Leimungsaktivität aufweist und Schmelzen von Dioctadecy'arnin und Maleinsäureanhydrid, die nicht unter Bildung eines Imidringes reagieren, nur eine vergleichsweise ungenügende Leimungsaktivität entwickeln.

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erfindungsgemäßen Leimungsmittel chemisch stabiler sind als die oben genannten acylierend wirkenden Mittel. Sie sind Jäher unbegrenzt haltbar und können auch in weiteren pH-Wert-Bereichen eingesetzt

werden. Harzleimen, Fettsäuren u d Fettamiden gegenüber sind sie dadurch überlegen, daß die erforderliche Finsatzmenge geringer ist. So reichen bereits Mengen von 0,3 bis 0.7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Faserstoffanteil des Papiers bei der Stofflei-

♦o inung und 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent bei der Oberflächenleimung aus Die Möglichkeit, die Asparagin imide bei höheren pH-Werten anwenden zu können, ist in bezug auf die Alterungsbeständigkeit des Papiers von Vorteil. Schließlich »t auch die Mitverwen-

« dung billiger Füllstoffe, wie Calciumcarbonat möglich, die sich bei einigen anderen l-eimumpmitteln verbietet.

Der Einsatz der erfmdungsgemäßen Leimungsmittel wird durch Beispiele im einzelnen erläutert. Die

angegebenen Werte für die Tintenfestigkeit wurden ₁itit^r Πρηίιίτιιησ eines »Hercu!es sizing tester« (s.Γ Hercules Bulletin PM 515) unter Verwendung voi) 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° C bei einsr Einwirkungszeit von 1 min verwendet. Der Cobb-Wert wurde bestimmt nach der in »Tappi Monograph« Series No. 33 (1971, S. 108 bis 114) beschrie-. bcncn Methode.

Beispiel I

580 g N.N-Dioctadecylpropylundiamin-l.S und 86 g Maleitisäurediäthyiester wurden \'i h lang auf 200" C ".rhitzt, wobei Alkohol abdestillierte. Es cntstand eine hellgefärbie, pastöse Substanz, die in der Hauptsache aus N.N'-Bis-iN.N-dioctadecylaminopropy])-asparagiiiimi> ocstand. 100 g dieser Substanz wurden geschmolzen, auf etwa 100⁰C erhitzt und

unter intensivem Rühren mit einer Lösung versetzt, dje aus 20 g einer 5Ü°/oigen Lösung von Hexadecyltrimethylammoniumchlorid in Isopropanol mit 880 g Wasser bereitet wurde. Die entstandene Emulsion wurde in der Wärme bei etwa 300 atü durch einen Kolbenhomogenisator gegeben. Aus dieser Stammemulsion wurde eine Flotte hergestellt, die neben 0,3 Gewichtsprozent leimungsaktiver Substanz 4 Gewichtsprozent abgebaute Stärke enthielt. Ein neutrales Papier von 70 g/m² aus 7O°/o NadelholzsulfitzeJistoff und 30% Buchensulfitzellstoff und 40° SR wurde mit dieser Flotte bei etwa 100°,Ό Flottenaufnahme auf einer Leimpresse oberflächengeleimt. Es wurden also etwa 0,3 Gewichtsprozent 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 tmer Tintenfestigkeit von 1.726 see und einem Cnbb-Wert von 19,2.

Beispiel 3

Die wie in Beispiel 1 hergestellte Substanz wurde wie dort emulgiert, mit dem Unterschied, uaß in der zur Emulgierung verwendeten wäßrigen I ösung außer dem kationischen Emulgator 15 g Essigsäure vorhanden waren. Eine Oberflächenleimung, 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 ^lh h lang auf 180 "bis 200° C erhitzt. Die erstarrte Schmelze, die in der Hauptsache aus Ν,Ν'-Dioctadecylasparaginimid bestand, wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, emulgiert und in gleicher Weise 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 »KämmererK-Versuchspapiermaschine wurde eine neutrale Pulpe von 70% Nadelholzsulfitzellstoff und 30% Buchenholzsulfitzellstoff von 42° SR unter Zugabe der Emulsion aus Beispiel 4, und zwar 5%o leimende Substanz sowie 3%o eines Umsetzungsprodukts aus Adipinsäure, Polyalkylenpolyamin und Epichlorhydrin als Retentionsmittel, jeweils berechnet auf Faserstoff, zu einem Papier von

ao 70 g/m² 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 V2 h lang auf 180 bis 200° C erhitzt. Die Elementaranalyse von aus Aceton umkristallisierter Schmelze ergab die dem N,N-Di-(N-octadecyIsuccinimido)-Gctadecyiarnin entsprechende Zusammensetzung. Die rohe Schmelze se wurde wie in Beispiel 1 cmulgiert. Es würde wie in Beispiel 6 in der Masse geleimt. Das Papier zeigt eine Tintenfestigkeit von 2.000 see und einen Cobb-Wert von 21,0.

Beispiele

1 Mol NjN-DioctadecylpropylendiamiP'l^ wurden mit 1 Mol Maleinsäureanhydrid bei möglichst niedriger Temperatur zusammengeschmolzen. In der Schmelze wurden 0,5 Mol 1,6-Diaminohexan gegeben und die Mischung V2 h lang auf 180 bis 200° C erhitzt. Die Zusammensetzung des entstandener! Gemischs von Asparaginimiden entspricht dem N₁N'-Bis-(dioctadecylaminopropylsuccinirnido)-l,6-diaminohexan. Die Schmelze wurde wie in Beispiel 1 emulgiert. Es wurde wie in Be'spiel 6 in der Masse geleimt. Das Papier zeigte eine Tintenfestigkeit von 900 see und einen Cobb-Wert von 19,0.

Claims

Patentansprüche:

1. Leimungsmittel für Papier, dadurch gekennzeichnet, dab es als Ieimungsaktive Komponente Ν,Ν'-aIkyIsubstituierte Asparagmimide, in weichen wenigstens einer der Substituenten eine gerade oder verzweigte Alkylkette mit wenigstens 16 C-Atomen ist, die gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochen ist, enthä'.t.

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 kaiionischen 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 nad: Anspruch 6, didurch gekennzeichnet, daß es als Schutzkolloid abgebaute und'oder kationische Stärke enthält.

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