DE2332046A1 - Melamine/formaldehyde acidic colloidal soln. prepn. - storage stable, used in paper prodn. to increase wet strength - Google Patents
Melamine/formaldehyde acidic colloidal soln. prepn. - storage stable, used in paper prodn. to increase wet strengthInfo
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Abstract
Description
Unser Zeichen: O.Z. 29 950 Ze/WsOur reference: O.Z. 29 950 Ze / Ws
6700 Ludwigshafen, 22.6.19736700 Ludwigshafen, June 22nd, 1973
Verfahren zur Herstellung saurer kolloidaler Lösungen von Melamin-Formaldehyd-HarzenProcess for the preparation of acidic colloidal solutions of melamine-formaldehyde resins
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 22 41 713.6)Addendum to patent (patent application P 22 41 713.6)
Gegenstand des deutschen Patents (PatentanmeldungSubject of the German patent (patent application
P 22 4l 713.6) ist ein Verfahren zur Herstellung saurer kolloidaler Lösungen von Melamin-Formaldehyd-Harzen durch Umsetzung von Melamin und Formaldehyd oder mindestens einer Formaldehyd abgehenden Verbindung in wässriger Phase, Behandlung des entstandenen Vorkondensats mit weiteren Formaldehyd und anschließend Alterung der Lösung bei pH-Werten <5, wobei man Melamin und Formaldehyd oder mindestens eine Formaldehyd abgebende Verbindung zunächst in wässriger Suspension bei pH-Werten zwischen 4 und 9 vorkondensiert, das Vorkondensat mit weiterem Formaldehyd bei den genannten pH-Bedingungen nachbehandelt und die Kondensatsuspension anschließend mit Salzsäure und/oder Phosphorsäure sauer stellt. Es wurde nun gefunden, daß man das Verfahren hinsichtlich seiner Durchführung und hinsichtlich der erhaltenden kolloidalen Lösungen noch verbessern kann, wenn man zur Sauerstellung anstelle von Salzsäure mindestens eine aliphatlsche Carbonsäure, die einen pK -Wert von = 3,5 aufweist, verwendet.P 22 4l 713.6) is a process for the production of acidic colloidal Solutions of melamine-formaldehyde resins by reacting melamine and formaldehyde or at least one formaldehyde outgoing compound in the aqueous phase, treatment of the resulting precondensate with further formaldehyde and then Aging of the solution at pH values <5, using melamine and formaldehyde or at least one formaldehyde-releasing compound initially precondensed in aqueous suspension at pH values between 4 and 9, the precondensate with further formaldehyde aftertreated under the stated pH conditions and the condensate suspension then with hydrochloric acid and / or phosphoric acid pissed off. It has now been found that the method in terms of its implementation and in terms of the receiving Colloidal solutions can be improved if at least one aliphatic acid is used instead of hydrochloric acid Carboxylic acid, which has a pK value of = 3.5, is used.
Als aliphatische Carbonsäuren im Sinne der Erfindung werden zweckmäßigerweise solche verwendet, die noch wasserlöslich sind, z.B. solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Ameisen-, Essig-, Propion- oder Buttersäure. Bevorzugt wird aber Ameisensäure verwendet .As aliphatic carboxylic acids in the context of the invention it is expedient to use those which are still water-soluble, e.g. those with 1 to 4 carbon atoms, such as formic, acetic, propionic or butyric acid. However, formic acid is preferably used .
Das abgewandelte Verfahren lässt sich nach den Vorschriften des Hauptpatents in der Weise realisieren, daß man ebenfalls Melamin zunächst mit Formaldehyd oder formaldehydliefernden Verbindungen,The modified process can be implemented according to the provisions of the main patent in such a way that melamine is also used initially with formaldehyde or formaldehyde-supplying compounds,
A0988A/1215 -2-A0988A / 1215 -2-
- t - O.Z. 29 950- t - OZ 29 950
zweckmäßigerweise mit 10 bis 40 #igen wässrigen Formaldehyd-Lösungen und vorzugsweise einer 25 bis 30 #igen Formaldehyd-Lösung, in einem Molverhältnis von 1,5 bis 5> vorzugsweise 3*2 Mol Formaldehyd pro Mol Melamin, mit Wasser aufschlämmt. Die Mischung wird dann im allgemeinen gleichmäßig innerhalb 10 bis 90, vorzugsweise ca. 20 bis 40 Minuten, zur Herstellung einer Lösung bei sich von selbst einstellenden pH-Werten zwischen 4 und 9> meist auf Temperaturen zwischen 50 und 100, vorzugsweise 60 bis 80°C erwärmt und dann im allgemeinen 0,1 bis 2,5 Stunden, insbesondere 1/2 bis 1 /2 Stunden, bei meist 50 bis 100, vorzugsweise bei ca. 6o bis 8o°C kondensiert. Dann setzt man meist eine 10 bis 40 #ige, vorzugsweise ca. 20 bis 25 #ige wässrige Formaldehyd-Lösung zur Erreichung eines endgültigen MolVerhältnisses von beispielsweise 5 bis 20, vorzugsweise 9 bis 14 Mol Formaldehyd pro Mol gebundenes Melamin zu, wodurch die Kondensation unterbrochen wird, und kühlt die Lösung intensiv ab. Nach meist 0,2 bis 4, vorzugsweise 1 bis 1 /2 Stunden erhöht man im allgemeinen die Temperatur auf 25 bis 50, vorzugsweise 25 bis 300C, füllt so viel der entsprechenden definitionsgemäßen Carbonsäure nach, daß sie einem Molverhältnis von 0,1 bis 0,8, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Mol wasserfreier Säure entspricht, oder gemeinsam Carbonsäure und Phosphorsäure zweckmäßigerweise als 85 #ige Lösung, in den angegebenen Molverhältnissen pro Mol gebundenes Melamin mit einem Molverhältnis vorzugsweise über 0,2, insbesondere 0,4 bis 0,8 Mol Carbonsäure pro Mol Phosphorsäure, vorzugsweise unter intensiver mechanischer Bewegung in die Lösung ein und verdünnt danach vorzugsweise sofort mit Wasser von einer Temperatur unter 700C, vorzugsweise 250C, auf eine Konzentration, die einem Trockengehalt der Lösung von meist 6 bis 15, vorzugsweise ca. 10 bis 15 % entspricht. Anschließend läßt man die Lösung altern.expediently with 10 to 40 # aqueous formaldehyde solutions and preferably a 25 to 30 # formaldehyde solution, in a molar ratio of 1.5 to 5> preferably 3 * 2 mol of formaldehyde per mol of melamine, slurried with water. The mixture is then generally uniformly within 10 to 90, preferably about 20 to 40 minutes, to produce a solution at self-adjusting pH values between 4 and 9, mostly to temperatures between 50 and 100, preferably 60 to 80 ° C and then generally 0.1 to 2.5 hours, in particular 1/2 to 1/2 hours, mostly 50 to 100, preferably about 6o to 80 ° C condensed. A 10 to 40, preferably approx. 20 to 25, aqueous formaldehyde solution is then added to achieve a final molar ratio of, for example, 5 to 20, preferably 9 to 14 mol of formaldehyde per mol of bound melamine, thereby interrupting the condensation and cools the solution down intensively. After usually 0.2 to 4, preferably 1 to 1/2 hours, the temperature is generally increased to 25 to 50, preferably 25 to 30 ° C., and so much of the corresponding carboxylic acid according to the definition is added that it has a molar ratio of 0.1 to 0.8, preferably 0.2 to 0.5 mol of anhydrous acid, or together carboxylic acid and phosphoric acid, advantageously as an 85% solution, in the specified molar ratios per mol of bound melamine with a molar ratio preferably above 0.2, in particular 0, 4 to 0.8 moles of carboxylic acid per mole of phosphoric acid, preferably with intensive mechanical agitation, into the solution and then preferably immediately diluted with water from a temperature below 70 ° C., preferably 25 ° C., to a concentration that has a dry content of the solution of usually corresponds to 6 to 15, preferably approx. 10 to 15 %. The solution is then allowed to age.
Die Reaktionsbedingungen des abgewandelten Verfahrens sind praktisch dieselben, wie beim Verfahren des Hauptpatents. Man kondensiert im schwach sauren bis schwach alkalischen pH-Bereich, vorzugsweise unter Einhaltung spezieller Bedingungen hinsichtlich Konzentration, Temperatur, Molverhältnis und Reaktionszeit inThe reaction conditions of the modified process are practically the same as in the process of the main patent. Man condenses in the weakly acidic to weakly alkaline pH range, preferably in compliance with special conditions Concentration, temperature, molar ratio and reaction time in
409884/1215 ">409884/1215 ">
OFMGlNAL INSPECTEDOFMGlNAL INSPECTED
- 3 - O.Z. 29 950- 3 - O.Z. 29 950
zwei Stufen mit Formaldehyd oder formaldehydliefernder Verbindung. Anschließend addiert man ebenfalls nach einer speziell festgelegten Abkühlphase in einem bestimmten Temperaturbereich eine zweckmäßigerweise in Menge und Zusammensetzung vorgegebene Carbonsäure, oder das Gemisch Carbonsäure mit Phosphorsäure, verdünnt danach mit Wasser auf einen Harzfestgehalt, wie dies auch in der US-Patentschrift 2 986 489 beschrieben ist, und läßt in ähnlicher Weise altern. Die nach dem abgewandelten Verfahren hergestellte Lösung weist im allgemeinen jetzt einen pH-Wert zwischen 1,7 und 3>5 auf. Die Bildung eines kolloidalen Zustandes, erkenntlich an einem bläulichen Tyndall-Effekt, ist auch in diesem Pail nach 30stündigem Stehen bei Raumtemperatur nur wenig ausgeprägt, jedoch verändert sich der pH-Wert in dieser Zeit auf Werte zwischen 1,5 und 2,2 und bleibt dann konstant. Die erhaltenen klaren Lösungen mit höchstens geringen weißlichbläulichem Schein bleiben bei Lagerung unter 250C mindestens 8 bis 10 Monate ohne zu gelieren niedrigviskos, d.h., gegenüber dem Verfahren nach Hauptpatent tritt hie r noch eine Verstärkung des Stabilisierungseffektes ein. Erst bei einer Zeltdauer von mehr als 12 Monaten nimmt die Viskosität bis zum Gelierpunkt allmählich zu.two stages with formaldehyde or formaldehyde-supplying compound. Subsequently, after a specially defined cooling phase in a certain temperature range, a carboxylic acid expediently given in amount and composition is added, or the mixture of carboxylic acid with phosphoric acid, then diluted with water to a resin solids content, as is also described in US Pat. No. 2,986,489 , and ages in a similar way. The solution produced by the modified process now generally has a pH between 1.7 and 3> 5. The formation of a colloidal state, recognizable by a bluish Tyndall effect, is only slightly pronounced in this pail after standing for 30 hours at room temperature, but the pH value changes to values between 1.5 and 2.2 during this time and remains then constant. The clear solutions obtained, with at most a slight whitish-bluish tinge, remain low-viscosity for at least 8 to 10 months without gelling when stored below 25 ° C., ie the stabilizing effect is increased compared to the process according to the main patent. Only after a period of more than 12 months does the viscosity gradually increase up to the gelling point.
Die nach dem abgewandelten Verfahren erhaltenen Lösungen sind ebenfalls ausgezeichnete Hilfsmittel zur Steigerung des Naßfesteffektes bei der Herstellung von Papier. Die den Naßfesteffekt von Papier steigernde Wirkung ist bei Verwendung von Harz nach dem abgewandelten Verfahren einmal erheblich größer als bei den Harzen des Standes der Technik und gegenüber den Harzen des Hauptpatents ebenfalls noch deutlich verbessert.The solutions obtained by the modified process are also excellent tools for increasing the wet strength effect in the manufacture of paper. The effect of increasing the wet strength effect of paper is when resin is used according to the modified process once considerably larger than with the resins of the prior art and compared with the resins of the Main patent also improved significantly.
Die nun folgenden Beispiele erläutern die erfindungsgemäße Abwandlung des Verfahrens.The following examples explain the modification according to the invention of the procedure.
Zur Herstellung des Harzes legt man pro Mol Melaminpulver 3*2 Mol 27 #igen Formaldehyd in einem Rührbehälter vor und erwärmtTo produce the resin, 3 * 2 are placed per mole of melamine powder Mol 27 #igen formaldehyde in a stirred tank and heated
409884/1215 ~4'409884/1215 ~ 4 '
ORiGlNAL INSPECTEDORiGlNAL INSPECTED
- 4 - O.Z. 29 950- 4 - O.Z. 29 950
233/046233/046
nach Einfüllung des Melamins innerhalb 25 Min. gleichmäßig auf 650C, wobei sich im pH-Bereich von 4 bis 9 ohne besondere Einstellung eine klare Lösung bildet. Man behält nun 1 Stunde lang diese Temperatur bei, stellt dann eine wirksame Kühlung ein und füllt gleichzeitig 6,7 Mole eines 25 #igen Formaldehyds nach. Nach etwa 40 Min. soll in der Lösung eine Temperatur von 3O0C erreicht sein. Nun setzt man mit der Kühlung aus und füllt nacheinander 0,21 Mole 85 #ige Ameisensäure, 0,26 Mole 80 #ige Phosphorsäure sowie 56 Mole Trinkwasser mit einer Temperatur unter 25°C ein. Man erhält eine farblose noch klare Lösung mit einem pH-Wert von 2,8. Etwa 12 Stunden nach Herstellung hat das Harz folgende Beschaffenheit:after filling of the melamine within 25 min. at 65 0 C uniformly, thereby forming in the pH range 4-9 without particular setting a clear solution. This temperature is now maintained for 1 hour, effective cooling is then set and at the same time 6.7 moles of a 25% formaldehyde are topped up. After about 40 min. To be reached a temperature of 3O 0 C in the solution. The cooling is now stopped and 0.21 moles of 85% formic acid, 0.26 moles of 80% phosphoric acid and 56 moles of drinking water at a temperature below 25 ° C. are poured in one after the other. A colorless, still clear solution with a pH of 2.8 is obtained. About 12 hours after production, the resin has the following properties:
Aussehen: Durchsichtige noch klare, in großen SchichtdickenAppearance: Transparent yet clear, in great thicknesses
schwach bläulich wirkende Lösung. Dichte: 1,07 Kilogramm pro Liter bei 200C pH-Wert: 2,0 ohne weitere Änderung Trockenrückstand nach 2 Std. bei 1200C: 12,3 Gewichtsprozent Viskosität bei 200C nach Höppler: 4,9 mPa.s Lagerfähigkeit bei 25°C ohne zu gelieren: 6 Monate Naßverfestigende Wirkung von Papier nach der in der Patentschrift O.Z. 29 356 (Patentanmeldung P 22 41 713.6) in Beispiel 1 angegebenen Meßmethode als "Naßreißlänge in m" ohne und mit "künstlicher Alterung".slightly bluish solution. Density 1.07 kilograms per liter at 20 0 C pH: 2.0 with no further change dry residue after 2 hours at 120 0 C. 12.3 percent by weight viscosity at 20 0 C by Hoppler: 4.9 mPa.s Shelf life at 25 ° C without gelling: 6 months wet-strengthening effect of paper according to the measurement method specified in the patent OZ 29 356 (patent application P 22 41 713.6) in Example 1 as "wet tear length in m" with and without "artificial aging".
ungealtertNRL (m)
unaged
gealtertNRL (m)
aged
1 #ige Lösung3 % addition of melamine resin as
1 # solution
1 $ige Lösung6 % addition of melamine resin as
1 $ solution
409884/1215409884/1215
ORiGfNAL INSPECTEDORiGfNAL INSPECTED
ο. ζ. 29 950 2337046ο. ζ. 29 950 2337046
Ein Harz mit gleichem Typus erhält man, wenn man pro Mol MeIaminpulver 3>2 Mole 30 #igen Formaldehyds in einem RUhrbehälter vorlegt, nach Einfüllung des Melamins innerhalb 40 Minuten gleichmäßig auf 700C erwärmt, wobei sich bei einem pH-Wert von 6,8 ohne besondere Einstellung eine klare Lösung bildet, 45 Minuten bei dieser Temperatur beibehält, dann eine wirksame Kühlung einstellt und gleichzeitig 6,7 Mole eines 23 #igen Formaldehyds nachfüllt und nach 30 Minuten bei einer gemessenen Temperatur von 25°C ohne zu kühlen nacheinander 0,15 Mole 85 #ige Ameisensäure, 0,33 Mole 80 #ige Phosphorsäure sowie 58 Mole Trinkwasser mit einer Temperatur von 22°C einfüllt. Der pH-Wert der so erhaltenen farblosen und klaren Lösung liegt zunächst bei 2,7, nach 12 Stunden hat das Harz folgende Beschaffenheit: A resin with the same type is obtained when 3> 2 moles of 30 #igen formaldehyde initially taken in a stirred tank per mole MeIaminpulver, after filling of the melamine over 40 minutes even at 70 0 C is heated, whereby, at a pH value of 6 8 forms a clear solution without any special adjustment, maintains it for 45 minutes at this temperature, then sets effective cooling and at the same time refills 6.7 moles of a 23 # formaldehyde and after 30 minutes at a measured temperature of 25 ° C without cooling one after the other 0 , 15 moles of 85 # formic acid, 0.33 moles of 80 # phosphoric acid and 58 moles of drinking water at a temperature of 22 ° C. The pH value of the colorless and clear solution obtained in this way is initially 2.7, after 12 hours the resin has the following properties:
Aussehen: Durchsichtig,'noch klar, in großen SchichtenAppearance: Transparent, still clear, in large layers
bläulichbluish
Dichte: 1,071 Kilogramm pro Liter bei 200C pH-Wert: 1,85 ohne weitere Änderung Trockenrückstand nach 2 Stunden bei 1200C: 12,1 Gew.-^ Viskosität bei 20°C nach Höppler: 6,4 mPa.s Lagerfähigkeit bei 25°C ohne zu gelieren: 5 Monate Naßverfestigende Wirkung von PapierDensity: 1.071 kg per liter at 20 0 C pH: 1.85 without further modification dry residue after 2 hours at 120 0 C: 12.1 wt .- ^ viscosity at 20 ° C according to Hoppler: 6.4 mPa.s Shelf life at 25 ° C without gelling: 5 months wet strength effect of paper
NRL (m) NRL (m) Papierherstellung ungealtert gealtertNRL (m) NRL (m) paper manufacture unaged aged
ohne Zusatz von Melaminharz 55 80without the addition of melamine resin 55 80
3 % Harzzusatz als 1 #ige Lösung 570 8753 % resin addition as a 1 # solution 570 875
6 # Harzzusatz als 1 #ige Lösung 775 11156 # resin addition as 1 # solution 775 1115
Ein weiteres Harz mit gleichem Typus erhält man, wenn man pro Mol Melaminpulver 3,2 Mole 25 #igen Formaldehyds in einem Rührbehälter vorlegt, nach Einfüllen des Melamins innerhalb 20 Min. gleichmäßig auf 60°C erwärmt, wobei sich bei einem pH-Wert vonAnother resin of the same type is obtained if 3.2 moles of 25% formaldehyde are added per mole of melamine powder in a stirred tank submitted, heated uniformly to 60 ° C within 20 minutes after filling in the melamine, with a pH of
4 0 9 8 8 4/1215 _6-4 0 9 8 8 4/1215 _6-
OFMGlNAL INSPECTEDOFMGlNAL INSPECTED
- β - O.Z. 29 950 - β - OZ 29 950
7,1 ohne besondere Einstellung eine klare Lösung bildet, 90 Min. bei dieser Temperatur beibehält, dann eine wirksame Kühlung einstellt und gleichzeitig 6,7 Mole eines 26 $igen Pormaldehyds nachfüllt und nach 60 Min. bei einer nun gemessenen Temperatur von 28 C ohne weiter zu kühlen nacheinander 0,18 Mole 85 $ige Ameisensäure, 0,27 Mole 80 $ige Phosphorsäure und 58 Mole Trinkwasser mit einer Temperatur von 26°C einfüllt. Der pH-Wert der so erhaltenen farblosen und klaren Lösung liegt zunächst bei 2,5, nach 12 Std. hat das Harz folgende Beschaffenheit:7.1 forms a clear solution without any special adjustment, maintains it at this temperature for 90 minutes, then sets effective cooling and at the same time it was topped up with 6.7 moles of a 26% formaldehyde and after 60 minutes at a temperature that was now measured from 28 C without further cooling successively 0.18 moles 85 $ Formic acid, 0.27 moles of 80% phosphoric acid, and 58 moles of drinking water at a temperature of 26 ° C. The pH of the colorless and clear solution obtained in this way is initially around 2.5, after 12 hours the resin has the following properties:
Aussehen: Durchsichtig, noch klar, in großen SchichtdickenAppearance: Transparent, still clear, in great thicknesses
bläulichbluish
Dichte: 1,069 Kilogramm pro Liter bei 200C pH-Wert: 1,92 ohne weitere Änderung Trockenrückstand nach 2 Std. 1200C: 11,9 Gew.# Viskosität nach Höppler bei 200C: 5,2 mPa.s Lagerfähigkeit bei 25°C ohne zu gelieren: 6 Monate Naßverfestigende Wirkung von PapierDensity: 1.069 kg per liter at 20 0 C pH: 1.92 without further modification dry residue after 2 h 120 0 C:.. 11.9 wt # Höppler viscosity at 20 0 C: 5.2 mPa.s storability at 25 ° C without gelling: 6 months wet strength effect of paper
NRL (m) NRL (m) Papierherstellung ungealtert gealtertNRL (m) NRL (m) paper manufacture unaged aged
ohne Zusatz von Melaminharz 60 85without addition of melamine resin 60 85
J5 % Harzzusatz als 1 #ige Lösung 585 900 6 % Harzzusatz als 1 #ige Lösung 750 1175J5 % resin addition as 1 # solution 585 900 6 % resin addition as 1 # solution 750 1175
409884/1215409884/1215
ORlGlNAL INSPECTEDORlGlNAL INSPECTED
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US2345543A (en) * | 1942-07-31 | 1944-03-28 | American Cyanamid Co | Cationic melamine-formaldehyde resin solution |
US2986489A (en) * | 1958-01-28 | 1961-05-30 | American Cyanamid Co | Melamine resin colloid and manufacture of wet-strength paper therewith |
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1973
- 1973-06-23 DE DE19732332046 patent/DE2332046C3/en not_active Expired
Patent Citations (2)
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Also Published As
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---|---|
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DE2332046C3 (en) | 1982-05-19 |
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Legal Events
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