DE2426038A1

DE2426038A1 - Verfahren zur herstellung einer praktisch stabilen, waessrigen dispersion eines materials auf kolophoniumgrundlage.

Info

Publication number: DE2426038A1
Application number: DE19742426038
Authority: DE
Inventors: Paul Harwood Aldrich
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1970-09-08
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2426038C3; NL177570B; AU6936574A; NL177570C; CA962406A; FR2272131A1; GB1442074A; AU483349B2; FR2272131B1; NL7407159A; DE2426038B2

Description

PAT E N TA N NJC'A LT E

DR. ING. A.VAN DERWERTH DR. TRANZ LEDERER

21 HAMBURG 9O 8 MÖNCHEN 8O

WILSTORFER STR 32 TEL. (0*0) 77 06 61 LUCILE-CRAHN-STR. 22 -TEL. <0β<?> 47 29 <7

München, 30. Mai 19 74

Aldrich Case

HERCULES INCOEPOEATED

910 Market Street, Wilmington/Delaware,

U.S.A. ·

Verfahren zur Herstellung einer praktisch stabilen, wäßrigen Dispersion eines Materials auf Kolophoniumgrundlage

Die Erfindung "betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von praktisch stabilen, wäßrigen Dispersionen eines Materials auf Kolophoniumgrundlage in fein zerteilter Form.

Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, wäßrigen Dispersionen sind bei der Herstellung von geleimtem Papier besonders vorteilhaft, bei welchem Alaun (Aluminiumsulfat) oder ein ähnliches Ausfällmittel üblicherweise in Verbindung hiermit angewandt wird, um das Ausfällen oder Niederschlagen des Materials auf Kolophoniumgrundlage auf den Papierfasern zu unterstützen. Die erfindungsgemäßen Dispersionen können bei Arbeitsweisen der .sogenannten "inneren Leimung" und bei Arbeitsweisen der sogenannten "äußeren Leimung" angewandt werden. Bei der inneren Leimung werden

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die Dispersion und der Alaun vorzugsweise getrennt zu einer wäßrigen Suspension von Fasern zur Papierherstellung in verschiedenen Stufen vor der Blattbildung zugesetzt, und bei der äußeren Leimung wird zuerst das Papierblatt geformt und anschließend nach bekannten Methoden mit der wäßrigen Dispersion unter Bildung von geleimtem Papier behandelt. Wäßrige Dispersionen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, können zur Herstellung von Papierprodukten wie Papierbahnen verwendet werden, die eine verbesserte Beständigkeit gegenüber dem Eindringen von Wasser und wäßriger Tinte oder Farbe besitzen.

Gemäß der^ Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer praktisch stabilen, wäßrigen Dispersion von Material auf Kolophoniumgrundlage geschaffen, wobei dieses insbesondere zur Verwendung beim Leimen von celluloseartigen Fasern zur Papierherstellung geeignet ist.

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, eine erhitzte, instabile, wäßrige Dispersion, welche Wasser, Material auf Kolophoniumgrundlage und ein anionisches Dispergiermittel enthält, zu homogenisieren.

Anionische Dispergiermittel sind auf dem Fachgebiet bekannt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das bevorzugte, anionische Dispergiermittel eine Seife, z. B. die Natriumseife eines Materials auf Kolophoniumgrundlage wie des Materials auf Kolophoniumgrundlage, welches in der Dispersion enthalten ist. Andere, geeignete, anionische Dispergiermittel umfassen die Salze von Alkylarylsulfonsäuren, Salze von kondensierten Naphthalinsulfonsäuren, Salze von Dialkylestern von Sulfobernsteinsäure, Salze von Alkylhalbestern von Schwefelsäure und Salze von Alkylphenoxy-(polyäthylenoxy)-äthanolhalbestern von Schwefelsäure.

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Im Fall der Alkylarylsulfonate kann der Alkylrest linear oder verzweigt mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen sein. Verschiedene Mischungen dieser Alkylarylsulfonate können verwendet werden. Der bevorzugte Arylrest ist der Phenylrest. Natriumalky lbenzolsulfonate, welche besonders vorteilhaft sind, sind im Handel unter einer Vielzahl von Warenbezeichnungen erhältlich, z. B. Texo. 227 (Texo Corp.) und Ultrawet D.S. (Arco Chemical Company). Kondensierte Naphthalinsulfonsäuresalze sind ebenfalls unter verschiedenen Warenbezeichnungen erhältlich, einschließlich Tamol S.N. (Roehm & Haas Co.) und Stepantän A (Stepan Chemical Co.).

Im Fall der Salze von Dialkylestern von Sulfobernsteinsäuren' umfassen die Alkylreste den Cyclohexyl-, Hexyl-, Isobutyl-, Octyl-, Pentyl- und Tridecylrest. Im Fall der Salze von HaIbalkylestern von Schwefelsäure kann der Alkylrest 10 bis 18 Kohlenstoffatome haben. Im Fall der Salze von Alkylphenoxy-(polyäthylenoxy)-äthanolhalbestern von Schwefelsäure ist ein bevorzugter Alkylrest der Nonylrest, der durch Trimerisation von Propylen erhalten wurde. Der Polyoxyäthylengehalt kann im Durchschnitt von 1 bis 8 Mol pro Mol betragen, jedoch wird ein Durchschnittswert von 4 bevorzugt.

Die verwendeten Materialien auf Kolophoniumgrundlage besteht, bezogen auf Gewicht, aus 0 % bis etwa 95 % Kolophonium und aus 100 % bis etwa 5 % eines Additionsreaktionsproduktes von Kolophonium und einer sauren Verbindung, welche die Gruppierung -C=C-C=O enthält, wobei die Menge der als Addukt gebundenen sauren Verbindung von etwa 1 bis etwa 20 % des Gesamtfeststoffgewichtes ausmacht.

Wie bereits beschrieben, ist das bevorzugt verwendete, anionische Dispergiermittel eine Seife oder ein Salz des Materials auf Kolophoniumgrundlage. Daher liegt bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine relativ kleine Menge des Materials

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auf Kolophoniumgrundlage in Form der Seife oder des Salzes hiervon vor, um als anionisches Dispergiermittel zu dienen.-Obwohl dies nicht erforderlich ist, können andere anionische Dispergiermittel gegebenenfalls zugesetzt werden.

Daher ist entweder eine kleine Menge von verseiftem Kolophonium oder eine kleine Menge eines verseiften Kolophoniumadduktes oder eine kleine Menge von beiden vorhanden. Die Menge von verseiftem Material auf Kolophoniumgrundlage, welche vorliegt, beträgt, ausgedrückt als Prozentsatz von verfügbaren, verseiften Carboxylresten, von etwa 0,5 % bis etwa 20 % und vorzugsweise von etwa 4- % bis etwa 10 %. Der bevorzugte Gehalt an Feststoffen der Dispersion beträgt, bezogen auf Gewicht, von 0 % bis etwa 85 % Kolophonium und von 100 % bis etwa 15 % Kolophoniumaddukt, wobei die Menge von als Addukt gebundener, saurer Verbindung von etwa 4 % bis etwa 8 % und die Menge an vorhandenem, verseiftem Material auf Kolophoniumgrundlage, ausgedrückt als Prozentsatz von verfügbaren, verseiften Carboxylresten, von etwa 4- % bis etwa 10 % beträgt.·

Ein geeigneter Weg zur Herstellung der instabilen, wäßrigen Dispersionen besteht darin, die gewünschte Menge von Wasser, die gewünschte Menge von Material auf Kolophoniumgrundlage und ein alkalisches Material wie Natriumhydroxid in einer ausreichenden Menge zur Bildung der gewünschten Menge von verseiftem Material auf Kolophoniumgrundlage zu vermischen.

Es ist nicht notwendig, daß das verseifte Material auf Kolophoniumgrundlage in situ gebildet wird. Gegebenenfalls kann es vor der Herstellung der instabilen, wäßrigen Dispersion hergestellt werden. So kann z. B. eine instabile, wäßrige Dispersion hergestellt werden, indem das Wasser, das Material auf Kolophoniumgrundlage und ein verseiftes Material auf Kolophoniumgrundlage wie z. B. das Natriumresinat (Natriumharz) in einer ausreichenden Menge, um eine instabile, wäßrige,

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die Bestandteile in den o"ben angegebenen Mengen enthaltende Dispersion herzustellen, vermischt werden. Diese Arbeitsweise wird angewandt, wenn andere anionische Dispergiermittel verwendet werden. So wird z. B. eine instabile, wäßrige Dispersion vor der Homogenisierung hergestellt, indem Wasser, Material auf Kolophoniumgrundlage und anionisches Dispergiermittel miteinander vermischt werden.

Nach der Herstellung der instabilen, wäßrigen Dispersion wird sie auf eine Temperatur von etwa.150 ⁰C bis 195 °C erhitzt. Ein Rühren oder Inbewegunghalten des Gemisches während der Zeit, die zum Erreichen der gewünschten Temperatur erforderlich ist, ist vorteilhaft. Die erhitzte Dispersion wird dann einer extremen Scherung unterworfen, wodurch eine praktisch stabile, wäßrige Dispersion gebildet wird. Eine extreme Scherung wird in geeigneter Weise mittels eines Homogenisators herbeigeführt. So ergibt ein wenigstens einmaliges Durchleiten des erhitzten Gemisches durch einen Homogenisator unter einem Druck in der Größenordnung Von etwa 141 atü bis etwa 562 atü eine praktisch stabile Dispersion.

Es ist möglich, daß einige Teilchen schwere Agglomerate bilden, welche sich gegebenenfalls nach einer bestimmten Zeitspanne aus der Dispersion absetzen. Diese können in einfacher Weise, falls gewünscht, aus der sonst praktisch stabilen Dispersion durch Filtrieren, Dekantieren oder mittels anderer an sich bekannter Arbeitsweisen entfernt werden.

Die die dispergierte Phase bildenden Teilchen sind relativ klein und besitzen eine Teilchengröße von etwa 0,01 Mikron bis etwa 1 Mikron. Wenigstens etwa 90 Gew.-% der suspendierten Teilchen besitzen eine Teilchengröße von weniger als etwa 0,5 Mikron.

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Wenn Kolophonium als Teil des Materials auf Kolophoniumgrundlage verwendet wird, kann es eine beliebige der im Han-

del erhältlichen Kolophoniumarten sein, z. B. Holzkolophohiuta," Gumkolophonium, Tallö!kolophonium und Mischungen hiervon in ihrer rohen Form oder in gereinigtem Zustand. Partiell oder praktisch vollständig hydrierte Kolophoniumprodukte und polymerisiert e Kolophoniumprodukte ebenso wie Kolophoniumarten, welche zur Hemmung der Kristallisation behandelt wurden, z. B. durch Hitzebehandlung oder Reaktion mit Formaldehyd, können eingesetzt werden, ebenso Mischungen hiervon. * = (Wood-rosin , Extraktharz); ** = (gum rosin) Das Additionsreaktionsprodukt von Kolophonium und einer sauren Verbindung, welche den Rest -C=C-C=O enthält, wird durch Um-

III

Setzung von Kolophonium und der sauren "Verbindung bei erhöhten Temperaturen von etwa I50 ⁰C bis 210 ⁰C erhalten. Methoden zur Herstellung dieser Additionsreaktionsprodukte sind in den US-Patentschriften 2 628 918 und 2 684 3OO beschrieben. Diese Additionsreaktionsprodukte (Addukte) werden in der Literatur oft auch als Diels-Alder-Reaktionsprodukte bezeichnet. Die Additionsreaktionsprodukte werden in der Beschreibung im folgenden auch als "Kolophoniumaddukte", "Addukte" und "verstärktes Kolophonium" (verstärkte Harzleime) bezeichnet.

Beispiele von sauren Verbindungen, welche den Rest -C=C-C=O

I I I

enthalten und die zur Herstellung der Addukte verwendet werden können, umfassen die λ,ß-ungesättigten, polybasischen, organischen Säuren und ihre bekanntenAnhydride, spezifische Beispiele hierfür sind Fumarsäure, Maleinsäure, Acrylsäure, Maleinanhydrid, Itakonsäure, Itakonsäureanhydrid, Zitrakonsäure und Zitrakonsäureanhydrid.

Das zur Herstellung des Adduktes verwendete Kolophonium kann eine beliebige der im Handel erhältlichen Kolophoniumarten

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wie Holzkolophonium, Gumkolophonium, Tallölkolophonium oder Mischungen hiervon in ihrer rohen oder gereinigten Form se.in. Hydrierte Kolophoniumprodukte können ebenso wie Kolophoniumarten verwendet werden, welche zur Hemmung der Kristallisation behandelt wurden. Ebenfalls ist die · Verwendung eines Adduktes möglich, das praktisch vollständig nach der Adduktbildung hydriert worden ist.

Geeignete alkalische Materialien, welche zur Bildung eines Salzes mit Kolophonium und Kolophoniumaddukten-in der Lage sind, umfassen die üblichen, anorganischen und organischen, basischen Materialien, welche zur Bildung eines verseiften Kolophoniums (verseiften Harzes) oder eines verseiften KoIophoniumadduktes (Harzadduktes) verwendet werden. Beispiele hierfür sind: Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,. Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniak und wasserlösliche Amine wie Morpholin, Äthylamin, n-Propylamin und n—Butyla min. Bevorzugte alkalische Substanzen sind Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid.

Wie bereits beschrieben, können Salze oder Seifen, welche aus der Reaktion von Kolophonium oder einem Kolophoniumaddukt und einem alkalischen Material herrühren, zur Herstellung einer instabilen, wäßrigen Dispersion verwendet werden, ebenso gegebenenfalls andere anionische Dispergiermittel. Die Natriumseife von Kolophonium ist ein Beispiel eines solchen Salzes oder einer solchen Seife, und sie kann durch Zugabe einer heißen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid zu geschmolzenem Kolophonium und Halten der Temperatur der Reaktions- ■ masse auf etwa 110 ⁰C, bis die Reaktion praktisch abgeschlossen ist, hergestellt werden.

Die Materialien auf Kolophoniumgrundlage, welche in der Dispersion enthalten sind, können alle aus derselben Kolophoniumquelle oder von verschiedenen Kolophoniumquellen herrühren.

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So kann ζ. B. die Kolophoniumkomponente ein Gemisch von praktisch vollständig hydriertem Kolophonium aus Holz und nicht-gereinigtem Kolophonium aus Holz sein, die Adduktkomponente kann ein Addukt von nicht-gereinigtem Holzkolophonium und Fumarsäure sein, und das verseifte Material, welches als Dispergiermittel wirkt, kann das Natriuinsalz von Gumkolophonium sein. Bei einem weiteren Beispiel kann die Kolophoniumkomponente Tallölkolophonium sein, die Adduktkomponente kann das Addukt von Holzkolophonium und Maleinsäureanhydrid sein, und das verseifte Material kann das Kaliumsalz oder die Seife von Tallölkolophonium sein. Als weiteres Beispiel sei angeführt, daß die Kolophoniumkomponente ein Gemisch von partiell hydriertem Holzkolophonium und Tallölkolophonium sein kann, das die Adduktkomponente das Addukt von partiell hydriertem Holzkolophonium und Fumarsäure sein kann, und das verseifte Material das Kaliumsalz von hydriertem Holzkolophonium sein kann. Andere und verschiedene Kombinationen der Komponenten sind selbstverständlich möglich und dem Fachmann an sich bekannt.-

Die Menge von verseiftem Material, d. h. die Menge von Kolophoniumsalz und/oder Salz von Kolophoniumaddukt, die in der wäßrigen, als Dispergiermittel wirkenden Suspension vorliegt," ist so groß, daß die gewünschte, stabile Dispersion gebildet wird. Die Menge an vorliegendem, verseiftem Material wird als Prozentsatz der Gesamtzahl von vorhandenen, ursprünglich verfügbaren Carboxylrest en (-COOH-Ee st en), welche unter Bildung des Salzes (welches manchmal auf dem Gebiet als "Seife" bezeichnet wird) reagiert haben, z. B. als Natriumsalz (-COONa) ausgedrückt. Der Einfachheit halber wird dieser Wert in dem folgenden Beispiel als '"Verseifungsgrad" bezeichnet. Wenn in den Beispielen z. B. ein Verseifungsgrad von 4- % angegeben ist, bedeutet dies, daß von den ursprünglich verfügbaren Carboxylresten 4- % dieser Reste mit Alkali reagiert haben

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oder hiermit verseift worden sind. Der Verseifungsgrad kann von 0,5% bis 20 % variieren, jedoch wird es bevorzugt, im Bereich von etwa 4- % bis etwa 10 % zu bleiben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Säuren, aus denen Kolophonium besteht, einen verfügbaren Carboxylrest besitzen. Falls Kolophonium mit einer sauren Verbindung, wie oben angegeben, unter Bildung eines verstärkten Kolophoniums oder verstärkten Harzleimes oder eines Adduktkolophoniums umgesetzt wurde, besitzt das Reaktionsprodukt zusätzliche, verfügbare Carboxylreste, die durch die zur Umsetzung gebrachte, saure Verbindung geliefert werden. .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen in der Homogenisierung einer instabilen, wäßrigen, auf eine Temperatur von etwa 150 ⁰C bis etwa 195 °^c erhitzten, wäßrigen Dispersion unter einem Druck von etwa 141 atü bis etwa 562 atü, wobei diese wäßrige Dispersion im wesentlichen, bezogen auf Gewicht, aus etwa 95 % bis etwa 75 °/° Wasser und etwa 5 °/° bis etwa 25 % Feststoffen besteht, wobei die Feststoffe im wesentlichen, bezogen auf Gewicht, aus 0 % bis etwa 95 % Kolophonium und aus 100 % bis etwa 5 % eines Adduktreaktionsproduktes von Kolophonium und einer sauren, den Rest -C=C-C=O enthaltenden

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Verbindung bestehen, wobei die Menge der als Addukt gebundenen, sauren Verbindung von etwa 1 % bis etwa 20 % des Gesamtfeststoffgewichtes beträgt und eine relativ kleine Menge des Materials auf Kolophoniumgrundlage verseift ist, wobei die Menge hiervon, ausgedrückt als Prozentsatz der verfügbaren Carboxylreste des Materials auf Kolophoniumgrundlage, die verseift sind, von etwa 0,5 % "bis etwa 20 % beträgt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei sich alle Angaben in Teilen und Prozenten auf Gewicht beziehen, falls nichts anderes angegeben ist.

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Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Herstellung eines Kolophoniumadduktes beschrieben.

160 Teile Fumarsäure werden bei erhöhter Temperatur mit 840 Teilen geschmolzenem Tallö!kolophonium unter Bildung eines Adduktes umgesetzt. Die Fumarsäure wird in dem geschmolzenem Tallö!kolophonium aufgelöst und reagiert hiermit unter Bildung einer Reaktionsmasse. Die Reaktionsmasse oder das Produkt wird, nachdem praktisch die gesamte Fumarsäure mit dem TaIlölkolophonium reagiert hat, auf Zimmertemperatur, etwa 23 °C, abkühlen gelassen. Die Reaktionsmasse ist ein Gemisch, welches aus nicht-umgesetztem Kolophonium und dem Reaktionsprodukt oder Addukt von Kolophonium-Fumarsäure besteht. Das Reaktionsprodukt »enthält 16 % Fumarsäure, wovon praktisch alles reagiert hat. Das Reaktionsprodukt besitzt eine Säurezahl von 240.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines Seifenmaterials auf Kolophoniumgrundlage als anionischem Dispergiermittel beschrieben. Etwa 850 Teile destilliertes, hydriertes Holzkolophonium, etwa 510 Teile eines entsprechend Beispiel 1 hergestellten Adduktes, 5280 Teile Wasser und 160 Teile 10 %iges, wäßriges Natriumhydroxid werden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wird durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Die entstandene Dispersion besitzt einen Feststoffgehalt von etwa 16,4 % und weist eine gute Stabilität auf. Etwa 6 % des Feststoffgewichtes besteht aus Fumarsäure in Form des Adduktes. Der Verseifungsgrad beträgt 7,2 %.

Beispiel 5 -

Etwa .850 Teile destilliertes, hydriertes Holzkolophonium, etwa 510 Teile eines gemäß Beispiel 1 hergestellten Adduktes,

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5215 Teile Wasser und 225 Teile 10 %iges, wäßriges Natriumhydroxid werden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wird durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Die entstandene Dispersion weist eine gute Stabilität auf und besitzt einen Feststoffgehalt von etwa 18,4 %. Etwa 6 % des Feststoffgewichtes besteht aus als ·Addukt gebundener Fumarsäure. Der Verseifungsgrad beträgt 10 %.

Beispiel 4

Etwa 800 Teile Holzkolophonium, etwa 510 Teile eines entsprechend Beispiel 1 hergestellten Adduktes, 5500 Teile Wasser, 140 Teile' konzentriertes Mi^OH (etwa 29 % NEU) werden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 175 °^c erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wird durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Die entstandene Dispersion besitzt einen Feststoffgehalt von etwa 18,4 %. Etwa 6 % des Feststoffgewichtes besteht aus Fumarsäure in Form des Adduktes. Der Verseifungsgrad beträgt 7,1 %·

Beispiel 5

Etwa 1275 Teile Holzkolophonium, etwa 765 Teile eines gemäß Beispiel 1 hergestellten Adduktes, 4414 Teile Wasser und 244 Teile 10 %iges wäßriges Natriumhydroxid werden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 175 ⁰C erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wird durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Die entstandene Dispersion besitzt eine gute Stabilität und weist einen Feststoffgehalt von etwa 16,9 % auf. Etwa 6 % des Feststoffgewichtes besteht aus als Addukt gebundener Fumarsäure. Der Verseifungsgrad beträgt 7,1 %·

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Beispiel 6

Etwa 1024 Teile des 6 % Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5523 Teile Wasser und 253 Teile 10 %iges wäßriges Natriumhydroxid werden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wird durch einen Homogenisator "bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Die entstandene Dispersion besitzt eine gute Stabilität und weist einen Peststoffgehalt von etwa 14,3 % auf. Etwa 6 % des Feststoff gewicht es besteht aus als Addukt gebundener Fumarsäure. Der Verseifungsgrad beträgt 15 %·

Das Leimvermögen jeder dieser wäßrigen Suspensionen der Beispiele 2, 3i 4 und 6 wurde durch Herstellung von Handblättern unter Verwendung verschiedener Mengen an Leimfeststoffen untersucht.

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Zur Herstellung von Handblättern wurde gebleichter Rayonier-Kraftbrei in standardmäßigem, hartem Wasser suspendiert und in einer Nobel and Wood-Cycle-Mahlvorrichtung bis zu einem SR-Mahlgrad von 750 ml gemahlen. Zu 2 1 Anteilen gemahlenen Breies (Aufschlämmung), der auf 2,5 Gew.-% Feststoffe verdünnt worden war, wurden Leimzugaben gemacht. Es wurde ausreichend Alaun zu jeder mit Leim versetzten Aufschlämmung zugesetzt, um einen pH-Wert vein, etwa 4,5 herbeizuführen, und die Aufschlämmung wurde dann auf eine Konsistenz von 0,27 % unter Verwendung von saurem Alaunverdünnungswasser im kontinuierlichen Stoffbereiter.verdünnt.

Das Verdünnungswasser wurde hergestellt, indem der pH-Wert von Wasser mäßiger Härte auf 5>0 mit Schwefelsäure eingestellt wurde und dann ausreichend Alaun zugesetzt wurde, damit 5 ppm lösliches Aluminium vorlag. Einliteranteile der Stoffaufschlämmung aus dem kontinuierlichen Stoffbereiter wurden weiter mit saurem Alaun_verdünnungswasser bis zu einer Auflaufbehälterkonsistenz von 0,025 °/° verdünnt, um Handblätter unter Verwendung einer Nobel und Wood-Blattbildapparatur mit einem Basisgewicht von 18,1 kg (60,96 χ 91,44 cm - 500 Blatt Ries) herzustellen. Es wurde ein geschlossenes Siebwassersystem angewandt. Die geformten Blätter wurden auf 33 % Feststoffgehalt naßgepreßt und dann bei 115*6 ⁰C auf einem Dampftrommeltrockner getrocknet. Alle Handblätter wurden zwei Tage bei 22,2 ⁰C und 50 % relativer Feuchtigkeit konditioniert und in dieser Umgebung untersucht. Die Eindringbeständigkeit gegenüber Testfarbe Nr. 2 wurde unter Verwendung des Hercules-Leimtesters untersucht. Die für die Farbeindringung erforderliche Zeit zur Reduzierung der Lichtreflexion auf 80 % des ursprünglichen Wertes des Blattes wurde angewandt, um den Leimgrad anzugeben.

In der folgenden Tabelle I sind die photometrischen Leimungsergebnisse für die Leime der Beispiele bei einer Leimkonzentratioi

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von 0,5 % angegeben. Die Leimkonzentration bezieht sich auf Gewicht und ist auf das Gewicht des trockenen Stoffes (Breies) bezogen. So bedeutet z. B. eine Leimkonzentration von 0,5 %, daß 0,5 Gew.-% des Feststoffgehaltes der wäßrigen Suspension des betreffenden Beispiels, bezogen auf das Gewicht des trockenen Stoffes, zugesetzt wurde.

Tabelle I

Leim von photometrisch bestimmte Leimung als

Beispiel Funktion der Leimkonzentration, 0,5 %

2 124

3 115

4 132 6 121

Wie bereits zuvor beschrieben, können andere anionische Dispergiermittel als solche auf Kolophoniumgrundlage bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen verwendet werden. Die obere Grenze der Menge solcher anionischen Dispersionsmittel ist kritisch, da ein Überschuß einen nachteiligen Einfluß auf das Leimen haben kann und entsprechend der Wirkung des besonderen Dispergiermittels variiert. So viel wie 5 % Dispergiermittel, bezogen auf die Menge von Material auf Kolophoniumgrundlage, kann verwendet werden, obwohl vorzugsweise 2,5 % clie obere Grenze darstellen. Die untere Grenze ist die Grenze, welche eine stabile Dispersion mit Teilchen von 0,1 bis 1 Mikron Größe ergibt. Die minimale Menge für diese Forderung beträgt etwa 0,2 %, obwohl in den meisten -Fällen 0,4 % bessere Ergebnisse zeigen. Wenn das Dispergiermittel zusammen mit einem Dispergiermittel auf Kolophoniumgrundlage verwendet wird, kann eine so geringe Menge wie 0,1 % verwendet werden.

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Die folgenden Beispiele""zeigen die Verwendung von anderen ani'onisehen Dispergiermitteln.

Beispiel 7 " .

Etwa 1024 Teile 6 %iges Fumarsäureaddukt von mit Formaldehyd "behandeltem Tallö!kolophonium, 5691 Teile Wasser und 85 Teile eines linearen Alkylbenzolnatriumsulfonates mit 30 % Feststoffen (Warenbezeichnung- Ultrawet 3ODS ) wurden zusammengemischt --ana auf eine Temperatur von etwa 170 C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atu unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die entstandene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 15 %·

Beispiel 8

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem TallÖlkolophonium, 5733 Teile Wasser und 43 Teile eines linearen Alkylbenzolnatriumsulfonate mit 30 % Feststoffen (Warenbezeichnung Ultrawet 30DS) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das entstandene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die entstandene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von. etwa 14 %.

Beispiel 9

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem TallÖlkolophonium, 5755 Teile Wasser und 21 Teile lineares Alkylbenzolnatriumsulfonat mit 30 % Feststoffen (Warenbezeichnung Ultrawet 30DS) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰^ erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator

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bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14 %.

Beispiel 10

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5761 Teile Wasser und 11 Teile lineares Alkylbenzolnatriumsulfonat mit 30 % Feststoffen (Warenbezeichnung Ultrawet 30DS) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14 %.

Beispiel 11

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5771 Teile Wasser · und 5 Teile lineares Alkylbenzolnatriumsulfonat mit 30 % Feststoffen (Warenbezeichnung Altrawet 30DS) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14 %.

Beispiel 12

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5749 Teile Wasser und 27 Teile eines Natriumsalzes von kondensierter Naphthalinsulf onsäure (Warenbezeichnung Tamol SN) wurden zusammengemischt

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und auf eine Temperatur von etwa I70 ⁰C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die entstandene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14,5 %.

Beispiel 13

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5712 Teile Wasser und 64 Teile eines Alkylarylsulfonates mit 10 % Feststoffen (Warenbezeichnung Texol 227) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14 %.

Beispiel 14

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5744 Teile Wasser und 32 Teile Natriumlaurylsulfat (Warenbezeichnung Duponol ME von DuPont Co.) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 15 %.

Beispiel 15

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium,'5712 Teile Wasser

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und 64 Teile Dioctylester von Natriumsulfobernsteinsäure (Warenbezeichnung Aerosol OT von American Cyanamid) wurden' zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Die erhaltene, erhitzte Mischung wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14 %.

Beispiel 16

Etwa 1024 Teile eines 6 %igen Fumarsäureadduktes von mit Formaldehyd behandeltem Tallölkolophonium, 5721 Teile Wasser und 55 Teile 58 %iges Ammoniumsalz des Sulfatesters eines Alkylphenoxy-(polyäthylenoxyäthanols) (Warenbezeichnung Alipal CO 436 von GAF Corp.) wurden zusammengemischt und auf eine Temperatur von etwa 170 ⁰C erhitzt. Das erhaltene, erhitzte Gemisch wurde durch einen Homogenisator bei 211 atü unter Bildung einer Dispersion durchgeschickt, welche anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde. Die erhaltene Dispersion besaß eine gute Stabilität und einen Feststoffgehalt von etwa 14,5 %·

Zur Bestimmung des Leimvermögens der wäßrigen Suspensionen der Beispiele 7 his 16 wurden Oberflächenleimversuche unter Verwendung von gebleichtem Kraftpapier durchgeführt (18,1 kg -pro 500 Blatt mit 60,9 x 91,44 cm), wobei dieses auf pH = 6,5 mit 0,5 % zugesetztem Alaun eingestellt war. Die Blätter wurden unter Verwendung einer kleinen,waagerechten Laborleimpresse durch Zugabe von Proben der wäßrigen Suspensionen, welche auf etwa 0,29 % verdünnt waren, an dem Spalt der Leimpresse und Durchführen der Papierblätter durch die Lösung 'vor dem Abquetschen durch die Rollen der Leimpresse behandelt. Unter diesen Bedingungen nahmen die Blätter etwa 70 %.ihres Gewichtes der Leimpreßlösung auf, dies ergibt etwa 0,2 % auf

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das Blatt aufgetragenen Leim. Die geleimten Blätter wurden etwa 20 Sekunden auf einem Labortrommeltrockner mit einer Oberflächenteffiperatur von etwa 93,3 °^c getrocknet. Die Blätter wurden 4 Tage gealtert und dann untersucht, wobei d'ie Testlösung Nr. 2 mit dem Hercules-Leimtest auf 80 % Reflexionsvermögen angewandt wurde. In der folgenden Tabelle II sind die Ergebnisse zusammengestellt.

Tabelle II

Leim von Hercules-Leimtestergebnisse (see)

Beispiel

7 90

8 139

9 140

10 126

11 106

12 121

13 128

14 101

15 118

16 94

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung einer praktisch stabilen, wäßrigen Dispersion eines zur Verwendung "beim Leimen von celluloseartigen Fasern zur Papierherstellung geeigneten Materials auf Kolophoniumgrundlage, wobei eine instabile, wäßrige Dispersion, welche, bezogen auf Gewicht, etwa 5 % bis etwa 25 % Feststoffe enthält und wobei die Feststoffe im wesentlichen, bezogen auf Gewicht, aus 0 % bis etwa 95 % Kolophonium und aus 100 % bis etwa 5 % eines Adduktreaktionsproduktes von Kolophonium und einer sauren, den Rest -C=C-C=O enthaltenden Verbindung bestehen und die

III

Menge von als Addukt gebundener, saurer Verbindung von etwa 1 % bis etwa 20 % des Gesamtfeststoffgewichtes beträgt, unter einem Druck von etwa 141 atü bis etwa 562 atü und bei einer Temperatur von etwa 150 ⁰C bis etwa 195 °^c homogenisiert wird, dadurch gekennz eichnet, daß das Verfahren in Anwesenheit eines anionischen Dispergiermittels durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anionische Dispergiermittel ein verseiftes Material auf Kolophoniumgrundlage ist, wobei dessen Menge, ausgedrückt als Prozentsatz von verfügbaren Carboxylresten des Materials auf Kolophoniumgrundlage, welche verseift sind, von etwa 0,5 % bis etwa 20 % beträgt.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von anionischem Dispergiermittel von etwa 0,25 % bis etwa 5 % beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von anionischem Dispergiermittel von etwa 0,4 % bis etwa 2,5 % beträgt.

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5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt von etwa 10 % bis etwa 20 % und der Wassergehalt von etwa 90 % bis etwa 80 % beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffanteil im wesentlichen, bezogen auf Gewicht, aus 0 % bis etwa 85 % Kolophonium und aus 100 % bis etwa 15 % Adduktreaktionsprodukt besteht, wobei die Menge von als Addukt gebundener, saurer Verbindung, von etwa 4 % bis etwa 8 % ausmacht.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge von verseiftem Material auf Kolophoniumgrundlage von etwa 4 % bis etwa 10 % beträgt.

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