DE2547700A1 - PAPER CONTAINING ALAUN AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents
PAPER CONTAINING ALAUN AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURINGInfo
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Description
D1PL.-PHYS. F. ENDLICHD1PL.-PHYS. F. FINALLY
PATENTANWALT 09 flkt '^1 PATENT ADVOCATE 09 flkt '^ 1
UNTERPFAFFENHOFEN ^ 'UNTERPFAFFENHOFEN ^ '
POSTFACHP.O. BOX
N-3818 Dr.K./zbN-3818 Dr.K./zb
National Starch and Chemical Corporation, Bridgewater,National Starch and Chemical Corporation, Bridgewater,
N. Y., USAN. Y., USA
Alaun enthaltendes Papier und Verfahren zu seiner Herstellung Paper containing alum and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier, sowie das hierdurch erhaltene verbesserte Papier. Insbesondere wird durch die Erfindung ein Zusatzstoff zur Verfügung gestellt, der in die Papiermasse während der Papierherstellung eingearbeitet werden kann, wodurch die Pigmentretention verbessert wird und dem Papier eine größere Festigkeit sowie andere erwünschte Eigenschaften verliehen werden.The invention relates to a method for producing paper and the improved paper obtained thereby. In particular, the invention provides an additive that is incorporated into the paper pulp during papermaking can be incorporated, whereby the pigment retention is improved and the paper a greater strength as well as other desirable properties can be imparted.
Gemäß der Erfindung sieht man die Zugabe von neuen Stärkeprodukten zu der Papiermasse vor, welche neue Stärkederivate darstellen, die kontrollierte Verhältnismengen von katiogenen oder kationischen Substituentengruppen sowie' SuIfοsuccinatgruppen enthalten.According to the invention one sees the addition of new starch products to the paper pulp, which represent new starch derivatives, the controlled proportions of katiogenic or cationic substituent groups and 'SuIfοsuccinatgruppen contain.
Die hierin verwendete Bezeichnung "Papier11 soll blattartige Massen und geformte Produkte bezeichnen, die aus faser-The term "paper 11 " as used herein is intended to denote sheet-like masses and shaped products made of fibrous
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artigen Zellulosematerialien hergestellt worden sind, welche sich von natürlichen Quellen sowie von synthetischen Produkten wie Polyamiden, Polyestern und Polyacrylharzen sowie von Mineralfasern wie Asbest und Glas herleiten können. Diese Bezeichnung soll auch Papier umfassen, die aus Kombinationen von zelluloseartigen und synthetischen Materialien hergestellt worden sind. Die breite Bezeichnung Papier soll naturgemäß auch Pappe umfassen.Cellulosic like materials have been made which are derived from natural sources as well as from synthetic products such as polyamides, polyesters and polyacrylic resins as well as mineral fibers such as asbestos and glass. This term is intended to include paper made from combinations of cellulosic and synthetic materials have been manufactured. The broad term paper should naturally also include cardboard.
Es ist bereits bekannt, zu der Pulpe oder zu der Masse während des Papierherstellungsprozesses und vor der Blatt bildung verschiedene Materialien wie zum Beispiel Stärke zu geben. Der Zweck dieser Zusatzstoffe besteht hauptsächlich darin, die Faserbindung zu fördern und die Erzeugung eines festen Papiers zu erleichtern.It is already known to form the pulp or the pulp during the papermaking process and prior to sheet formation to give different materials such as starch. The purpose of these additives is mainly is to promote fiber bonding and facilitate the production of strong paper.
Es ist weiterhin im Falle von solchen Papieren, die zugefügte Pigmente wie zum Beispiel Titandioxid enthalten, bekannt, der Pulpe oder der Masse Materialien zu dem spezifischen Zweck zuzufügen, eine größere Verhältnismenge von solchen Papieren in dem Papier zurückzuhalten (anstelle daß sie mit dem Wasser ablaufen, welches bei der Blattbildung entfernt wird). Solche Additive werden oftmals als "Pigmentretentionsmittel" bezeichnet.It is also known in the case of papers containing added pigments such as titanium dioxide, to add materials to the pulp or pulp for the specific purpose, a greater proportion of such Retain papers in the paper (instead of letting them run off with the water removed as the sheets form will). Such additives are often called "pigment retention agents" designated.
Eines der schwerwiegenden Probleme, das bislang bei der Papierherstellung auftrat, war die Erscheinung, daß die Zusatzstoffe, die zum Binden und Verfestigen des Papiers verwendet wurden, einen ungenügenden Effekt zur Verbesserung der Pigmentretention hatten oder daß sie sogar in vielen Fällen in Wirklichkeit die von dem Papier zurückgehaltene Pigmentmenge verminderten. Gleichermaßen hatten solche Additive, die als Pigmentretentionsmittel am wirksamsten waren, keine Wirkung, um das fertige Papierblatt One of the serious problems that has hitherto occurred in papermaking has been the appearance that the Additives that have been used to bind and strengthen the paper have an insufficient effect of improving it had pigment retention or, in many cases, they were actually that retained by the paper Decreased amount of pigment. Likewise, those additives that were most effective as pigment retention agents had no effect on the finished paper sheet
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zu verfestigen, wobei in manchen Fällen sie diese sogar erheblich verminderten.to solidify, and in some cases they even reduced it considerably.
Die in der US-PS 2 813 093 beschriebenen Aminoalkylstärkeäther, welche bei dem Papierherstellungsprozeß gemäß der US-PS 2 935 436 verwendet wurden, haben zwar gewisse Verbesserungen sowohl hinsichtlich der Papierfestigkeit als auch der Pigmentretention gebracht. Trotzdem hat man weiterhin nach größeren Verbesserungen gesucht, wobei man besonders angestrebt hat, einen Zusatzstoff zur Verfügung zu stellen, der bei einem niedrigen pH-Bereich in Gegenwart von Aluminiumsalz ungeachtet der Härte des Wassers, das in der Pulpe und zum Kochen der Stärke verwendet wird, wirksam ist.The aminoalkyl starch ethers described in US Pat. No. 2,813,093 which are used in the papermaking process according to US Pat US Pat. No. 2,935,436 did have certain improvements both in terms of paper strength and pigment retention. Nevertheless one still has looked for major improvements, with particular effort being made to provide an additive at a low pH range in the presence of aluminum salt regardless of the hardness of the water, which is used in the pulp and for cooking the starch, is effective.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Stärkephosphate als Pigmentretentionsmittel zu verwenden. Ihre Wirksamkeit ist bei Papiermassen, die niedrige bis mäßige Alaunkonzentrationen enthalten, erkennbar gewesen.It has been suggested to use starch phosphates as pigment retention agents to use. Their effectiveness is on paper stocks that have low to moderate alum concentrations contained, have been recognizable.
Bei höheren Alaunkonzentrationen nimmt jedoch die Wirksamkeit von Stärkephosphaten ab, was auf derzeit noch nicht erkannte Gründe zurückzuführen ist. Möglicherweise ist diese Erscheinung darauf zurückzuführen, daß die Phosphatgruppen als schwache Säuren wirken, die'nicht dazu imstande sind, die gewünschte Pigmentretention und die erhöhte Papierfestigkeit in Gegenwart von Alaunkonzentrationen zu ergeben, die in der trockenen Pulpe größer als 4 Gew.-% sind. Somit sind Stärkephosphate (z. B. Di- und Trialkylaminoalkylstärkephosphate) wie andere anionische Stärkederivate nach dem Stand der Technik, die bei niederen Alaunkonzentrationen wirksam sind, im Vergleich zu den neuen erfindungsgemäßen Stärkeprodukten bei höheren Alaunkonzentrationen schlechter. At higher alum concentrations, however, the effectiveness of starch phosphates decreases, which has not yet been recognized Reasons. This phenomenon is possibly due to the fact that the phosphate groups act as weak acids which are incapable of achieving the desired pigment retention and increased paper strength in the presence of alum concentrations which are greater than 4% by weight in the dry pulp. Consequently are starch phosphates (e.g. di- and trialkylaminoalkyl starch phosphates) as well as other prior art anionic starch derivatives that operate at low concentrations of alum are effective, in comparison to the new starch products according to the invention, worse at higher alum concentrations.
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Bei niedrigen Alaunkonzentrationen können gewisse Verbesse- " rungen des Pigmentretentionsverhaltens erhalten werden, indem man in Stärkeaminalkyläther oder native Stärken Carboxylgruppen, zum Beispiel Carboxymethylgruppen oder Halbestergruppen (zum Beispiel Succinatgruppen oder Maleatgruppen) einführt.At low alum concentrations, certain improvements " pigment retention behavior can be obtained by adding carboxyl groups in starch amine alkyl ethers or native starches, for example carboxymethyl groups or half ester groups (for example succinate groups or maleate groups) introduces.
Auch in diesem Fall hat man die Suche nach weiteren Verbesserungen mit dem besonderen Ziel fortgesetzt, einen Zusatzstoff aufzufinden, der bei höheren Alaunkonzentrationen, wie sie oftmals in der Papierindustrie,insbesondere im Zusammenhang mit der gesteigerten Verwendung von zurückgeführtem Papier vorliegen, wirksam ist.In this case, too, one has to search for further improvements with the particular aim of finding an additive that would work at higher alum concentrations like her often in the paper industry, especially in connection with the increased use of recycled paper present, is effective.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, neue Stärkeprodukte zur Verfügung zu stellen, die für die Herstellung von Papier mit hoher Alaunazidität geeignet sind.The object of the invention is therefore to provide new starch products which can be used for the production of paper with high alum acidity are suitable.
Auch soll ein Zusatzstoff zur Verfügung gestellt werden, der für die Papierherstellung geeignet ist und der zu der Pulpe oder Masse zu jedem Zeitpunkt während des Papierherstellungsprozesses vor der Blattbildung zugegeben werden kann und der schließlich dazu imstande ist, sowohl die Pigmentretention als auch die Festigkeit des Papiers zu verbessern. An additive is also to be made available which is suitable for papermaking and which is suitable for the pulp or mass can be added at any point during the papermaking process prior to sheet formation and which ultimately is able to improve both pigment retention and strength of the paper.
Es wurde nun gefunden, daß die Zugabe des neuen, nachstehend beschriebenen Stärkederivats zu der Pulpe zu jedem beliebigen Stadium vor der Bildung des Papierblattes zu einer erheblichen Verbesserung der Pigmentretention zusammen mit einer damit einhergehenden Erhöhung der Papierfestigkeit bei Alaunkonzentrationen von mehr als 4 Gew.-%, bezogen auf die trockene Pulpe, führt.It has now been found that the addition of the new starch derivative described below to the pulp can be used with any Stage before the formation of the paper sheet leads to a significant improvement in pigment retention along with an associated increase in paper strength at alum concentrations of more than 4% by weight on the dry pulp.
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Bei den neuen erfindungsgemäßen Zusatzstoffen handelt es sich um Stärkederivate von nicht gelatinierten Stärkebasen mit einer Wasserfließfähigkeit zwischen etwa 4 und etwa 40, wobei die Stärkederivate eine kontrollierte Menge von kationogenen oder kationischen Aminoalkyläthergruppen oder quaternären Ammoniumäthergruppen zusammen mit einer kontrollierten Menge von Sulfosuccinatgruppen enthalten. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Stickstoff/kationischen-Gruppen und Sulfosuccinatgruppen können die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe auch Phosphatgruppen, wie sie nachstehend beschrieben werden, Hydroxypropylgruppen, Acetatgruppen oder andere Substituentengruppen in Mengen enthalten, welche den kornförmigen Stärkecharakter und eine Erhöhung der Löslichkeit zulassen.The new additives according to the invention are starch derivatives of non-gelatinized starch bases having a water flowability between about 4 and about 40, the starch derivatives being a controlled amount of cationogenic or cationic aminoalkyl ether groups or quaternary Contain ammonium ether groups along with a controlled amount of sulfosuccinate groups. In addition to the nitrogen / cationic groups and sulfosuccinate groups mentioned above can be the Additives also include phosphate groups as described below contain hydroxypropyl groups, acetate groups or other substituent groups in amounts which allow the granular starch character and an increase in solubility.
Als kationogene oder kationische Substituenten werden in den erfindungsgemäßen Stärkezusatzstoffen tertiäre Aminäther- oder quaternäre Ammoniumäthergruppen bevorzugt. Jedoch sind auch andere kationogene oder kationische Gruppen geeignet, wie z. B. primäre und sekundäre Amingruppen, Sulfonium- und Phosphoniumgruppen, die durch Ätheroder Esterbindungen angefügt sind.As cationogenic or cationic substituents in the starch additives according to the invention, tertiary amine ether or quaternary ammonium ether groups are preferred. However, others are also cationogenic or cationic Suitable for groups such as B. primary and secondary amine groups, sulfonium and phosphonium groups, which by ether or Ester bonds are attached.
Die Herstellung der Aminoalkylather der Stärke, bei denen das Stärkederivat tertiäre Amingruppen enthält, wird zum Beispiel in der US-PS 2 813 093 beschrieben. In den US-PSn 2 989 520 und 3 077 469 werden Sulfonium- und Phosphoniumderivate der Stärke beschrieben.The preparation of the aminoalkyl ethers of starch in which the starch derivative containing tertiary amine groups is described, for example, in US Pat. No. 2,813,093. In the US-PSn 2,989,520 and 3,077,469 describe sulfonium and phosphonium derivatives of starch.
Es ist bekannt, daß quaternäre Ammoniumgruppen in das Stärkemolekül durch geeignete Behandlung des tertiären Aminoalkyläthers von Stärke eingeführt werden können, wie es zum Beispiel in der US-PS 2 813 093 beschrieben wird. Es istIt is known that quaternary ammonium groups are present in the starch molecule by appropriate treatment of the tertiary aminoalkyl ether of starch can be introduced as it for example, in U.S. Patent No. 2,813,093. It is
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auch bekannt, daß quaternäre Gruppen direkt in das Stärkemolekül eingeführt werden können, und zwar beispielsweise durch Behandlung mit dem Reaktionsprodukt aus einem Epihalogenhydrin und einem tertiären Amin oder tertiären Aminsalz.also known that quaternary groups can be introduced directly into the starch molecule, for example by treatment with the reaction product of an epihalohydrin and a tertiary amine or tertiary amine salt.
Die Stärkederivate müssen, wie bereits ausgeführt wurde, um als Zusatzstoffe für die Papierpulpe beim erfindungsgemäßen Verfahren geeignet zu sein, Sulfosuccinatestergruppen enthalten. Es sollte erwähnt werden, daß für die Zwecke der vorliegenden Erfindung die Sulfosuccinierung der Stärke, d. h. die chemische Einführung der Sulfosuccinatgruppen, an die Anhydroglukoseeinheiten durchgeführt werden muß, nachdem die Stärke mit den stickstoffhaltigen kationogenen oder kationischen Gruppen modifiziert worden ist und vorzugsweise, nachdem sie umgewandelt worden ist.As already stated, the starch derivatives must be used as additives for the paper pulp in the case of the invention Process to be apt to contain sulfosuccinate ester groups. It should be mentioned that for the purposes of present invention the sulfosuccination of starch, d. H. the chemical introduction of sulfosuccinate groups, to the anhydroglucose units must be carried out after the starch with the nitrogenous cationogenic or cationic groups has been modified and preferably after it has been converted.
Der Fachwelt sind bereits verschiedene Methoden zur Sulfosuccinierung der Stärkebase bekannt. So wird zum Beispiel in der US-PS 2 825 727 ein Verfahren zur Behandlung äthylenisch ungesättigter Stärkederivate, hergestellt nach den Methoden der US-PSn 2 461 139 und 2 668 156 mit Bisulf it, beschrieben.There are already various methods of sulfosuccination in the art the starch base known. For example, in U.S. Patent No. 2,825,727, a method of treating is ethylenic unsaturated starch derivatives, prepared by the methods of US Pat. Nos. 2,461,139 and 2,668,156 with bisulfite, described.
Die Stärkebasen, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, müssen in intakter Kornform vorliegen und sie müssen eine Wasserfließfähigkeit von mindestens 4, jedoch nicht mehr als 40, haben oder so umgewandelt worden sein, daß sie derartige Werte aufweisen. Geeignete Stärkebasen schließen daher solche in der nicht gelatinierten Form ein, die von beliebiger pflanzlicher Herkunft sein können, zum Beispiel aus Mais, Reis, Maniok, Sago, Wachsmais, Sorghum, Kartoffel, Süßkartoffel, Weizen, Mais mit hohem Amylosegehalt und dergl. Die ausgewählte Stärke kann inThe starch bases which are suitable for the process according to the invention must be in intact grain form and they must have a water flowability of at least 4, but not more than 40, or have been converted in this way, that they have such values. Suitable starch bases therefore include those in the non-gelatinized form a, which can be of any vegetable origin, for example from maize, rice, cassava, sago, waxy maize, Sorghum, potato, sweet potato, wheat, high amylose corn and the like. The selected starch can be used in
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ihre Fließfähigkeit oder dünn siedende Form in jedem Stadium vor der Sulfosuccinierung umgewandelt werden, wobei jede geeignete Abbaumethode verwendet werden kann, zum Beispiel die thermische Behandlung von kornförmiger Stärke in Gegenwart von *3NTatriumphosphat mit Amylase oder die milde oxidative "Umwandlung oder die milde saure Hydrolyse oder kontrollierte Enzymumwandlung. Da daher die notwendige Umwandlung der Stärke zu einer Wasserfließfähigkeit innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs vor oder nach der Modifizierung mit den kationischen Gruppen durchgeführt werden kann, wird die Auswahl der Reihenfolge vor der Sulfosuccinierung dem Praktiker überlassen. Es wurde auch gefunden, daß die Phosphatestergruppen, wie sie in Kartoffelstärke gefunden werden, oder die Einführung von solchen Gruppen in Maisbzw. Getreidestärke durch Wärmereaktion mit Phosphatsalzen die Stärke für die Einführung der Sulfosuccinatgruppen ohne eine Umwandlung geeignet macht. Der Substitutionsgrad (S. G.) der Phosphatgruppen kann sich von 0,003 bis 0,01 erstrecken.their fluidity or low-boiling form can be converted at any stage prior to sulfosuccination, each being suitable degradation method can be used, for example the thermal treatment of granular starch in the presence of * 3N sodium phosphate with amylase or the mild oxidative "Conversion or the mild acidic hydrolysis or controlled enzyme conversion. Because therefore the necessary conversion the starch to a water flowability within the prescribed range before or after the modification the cationic groups can be carried out, the selection of the order before the sulfosuccination is carried out Leave to practitioners. It was also found that the phosphate ester groups as found in potato starch be, or the introduction of such groups in Maisbzw. Grain starch through heat reaction with phosphate salts makes the starch suitable for the introduction of the sulfosuccinate groups without conversion. The degree of substitution (S. G.) The phosphate groups can range from 0.003 to 0.01 extend.
Es wurde gefunden, daß Stärkederivate, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, mit kationogenen/kationischen Gruppen bis zu einem solchen Ausmaß substituiert sein sollten, daß ihr Substitutionsgrad (S. G.), d. h. die durchschnittliche Anzahl von kationogenen/kationischen Gruppen pro Anhydroglukoseeinheiten des Stärkemoleküls sich von etwa 0,005 bis 1,50 erstreckt, im allgemeinen mindestens 0,01 beträgt und sich vorzugsweise von etwa 0,02 bis etwa 0,04 erstreckt. Bei höheren S.G.-Bereichen ist es erforderlich, die Kornstruktur durch bekannte Maßnahmen zu schützen.It has been found that starch derivatives which are used for the inventive Processes are suitable, should be substituted with cationogenic / cationic groups to the extent that that their degree of substitution (S. G.), d. H. the average number of cationogenic / cationic groups per anhydroglucose units of the starch molecule differs from extends from about 0.005 to 1.50, is generally at least 0.01, and preferably from about 0.02 to about 0.04 extends. In the case of higher S.G. ranges, it is necessary to protect the grain structure using known measures.
Alle vorstehend genannten Typen von SubstituentengruppenAll of the above types of substituent groups
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können gesondert oder in Kombination mit anderen geeigneten stickstoffhaltigen Gruppen oder mit Sulfonium- oder Phosphoniumgruppen verwendet werden, solange der Gesamt-S.G.-Wert nicht über etwa 1,50 hinausgeht.can be used separately or in combination with other suitable nitrogen-containing groups or with sulfonium or phosphonium groups can be used as long as the total S.G. value does not go beyond about 1.50.
Die Menge der Sulfosuccinatestergruppen, die chemisch an das Stärkemolekül und insbesondere an die Anhydroglukoseeinheit gebunden ist, ist wichtig, da sie die Pigmentretention in Gegenwart von Alaunkonzentrationen von mehr als etwa 4 % beeinflußt. Obgleich das Vorhandensein von sehr geringen Mengen der Sulfosuccinatestergruppen schon Verbesserungen zeigt (zum Beispiel 0,008 Mol pro Mol Anhydroglukoseeinheiten), werden doch Mengen von 0,02 oder mehr bevorzugt.The amount of sulfosuccinate ester groups chemically bonded to the starch molecule, and particularly to the anhydroglucose moiety, is important because it affects pigment retention in the presence of alum concentrations greater than about 4 % . While the presence of very small amounts of the sulfosuccinate ester groups shows improvements (e.g. 0.008 moles per mole of anhydroglucose units), amounts of 0.02 or more are preferred.
Da das Ziel dieser Erfindung nicht in einem ausgewogenen Verhalten bei verschiedenen pH-Werten sondern in einem verbesserten Verhalten in Gegenwart von hohen Alaunkonzentrationen liegt, ist das Verhältnis der anionischen Gruppen zu den kationogenen oder kationischen Gruppen von geringerer Wichtigkeit. Jedoch verbessert die Anwesenheit von kationogenen oder kationischen Gruppen erheblich die Retention und die Festigkeit bei niederen Alaunkonzentrationen.Because the aim of this invention is not in a balanced behavior at different pH values but in an improved behavior in the presence of high alum concentrations the ratio of the anionic groups to the cationogenic or cationic groups is of lesser importance. However, the presence of cationogenic or cationic groups significantly improves retention and the strength at low concentrations of alum.
Wie vorstehend erwähnt wurde, ist es auch möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Stärkederivate zu verwenden, die neben den erforderlichen kationogenen/kationischen und Sulfosuccinatgruppen auch andere Substituentengruppen enthalten .As mentioned above, it is also possible to use starch derivatives in the process according to the invention, which, in addition to the required cationogenic / cationic and sulfosuccinate groups, also contain other substituent groups .
Die Technik der Phosphorylierung einer Stärkebase ist bekannt. So werden zum Beispiel in den US-PSn 2 824 870, 2 884 412 und 2 961 440 verschiedene Phosphorylierungstechniken beschrieben, die im wesentlichen darin bestehen, daß manThe technique of phosphorylation of a starch base is known. For example, U.S. Patents 2,824,870; 2,884,412 and 2,961,440 different phosphorylation techniques, essentially consisting of:
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Stärke, die mit einem Phosphatsalz eines Alkalimetalls imprägniert ist, innerhalb eines vorgeschriebenen pH-Bereichs in der Wärme umsetzt. Für die Zwecke der Erfindung sind die Phosphorylierungen auf Umsetzungen von Stärke mit jedem Phosphorylierungsmittel begrenzt, welches Orthophosphatmonoestergruppen, d. h. Monostärkephosphate, liefert.Starch impregnated with a phosphate salt of an alkali metal is converted into heat within a prescribed pH range. For the purposes of the invention are the phosphorylations are limited to reactions of starch with any phosphorylating agent which has orthophosphate monoester groups, d. H. Monostarch phosphates.
Eine repräsentative Methode zur Durchführung einer geeigneten Phosphorylierung entspricht zum Beispiel einem Verfahren, wie es in der US-PS 3 459 632 beschrieben wird.A representative method for carrying out a suitable phosphorylation corresponds, for example, to a method as described in U.S. Patent 3,459,632.
Die Herstellung der Phosphonium- und Sulfoniumstärkederivate wird zum Beispiel in den US-PSn 3 077 469 und 2 989 520 beschrieben.The preparation of the phosphonium and sulfonium starch derivatives is described, for example, in U.S. Patents 3,077,469 and 2,989,520 described.
Naturgemäß können in ähnlicher ¥eise verschiedene andere fakultative kationogene oder kationische Substituenten an eine gemeinsame Anhydroglukoseeinheit angefügt werden, wobei an dieser Stelle nochmals wiederholt wird, daß es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur wesentlich ist, daß die Stärkebase zu einer Wasserfließfähigkeit zwischen 4 und 40 umgewandelt wird, oder natürlich Phosphatgruppen enthält, sondern daß auch die synergistische Kombination der Aminoalkylather- oder quaternären Ammoniumgruppen und der Sulfosuccinatgruppen innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegen muß.Naturally, various other optional cationogenic or cationic substituents can be used in a similar manner be added to a common anhydroglucose unit, it being repeated at this point that it for the implementation of the process according to the invention it is not only essential that the starch base has a water flowability between 4 and 40 is converted, or naturally contains phosphate groups, but that also the synergistic Combination of the aminoalkyl ethers or quaternaries Ammonium groups and the sulfosuccinate groups within must lie within the prescribed range.
Andere geeignete kationogene oder kationische Stärkederivate sind dem Praktiker bekannt, wobei an dieser Stelle nochmals wiederholt wird, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Stärkederivate verwendet werden können, die einen kationischen (d. h. einen elektrisch positiv geladenen) Teil in dem Stärkemolekül enthalten.Other suitable cationogenic or cationic starch derivatives are known to the practitioner, and at this point again it is repeated that in the process according to the invention all starch derivatives can be used which have a cationic (i.e. a positively electrically charged) portion in the starch molecule.
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Die hierin beschriebenen Stärkederivate werden hauptsächlich als Holländer-Zusätze verwendet, obgleich ihre Zugabe an jedem beliebigen Punkt des Papierherstellungprozesses vor der Endumwandlung der nassen Pulpe in ein trockenes Gewebe oder Blatt erfolgen kann. So können die Produkte zum Beispiel zu der Pulpe gegeben werden, während diese sich in dem Kopfkasten, dem Feinzeug- bzw. Ganzzeug-Holländer, der Hydropulpeinri chtung oder der Massenbütte befindet.The starch derivatives described herein are mainly used as Dutch additives, although their addition occurs at any point in the papermaking process the final conversion of the wet pulp to a dry web or sheet. So the products can for example be added to the pulp while it is in the head box, the the Hydropulpeinricht or the bulk chest is located.
Die Pigmentretentions- und Festigkeitsmittel gemäß der Erfindung können naturgemäß wirksam als Zusatzstoffe für Pulpen verwendet werden, die aus allen beliebigen Typen von Zellulosefasern, Synthesefasern oder Kombinationen davon hergestellt worden sind. Beispiele für Zellulosematerialien, die verwendet werden können, sind Fasern aus gebleichtem und ungebleichtem Sulfat- (Kraft)-, gebleichtem und ungebleichtem Sulfit-, gebleichtem und ungebleichtem Soda-, neutralem Sulfit-, halb-chemischem, chemisch gemahlenem Holz, gemahlenem Holz und alle beliebigen Kombinationen aus solchen Fasern. Gewünschtenfalls können auch Fasern aus Viskoserayon oder regenerierter Zellulose verwendet werden.The pigment retention and firming agents according to the invention can naturally be used effectively as additives for pulps made from any type of cellulose fiber, Synthetic fibers or combinations thereof have been made. Examples of cellulosic materials used are fibers made from bleached and unbleached sulfate (Kraft), bleached and unbleached sulfite, bleached and unbleached soda, neutral sulfite, semi-chemical, chemically ground wood, ground wood and any combination of such fibers. If so desired Viscose rayon or regenerated cellulose fibers can also be used.
Zu der Pulpe, die mit den erfindungsgemäßen neuen Stärkederivaten modifiziert werden sollen, können alle beliebigen gewünschten, inerten mineralischen Füllstoffe gegeben werden. Solche Materialien sind zum Beispiel Ton, Titandioxid, Talk, Calciumcarbonat, Calciumsulfat und Diatomeenerden. Kolophonium oder synthetische innere Verleimungsmittel können gewünschtenfalls ebenfalls vorhanden sein.Any desired, inert mineral fillers are given. Such materials are for example clay, titanium dioxide, talc, Calcium carbonate, calcium sulfate and diatomaceous earth. Rosin or synthetic internal sizing agents can be used if desired also be present.
Im Hinblick auf die in die Papierpulpe einzuarbeitende Verhältnismenge des Stärkederivats wurde gefunden, daß diese Menge je nach der jeweils verwendeten Pulpe variieren kann. Im allgemeinen wird bevorzugt etwa 0,05 bis 2,0 % Stärke-With regard to the proportionate amount of the starch derivative to be incorporated into the paper pulp, it has been found that this amount can vary depending on the particular pulp used. In general, about 0.05 to 2.0 % starch is preferred
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derivat, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zu verwenden. Innerhalb dieses bevorzugten Bereiches hängt die genaue Menge, die verwendet wird, vom Typ der verwendeten Pulpe, den spezifischen Betriebsbedingungen und dem besonderen ^Endzweck des Papiers ab. Die Verwendung von Mengen des Stärkederivats von mehr als 2 %, bezogen auf das Trokkengewicht der Pulpe, ist zwar nicht ausgeschlossen, doch gewöhnlich unnötig, um die gewünschten Verbesserungen zu erhalten. Wenn die Stärkederivate in der richtigen Konzentration zugesetzt werden, dann dienen sie dazu, die Pigmentretention und die Papierfestigkeit zu erhöhen und gleichzeitig wird dem fertigen Blatt eine verbesserte FaIt-, Verschmutzungs- und Abnutzungsbeständigkeit verliehen.derivative based on the dry weight of the pulp to be used. Within this preferred range, the exact amount used will depend on the type of pulp used, the specific operating conditions and the particular end use of the paper. The use of amounts of the starch derivative in excess of 2% based on the dry weight of the pulp, while not precluded, is usually unnecessary in order to obtain the desired improvements. When added in the correct concentration, the starch derivatives serve to increase pigment retention and paper strength, while at the same time providing the finished sheet with improved resistance to sagging, staining and scuffing.
Die boi dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Stärkederivate enthalten kationische Aminoalkyläther- oder quaternäre Ammoniumgruppen und Sulfosuccinatestergruppen in sorgfältig ausgewählten Verhältnissen, wodurch eine Kombination von Aufladungen erhalten wird, die alternativ bei variierenden Anwendungsbedingungen, zum Beispiel bei variierenden Alaunkonzentrationen oder Wasserhärten, ins Spiel kommt. Weiterhin ergeben, was überraschend ist, die erfindungsgemäßen Produkte durch Wechselwirkung der Sulfo-succinat-, kationogenen und kationischen Gruppen über einen weiten Bereich der Wasserhärte und der Alaunkonzentration ein wohlausgewogenes Verhalten. Sie zeigen Verhaltensmaxima hinsichtlich der Pigmentretention und der Papierfestigkeit bei hohen Alaunkonzentrationen, die bislang mit Stärkeprodukten nicht erhalten werden konnten, welche entweder kationogene oder kationische oder anionische Gruppen allein oder in Kombination mit sich nach dem Stand der Technik erhalten haben. Dieser überraschende synergistische Effekt macht die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe den Produkten nachThe starch derivatives used in the process according to the invention contain cationic aminoalkyl ether or quaternary ammonium groups and sulfosuccinate ester groups in carefully selected proportions, whereby a combination of charges is obtained, which alternatively at varying application conditions, for example with varying alum concentrations or water hardness, come into play comes. Furthermore, which is surprising, the products according to the invention result from the interaction of the sulfo-succinate, cationogenic and cationic groups over a wide range of water hardness and alum concentration a well-balanced behavior. They show behavior maxima with regard to pigment retention and paper strength at high alum concentrations, which so far could not be obtained with starch products, which are either cationogenic or cationic or anionic groups alone or in combination with each other according to the prior art have received. This surprising synergistic effect is what the additives according to the invention imitate the products
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dem Stand der Technik innerhalb eines weiten Bereichs von Betriebsbedingungen der Papierherstellung, wobei in Anwesenheit von mehr als 4 Ge\r.-% Alaun in der trockenen Pulpe gearbeitet wird, signifikant überlegen.significantly superior to the prior art over a wide range of papermaking operating conditions operating in the presence of more than 4 % by weight alum in the dry pulp.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind beim Fehlen gegenteiliger Angaben alle Teile auf das Gewicht bezogen.The invention is illustrated in the examples. In the absence of any information to the contrary, all parts are based on weight based.
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines typischen Alkylamin-, Phosphat- und Sulfosuccinatstärkederivats, das für die Erfindung geeignet ist.This example describes the preparation of a typical alkylamine, phosphate and sulfosuccinate starch derivative which is suitable for the invention.
Es wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 der US-PS 3 459 632 verfahren, um eine Menge von kornförmiger Maisstärke mit tertiären Amin- und Phosphatgruppen zu modifizieren. Die resultierenden Stärkederivate hatten etwa 0,3 Gew.-% Stickstoff und auf der gleichen Basis etwa 0,08 % Phosphor. Es ist zu beachten, daß weil die Stärkebase phosphoryliert war, d. h. mit Phosphatgruppen modifiziert war, ihre Umwandlung nicht erforderlich war. Der S.G.-Wert der Phosphatgruppen betrug etwa 0,008.The procedure of Example 1 of U.S. Patent 3,459,632 was followed to modify a quantity of granular corn starch containing tertiary amine and phosphate groups. The resulting starch derivatives had about 0.3% by weight nitrogen and about 0.08 % phosphorus on the same basis. Note that because the starch base was phosphorylated, that is, modified with phosphate groups, its conversion was not required. The SG value of the phosphate groups was about 0.008.
Teil 1: Zur chemischen Einführung der SuIfosuccinate in einen Teil der oben beschriebenen modifizierten Stärke wurden etwa 100 Teile der modifizierten Stärke in etwa 125 Teilen Leitungswasser suspendiert. Die Suspension wurde gerührt und der pH-Wert der resultierenden Aufschlämmung wurde auf 7,2 durch Zugabe von verdünnter Natriumhydroxidlösung eingestellt und bei diesem Wert gehalten, während 1 Teil Maleinsäureanhydrid in kleinen Teilmengen zugesetzt wurde. Sodann wurde das Gemisch unter weitergeführtem Rühren etwa 1 StundePart 1: For the chemical introduction of sulfosuccinates into one Part of the modified starch described above was about 100 parts of the modified starch in about 125 parts of tap water suspended. The suspension was stirred and the pH of the resulting slurry became 7.2 adjusted by adding dilute sodium hydroxide solution and kept at this value while 1 part of maleic anhydride was added in small portions. The mixture was then stirred for about 1 hour
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lang reagieren gelassen, um eine vollständige Veresterung zu gewährleisten. Sodann wurden etwa 6 Teile Natriummetabisulfit langsam in das Reaktionsgefäß gegeben. Dieses Gemisch wurde unter Rühren und bei Umgebungstemperatur etwa 16 Stunden lang reagieren gelassen. Nach beendigter Reaktion wurde der pH-Wert des Systems durch Zugabe von Salzsäure auf 5,5 eingestellt. Das Reaktionsprodukt wurde sodann durch Filtration gewonnen, mit Leitungswasser im wesentlichen salzfrei gewaschen und getrocknet. Das resultierende Produkt hat einen S.G.-Wert von ungefähr 0,028 bezüglich der tertiären Amingruppen und einen S.G.-Wert von etwa 0,01 bezüglich der Sulfosuccinatgruppen. Ein Teil des getrockneten Stärkeprodukts wurde sodann als Zusatzstoff für die Herstellung von Papier verwendet und nachfolgend, wie unten angegeben, auf die Pigmentretentionseigenschaften untersucht .left to react for a long time to ensure complete esterification. About 6 parts of sodium metabisulfite were then added slowly added to the reaction vessel. This mixture was stirred and at ambient temperature for about Reacted for 16 hours. After completion of the reaction, the pH of the system was adjusted by adding hydrochloric acid set to 5.5. The reaction product was then collected by filtration, essentially with tap water Washed salt-free and dried. The resulting product has an S.G. value of about 0.028 in terms of tertiary Amine groups and an S.G. value of about 0.01 with respect to the sulfosuccinate groups. Part of the dried The starch product was then used as an additive in the manufacture of paper and subsequently as below indicated, examined for pigment retention properties.
Teil 2: Teile des oben beschriebenen Stärkederivats wurden zu einer gebleichten Sulfitpulpe gegeben,, die variierende Mengen von Papieralaun, d. h. Aluminiumsulfat, enthielt. Die Teile des Stärkederivats wurden zu der Papierherstellungspulpe in einer Konzentration von 0,25 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, gegeben. Die drei Pulpen enthielten 4,0, 11,0 bzw. 15,0 Gew.-?£ Alaun, bezogen auf das Gesamtsystem. In jedem Fall wurde der Pigmentretentionswert der Testpapiermasse und derjenige einer Blindprobe und einer Kontrollprobe bestimmt, wobei zunächst auf einer Williams-Standard-Blattform Papierblätter hergestellt wurden und diese sodann nach der TAPPI Standard-Methode T 4i3-ts-66 auf die prozentual zurückgehaltene Menge von Titandioxid (TiO2) untersucht wurden. Die Blindprobe bestand nur aus der Papierherstellungsmasse ohne irgendeinen Zusatzstoff. Die Kontrollprobe bestand aus einer handeis-Part 2: Portions of the starch derivative described above were added to a bleached sulfite pulp containing varying amounts of paper alum, ie aluminum sulfate. The parts of the starch derivative were added to the papermaking pulp at a concentration of 0.25 % based on the weight of the dry pulp. The three pulps contained 4.0, 11.0 and 15.0 weight percent alum based on the total system. In each case, the pigment retention value of the test paper pulp and that of a blank sample and a control sample were determined, paper sheets were first produced on a Williams standard sheet form and these were then reduced to the percentage retained by the TAPPI standard method T 4i3-ts-66 Titanium dioxide (TiO 2 ) were investigated. The blind sample consisted only of the papermaking pulp without any additive. The control sample consisted of a hand-made
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üblichen Pulpe mit einem tertiären Aminphosphatstärkederivat, Untenstehend sind die erhaltenen Testergebnisse zusammengestellt. common pulp with a tertiary amine phosphate starch derivative, The test results obtained are summarized below.
Ti02-Retention in Gegenwart der folgenden Alaunmengen, %+ Ti0 2 retention in the presence of the following amounts of alum, % +
4,04.0
Getestetes Material Tested material
TestprobeTest sample
ZusatzstoffAdditive
tertiäre Amin-phosphatsulfο succinatstärketertiary amine phosphate sulfο succinate starch
Blindpi-obe 43Blind pin up 43
Kontroll- tertiäres Aminphosphat 72 probeControl tertiary amine phosphate 72 sample
11,011.0
7373
37 5637 56
15,015.0
. 72. 72
42 5242 52
+ bezogen auf Gewichtsprozent der trockenen Pulpe. + based on weight percent of dry pulp.
Die obigen Werte zeigen eindeutig die verbesserte Pigmentretention, die durch die neuen Stärkeprodukte der Erfindung erhalten werden kann.The above values clearly show the improved pigment retention, which can be obtained by the new starch products of the invention.
Dieses Beispiel beschreibt weiterhin die erhöhte Pigmentretentionswirksamkeit der erfindungsgemäßen Stärkederivate, wobei eine relativ größere Menge von Sulfosuccinatgruppen angewendet wird.This example further describes the increased pigment retention efficacy of the starch derivatives of the invention using a relatively larger amount of sulfosuccinate groups.
Die Verfahrens stufen des Teils 1 des Beispiels 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß zwei Teile Maleinsäureanhydrid dazu verwendet wurden, um die modifizierte Maisstärke vor der Sulfonierung zu verestern. Die resultierenden Stärkederivate hatten S*G.-Werte von 0,026 und 0,03 für die tertiären Aminogruppen bzw. die Sulfosuccinatgruppen. Beim TestenThe procedure steps of Part 1 of Example 1 were repeated with the exception that two parts of maleic anhydride were used to esterify the modified corn starch prior to sulfonation. The resulting starch derivatives had S * G. values of 0.026 and 0.03 for the tertiary Amino groups or the sulfosuccinate groups. When testing
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eines Teils dieses Stärkeprodukts gemäß Teil 2 des Beispiels 1 zeigte dieses Produkt Pigmentretentionswerte, die mit denjenigen der Testprobe dieses Beispiels vergleichbar waren.of a portion of this starch product according to Part 2 of Example 1, this product showed pigment retention values that were comparable to those of the test sample of this example.
Dieses Beispiel beschreibt die erhöhte Pigmentretentionswirksamkeit der erfindungsgeinäßen Stärkederivat, wobei eine relativ größere Menge des Succinierungsmittels bei Verwendung einer geringfügig geringeren Menge des Sulfonierungsmittels verwendet wurde.This example describes the increased pigment retention efficiency the starch derivative according to the invention, with a relatively larger amount of the succinating agent using a slightly smaller amount of the sulfonating agent was used.
Die Verfahrensstufen des Teils 1 des Beispiels 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß eine tertiäre Aminophosphatkartoffelstärke mit zwei Teilen Maleinsäureanhydrid und vier Teilen Natriummetabisulfit weiter modifiziert wurde. Das resultierende Produkt hatte S.G.-Werte von 0,03 bzw. 0,02 für die tertiären Aminogruppen und die Sulfosuccinatgruppen. Beim Testen nach der Methode des Teils 2 des Beispiels 1 zeigte dieses Derivat Pigmentretentionswerte in Gegenwart von variierenden höheren Alaunmengen von 79 %» 75 % bzw. 76 %. The process steps of Part 1 of Example 1 were repeated with the exception that a tertiary aminophosphate potato starch was further modified with two parts maleic anhydride and four parts sodium metabisulfite. The resulting product had SG values of 0.03 and 0.02, respectively, for the tertiary amino groups and the sulfosuccinate groups. When tested by the method of Part 2 of Example 1, this derivative exhibited pigment retention values in the presence of varying higher levels of alum from 79% »75 % and 76 %, respectively.
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Sulfosuccinatderivats eines cyclischen tertiären Aminstärkeäthers zur Verwendung als Pigmentretentionszusatzstoff für eine Papierherstellungsmasse.This example describes the preparation of a sulfosuccinate derivative a cyclic tertiary amine starch for use as a pigment retention additive for a papermaking pulp.
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Zur Herstellung des oben beschriebenen Zusatzstoffes wurden 100 Teile Kartoffelstärke langsam in 125 Teilen Wasser verrührt. Die auf diese Weise gebildete Suspension wurde sodann mit 1 Teil Betachloräthylpiperidin-HCl in Gegenwart von 0,5 Teilen Calciumoxid über einen Zeitraum von 16 Stunden bei Umgebungstemperatur umgesetzt. Hierauf "wurde der pH-Wert der resultierenden Aufschlämmung mit Salzsäure auf 3,0 eingestellt. Sodann wurde das Reaktionsprodukt abfiltriert, salzfrei gewaschen und sodann mit 2 Teilen Maleinsäureanhydrid und 4 Teilen Natriummetabisulfit gemäß Teil 1 des Beispiels 1 umgesetzt, wodurch die tertiären Aminosulfosuccinatstärkederivate erhalten wurden. Die jeweiligen Pigmentretentionswerte dieses Derivats, bestimmt gemäß Teil 1 des Beispiels 1 betrugen 80, 76 und 76. Das Produkt hatte S.G.-Werte von 0,01 und 0,02 für die tertiären Aminogruppen bzw. die Sulfosuccinatgruppen. Diese Ergebnisse zeigen, daß ein Stärkederivat, wobei die Stärkebase natürlich vorkommenden Phosphor enthält, als Papierzusatzstoff gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Diese Ergebnisse zeigen weiterhin, daß bei Verwendung einer Stärkebase die Umwandlungsstufe vor der Sulfosuccinierung weggelassen werden kann.For the preparation of the additive described above were 100 parts of potato starch slowly mixed in 125 parts of water. The suspension thus formed was then with 1 part Betachloräthylpiperidin-HCl in the presence of 0.5 Parts of calcium oxide reacted over a period of 16 hours at ambient temperature. Then "the pH the resulting slurry was adjusted to 3.0 with hydrochloric acid. The reaction product was then filtered off, Washed salt-free and then with 2 parts of maleic anhydride and 4 parts of sodium metabisulfite according to Part 1 of the Example 1 implemented, whereby the tertiary aminosulfosuccinate starch derivatives were obtained. The respective pigment retention values this derivative, determined according to Part 1 of Example 1, were 80, 76 and 76. The product had S.G. values of 0.01 and 0.02 for the tertiary amino groups and the sulfosuccinate groups, respectively. These results show that a starch derivative, the starch base containing naturally occurring phosphorus, as a paper additive according to FIG Invention can be used. These results also indicate that when a starch base is used, the conversion step can be omitted prior to sulfosuccination.
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines quaternären Ammonium-Sulfosuccinat-Stärkederivats, das für die Erfindung geeignet ist.This example describes the preparation of a quaternary ammonium sulfosuccinate starch derivative useful in the invention suitable is.
Zur Herstellung des oben beschriebenen Stärkederivats wurden 100 Teile Maisstärke langsam in 130 Teile Leitungswasser, welches 4 Teile Calciumhydroxid enthielt, eingerührt. Die Maisstärke hatte eine Wasserfließfähigkeit von etwa 8. Die auf diese Weise gebildete Suspension wurde sodann mit 3 Tei-To produce the starch derivative described above, 100 parts of corn starch slowly stirred into 130 parts of tap water which contained 4 parts of calcium hydroxide. the Corn starch had a water flowability of about 8. Die suspension formed in this way was then mixed with 3 parts
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len Trimethyl-S-hydroxy^-chlorpropyl-ainmoniumchlorid unter Rühren und bei Umgebungstemperatur über einen Zeitraum von etwa 16 Stunden umgesetzt. Der pH-Wert der resultierenden Aufschlämmung wurde hierauf mit Salzsäure auf 3,0 eingestellt. Sodann wurde das Reaktionsprodukt abfiltriert, im wesentlichen salzfrei gewaschen und sodann in etwa 140 Teilen Wasser suspendiert. Zwei Teile Maleinsäureanhydrid und hierauf 5 Teile Metabisulfit wurden mit der quaternäraminmodifizierten Stärke der Suspension gemäß Teil 1 des Beispiels 1 umgesetzt. Das modifizierte Stärkeprodukt hatte einen S.G.-Wert für quaternäre Ammoniumgruppen von 0,01 und einen S.G.-Wert für Sulfosuecinatgruppen von 0,03. Sodann wurden von 3 gleichen Teilen des auf diese Weise hergestellten quaternären Ammonium-Sulfosuccinat-Stärkederivats jeweils zu einer Aufschlämmung einer Papierherstellungspulpe gegeben, die variierende Alaunmengen enthielt. Die verwendeten drei Pulpen enthielten 4,0, 11,0 bzw. 15,0 Gew.-96 Alaun, bezogen auf das Gesamtgewicht des jeweiligen Gemisches. Die Teile des Stärkederivats wurden jeweils mit einer Konzentration von 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, zugesetzt. Der Pigmentretentionswert der einzelnen Papiermassen, die aus den oben genannten drei Testpulpen erhalten worden waren, und diejenigen einer Blindprobe und einer handelsüblichen Kontrollprobe wurden gemäß Teil 2 des Beispiels 1 bestimmt. Die Papierherstellungsmasse im Falle der Blindproben der Kontrollprobe war entsprechend wie im Teil 2 des Beispiels 1, Untenstehend sind die erhaltenen Testergebnisse angegeben.len trimethyl-S-hydroxy ^ -chloropropyl-ammonium chloride under Stir and reacted at ambient temperature for about 16 hours. The pH of the resulting The slurry was then adjusted to 3.0 with hydrochloric acid. The reaction product was then filtered off, im Washed essentially free of salt and then suspended in about 140 parts of water. Two parts maleic anhydride and then 5 parts of metabisulfite were treated with the quaternary amine-modified starch of the suspension according to Part 1 of the Example 1 implemented. The modified starch product had an S.G. value for quaternary ammonium groups of 0.01 and an S.G. value for sulfosuecinate groups of 0.03. Then 3 equal parts of the quaternary ammonium sulfosuccinate starch derivative prepared in this way each added to a papermaking pulp slurry containing varying amounts of alum. The three pulps used contained 4.0, 11.0 and 15.0% by weight of alum, based on the total weight of the alum respective mixture. The parts of the starch derivative were each based at a concentration of 0.25% by weight based on the weight of the dry pulp. The pigment retention value of the individual paper pulps obtained from the the above three test pulps were obtained, and those of a blank and a commercially available one Control samples were determined according to Part 2 of Example 1. The papermaking pulp in the case of the blanks of the Control sample was as in Part 2 of Example 1. Below are the test results obtained.
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Ti02-R.etention in GegenwartTi0 2 -R.etention in the presence
Getestetes der folgenden Alaunmengen, %+ Tested the fol g end Alaunmengen,% +
Material 4,0 11,0 15,0Material 4.0 11.0 15.0
Testprobe Blindprobe KontrollprobeTest sample blank sample control sample
+ bezogen auf Gewichtsprozent der trockenen Pulpe. + based on weight percent of dry pulp.
Die oben dargestellten Ergebnisse zeigen eindeutig, daß die erfindungsgemäß hergestellten, quaternären Ammonium-Sulfosuccinat-Stärkederivat besonders gut zur Herstellung von Papier geeignet sind, wenn die Papierherstellungsmasse eine Pulpe enthält, die einen relativ hohen Alaungehalt aufweist.The results presented above clearly show that the quaternary ammonium sulfosuccinate starch derivative prepared according to the invention are particularly well suited for the production of paper if the papermaking composition is a Contains pulp which is relatively high in alum content.
Dieses Beispiel zeigt die gesteigerte Pigmentretentionswirksamkeit der erfindungsgemäßen Stärkederivate unter Verwendung eines Alkylaminophosphat-Sulfosuccinat-Stärkederivats, bei dem die Stärkebase durch variierte Säurebehandlungen umgewandelt worden ist.This example shows the increased pigment retention efficiency of the starch derivatives according to the invention using an alkylaminophosphate sulfosuccinate starch derivative to which the starch base has been converted through varied acid treatments.
Zur Herstellung der einzelnen vier Testproben wurde eine tertiäre Aminophosphatmaisstärke nach der Methode des Beispiels 1 der US-PS 3 459 632 hergestellt. Sie wurde zu WF-(Wasserfließfähigkeits)-Werten von etwa 8 bis 35 durch eine Behandlung mit variierenden Mengen von Salzsäure umgewandelt und sodann weiter mit Sulfosuccinatgruppen modifiziert. Die Säureumwandlungen wurden bei 52,50C über einen Zeitraum von etwa 16 Stunden durchgeführt. Nachdem jede Reaktion vollständig war, wurde das resultierende Gemisch durch Zugabe verdünnter NaOH neutralisiert und die tertiäre Aminophosphatstärke wurde abfiltriert und sodann gewaschen. Hier-For the preparation of each of the four test samples a tertiary Aminophosphatmaisstärke by the method of Example 1 was U.S. Patent No. 3,459,632 prepared. It was converted to WF (water flowability) values of about 8 to 35 by treatment with varying amounts of hydrochloric acid and then further modified with sulfosuccinate groups. The acid conversions were carried out at 52.5 0 C over a period of about 16 hours. After each reaction was complete, the resulting mixture was neutralized by adding dilute NaOH and the tertiary aminophosphate starch was filtered off and then washed. Here-
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auf wurden etwa 150 Teile jedes Produkts weiter durch Behandlung mit 2 Teilen Maleinsäureanhydrid und 4 Teilen NatriummetaMsulfit modifiziert. Der S.G.-Wert für die tertiären Amingruppen und für die Sulfosuccinatgruppen betrug 0,03 bzw. 0,02. Die Pigmentretentionswerte für die vier Test-'proben und diejenigen der Blindprobe und der drei variierten Kontrollproben wurden gemäß Teil 2 des Beispiels 1 ermittelt. Die variierenden Mengen der Salzsäure, die zur Umwandlung der Stärke verwendet worden waren, die variierenden Mengen von Alaun, die in der Pulpe verwendet wurden und die mit den verschiedenen Materialien erhaltenen Testwerte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. About 150 parts of each product were further increased by treatment with 2 parts maleic anhydride and 4 parts sodium metaMsulfite modified. The S.G. value for the tertiary amine groups and for the sulfosuccinate groups was 0.03 and 0.02, respectively. The pigment retention values for the four test samples and those of the blank and the three varied controls were determined in accordance with Part 2 of Example 1. The varying amounts of hydrochloric acid used to convert the starch varied Amounts of alum used in the pulp and the test values obtained with the various materials are shown in the table below.
Getestetes HCl TiOp-Retention in GeMaterial (Teile) genwart der folgenTested HCl TiOp retention in GeMaterial (Parts) in the presence of the consequences
den Alaunmengen, % + the amounts of alum, % +
4.0 11,04.0 11.0
Probe A Tertiäre Aminophosphat-SuIfοsuecinat-Stärke 0,25 79 75Sample A Tertiary aminophosphate sulfosuecinate starch 0.25 79 75
wie in Probe A ver
wendet)(Same product,
as in sample A ver
turns)
probe Nr.1sample # 1
Kontroll- Tertiäre Amin-Phos-Control Tertiary Amine Phosphorus
probe Nr.2 phat-Stärke , 79 52sample # 2 phat starch, 79 52
Kontroll- Tertiäres Amin-Sulfo-Control tertiary amine sulfo-
probe Nr.3 succinat Produktsample no.3 succinate product
einer nicht umgewandelten Stärke —- 60 59an unconverted starch - 60 59
Blindprobe 44 45Blank 44 45
+ bezogen auf Gewichtsprozent der trockenen Pulpe.+ based on weight percent of dry pulp.
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Die oben zusammengestellten Werte zeigen eindeutig, daß es, um die erfindungsgemäß angestrebte verbesserte Pigmentretention zu erhalten, wesentlich ist, daß die Stärkebase sowohl umgewandelt als auch mit den stickstoffhaltigen Gruppen und den SuIfosuecinatgruppen modifiziert ist.The values compiled above clearly show that it is the improved pigment retention aimed at according to the invention To obtain, it is essential that the starch base is both converted and with the nitrogen-containing groups and the sulfosuecinate groups is modified.
Dieses Beispiel zeigt die Eignung eines erfindungsgemäßen Stärkederivats als Zusatzstoff für die Papierherstellungspulpe, wobei die Stärkebase des Derivats vor der Modifizierung umgewandelt worden ist. Dieses Beispiel veranschaulicht auch weiterhin die wesentliche Natur des Umwandlungsschritts bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Papier- herstellungszusatzstoffe. This example shows the suitability of a starch derivative according to the invention as an additive for papermaking pulp, wherein the starch base of the derivative has been converted prior to modification. This example illustrates continues to be the essential nature of the conversion step in the manufacture of the papermaking additives of the invention.
Es wurde eine Zusatzstofftestprobe hergestellt, indem eine Menge von Maisstärke mit 0,5 % HCl bis zu einem WF-Wert von etwa 10 behandelt wurde und indem sodann die Stärke nach dem Verfahren des Beils A des Beispiels 1 der US-PS 3 459 diäthylaminoäthyliert wurde und indem sodann die Stärke mit Sulfosuccinatgruppen nach der Methode des Beils 1 des Beispiels 1 weiter modifiziert wurde. Das resultierende Stärkeprodukt hatte einen S.G.-Wert für die Diäthylaminoäthylgruppen von 0,03 und einen S.G.-Wert für die Sulfosuccinatgruppen von etwa 0,02. Diese Zusatzstofftestprobe und vier variierte Kontrollproben wurden zu gebleichter Pulpe mit Konzentrationen von 0,25 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, gegeben. Für jeden Zusatzstoff und eine Blindprobe wurden die Pigmentretentionswerte bei variierten Alaunwerten gemäß Teil 2 des Beispiels 1 ermittelt, Die Identifizierung der Kontrollproben und ihre jeweiligen Beschreibungen sind wie folgt:An additive test sample was prepared by treating an amount of corn starch with 0.5% HCl to a WF of about 10 and then diethylaminoethylating the starch according to the procedure of Attachment A of Example 1 of U.S. Patent 3,459 and by then further modifying the starch with sulfosuccinate groups according to the method of Annex 1 of Example 1. The resulting starch product had a DS for the diethylaminoethyl groups of 0.03 and an DS for the sulfosuccinate groups of about 0.02. This additive test sample and four varied control samples were added to bleached pulp at concentrations of 0.25 % based on the weight of the dry pulp. For each additive and a blank sample, the pigment retention values were determined with varied alum values according to Part 2 of Example 1. The identification of the control samples and their respective descriptions are as follows:
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Kontrollprobe Nr. 1: Maisstärke, modifiziert mit Sulfosuccinat-Control sample No. 1: corn starch, modified with sulfosuccinate
gruppen (S.G.-Wert von etwa 0,02) nach der Methode des Teils 1 des Beispiels 1;groups (S.G. value of about 0.02) the method of Part 1 of Example 1;
Kontrollprobe Nr.2:Control sample # 2:
Maisstärke, modifiziert mit Diäthylaminoäthylgruppen (S.G.-Wert von etwa 0,03) nach der Methode des Teils A des Beispiels. 1 der US-PS 3 459 632;Corn starch modified with diethylaminoethyl groups (S.G. value of about 0.03) according to the method of part A of the example. 1 of U.S. Patent 3,459,632;
Kontrollprobe Nr. 3 Control sample No. 3
Kontrollprobe Nr. 4;Control sample No. 4;
Maisstärke, modifiziert sowohl mit Diäthylaminoäthylgruppen (S. G.-Wert von etwa 0,03) als auch Sulfosuccinatgruppen (S.G.-Wert von etwa 0,02) nach den oben beschriebenen Methoden;Corn starch modified with both diethylaminoethyl groups (S.G. value of about 0.03) and sulfosuccinate groups (S.G. value of about 0.02) according to the methods described above;
Maisstärke, die zuerst in gleicher Weise wie die Stärkebase der Testprobe säureumgewandelt worden war und sodann mit Diäthylaminoäthylgruppen (S.G.-Wert von etwa 0,03) nach dem Verfahren des Teils IA der US-PS 3 459 632 modifiziert worden war.Corn starch that is first acid converted in the same way as the starch base of the test sample and then with diethylaminoethyl groups (S.G. value of about 0.03) according to the procedure of the part IA of U.S. Patent 3,459,632.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der PigmentretentionsbeStimmungen der oben beschriebenen Zusatzstofftestprobe, der vier Kontrollzusatzstoffe und der Blindprobe zusammengestellt. The following table shows the results of the pigment retention determinations the additive test sample described above, the four control additives, and the blank.
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-22- 25A7700-22- 25A7700
Ti02-Retention in GegenwartTi0 2 retention in the presence
Blindprobe (Pulpe ohne Zusatzstoff) Blank sample (pulp without additives)
+bezogen auf Gewichtsprozent der trockenen Pulpe. + based on weight percent of dry pulp.
Die für die Testprobe und die Kontrollprobe Nr. 3 in der obigen Tabelle angegebenen Werte zeigen eindeutig das ausnehmend gute Pigmentretentionsverhalten der erfindungsgemäßen Stärkederivate, wobei die Stärkebase vor der Veresterung umgewandelt worden ist.Those for the test sample and control sample No. 3 in the The values given in the table above clearly show the exceptionally good pigment retention behavior of the invention Starch derivatives, the starch base having been converted before esterification.
Dieses Beispiel beschreibt weiterhin die verbesserten Pigmentretentionseigenschaften eines Aminoalkylat-Sulfosuccinat-Stärkederivats, bei dem die Stärkebase vor der Veresterung mit einer variierten Menge von Maleinsäureanhydrid säureumgewandelt worden ist.This example further describes the improved pigment retention properties an aminoalkylate sulfosuccinate starch derivative in which the starch base prior to esterification acid converted with a varied amount of maleic anhydride.
Zur Herstellung der drei Zusatzstofftestproben wurde eine Menge von tertiärer Aminmaisstärke gemäß Beispiel 1 der US-PS 3 459 632 hergestellt und sodann durch Behandlung mit 0,5 Teilen HCl zu einem WF-Wert von etwa 8 umgewandelt.To prepare the three additive test samples, a Amount of tertiary amine corn starch according to Example 1 of US Pat 3,459,632 and then converted to a WF of about 8 by treatment with 0.5 part HCl.
Das resultierende umgewandelte Stärkeprodukt wurde sodann in drei gleiche Teile aufgeteilt. Die einzelnen Teile desThe resulting converted starch product was then divided into three equal parts. The individual parts of the
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Stärkeprodukts wurde mit einer variierten Menge von Maleinsäureanhydrid verestert und sodann durch Umsetzung mit vier Teilen Natriummetabisulfit sulfoniert. Die Säureumwandlungen wurden bei 52,5°C über einen Zeitraum von 16 Stunden durchgeführt. Die einzelnen auf diese Weise erhaltenen tertiären Amino-Sulfosuccinat-Stärkederivate wurden abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Diese Zusatzstofftestproben, zwei handelsübliche Stärkezusatzstoffe für die Papierherstellung und eine Blindprobe wurden gemäß Teil 2 des Beispiels 1 auf die Pigmentretentionseigenschaftn untersucht. In der folgenden Tabelle sind die Mengen von Maleinsäureanhydrid, die zur Herstellung der einzelnen Zusatzstofftestproben sowie das entsprechende Verhältnis von tertiären Aminogruppen zu Sulfosuccinatgruppen zusammengestellt. Diese Tabelle enthält auch die Beschreibungen für zwei Kontrollproben. The starch product was made with a varied amount of maleic anhydride esterified and then sulfonated by reaction with four parts of sodium metabisulfite. The acid conversions were carried out at 52.5 ° C over a period of 16 hours. The individual obtained in this way tertiary amino sulfosuccinate starch derivatives were filtered off, washed and dried. These additive test samples, two commercially available starch additives for paper production and a blank sample were used in accordance with Part 2 of Example 1 examined for the pigment retention properties. The following table shows the amounts of maleic anhydride, those used to prepare the individual additive test samples as well as the corresponding ratio of tertiary Amino groups put together to form sulfosuccinate groups. These Table also contains the descriptions for two control samples.
S.G.-WertS.G. value
Getestetes
MaterialTested
material
Probe ESample E.
Probe FSample F.
ZusatzstoffAdditive
S.G.-Wert TiOp-Retention der Sulfo- der ter- in Gegenwart
tiären
Aminogruppen SG value TiOp retention of the sulfoder- in the presence of the tertiary
Amino groups
succinatgruppen succinate groups
der folgenden Alaunmengen, %+ 4,0 11,0 of the following amounts of alum, % + 4.0 11.0
Kontrollprobe Nr. 1Control sample No. 1
Kontrollprobe Nr. 2Control sample No. 2
BlindprobeBlank sample
Tertiäre Amin- 0,01 Sulfo succinat-Stärke Tertiary amine 0.01 sulfosuccinate starch
(Gleiches Pro- 0,02 dukt wie in Probe E verwendet )(Same product as used in sample E)
Tertiärer Aminoalkyläther von Stärke (hergestellt nach dem Verf. d. Beisp.1 d. US-PS 2813093Tertiary aminoalkyl ethers of starch (manufactured according to the Author d. Example 1 d. U.S. Patent 2813093
Phosphorylierter tert. Aminoalkylather von Stärke (hergest. nach dem Verf.d. Beisp.1 der US-PS 3 459 632 (S. G.-Wert v.etwaPhosphorylated tert. Aminoalkyl ethers of starch (produced according to the version of Example 1 of US-PS 3 459 632 (S. G. value of approx
°'°3) 609818/1028° '° 3) 609818/1028
0,030.03
0,030.03
75 7475 74
76 7476 74
5555
5656
4343
Die oben zusammengestellten Werte zeigen eindeutig die verbesserte Pigmentretention, die durch Verwendung der neuen Produkte der Erfindung erhalten werden kann. Sie zeigen weiterhin, daß die extrem hohen Pigmentprozentmengen in Gegenwart von größeren Alaunmengen nur dann laufend erhalten werden konnten, wenn die Zusatzstofftestproben verwendet wurden.The values compiled above clearly show the improved Pigment retention that can be obtained using the novel products of the invention. They continue to show that the extremely high percentage of pigment in the presence of larger amounts of alum is only continuously maintained when the additive test samples were used.
Dieses Beispiel beschreibt die Eignung von dünn siedenden Stärken zur Herstellung der neuen Papierzusatzstoffe auf Stärkebasis gemäß der Erfindung.This example describes the suitability of low-boiling starches for the production of the new paper additives Starch base according to the invention.
Zur Herstellung der zwei Zusatzstofftestproben wurden die Verfahrensmaßnahmen des Beispiels 7 wiederholt, mit Ausnahme, daß in jedem Fall eine dünn siedende Wachsmaisstärke mit einem besonderen Wasserfließfähigkeits(WF)-Wert verwendet wurde. Jedes der resultierenden Stärkederivate hatte einen S.G.-Wert der tertiären Amingruppen von etwa 0,03 und einen S.G.-Wert der Sulfösuccinatgruppen von etwa 0,03. Die zwei Zusatzstofftestproben und eine Blindprobe wurden gemäß Teil 2 des Beispiels 1 getestet. Untenstehend sind die WF-Werte der Wachsmaisstärke angegeben, die zur Herstellung der Zusatzstoffe verwendet wurde. Es sind auch die entsprechenden Pigmentretentionswerte angegeben.To prepare the two additive test samples, the Process steps of Example 7 repeated, with the exception that in each case a low-boiling waxy maize starch with a particular water flowability (WF) value was used. Each of the resulting starch derivatives had a tertiary amine S.G. of about 0.03 and an S.G. value of the sulfosuccinate groups of about 0.03. The two additive test samples and one blank were used tested according to part 2 of example 1. The WF values of the waxy maize starch used for production are given below the additives were used. The corresponding pigment retention values are also given.
60981 8/102860981 8/1028
-25- 25A7700-25- 25A7700
TiOp-Retention in Gegenwart der folgenden Alaunmengen, °TiOp retention in the presence of the following amounts of alum, °
Material WF 4,0 Teile 11,0 Teile Material WF 4.0 parts 11.0 parts
_ . . . der folgenden Alaunmengen, % _. . . of the following amounts of alum, %
GetestetesTested
Testprobe H 24 72 79Test sample H 24 72 79
Testprobe I 36 68 76Test sample I 36 68 76
Blindprobe — 43 45Blank sample - 43 45
Die oben zusammengestellten Vierte zeigen eindeutig die verbesserte Pigmentretention, die durch die Verwendung der neuen Produkte gemäß der Erfindung, hergestellt mit dünn siedenden Stärkebasen, erhalten werden. Die Werte zeigen weiterhin die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Produkte, laufend größere Mengen von Pigment trotz einer erheblichen Zunahme der verwendeten Alaunmenge zurückzuhalten.The fourths compiled above clearly show the improved one Pigment retention caused by the use of the new products according to the invention, made with thin boiling starch bases. The values also show the ability of the products according to the invention continually holding back larger amounts of pigment despite a substantial increase in the amount of alum used.
Dieses Beispiel beschreibt die Eignung eines Stärkederivate als Papierzusatzstoff, bei dem die Stärkebase gleichzeitig durch eine homolytische Oxidation umgewandelt und mit Aminoalkylgruppen vor der Veresterung veräthert worden ist.This example describes the suitability of a starch derivative as a paper additive, in which the starch base is converted at the same time through a homolytic oxidation and with aminoalkyl groups has been etherified before esterification.
Um ein Stärkederivat in der oben beschriebenen Weise herzustellen, wurden 100 Teile Maisstärke in etwa 125 Teilen Leitungswasser von etwa 400C suspendiert. Der pH-Wert der resultierenden Aufschlämmung wurde mit verdünnter Natriumhydroxidlösung auf 11,2 eingestellt. Sodann wurden zu der Aufschlämmung 3 Teile Diäthylamino-äthylchlorid-HCl, 0,5 Teile Calciumhydroxid und 0,5 Teile 30 %-iges wäßriges Hydroperoxid zugesetzt. Unter Aufrechterhaltung des pH-Werts auf den vorgenannten Wert wurde das Gemisch etwa 17 Stunden lang gerührt. Sodann wurde der pH-Wert des Reaktionsgemisches mit verdünnter Salzsäure auf 3,0 eingestellt und das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert und gründlichTo produce a starch derivative in the manner described above, 100 parts of corn starch were suspended tap water of about 40 0 C in about 125 parts. The pH of the resulting slurry was adjusted to 11.2 with dilute sodium hydroxide solution. 3 parts of diethylaminoethyl chloride HCl, 0.5 part of calcium hydroxide and 0.5 part of 30% aqueous hydroperoxide were then added to the slurry. While maintaining the pH at the above value, the mixture was stirred for about 17 hours. Then the pH of the reaction mixture was adjusted to 3.0 with dilute hydrochloric acid, and the reaction product was filtered off and thoroughly
609818/1028609818/1028
-26- 25A7700- 26 - 25A7700
gewaschen. Es wurde be stimmt, daß die umgewandelte Stärke einen WF-Wert von etwa 7 hatte. Diese Zwischenproduktbase wurde sodann in Wasser in einem Verhältnis von 1,0 Teil pro 1,3 Teile Wasser suspendiert, mit 2,0 Teilen Maleinsäureanhydrid umgesetzt und hierauf mit 4,0 Teilen Natriummetabisulfit reagieren gelassen. Das auf diese Weise hergestellte Diäthylaminoäthyl-Sulfosuccinat-Stärkederivat wurde gemäß Teil 1 des Beispiels 1 gewonnen. Dieses Stärkederivat hatte S.G.-Werte für die Diäthylaminoäthy!gruppen und Sulfosuccinatgruppen von 0,03 bzw. 0,02. Hierauf wurde dieses Derivat, eine handelsübliche Kontrollprobe und eine Blindprobe auf die Pigmentretentionseigenschaften gemäß Teil 2 des Beispiels 1 untersucht. Die Kontrollprobe bestand aus einer üblichen Papierherstellungsmasse, welche einen aminoalkylverätherten und phosphorylierten Stärkezusatzstoff enthielt. Die Blindprobe bestand lediglich aus der Papierherstellungsmasse. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:washed. It was determined that the converted starch had a WF value of about 7. This intermediate base was then dissolved in water at a ratio of 1.0 part per Suspended 1.3 parts of water, reacted with 2.0 parts of maleic anhydride and then with 4.0 parts of sodium metabisulfite let react. The diethylaminoethyl sulfosuccinate starch derivative prepared in this way was obtained according to Part 1 of Example 1. This starch derivative had S.G. values for the diethylaminoethy groups and Sulfosuccinate groups of 0.03 and 0.02, respectively. Then was this derivative, a commercially available control sample and a blank sample for the pigment retention properties according to Part 2 of Example 1 examined. The control sample passed from a conventional papermaking composition, which contains an aminoalkyl-etherified and phosphorylated starch additive contained. The blind sample consisted only of the papermaking mass. The following results were obtained obtain:
TiOp-Retention in GegenwartTiOp retention in the presence
Getestetes der folSenden Alaunmengen, % Material 4,0 11,0 Tested the fol S end Alaunmengen, 4.0% Material 11.0
Testprobe Kontrollprobe BlindprobeTest sample control sample blank
Die obigen Vierte zeigen eindeutig die verbesserte Pigmentretention, die laufend durch Verwendung der neuen erfindungsgemäßen Produkte sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Alaunmengen erhalten werden kann.The fourth above clearly show the improved pigment retention, the ongoing by using the new products of the invention at both high and low Amounts of alum can be obtained.
609818/1028609818/1028
Dieses Beispiel beschreibt weiterhin die Eignung des Stärkederivats als Papierzusatzstoff, wobei die Stärkebase gleichzeitig durch Oxidation umgewandelt und mit Aminoalkylgruppen vor der Veresterung veräthert worden ist.This example also describes the suitability of the starch derivative as a paper additive, the starch base being converted at the same time by oxidation and with aminoalkyl groups has been etherified before esterification.
Die Verfahrensmaßnahmen des Beispiels 10 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß nur 0,1 Teile 30 %-iges wäßriges Hydroperoxid ohne irgendwelches Calciumhydroxid verwendet wurden und daß die Veretherung nur über einen Zeitraum von 5,75 Stunden durchgeführt wurde. Beim Testen nach der Methode des Teils 2 des Beispiels 1 zeigten diese Diäthylaminoäthyl-(S.G.-¥ert von etwa 0,03)-SuIfοsuccinat-(S.G.Wert von etwa 0,02)-Stärkederivate Pigmentretentionswerte, die mit denjenigen der Testprobe des Beispiels 10 vergleichbar waren.The procedures of Example 10 were repeated with the exception that only 0.1 part of 30% aqueous Hydroperoxides were used without any calcium hydroxide and that etherification only took place over a period of time of 5.75 hours. When tested by the method in Part 2 of Example 1, these showed diethylaminoethyl (S.G.- ¥ ert of about 0.03) -SuIfοsuccinat- (S.G. value of about 0.02) starch derivatives pigment retention values comparable to those of the test sample of Example 10 was.
Dieses Beispiel beschreibt die verbesserte Platz- bzw. Reißfestigkeit, welche bei Verwendung der neuen Zusatzstoffe im Vergleich zu der Festigkeit von entweder unbehandelten Blättern oder von Blättern, die mit einem herkömmlichen Diäthylaminoäthyläther einer phosphorylierten Stärke behandelt worden waren, erhalten wird.This example describes the improved tear resistance, which is achieved when using the new additives compared to the strength of either untreated sheets or sheets made with a conventional Diethylaminoethyl ether of a phosphorylated starch was obtained.
Eine Menge eines Diäthylaminoäthyläther- und Sulfosuccinat-Derivats mit einer Formulierung ähnlich wie die Testprobe des Beispiels 6 wurde nach der allgemeinen Verfahrensweise gemäß Teil 1 des Beispiels 1 hergestellt.A lot of a diethylaminoethyl ether and sulfosuccinate derivative with a formulation similar to the test sample of Example 6, following the general procedure produced according to part 1 of example 1.
609818/1 028609818/1 028
Unter Rühren wurden 2 Proben-Papierherstellungsmassen H und I hergestellt, indem eine variierte Menge der oben beschriebenen Stärkezusatzstoffe zu einer ungebleichten Pulpe gegeben wurde, welche 11,0 Teile Alaun, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, enthielt. Die Zugaben des Stärkezus-atzstoffes erfolgten, um die Papiermasse bei Konzentrationen von 0,5 bzw. 1,5 %, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zu verdünnen. Aus den einzelnen Pulpenmassen wurden sodann auf einer Williams-Standard-Blattform Blätter hergestellt.With stirring, two sample papermaking compositions H and I were prepared by adding a varied amount of the starch additives described above to an unbleached pulp containing 11.0 parts of alum based on the weight of the dry pulp. The starch additive was added to dilute the pulp at concentrations of 0.5 and 1.5 %, based on the dry weight of the pulp. Sheets were then made from the individual pulp masses on a Williams standard sheet mold.
Die Festigkeit dieser Blätter wurde mit der Mullen-Testeinrichtung nach der Verfahrensweise gemäß TAPPI Standards T403, ts-63 bestimmt. Bei der verwendeten Vorrichtung wird ein Papierblatt zwischen zwei ringförmige Platten eingeklemmt, wodurch eine freigelegte kreisförmige Papieroberfläche zurückbleibt, unter der sich ein aufblasbares Kautschukdiaphragma befindet. Wenn Luft in dieses Diaphragma eingepumpt wird, dann expandiert es sich und kommt mit der freigelegten Oberfläche des Papiers in Kontakt. Der Druck, bei dem das Diaphragma das Zerplatzen bzw. Zerreissen des Papiers bewirkt, vrird notiert. Sodann wird daraus der Mullen-Faktor errechnet, indem dieser Wert durch das Basisgewicht des Papiers dividiert wird. Ein höherer Mullen-Faktor zeigt daher- ein stärkeres Papier an.The strength of these sheets was determined with the Mullen test device according to the procedure according to TAPPI standards T403, ts-63. In the apparatus used, a sheet of paper is clamped between two annular plates, leaving an exposed circular paper surface under which an inflatable rubber diaphragm is located. When air is pumped into this diaphragm, it expands and comes into contact with the exposed surface of the paper. The pressure at which the diaphragm causes the paper to burst or tear is noted. The Mullen factor is then calculated from this by dividing this value by the basis weight of the paper. A higher Mullen factor therefore indicates a stronger paper.
Nach den gleichen Papierherstellungs-Verfahrensmaßnahmen wie oben beschrieben wurden Vergleichsblätter hergestellt, wobei in einem Fall eine Kontrollprobe aus einer Standardpulpenmasse mit einem herkömmlichen Diäthylaminoäthyläther des Stärkezusatzstoffes bestand und im anderen Falle die Vergleichsprobe eine Standardpulpenmasse, ohne einen Zusatzstoff war. Die Testergebnisse, ausgedrückt als Mullen-Werte, sind wie folgt:Comparative sheets were prepared according to the same papermaking procedures as described above, in one case a control sample consisting of a standard pulp stock with a conventional diethylaminoethyl ether of the starch additive and in the other case the comparative sample being a standard pulp stock without an additive. The test results, expressed as Mullen values, are as follows:
609 818/1028609 818/1028
■ WertMullen
■ Value
MaterialTested
material
JiAdditives
Ji
92,377.6
92.3
FaktorMullen
factor
Testprobe ITest sample H
Test sample I.
1,50.5
1.5
76,866.8
76.8
1,591.44
1.59
KontrollprobeControl sample
Control sample
1,50.5
1.5
1,451.32
1.45
Blindprobe 60,7 ' 1,12Blank 60.7 '1.12
Die oben angegebenen Werte zeigen eindeutig die verbesserte Platz- bzw. Reißfestigkeit der Blätter, die mit der Pulpe erhalten wurden, welche den erfindungsgemäßen Zusatzstoff enthielten.The values given above clearly show the improved tear resistance of the sheets that come with the pulp which contained the additive according to the invention.
Obgleich in manchen Fällen die neuen Stärkederivate, die sowohl die kationischen oder kationogenen Aminoalkyläthergruppen und die Sulfosuccinatgruppen enthalten, bei niedrigen Alaunkonzentrationen nicht signifikant besser sind als Stärkederivate, die Aminoalkyläthergruppen nur in Kombination mit Phosphatgruppen enthalten, ist doch der wichtige Umstand darin zu sehen, daß das neue Derivat als Pigmentretentions- und Festigkeitszusatzmittel in Gegenwart sowohl von höheren als auch niedrigen Konzentrationen von Alaun wirksam ist. Diese Verbesserungen der Papierqualität, insbesondere hinsichtlich der Pigmentretention, sind größer als bislang durch Zugabe von entsprechenden Mengen anderer Stärkederivate oder irgendwelcher Kombinationen von solchen Derivaten zu Papierpulpen erhalten werden konnten.Although in some cases the new starch derivatives that contain both the cationic or cationogenic aminoalkyl ether groups and which contain sulfosuccinate groups, at low Alum concentrations are not significantly better than starch derivatives, the aminoalkyl ether groups only in combination with phosphate groups, the important fact is to be seen in the fact that the new derivative is used as a pigment retention and strength additives in the presence of both higher and lower concentrations of Alum is effective. These improvements in paper quality, particularly in terms of pigment retention, are greater than before by adding appropriate amounts of other starch derivatives or any combinations of such derivatives to paper pulps could be obtained.
Durch die Erfindung werden somit dem Praktiker neue Papierzusatzstoffe an die Hand gegeben, die bei einer weiten Vielzahl von Bedingungen arbeiten und die dazu imstande sind, Papierprodukte zu ergeben, die durch ihre ausgezeichnete Pigmentretention und durch erhöhte Festigkeit charakterisiert sind.The invention thus provides the practitioner with new paper additives who are able to operate in a wide variety of conditions and are capable of To give paper products, which are characterized by their excellent pigment retention and by increased strength are.
609818/1028609818/1028
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