DE3000502A1 - Leimungsmittel und verfahren zur leimung von papier und pappe - Google Patents
Leimungsmittel und verfahren zur leimung von papier und pappeInfo
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Description
Leimungsmittel und Verfahren zur Leimung von Papier und Pappe
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung bestimmter kationischer Polymerisate bei der Herstellung geleimten Papiers
und geleimter Pappen, insbesondere auf die Herstellung geleimten Papiers und geleimter Pappe, wobei der verwendete Leimstoff
ein hydrophober, gegenüber Cellulose reaktiver Leimstoff, wie ein Ketendimer, ist, und in Kombination damit als Leimungsbeschleuniger
bestimmte kationische Polymerisate verwendet werden, um erheblich höhere Leimung außerhcob der Maschine zu erreichen
als bei alleiniger Verwendung des gegenüber Cellulose reaktiven Leimstoffs.
Die US-PS 3 840 486 offenbart wasserlösliche, wärmehärtbare Harzmittel, die aus der Reaktion von Dicyandiamid, einem
Ammoniumsalz, Formaldehyd und einem Säuresalz eines wasserlöslichen Aminopolyamids, wie dem wasserlöslichen Aminopolyamid
der Umsetzung von Adipinsäure und Diäthylentriamin, stammen.
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Die Harzmittel der US-PS 3 840 486 beschleunigen den dem
Papier durch gegenüber Cellulose reaktive Leimstoffe, wie Ketendimere* Säureanhydride und organische Isocyanate, verliehenen
Leimvorgangο Durch ..Verwendung der harzhartigen Mittel
der US-PS 3 840 486 in Kombination mit den obigen Leimstoffen für Papier ergibt sich eine höhere Leimung außerhalb
der Maschine als bei Verwendung äquivalenter Mengen des Leimstoffs alleine«
Die GB-PS 1 373 788 offenbart die Verwendung von Dicyandiamid/
Formaldehyd-Kondensaten als Leimungsbeschieuniger für Ketendimer-Leimstoffeο
Die US-PS 3 409 500 offenbart ein Verfahren zur Herstellung geleimten
Papiers, bei dem eine wässrige anionische Dispersion hydrophober, organischer, gegenüber Cellulose reaktiver Papierleim-Carbonsäureanhydrid-Teilchen
einer wässrigen Suspension von Cellulosefasern für die Papierherstellung sowie ein wasserlösliches,
auf Cellulose aufziehendes kationisches Polyamin mit einem Molekulargewicht über 1000 in einer Menge, die wenig
stens zur Abscheidung der Anhydridteilchen auf den Fasern und zur Beschleunigung der Geschwindigkeit, mit der das Anhydrid
seine Lexmungseigenschaften auf Cellulosefasern bei 88 bis 1190 bis 2500F) entwickelt, ausreicht, separat zugesetzt werden,
die Suspension zu einer naß aufgelegten Bahn ausgeformt und diese Bahn bei einer Temperatur zwischen 88 und 1210C
C190 und 2500F) getrocknet wird.
In der US-PS 3 409 500, Spalte 3, Zeilen 61 bis 70, wird festgestellt,
daß zu den wirksamsten kationischen Polymerisaten die Ädipinsäure/Polyalkylenpolyamid/Epichlorhydrin-Polymeri"
sate gehören, hergestellt durch Kondensieren von Adipinsäure mit einem Polyalkylenpolyamin zu einem Polyamidpolyamin und
Umsetzen dieses Polymerisats mit Epichlorhydrin» Verfahren zur
Herstellung der Mittel dieses Typs sind in den US-PS"en
2 926 116, 2 926 154 und 3 329 657 offenbart,
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Die kationischen Polymerisate der US-PS'en 2 926 116 und
2 926 154 sind in der US-PS 3 483 077 als brauchbare Retentionshilfsmittel
für Ketendimer-Leimstoffe offenbart, durch die das Leimen verglichen mit kationischem Stärke-Retentionshilfsmittel
verbessert wird.
Die US-PS 3 575 796 offenbart ein Verfahren zum Leimen von Papier- und Pappeerzeugnissen, bei dem in dem wässrigen Pulpebrei
eine wässrige Emulsion einer N-substituierten Aziridin-Verbindung innig verteilt oder auf eine vorbereitete Papierbahn
aufgebracht wird, die mit Hilfe der Reaktion zwischen einer Carbonyl-substituierten α,β-äthylenisch ungesättigten Verbindung,
wie Distearylmaleat, und einem Alkylenimin, wie Äthylenimin, hergestellt wird. Der Leimstoff kann mit einem kationischen
Emulgator, wie kationischer Stärke, zwecks besserer Retention an den Fasern gleichförmig dispergiert werden. Spalte 4, Zeilen
1 bis 44 der US-PS 3 575 796 offenbart weitere kationische Mittel zur Verwendung als Retentionshilfsmittel der erfindungsgemäßen
Leimstoffe, unter denen kationische, wärmehärtende Harze sind, wie die Reaktionsprodukte von zweibasigen Säuren,
Polyalkylenpolyaminen und Epihalogenhydrinen. Ebenfalls in Spalte 4, Zeilen 45 bis 62 ist angegeben, daß die kationischen
Mittel auch als Emulgatoren für den Leimstoff brauchbar sind.
Die US-PS 3 666 512 offenbart Mittel mit hydrophoben, gegenüber
Cellulose reaktiven CarbonsSureanhydriden für die Papierleimung
und einen Katalysator, der die Geschwindigkeit, mit der das Anhydrid seine Leimungseigenschaften entwickelt, wenn
es aus wässrigem Medium auf Cellulose abgeschieden und erwärmt wird, erhöht. Der Katalysator oder Beschleuniger für den Anhydridleim
ist ein wasserlösliches kationisches Salz eines auf Cellulose aufziehenden wasserlöslichen Polyamine. Geeignete
kationische Mittel sind in der Tabelle in Spalte 7 der Patentschrift aufgeführt. Unter den kationischen Mitteln findet
sich ein Aminopolyamid/Epichlorhydrin-Harz, dessen Aminopolyamid
aus Diäthylentriamin und Adipinsäure stammt.
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Die CA-PS 873 777 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der
Maßfestigkeit, Trockenfestigkelt und Durchdringungsfestigkeit
ungeleimten Papiers gegenüber Flüssigkeiten, wozu das Papier mit einem Aminoxid getränkt wird? das die Papierfasern
zu quellen vermag, und mit einem Ketendimer-Papierleim- stoffα worauf das Papier zum Quellen der Papierfasern erwärmt
und das Äminoseid aus dem Papier entfernt wird.
Die US=PS 3 046 186 bezieht sich auf die Herstellung von ungeleimtem
Papier nach dem Holländerzusatzverfahren, wobei eine
wässrige kationische Dispersion eines hydrophoben Ketendimeren
zu einer wässrigen Suspension von Cellulosefasern gegeben wird. Das geleimte Papier wird durch Herstellen einer wässrigen
Suspension von Cellulosefasern für die Papierherstellung und Zusetzen einer Emulsion eines hydrophoben Ketendimeren in
einem wässrigen Medium mit einem kationischen Dispersionsmittel , das ein monomeres oder hochmolekulares hydrophiles
oder wasserlösliches basisches, stickstoffhaltiges grenzflächenaktives
Mittel sein kann, hergestellt. Die Dispersionsmittel
sind in den Spalten 3 und 4 der US-PS 3 046 186 aufgeführt.
Die US-PS 3 006 806 offenbart die gemeinsame Verwendung eines
organischen kationischen Polymerisats mit einem Ketendimeren bei der Papierleimung. Offenbarte kationische Polymerisate
sind Melamin/Formaldehyd-Harze (wie in der US-PS 2 345 543
und 2 559 220 beschrieben), Harnstoff/Formaldehyd-Harze (wie in der US-PS 2 657 132 beschrieben), kationische Maisstärke,
Guanidin/Formaldehyd-Harze (US-PS 2 745 744), Älkylenpolyarain/
Halogenhydrin-Harze (wie in der US-PS 2 601 597 beschrieben) und kationische Harnstoff/Formaldehyd-Harze (wie in den GB-PS"en
675 477 und 677 184 beschrieben).
Die US-PS 3 084 092 bezieht sich auf durch gemeinsame Verwendung eines Äminoharzes und eines hydrophoben organischen Xsocyanats
hergestelltes Papier. In der US-PS 3 084 092 offenbarte
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Aminoharze sind polyfunktionelle Halogenhydrinharze der US-PS
2 595 935, die Dicyandiamid/Formaldehyd/Amin-Polymerisate
der US-PS 2 596 014, die Harnstoff-monosubstituierten Harnstoffharze
der US-PS 2 698 787, die linearen Polyamin/Polyamid-Polymerisate
der US-PS 2 729 560, die durch Copolymerisieren von Acrylamid und Acrylsäure im Molverhältnis 9:1 gebildeten
Polymerisate, die sulfonierten Dimethylolharnstoffharze der US-PS 2 582 840 und die Aminoschwefelsäure/Melamin/Formaldehyd-Harze
der US-PS 2688 607.
Die US-PS 3 248 353 bezieht sich auf wasserlösliche, kationisch aufziehende, chemisch stabile Polymerisate vernetzter langkettiger
Konfiguration, die als Retentionshilfsmittel bei der
Papierherstellung brauchbar sind. Die Polymerisate werden durch praktisch vollständige Umsetzung von Epichlorhydrin mit
einem größeren Anteil eines wasserlöslichen, bifunktionellen Amins als kettenbildender Komponente und einem kleineren Anteil
eines wasserlöslichen polyfunktionellen Amins mit einer Funktionalität über 2 als Komponente, die see.-Amin-Bindungen in
der Kette ausbildet, wobei das Verhältnis der Funktionalität des Epichlorhydrins zur Gesamtfunktionalität der Amine praktisch
1:1 ist, bis kurz vor den Gelierungspunkt hergestellt. Bifunktionelle Amine sind z.B. Methylamin, Ä'thylamin, Äthanolamin,
Propylamin, Ν,Ν'-Dimethyläthylendiamin, Piperazin
und Anilin (vgl. Spalte 2, Zeilen 8 bis 16). Polyfunktionelle Amine sind in Spalte 2, Zeilen 17 bis 25 und 32 bis 38 offenbart
und umfassen Amine, wie Ammoniak, Äthylendiamin, N-Methyläthylendiamin,
Diäthylentriamin, Istraäthylenpentamin, p-Phenylendiamin,
ρ,ρ1-Bisanilin und 1 , S-Diamino^-propanol.
Die Polymerisate sind als Retentionshilfsmittel für höhere Fettsäureisocyanate, die höheren Fettsäureketendimeren und
die höheren Fettsäureanhydride brauchbar (vgl. Spalte 3, Zeilen 18 bis 51) ..
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Srfindungsgemäß wird ein Leimungsmittel geschaffen, das einen
gegenüber Cellulose reaktiven Leimstoff, wie ein Ketendimer,
ein Säureanhydrid oder ein organisches Isocyanate in einer wässrigen Emulsion aufweist; die auch einen Leimungsbeschleuniger
enthält, der die Geschwindigkeit der Leimung des Leimstoffs erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß der Leimungsbeschleuniger
ein kationisches Polymerisat aus der Gruppe (1) eines kationischen Polymerisats„ erhalten durch umsetzen eines Epihalogenhydrine
mit einem Kondensat aus der Kondensation von Dicyandiamid oder Cyanamid mit Bisaminopropylpiperazin oder (2}
eines kationischen Polymerisats, erhalten durch Kondensation eines Epihalogenhydrins mit Bisaminopropylpiperazin,ist=
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Verfahren
zum Leimen von Papier mit einem gegenüber Cellulose reaktiven Leimstoff in Kombination mit einem Leimungsbeschleuniger,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leimungsbeschleuniger ein kationisches Polymerisat aus der Gruppe (1) eines kationischen
Polymeren, erhalten durch Umsetzen eines Epihalogenhydrins mit (i) einem Kondensat aus der Kondensation von Bisaminopropylpiperazin
und Dicyandiamid in einem Molverhältnis von Bisaminopropylpiperazin zu Dicyandiamid von etwa 0,5s1
bis 1s0,5 oder (ii) einem Kondensat aus der Kondensation von
Bisaminopropylpiperazin und Cyanamid in einem Molverhältnis von Bisaminopropylpiperazin zu Cyanamid von etwa 0,5s2 bis
1s1, wobei die eingesetzte Menge des Epihalogenhydrins 0,3 bis
2 Mol pro Mol im Kondensat vorhandenen Aminostickstoffs ist,
oder .(2) eines kationischen Polymerisats, erhalten durch Kondensation von Bisaminopropylpiperazin und einem Epihalogenhydrin
in einem Molverhältnis von Bisaminopropylpiperazin zu Epihalogenhydrin von 1s 3 bis 1s 8, wobei die Menge des eingesetzten
Leimungsbeschleunigers eine zur Steigerung der Leimungseigenschaften des Leimstoffs außerhalb der Maschine ausreichende
Menge ist, ist.
S(V
Die bevorzugten Leimungsmittel stellen eine wässrige Emulsion dar, die einen Emulgator wie den gegenüber Cellulose reaktiven
Leimstoff, ein kationisches Polymerisat, wie oben definiert, enthält. Der Begriff "Emulsion" wird hier, wie auf dem Fachgebiet
üblich, entweder in der Bedeutung einer Dispersion des Flüssigkeit-in-Flüssigkeit-Typs oder des Feststoff-in-Flüssigkeit-Typs
verstanden.
Der Ausdruck Leimungseigenschaften außerhalb der Maschine bezieht sich auf den Grad der Leimung, der erreicht wird, wenn
das Papier die Papiermaschine verläßt, nicht etwa auf den Grad, der eventuell nach der Zeit erreicht wird, die für die vollständige
Reaktion zwischen dem Leimstoff und der Cellulose erforderlich ist.
Wässrige Emulsionen hydrophober, gegenüber Cellulose reaktiver Leimstoffe sind auf dem Fachgebiet bekannt und im Handel erhältlich.
Zur Herstellung der neuen, erfindungsgemäßen Leimungsmittel wird mit der Emulsion eine zur Erhöhung der Leimwirkung
des Leimstoffs ausreichende Menge kationischen Polymerisats gründlich gemischt. Es wurde festgestellt, daß 0,25 bis
3 Gewichtsteile des kationischen Polymerisats pro Gewichtsteil des in der Emulsion vorliegenden hydrophoben, gegenüber Cellulose
reaktiven Leimstoffs gute Ergebnisse liefern.
So sind die erfindungsgemäßen neuen Leimungsmittel wässrige Emulsionen, die im wesentlichen aus einem hydrophoben, gegenüber
Cellulose reaktiven Leimstoff, wie einem Ketendimeren,
wenigstens einem Emulgator und als Leimungsbeschleuniger wenigstens einem der neuen kationischen Polymerisate bestehen. Die
eingesetzte Menge an Emulgator(en) wird die Menge sein, die zur Erzielung und Aufrechterhaltung einer für längere Zeit
stabilen Emulsion ausreicht, und sie liegt im Bereich fachmännischen
Könnens.
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Der verwendete Emulgator kann unter herkömmlicherweise bei der Herstellung von Emulsionen gegenüber Cellulose reaktiver
Leimstoffe verwendeten Emulgatoren ausgewählt werden. Solche Emulgatoren sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und umfassen
kationische Stärken, die wasserlösliche Stärken sind und genügend kationische Aminogruppen, quaternäre Ammoniumgruppen
oder andere kationische Gruppen aufweisen, um die Stärke als Ganzes auf Cellulose aufziehend zu machen. Ein Beispiel für
solch eine kationische Stärke ist die kationische aminmodifizierte
Stärke, die in der GB-PS 903 416 beschrieben ist.
Sin weiterer Emulgator, der verwendet werden kann, ist ein wasserlösliches
, kationisches, wärmehärtendes Harz, erhalten durch
Umsetzen von Epichlorhydrin mit einem wasserlöslichen Aminopolyamid
aus einer Dicarbonsäure und einem Polyalkylenpolyamin. Harze dieses Typs sind in der GB-PS 865 727 beschriebene
Als Leimungsbeschleuniger brauchbare kationische Polymerisate
sind nachfolgend angegeben.
Das kationische Polymerisat (1) ist ein stickstoffhaltiges Polymerisat,
erhalten zunächst durch Kondensieren von Bisaminopropylpiperazin mit Dicyandiamid oder Cyanamid. Die Kondensationsreaktion
führt zu einem niedermolekularen Polymerisat, das dann mit einem Epihalogenhydrin, wie Epichlorhydrin, umgesetzt
wird ο
Das kationische Polymerisat (1) wird in zwei Stufen hergestellt. Zuerst wird ein Vorpolymer-Kondensat durch Kondensieren von
Bisaminopropylpiperazin (BAPP) und Dicyandiamid in einem Moiverhältnis
von BAPP zu Dicyandiamid von etwa 0,5si bis 1s0,5
hergestellt. Das bevorzugte Molverhältnis ist 1s1„ Die Reaktionskompenenten
werden zusammengemischt und für 0,5 bis 4 h auf eine Temperatur von etwa 150 bis 22O0C erwärmt, wobei die Zeit umgekehrt
zur Temperatur variiert. Bei der Reaktion entwickelt sich Ammoniak, und die Reaktion ist praktisch beendet, wenn diese
OTj-Entwicklung aufhört. Das Vorpolymer wird dann in wässrigem
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Medium mit einem Epihalogenhydrin umgesetzt. Die Reaktion mit Epihalogenhydrin erfolgt bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise
bei einer Temperatur von 50 bis 8O0C, bis das Reaktionsprodukt
eine Viskosität, gemessen nach der Gardner-Holdt-Skala,
von F bis S hat. Die eingesetzte Menge des Epihalogenhydrine kann zwischen 0,3 und 2 Mol, vorzugsweise 1 bis 1,5 Mol
pro Mol in dem Vorpolymer-Kondensat vorhandenem Aminostickstoff liegen. Wird anstelle von Dicyandiamid Cyanamid verwendet,
ist die Zahl der Mole an Cyanamid doppelt so groß wie die Zahl der Mole an Dicyandiamid.
In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Teile und Prozentsätze
auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung des kationischen Polymerisats (1).
In einen 1 1-Dreihalsrundkolben mit einem mechanischen Rührer,
einem Heizmantel, einer Temperaturregelung und einem Rückflußkühler, an eine Wasserfalle angeschlossen, wurden 200 g
(1 Mol) Bisaminopropylpiperazin und 84 g (1 Mol) Dicyandiamid gegeben. Dann wurde unter Ammoniakentwicklung auf 1600C erwärmt.
Bei dieser Temperatur wurde 3 h gehalten, wobei mehr als 1 Mol Ammoniak aufgefangen wurde, und dann wurde die Reaktion
durch Zugabe von 284 g destilxiertem Wasser abgeschreckt, was eine wässrige Dispersion mit 44,4 % Gesamtfeststoffen lieferte.
Ein 500 ml-Dreihalsrundkolben mit einer großen vierten
öffnung zum Einsetzen von pH-Elektroden zwecks Verfolgung der Reaktion wurde mit einem mechanischen Rührer, einem Rückflußkühler und einem Spurlin-Spence-Viskometer ausgestattet (im
wesentlichen ein Rohr mit einer feinen Bohrung mit einem 5 ml-Behälter,
der durch Saugwirkung gefüllt wird, und die Zeit, die benötigt wird, um eine festgelegte Strecke zu durchströmen,
wird gemessen). Dieser Reaktionskolben wurde mit 113 g (50 g
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Vorpolymerfeststoffe) der t-jässrigen Lösung des oben hergestellten
Vorpolymer-Kondensats (entsprechend 0,4 Amln-Äqui~
valenten) und 87 g destilliertem Wasser beschickt, um das Material auf 25 % Feststoffe zu verdünnen» Dann wurden 46 g
C0c-5 Mol) Epichlorhydrin zugesetzt= Der pH zu Beginn der
Reaktion war 12,1. Es fand exotherme Reaktion statt, die die
Temperatur auf 6O0C brachte, und dann wurde Wärme zugeführt,
um die Temperatur bei 700C zu halten. Die Viskosität begann
45 min nach Spichlorhydrin-Zugabe anzusteigen, als der pH
7z?0 "war. Die Reaktionsmasse wurde weitere 45 min erwärmt, t»robei
die Viskosität auf 15 s beim Spurlin-Spence-Viskometer stieg !entsprechend einer Gardner-Holdt-Viskosität E) , und
die Reaktion wurde durch Zugabe von 234 g destilliertem Masser und 14,4 g Ameisensäure abgeschreckt, was den pH des
Produkts auf 4,0 herabsetzte. Der Gesamtfeststoffgehalt betrug 24,0 %..
Das kationische Polymerisat (2) ist ein stickstoffhaltiges Polymerisat, erhalten durch Kondensieren eines Älkylendiamins
mit einem Epihalogenhydrin, wie Epichlorhydrin, in einem Molverhältnis
von Älkylendiamin zu Spihalogenhydrin von 2 s1. Das Produkt dieser Reaktion wird mit Dicyandiamid oder Cyanamid
zu einem niedermolekularen Polymerisat umgesetzt, das dann mit einem Epihalogenhydrin, wie Epichlorhydrin, umgesetzt
wird. Beispiele für Alkylendiamine, die bei der Herstellung
dieses kationischen Polymerisats (2) verwendet werden können, sind Äthylendiamin, Propylendiamin und Hexamethylendiamin=
Gemische von zwei oder mehreren Alkylendiaminen können, wenn
gewünscht, verwendet werden.
Das kationische Polymerisat (2) wird in drei Stufen hergestellt,
Zuerst wird Älkylendiamin mit einem Epihalogenhydrin in einem
Molverhältnis von 2s1 bei einer Temperatur von 50 bis 800C
über 1 bis 3 h zu einem Reaktionsprodukt umgesetzt (die Zeit variiert umgekehrt sur Temperatur). Dieses Reaktionsprodukt
wird dann 0,5 bis 4 h mit Dicyandiamid bei einer Temperatur von 150 bis 2200C umgesetzt, wobei die Zeit umgekehrt zur
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Temperatur variiert. Die verwendete Dicyandiamid-Menge beträgt
1 bis 2 Mol pro Mol des bei der Reaktion mit dem Alkylenpolyamin eingesetzten Epichlorhydrins, wobei 1 Mol
bevorzugt ist. Dieses Reaktionsprodukt wird dann mit Epihalogenhydrin in einer Menge von 2 bis 2,5 Mol pro Mol des
bei der Reaktion mit dem Alkylendiamin eingesetzten Epihalogenhydrins bei einer Temperatur von 25 bis 700C für 1 bis 4 h
umgesetzt (die Zeit variiert umgekehrt zur Temperatur). Wird Cyanamid anstelle von Dicyandiamid verwendet, ist die doppelte
Molmenge zu verwenden.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung des kationischen Polymerisats (2).
In einen 500 ml-Dreihalsrundkolben mit einem Heizmantel, einer
Temperaturüberwachung, einem mechanischen Rührer und einem
Rückflußkühler, an eine Wasserfalle angeschlossen, wurden 120 g (2 Mol) Äthylendiamin gegeben. Es wurde auf 500C erwärmt,
und 92 g (1 Mol) Epichlorhydrin wurden über 2 h zugetropft. Die Temperatur konnte auf 60°Csteigen, dann wurde
durch Wärmezufuhr auf 8O0C erhöht. Darauf wurde der Kolbeninhalt
mit 84 g (1 Mol) Dicyandiamid versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 1600C erwärmt und 2 h bei dieser Temperatur gehalten.
Etwa 1,8 Mol NH3 entwickelten sich während der Kondensationsreaktion.
300 ml Wasser wurden zugesetzt, um eine Reaktionsmasse mit 48 % Feststoffen zu erhalten. 104 g dieser
Reaktionsmasse mit 48 % Feststoffen (50 g Feststoffe) wurden mit Wasser auf 25 % Feststoffe verdünnt, und 43 g Epichlorhydrin
wurden über 15 min zugesetzt. Diese Reaktionsmasse wurde auf 700C erwärmt und 5 h bei dieser Temperatur gehalten.
Das Endprodukt bestand aus 32 Gew.-% Feststoffen.
Das kationische Polymerisat (3) ist ein stickstoffhaltiges Polymerisat, erhalten durch Kondensieren von 1,3-Dicyanobenzol
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mit einem Polyalkylenpolyamin zu einem niedermolekularen Polymerisat. Das erhaltene Polymerisat wird dann mit einem
Epihalogenhydrine wie Epichlorhydrin, umgesetzt. Das zur
Herstellung des kationischen Polymerisats (3) verwendete Polyalkylenpolyamin kann ein Polyäthylenpolyamin, ein PoIypropylenpolyamin,
ein Polybutylenpolyamin und dgl. sein. Spezielle Beispiele solcher Polyalkylenpolyamine sind Diethylentriamine
Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentarain und Dipropylentriamino
Das kationische Polymerisat (3) tcLrd in zwei Stufen hergestellt,
Zuerst wird 1?3-Dicyanobenzol mit einem Polyalkylenpolyamin
im Molverhältnis 1s1 zu einem Vorpolymer-Kondensat kondensiert.
Diese Kondensationsreaktion erfolgt 1 bis 4 h bei einer Temperatur von 150 bis 2000C Die Zeit variiert umgekehrt zur
Temperatur. Das Vorpolymer-Kondensat ttfird dann in wässrigem
Medium mit einem Epihalogenhydrin etwa 1 bis 4 h bei erhöhter Temperatur„ vorzugsvieise 50 bis 900C, umgesetzt. Die Zeit
variiert umgekehrt zur Temperatur. Ein Mol Epihalogenhydrin wird für jedes Mol in dem Vorpolymer-Kondensat vorhandenen
Äminostickstoffs eingesetzt.
Eine Ausstattung wie in Beispiel 2 wurde auch bei diesem Beispiel verwendet. 64 g (0,5 Mol) 1„3-Dicyanobenzol und 51„5 g
(0,5 Mol) Diäthylentriamin wurden in den Kolben gegeben, und das Gemisch auf eine Temperatur von 165°C gebracht und 4 h bei
dieser Temperatur gehalten. Während dieser Zeit entwickelten sich etwa 0,5 Mol NH^o Das Reaktionsprodukt wurde auf Raumtemperatur
(etwa 23°C) gekühlt. 23 g des Reaktionsprodukts CO7H Ämin-Äquivalente) wurden in 25 g Methanol gelöst, dann
wurden 75 g Wasser zugesetzt, darauf 15 g (0,16 Mol) Epichlorhydr
in, und das Reaktionsgemisch wrde auf 9O0C erwärmt und
etwa 2 h bei dieser Temperatur gehalten. Das Produkt bestand
aus 29 Gew.-% Feststoffen.
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s/v
Das kationische Polymerisat (4) ist ein stickstoffhaltiges Polymerisat/ erhalten durch Kondensation von Bisaminopropylpiperazin
mit einem Epihalogenhydrin/ wie Epichlorhydrin.
Das kationische Polymerisat (4) wird durch Kondensationsreaktion von Bisaminopropylpiperazin und einem Epihalogenhydrin
im Molverhältnis Bisaminopropylpiperazin zu Epihalogenhydrin von 1:3 bis 1:8, vorzugsweise 1:4, hergestellt. Die Reaktion
erfolgt bei einer Temperatur von 50 bis 9O0C, bis das Reaktionsprodukt
eine Viskosität, gemessen nach der Gradner-Holdt-Skala,
von F bis S hat. Dies erfordert gewöhnlich 1 bis 4 h je nach der angewandten Temperatur.
Bei diesem Beispiel wurde eine Apparatur wie in Beispiel 2 verwendet. 64 g (0,32 Mol) Bisaminopropylpiperazin wurden
mit 354 g Wasser im Kolben gemischt, und 125 g (1,34 Mol) Epichlorhydrin wurden langsam über 15 min zugesetzt.
Bei der Zugabe des Epichlorhydrins stieg die Temperatur der Reaktionsmasse rasch auf 700C, und mit einem Kühlwasserbad
wurde die Temperatur bei 700C gehalten. Nach beendeter Epichlorhydrinzugabe
wurde das Kühlbad entfernt und die Temperatur bei 7O0C mit einem Heizmantel gehalten. Die Viskosität stieg
allmählich über 1,5 h auf eine Gerdner-Holdt-Viskosität von N.
Die Reaktion wurde durch Zugabe von 398 g Wasser, 6 g Ameisensäure
und Außenkühlung abgeschreckt. Die erhaltene Lösung hatte einen Feststoffgehalt von 20 % und einen pH-Wert von
Als gegenüber Cellulose reaktive Leimstoffe für Papier brauchbare
Säureanhydride sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und umfassen (A) Kolophoniumanhydrid, vgl. US-PS 3 582 464,
(B) Anhydride der Struktur
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t-rorin-S^ ©in gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoff
rest ist j. der ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Mkylrest
sei» kann, ein aromatisch substituierter Alkylrest oder
ein alky!substituierter aromatischer Rest, solange der Kohlen
wasserstoff rest insgesamt 11 bis 39 Kohlenstoffatome aufweist
und CC) cyclische Dicarbonsäureanhydride der Struktur
worin R' einen Dimethylen- oder Trimethylenrest bedeutet und
E" ein Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen
ist, ausgewählt aus der Gruppe Älkyl, Alkenyl, Aralkyl oder
Äralkenyl. Substituierte, cyclische Dicarbonsäureanhydride,
die unter obige Formel (II) fallen, sind substituierte Bernsteinsäure- und Glutarsäureanhydride. In der obigen Formel
CH kann jeder Rest R. der gleiche Kohlenwasserstoffrest oder
jeder Rest R^ ein verschiedener Kohlenwasserstoffrest sein»
Spezielle Beispiele für Anhydride der Formel (I) sind Myristoylanhydride
Palmitoy!anhydride Oleoylanhydrid und Stearoyl-
130028/0280
-yr-
Spezielle Beispiele für Anhydride der Formel (II) sind Isooctadeceny!bernsteinsäureanhydrid/ n-Hexadeceny!bernsteinsäureanhydrid,
Octenylbernsteinsäureanhydrid und öctylglutarsäureanhydrid.
Als Leimstoffe für Papier verwendete hydrophobe organische Isocyanate sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Beste Ergebnisse
werden erzielt, wenn die Kohlenwasserstoffketten der Isocyanate wenigstens 12 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 14 bis
36 Kohlenstoffatome enthalten. Solche Isocyanate sind z.B. Kolophoniumisocyanat, Dodecylisocyanat, Octadecylisocyanat,
Tetradecylisocyanat, 6-Äthyldecylisocyanat, 6-Phenyldecylisocyanat
und Polyisocyanate, wie 1,18-Octadecyldiisocyanat
und 1,12-Dodecyldiisocyanat, wobei eine langkettige Alkylgruppe
zwei Isocyanatresten dient und dem Molekül als Ganzem hydrophobe Eigenschaften verleiht.
Als gegenüber Cellulose reaktive Leimstoffe verwendete Ketendimere
sind Dimere der Formel:
(R111CH=C=O)2
worin R"1 ein Kohlenwasserstoffrest, wie Alkyl mit wenigstens
8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen, Aryl, Aralkyl und Alkaryl ist. Bei der Benennung von
Ketendimeren wird der Rest R"' benannt, ihm folgt dann "Ketendimer".
So ist Phenylketendimer
CH»C«O
Benzylketendimer
CH2-CH=C=O
130028/0280
und Decylketendimer ist (C10H21CH=C=O)2» Beispiele für Ketendimer©
sind Oetyl-, Decyl=, DodecyX·=, Tetradecyl-, Hexadecyl-=,
Octadecyl- , Sicosyl-, Docosyl-, Tetracosyl-, Phenyl-,
Benzyl-=ß=naphthyl- und Cyclohescylketendimere sowie die Ketendimeren,,
die aus Montansäure, Naphthensäure, & ' -Decylen-
Q 1 Π
säure, Δ. " -Dodecylensäure, Palmitoleinsäure, Oleinsäure,
Ricinolsäure, Linolsäure, Linolensäure und Eläostearinsäure hergestellt wurden, sowie Ketendimere, die aus natürlich vorkommenden
Fettsäuregemischen hergestellt wurden, tirie solchen
Gemischen, die in Kokosnußöl, Babassuöl, Palmkernöl, Palmöl,
Olivenöl, Erdnußöl, Rapsöl, Rindertalg, Flomen und Walspeck oder -trän zu finden sind» Gemische irgendvjelcher der vorgenannten
Fettsäuren miteinander können auch verwendet werden.
Eine Emulsion eines aus einem Gemisch von Palmitin- und Stearinsäure
hergestellten Ketendimeren wird durch Zusammenmischen von 380 Teilen Wasser, 60 Teilen kationischer Maisstärke und
10 Teilen Hatriumligninsulfonat hergestellt ο Das Gemisch wird
mit 98%iger Schwefelsäure auf einen pH von etwa 3?5 eingestellt,
Das erhaltene Gemisch wird" etwa 1 h auf 90 bis 950C erwärmt.
Wasser wird dann dem Gemisch in ausreichender Menge zugesetzt,, um ein Gemisch von 1750 Teilen (Gesamtgewicht) zu liefern.
Etwa 240 Teile des Ketendimeren werden in das Gemisch zusammen rait 2,4 Teilen Thiadiazin eingerührt. Das Thiadiazin wird als
Konservierungsmittel verwendet» Das erhaltene Vorgemisch (bei 55°C| itfird in einem einzigen Durchgang durch einen Homogenlsator
bei etwa 280 bar (4000 psi) homogenisiert» Das homogenisierte Produkt wird mit Wasser auf einen Ketendimer-Feststoffgehalt
von etwa β % verdünnt=
Wie auf dem Fachgebiet bekannt, itferden hydrophobe, gegenüber
Cellulose reaktive Leimstoffe als interne und externe Leimung voa Papier verwendet» Die erfindungsgemäßen Beschleuniger
können in Kombination mit dem Leimstoff nach jeder Methode
130028/028 0
verwendet werden.
Beispiel 6
Beispiel 6
Die Produkte der Beispiele 1 und 5 wurden unter Zusatz von Wasser, je nach Erfordernis, zu einem wässrigen Leimungsmittel
aus 0,10 % Ketendimerem und 0,10 % des stickstoffhaltigen
Polymerisats des Beispiels 1 kombiniert.
Die Produkte der Beispiele 2 und 5 wurden unter Zusatz von
Wasser, je nach Erfordernis, zu einem wässrigen Leimungsmittel mit 0,10 % Ketendimerem und 0,10 % des stickstoffhaltigen
Polymerisats des Beispiels 2 kombiniert.
Die Produkte der Beispiele 3 und 5 wurden unter Zusatz von Wasser, je nach Erfordernis, zu einem wässrigen Leimungsmittel
mit 0,10 % Ketendimerem und 0,10 % des stickstoffhaltigen Polymerisats des Beispiels 3 kombiniert.
Die Produkte der Beispiele 4 und 5 wurden unter Zusatz von Wasser, je nach Erfordernis, zu einem wässrigen Leimungsmittel
mit 0,10 % Ketendimerem und 0,10 % des stickstoffhaltigen Polymerisats des Beispiels 4 kombiniert.
Ein wässriges Leimungsmittel wurde zu einem Leimungsmittel wie in den Beispielen 6, 7, 8 und 9 hergestellt, mit der Ausnahme,
daß als stickstoffhaltiges Polymerisat ein Aminopolyamid/Epichlorhydrin-Harz
eingesetzt wurde. Das Aminopolyamid
130028/0280
stammte aus Adipinsäure und Diäthylentriamin. Die Testergebnisse
zeigen, daß-dieses kationische Polymerisat nicht als Beschleuniger
für Ketendimer wirkt»
Die obigen Leimungsmittel werden auf die Oberfläche einer Bahn
Wasserpapier von 65,10 g/m2 (40 lb/3000 ft2) aufgebracht» Die
Bahn ist aus einem SQsSO-Hartholz/Weichholz-Pulpengemisch auf
einer Pilotpapiermaschine hergestellt« Jedes Leimungsmittel wird vor dem Aufbringen auf die Bahn im Spalt einer horizontalen
Leimpresse auf pH 7 eingestellt» Die Leimpresse läuft mit 12,2 m/min (40 ft/min), und die Haßaufnähme ist 70 %. Die Retention
des KetendimerIeims ist bei allen Durchgängen die gleiche»
Die geleimten Bahnen werden 20 s bei 930C auf einem Labortromme
!trockner auf 5 % Feuchtigkeit getrocknet» Die Leimung
wird nach dem Hercules=Leimtest mit der Testlösung Nr. 2 auf
die angezeigte Reflexion gemessen» Die Daten außerhalb der Maschine werden innerhalb 2 min Trocknen erhalten, die Daten natürlicher
Alterung nach 2 bis 5 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur»
Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, daß Ketendimerleim
praktisch alle Leimungseigenschaften im Papier in 3 Tagen entwickelt. Danach bleiben die Leimeigenschaften des Papiers
praktisch gleich» Das Ergebnis außerhalb der Maschine ist das kritische Ergebnis, da es die Geschwindigkeit wiederspiegelt,
mit der sich die Leimung entwickelt= Die Oberflächenanitfondung
der Leimungsmittel beseitigt alle Retentionseinflüsse des verwendeten kationischen Polymerisats.
Leimungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle I wiedergegebens
130028/0280
Leimungs- mittel des Beispiels |
Hercules Lei: |
6 | außerhalb der Maschine zu 80 % Reflexion |
7 | 127 |
8 | 26 |
9 | 15 |
10 | 165 |
Kontrolle | 0 |
(Ketendimer | |
alleine) | |
0 |
natürlich gealtert zu 85 % Reflexion
540 517 450 536 525
450
Die vorstehende Beschreibung veranschaulicht lediglich die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
13002870280
Claims (9)
- Dumas No.PatentansprücheLeimungsmittel insbesondere für Papier und Pappe in Form einer wässrigen Emulsion mit (A) einem hydrophoben, gegenüber Cellulose reaktiven Leimstoff und (B) einem kationischen Polymerisat aus der Gruppe (1) eines kationischen Polymerisats, erhalten durch Umsetzen eines Epihalogenhydrins mit einem Kondensat aus der Kondensation von Dicyandiamid oder Cyanamid mit einem Bisaminopropylpiperazin oder (2) eines kationischen Polymerisats, erhalten durch Kondensieren eines Epihalogenhydrins mit Bisaminopropylpiperazin»
- 2. Leimungsmittel nach Anspruch 1, dessen Leimstoff ein Ketendimer und dessen kationisches Polymerisat das Polymerisat(1) ist.
- 3. Leimungsmittel nach Anspruch 2, dessen Epihalogenhydrin des kationischen Polymerisats (1) Epichlorhydrin ist,
- 4. Leimungsmittel nach Anspruch 1, dessen Leimstoff ein Ketendimer und dessen kationisches Polymerisat das Polymerisat(2) ist.
- 5. Leimungsmittel nach Anspruch 4, dessen Epihalogenhydrin des kationischen Polymerisats (2) Epichlorhydrin ist.
- 6. Verfahren zur internen oder externen Leimung von Papier unter Verwendung eines Leimungsmittels gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem hydrophoben, gegenüber Cellulose reaktiven Leimstoff (A) aus der Gruppe der Ketendimeren, Säureanhydriden und organischen Isocyanaten ein Leimungsbeschleuniger (B) eingesetzt wird bestehend aus einem kationischen Polymer aus der Gruppe (1) einem kationischen Polymer erhalten durch Reaktion eines Epihalohydrins mit (i) einem Kondensat aus der Kondensation von Bisaminopropylpiperazin und Dicyandiamid in einem Molverhältnis von etwa 0,5:1 bis 1:0,5 oder (ix) einem Kondensat von Bisaminopropylpiperazin und Cyanamid in einem Molverhältnis von etwa 0,5:2 bis 1:1, wobei die Menge des eingesetzten Epihalogenhydrins 0,3 bis 2 Mol pro Mol des im Kondensat vorhandenen Aminostickstoffs beträgt, oder (2) einem kationischen Polymer erhalten durch Kondensation von Bisaminopropylpiperazin und Epihalogenhydrin in einem Molverhältnis von 1:3 bis 1:8, wobei die Menge des eingesetzten Leimungsbeschleunigers eine zur Steigerung der Leimungseigenschaften des Leimstoffs außerhalb der Maschine ausreichende Menge ist.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, v, „£>ei das zur Herstellung der kationischen Polymerisate (1) und (2) verwendete Epihalogenhydrin Epichlorhydrin ist.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des kationischen Polymerisats (1) das Molverhältnis von Bisaminopropylpiperazin und Dicyandiamid 1:1 bzw. das Molverhältnis von Bisaminopropylpiperazin und Cyanamid 1:2 ist, wobei die Menge des eingesetzten Epichlorhydrins 1 bis130028/02803000501,5 Mol pro Mol des im Kondensat vorhandenen Aminstickstoffs beträgt, oder im Falle des kationischen Polymerisats (2) das MolverhSltnis von Bisaminopropylpiperazins zu Epichlorhydrin 1s 4 ist„
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leimstoff ein Ketendimer und der Leimungsbeschleuniger das kationische Polymerisat (1) ist»130028/0280
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EP0088272B1 (de) | Leimungsmittel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: LEDERER, F., DIPL.-CHEM. DR., PAT.-ANW., 8000 MUEN |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |