DE3515480A1 - Kationische leimungsmittel - Google Patents

Kationische leimungsmittel

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DE3515480A1 DE19853515480 DE3515480A DE3515480A1 DE 3515480 A1 DE3515480 A1 DE 3515480A1 DE 19853515480 DE19853515480 DE 19853515480 DE 3515480 A DE3515480 A DE 3515480A DE 3515480 A1 DE3515480 A1 DE 3515480A1
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Wulf Von Dr. 5090 Leverkusen Bonin
Heinz 5090 Leverkusen Bäumgen
Joachim Dr. 5068 Odenthal König
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H17/03Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/07Nitrogen-containing compounds

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Description

  • Kationische Leimunqsmittel Die vorliegende Erfindung betrifft Leimungsmittel insbesondere für Papier, in Form waßriger Zubereitungen von speziellen Quaternierungsprodukten basischer Fettsäureamide, die sich von Fettsäuren mit Schmelzpunkten von über 30"C und Amingemischen ableiten.
  • Als konventionelles Masseleimungsmittel für Papier werden die sogenannten Harzleime auf Abietinsäurebasis verwendet, Da diese Leimungsmittel jedoch nicht allen Ansprüchen genügen, z.B. indem sie Alaun als Zusatzmittel erfordern, hat man inzwischen synthetische nicht auf den Zusatz von Alaun angewiesene Masseleimungsmittelgrundstoffe entwickelt, wie z.B. Fettsäureanhydride bzw, Ketene, Isocyanate oder Chlorcarbonylderivate von Fettsäuren, Allen diesen neueren Leimungsmitteln ist gemeinsam, daß sie schwierig emulgierbar sind, daß vielfach spezielle z.B.
  • kationische Zusatzstoffe mitverwendet werden müssen, um eine zufriedenstellende Leimung zu erzielen, und daß diese Leimungsmittel in wäßriger Emulsion nur beschränkt und oftmals unzureichend bei Raumtemperatur lagerfahig sind, da die Keten-, Anhydrid- oder Isocyanatgruppen hydrolysierbar, d.h. wasserempfindlich sind. Auch Stearinsäure oder Umsetzungsprodukte von Fettsäuren und aliphatischen Aminen mit Maleinanhydrid sind als Masseleimungsmittel in Betracht zu ziehen, erreichen aber gute Wirksamkeit nur bei hohen Einsatzmengen bzw. erfordern Alaunzusätze.
  • Gemäß DE-OS 1 771 243 können auch Umsetzungsprodukte aus polymeren Fettsäuren und Polyaminen, wenn sie mit einer genau definierten Menge Epichlorhydrin umgesetzt werden, als Masseleimungsmittel verwendet werden.
  • Der Masseleimungseffekt ist jedoch bei diesen Substanzen nur schwach ausgebildet, während sie sich gut für die Oberflächenleimung eignen.
  • Es wurde auch gemäß DE-OS 28 56 858 gefunden, daß sich vorwiegend di-basische Amide aus technischen Gemischen oligomerer Alkylenamine mit mehr als 2 N-Atomen und bei Raumtemperatur festen C10-C26-Fettsäuren, insbesondere C12-C18-Fettsäuren, wie Laurin-, Myristin-, Palmitin- und Stearinsäure, wobei letztere bevorzugt ist, in Form ihrer in Gegenwart von Wasser hergestellten Quaternierungsprodukte mit (bezogen auf Aminogruppen im Amid) 0,5 bis 1 Äquivalent Epichlorhydrin hervorragend als Leimungsmittel vor allem als Masseleimungsmittel eignen, insbesondere, wenn ihren wäßrigen Zubereitungen 0,01 bis 5 Gew.-% eines Elektrolyten (bezogen auf Feststoff) zugesetzt worden ist.
  • Diese Leimungsmittel werden als wäßrige Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Leimungsmitteln, eingesetzt, Gegenstand eines vorgängigen älteren Vorschlags (DE-OS 28 19 039) sind außerdem Leimungsmittel für Papier in Form einer Zubereitung von Salzen undloder Quaternierungsprodukten von basischen Fettsäureamiden, die sich von Fettsäuren mit Schmelzpunkten von über 30"C ableiten, Gegenstand eines weiteren Vorschlags (DE-OS 28 38 270) sind Papierleimungsmittel, bestehend aus einer waßrigen Zubereitung quaternierter basischer Fettsäureamide, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens di-basische Amide von Fettsäuren mit Schmelzpunkten über 30"C und Aminen der allgemeinen Formel H2N-R-(NH-R ) -NH2 verwendet, wobei R und R gleich oder verschieden sind und einen Alkylenrest mit 2 oder 3 C-Atomen bedeuten, und n einen Wert von 1 bis 6 hat, die Amide mit 0,5 bis 1 Äquivalent Epichlorhydrin (bezogen auf Aminogruppen im basischen Amid) in Gegenwart von Wasser quaterniert und dann gegebenenfalls mit weiterem Wasser auf eine gewünschte Feststoffkonzentration verdünnt.
  • Das Verfahren gemäß der DE-OS 28 56 858 stellt demgegenüber eine Verbesserung dar, weil die Quaternierung von vorwiegend di-basischen Umsetzungsprodukten von kristallinen Fettsäuren mit technischen Polyamingemischen, in denen lineare Polyamine der allgemeinen Formel H2N-(R'NH) n -RNH2 worin n,R und R die vorstehend angegebenen Bedeutungen haben begleitet werden von größeren Anteilen an verzweigten, tertiären oder cyclischen Aminen gleichen Siedebereichs, in Gegenwart von Wasser mit ungefähr stöchiometrischen Mengen von Epichlorhydrin überraschenderweise zu Produkten führt, deren Wirksamkeit nicht vermindert ist, d.h, man erreicht gute Leimungswirkung bei erheblich verminderten Aufwandmengen an linearem Amin.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man zu entscheidend verbesserten Leimungsmitteln gelangt, wenn man als einzusetzende Polyamine nicht etwa eine technische Fraktion von Triethylentetramin, die noch dessen Isomere und im gleichen Siedebereich liegende Begleitstoffe enthält, verwendet, sondern indem man als Ausgangsamin zur Umsetzung mit den Fettsäuren ein Amingemisch, das A) weniger als 10 Gew,- Triamine, B) etwa 50 bis etwa 60 Gew,-X Tetramine, C) etwa 25 bis etwa 35 Gew,- Pentamine, D) etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Hxamine und E) etwa 1 bis etwa 15 Gew,- andere Bestandteile enthält, verwendet, wobei die Summe der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) 100 Gew.-% beträgt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft somit Leimungsmittel, insbesondere für Papier, bestehend aus einer wäßrigen Zubereitung quaternierter basischer Fettsäureamide, dadurch gekennzeichnet, daß man basische Fettsäureamide aus Fettsäuren mit Schmelzpunkten über 30"C (unter Normalbedingungen) und Amingemischen, die A) weniger als 10 Gew.-% Triamine, B) etwa 50 bis etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise etwa 52 bis etwa 55 Gew,-X Tetramine, C) etwa 25 bis 35 Gew,-X, vorzugsweise etwa 29 bis etwa 32 Gew.-% Pentamine, D) etwa 10 bis etwa 20 Gew4-%, vorzugsweise etwa 12 bis etwa 15 Gew.-% Hexamine und E) etwa 1 bis etwa 15 Gew,-X, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% andere Bestandteile enthalten, wobei die Summe der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) 100 Gew,-X beträgt, mit einem Quaternierungsmittel im wäßrigen Medium quaterniert, und man gegebenenfalls mit weiterem Wasser auf Feststoffkonzentrationen von 5 bis 40 Gew,-X verdünnt.
  • Geeignet als Fettsäurebasis sind natürliche oder synthetische Fettsäuren mit Schmelzpunkten über 30"C oder Gemische dieser Fettsäuren, Diese haben bevorzugt 16 bis 32 C-Atome, besonders bevorzugt 16 bis 26 C-Atome, Bevorzugte Verwendung finden Stearinsäure oder Behensäure bzw, Stearinsäure und/oder Behensäure enthaltende Fettsäuregemische. Weiterhin kommen als Fettsäuren insbesondere in Betracht: Talk-, Kokos-, Palmitin-, Abietin-, Arachin-, Lignocerin- und Cerotinsäure; hydrierte Fisch-, Tall- und Pflanzenölsäuren sowie sonstige z.B. durch Oxosynthese o,ä. Verfahren zugängliche Fettsäuren.
  • Die in den Amingemischen vorkommenden Amine können linear, verzweigt oder cyclisch sein. Vorzugsweise sollte der Gehalt an linearen Aminen im Gesamtgemisch >20 Gew,-X, besonders bevorzugt >40 Gew.-% betragen.
  • Bevorzugt wurden solche Amingemische eingesetzt, die als sogenannter Tetraminsumpf bei der technischen Synthese der Dialkylentriamine, insbesondere von Dipropylentriamin und ganz besonders Diethylentriamin, z.B. aus Dihalogenalkanen und Ammoniak nach Abdestillieren der Triaminfraktion anfallen. Der Einsatz des Tetraminsumpfes hat den Vorteil, daß bei seiner Verwendung keine aufwendigen weiteren Destillations- und sonstigen Reinigungsschritte erforderlich sind, obgleich z.B. eine Grobreinigung mittels Aktivkohle, Kieselerde, Austauschern, o.ä.
  • Reinigungshilfen durchaus in Betracht zu ziehen ist.
  • Beispielsweise kann aus Gründen der Eigenfarbe auch in Betracht gezogen werden, eine unfraktionierte Destillation des Tetraminsumpfes vorzunehmen, um ihn von gegebenenfalls vorhandenen höhermolekularen, zumeist tief gefärbten Harzbestandteilen abzutrennen, Diese Operation ist jedoch im Prinzip nicht erforderlich.
  • Während das technische Triethylentetramin als Tetraminfraktion neben wenig definierten geringen Mengen an Begleitstoffen im wesentlichen aus 4-Tetraminisomeren, näm- lich einem linearen (Hauptanteil) einem verzweigten und zwei Piperazinringe enthaltenden Isomeren besteht, sind im sogenannten Tetraminsumpf neben diesen Begleitstoffen und Isomeren in Mengen über 1 bis 3 % noch die Pentamine (etwa 30 %) mit ca. 5 Isomeren und die Hexamine (etwa 14 x.) mit ca. 9 Isomerentypen die linear, verzweigt, cyclisch sind enthalten, außerdem natürlich auch noch höhere Amintypen und sonstige Begleitstoffe. Die Tetramine, Pentamine und Hexamine machen etwa 90 bis 97 % des Tetraminsumpfes aus.
  • Als in dem technischen Tetraminsumpf vorkommende Komponenten kommen z.B. in Betracht: Aminoethylpiperazin, Trisaminoethylamin, N,N' -Bisaminoethylpiperazin, aminoethylierte N-Aminoethylpiperazine in Form verschiedener Isomerer sowie eine Reihe nicht identifizierter sonstiger Verunreinigungen. Weiterhin z.B.
  • Hexaethylenheptamin und deren verzweigte und cyclische Isomere sowie oligomere und polymere Aminharze unbekannter Struktur, Für die Überführung in Quaternierungsprodukte verwendet man neben anderen Quaternierungsmitteln wie Estern und Amiden der Halogenessigsäure z.B. Chloracetamid, Propansulton, Dimethylsulfat, Benzylchlorid, Alkylchlorid, Ethylenoxid, Methylchlorid und andere a-Halogenalkane Bevorzugt wird mit Epichlorhydrin quaterniert. Die Quaternierungsmittel, insbesondere Epichlorhydrin, werden vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 5 Äquivalent, bevorzugt 1 bis 3,5 Äquivalent, bezogen auf im basischen Amid enthaltene Aminogruppen, eingesetzt.
  • Bezogen auf die eingesetzte Menge an Amingemisch werden die Fettsäuren zur Darstellung der Amidvorstufe für die erfindungsgemäßen Leimungsmittel in solchen Mengen eingesetzt, daß das resultierende basische Amid pro Molekül vorzugsweise durchschnittlich noch mindestens zwei basische Aminogruppen enthält. Das ist z,B. dann der Fall, wenn 150 Gew.-Teile technischem Tetraminsumpfes mit etwa 1,5 Mol Stearinsäure oder Behensäure zur Reaktion gebracht werden, und die Acetylierung der basischen Amide nach der OH-Zahl - Methode OH-Zahlen von 150 bis 210 ergibt, während die Säurezahlen unter 10 liegen sollten.
  • Die Herstellung der basischen Amide kann nach verschiedenen, dem Fachmann geläufigen Methoden erfolgen, beispielsweise sehr einfach dadurch, daß man berechnete Mengen Fettsäure und Amin, gegebenenfalls unter Stickstoff, auf l8O§C bis 220es erhitzt und man das bei der Amidbildung entstehende Wasser abdestilliert. Die Säurezahlen des Amidierungsproduktes sollen unter 10, vorzugsweise unter 5 liegen.
  • Anschließend kann die Schmelze der entstandenen basischen Amide nach Abkühlung auf einen geeigneten Temperaturbereich, z.B, in der Nähe der etwa zwischen 60 und 1300C liegenden Schmelzpunkte der Amide in Wasser dispergiert und unter gutem Rühren mit dem Quaternierungsmittel umgesetzt werden. Sie wird dann nach 0,5 bis 10 h Reaktionszeit, vorzugsweise noch warm, gegebenenfalls mit weiterem Wasser unter weiterem Rühren bei 60 bis 1300C über 0,1 bis 10 h, in eine 5 bis 40 gew.-%ige, vorzugsweise 10 bis 25 gew,-Xige, Suspension bzw. Emulsion überführt. Das geschieht im allgemeinen durch einfaches Rühren, gegebenenfalls auch unter Einsatz mechanischer Emulg i ervorr i chtungen.
  • Es kann auch in Betracht gezogen werden, die Amidschmelze, vor dem Dispergieren in Wasser, mit untergeordneten Mengen des vorgesehenen Quaternierungsmittels (vorzugsweise unter 20 Xt insbesondere 0 bis 10 %) umzusetzen, um den Dispersionsschritt zu erleichtern.
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die bei der Quaternierungsreaktion anwesende Wassermenge geringer ist als die späterhin in der wäßrigen Leimungsmittelzubereitung enthaltene Wassermenge, da man dann die Einstellung der gewünschten Leimungsmittelkonzentration optimal mit der erfindungsgemäß in Betracht zu ziehenden Elektrolytzugabe kombinieren kann.
  • Es hat sich vielfach als ausreichend und verfahrenstechnisch sinnvoll erwiesen; zunächst nur ca. 100 bis 900 Gew,-X, bezogen auf eingesetzte Menge des basischen Amids und Quaternierungsmittel, an Wasser während der Quaternierung zuzusetzen.
  • Im Bereich der Feststoffgehalte über 10 Gew,-X haben die beschriebenen wäßrigen Leimungsmittelzubereitungen bisweilen eine breiige Konsistenz, die zu Handhabungsschwierigkeiten führen kann. Erfindungsgemäß können dann den Zubereitungen 0,05 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%, (bezzogen auf Feststoff), an Elektrolyten zugesetzt werden, wodurch eine Verflüssigung bewirkt wird, Das geschieht am zweckmäßigsten in der letzten Verdünnungsstufe der Leimungsmittelzubereitung, indem man die gewünschte Elektrolytmenge z.B. NaCl im für die abschließende Verdünnung vorgesehenen Wasser auf löst und so einbringt. Obgleich es auch möglich ist, den Elektrolyten von vornherein bzw. bereits bei der ersten oder zweiten Wasserzugabe zuzusetzen, hat es sich am wirkungsvollsten erwiesen, den Elektrolyten möglichst am Schluß des Verdünnungsprozesses einzuarbeiten. Hierdurch erhält man Zubereitungen, die bei Feststoffgehalten über 10 Gew,-X dünnflüssigen Charakter haben und nicht nachdicken.
  • Als Elektrolyte kommen neben organischen Salzen wie Ammonium- oder Alkaliformiaten, -acetaten, -benzoaten, -phosphonaten oder -sulfonaten vorzugsweise anorganische Salze wie Ammonchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Zinkchlorid, Aluminiumchlorid oder insbesondere Natriumchlorid in Betracht. Obgleich auch lösliche Chloride, Nitrate, Sulfate, Phosphate, Carbonate anderer Elemente und auch Säuren oder Basen selbst prinzipiell geeignet sind.
  • Die erhaltenen gebrauchsfertigen wäßrigen Zubereitungen der Leimungsmittel haben Feststoffkonzentrationen von 5 bis 40, vorzugsweise von 10 bis 25 Gew,-, Diese Zubereitungen werden bei ihrer Anwendung auf die dann erforderlichen Konzentrationen weiter verdünnt, z.B. auf Konzentrationen unter 5 Gew.-%, wie sie bei der Papierleimung üblich sind, Die erfindungsgemäßen Leimungsmittel haben den Vorteil, bei sehr guter Wirksamkeit in Form ihrer wäßrigen Zubereitungen quasi unbegrenzt lagerstabil zu sein, sowie auch keine Zusätze von Alaun oder einem kationischen oder anionischen Hilfsmittel zu erfordern, obgleich ein Zusatz solcher Hilfsmittel, z4B. auf Basis kationischer Stärke, quaternierten Polyaminen, quaternierten Polyamidaminen, quaternierten basischen Formaldehydharzen, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Ligninsulfonsäuren, Stärken und Polysacchariden verschiedenster Genese, Xanthan, Pullulan, Chitosan, Polymerisaten oder Copolymerisaten von (Meth)Acrylsäure, Malein-, Fumar-, Itaconsäure oder sonstigen Polymeren und Copolymeren mit gegebenenfalls in Salzform vorliegenden Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen, Kollagen, Gelatine, Alginaten und Karagenaten, oder auch substantiven oder reaktiven Farbstoffen durchaus in Betracht zu ziehen und möglich ist.
  • Die erfindungsgemäßen Leimungsmittel leimen vorteilhafter-und überraschenderweise bei tieferen Temperaturen (90°C) bereits so gut wie die Leimungsmittel gemäß der DE-OS 28 56 858 bei 120¢C, Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Leimungsmittel wird durch Weißtöner nicht verschlechtert. Die wäßrigen Zubereitungen lassen sich zudem ohne Emulgiermittel herstellen.
  • Es ist nicht nur überraschend, daß gemäß der vorliegenden Erfindungen ein derartig unspezifisches Gemisch verschiedenster linearer, verzweigter und cyclischer Amine ver- schiedenster Basizität und verschiedensten Molgewichts mit ausgezeichnetem Ergebnis für die Leimungswirkung anstelle einer durch einen speziellen Siedebereich definierten Aminfraktion eingesetzt werden kann, es ist in besonderem Maße überraschend, daß festgestellt werden konnte, daß mit derartigen breitverteilten Polyamingemischen Leimungsmittel von gegenüber der reinen Tetraminfraktion verbessertem Wirkungsniveau sowohl in Bezug auf die erforderlichen Trockentemperaturen, als auch Leimungseffekte erhalten werden, was wiederum sowohl für sich als auch in Verbindung mit der in Wegfall kommenden Notwendigkeit der Fraktionierung der Polyalkylenpolyamine ein wesentlicher technischer Fortschritt ist.
  • Die Leimungsmittel sind allein oder in Kombination mit anderen Leimungsmitteln besonders gut geeignet zur Masseleimung von Papier, können selbstverständlich aber auch zur Oberflächenleimung und zu anderen Papiermodifizierungen eingesetzt werden. Sie können nicht nur bei holz-, kreide- oder kaolinhaltigen Papieren verwendet werden, sondern auch bei solchen, die keinen oder einen andersartigen Füllstoff enthalten, wie Talkum oder Gips. Sie kommen auch zur Leimung von Schrenz bzw. Recycling-Papieren in Frage, Ebenso sind sie zur Leimung von cellulosischen und anderen Materialien wie Pappe, Textilmaterial, Leder, Karton oder Holzspanplatten bzw.
  • Dämmplatten oder Gips bzw. Gipskartonplatten geeignet.
  • Somit bezieht sich die Erfindung auch auf mit Hilfe der erfindungsgemäßen Leimungsmittel behandelte Flächengebilde oder Formteile, Im folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden; die angegebenen Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes vermerkt ist.
  • BeisPiel 1 (Vergleichsbeispiel) Es wird ein der DE-OS 28 38 270 entsprechendes Leimungsmittel hergestellt (Leimungsmittel A).
  • Herstellunn des di-basischen Amids A 170 Teile Stearinsäure werden aufgeschmolzen und mit 43,8 Teilen Triethylentetramin verrührt (Molverhältnis ca.
  • 2:1). Dann wird unter N2 die Temperatur auf 1900C erhöht und alles Flüchtige abdestilliert. Nach 6 h ist eine Säurezahl von 1,9 erreicht, Der Schmelzbereich des Amids liegt bei 87 bis 107"C, Leimuncismittel A 201,6 Teile basisches Amid werden bei 1200C mit 3,7 Teilen Epichlorhydrin 30 Min. verrührt. Dann setzt man 70 Teile Wasser und anschließend 32,3 Teile Epichlorhydrin hinzu und rührt bei 100 bis 1200C 1 h. Anschließend setzt man 1182 Teile auf ca. 95"C vorerhitztes Wasser hinzu und rührt die gebildete Emulsion ca. 1 h unter schwachem Rückfluß4 Man kühlt auf ca. 400C ab und versetzt die breiige Emulsion mit einer Lösung von 1,2 Teilen NaCl in 92 Teilen Wasser, wobei eine dünnflüssige ca. 15 %ige Leimungsmittelzubereitung entsteht.
  • Das folgende Vergleichsbeispiel B und C wird nunmehr mit der technischen reinen Tetraminfraktion durchgeführt: Amin: techn. Triethylentetraminfraktion linearer verzweigter Piperazin- sonstige Anteil Anteil Anteil Anteile (Gew.- Gew.-%) (Gew.-%) B 70,4 14,4 9,0 Rest Beispiel 2 Aus diesen Aminen B und C wird gemäß Beispiel 1 mit gleicher Rezeptur das basische Amid hergestellt, wobei im Falle B an Stelle von einer Stearinsäure, hydrierte Sojaölfettsäure eingesetzt wird, und im Falle C hydrierte Fischfettsäure.
  • Die Weiterverarbeitung der Amide, deren Säurezahlen sämtlich unter 5 liegen, geschieht in folgender Weise: 201,6 Teile Amid werden bei 12Q5C geschmolzen, dann unter AbkUhlung auf 8O0C mit 1252 Teilen heißem Wasser verrührt.
  • Die gebildete Suspension wird bei 800C mit 36 Teilen Epichlorhydrin versetzt und dann 2 h bei 80°C gerührt, wobei sich eine feinteilige Suspension bildet.
  • Dann wird die Temperatur auf ca. 40°C gesenkt und das breiige Material unter gutem Rühren mit einer Lösung von 1,15 Teilen NaCl in 92 Teilen Wasser versetzt. Es bildet sich eine dünnflüssige feinteilige Suspension, die einen Feststoffgehalt von ca. 15 % hat und als Leimungsmittel B bzw. C verwendbar ist.
  • Beispiel 3 Das erfindungsgemäße Leimungsmittel D wird aus technischen Tetraminsumpf der ungefähren Zusammensetzung, weniger als 1 Gew,- Triamine, 52 Gew.-% Tetramine, 30 Gew.-% Pentamine, 13 Gew,-X Hexamine und 4 Gew.-% andere Bestandteile, hergestellt. Als Fettsäure wird hydriertes Fischöl verwendet mit einem Gehalt von ca. 80 % Behensäure, Säurezahl 167, Erstarrungspunkt ca. 67°C.
  • 194 Gew.-Teile hydrierte Fischölfettsäure mit hohem C22-Anteil, werden mit 55,7 Gew.-Teilen technischem Tetraminsumpf (Triethylentetramin und höher siedende, roh) unter N2 6,5 h bei 175"C Heiztemperatur unter Abdestillieren des Wassers zum Amid umgesetzt. Man erhält ca.
  • 236 Gew.-Teile hellgelbes Amid: Fp.: 63 bis 72"C, SZ: 2,6; 0HZ (Amin): 176. In dem Kessel werden zu der auf ca. 1200C abgekühlten Amidschmelze 3 Gew.-Teile Epichlorhydrin unter gutem Rühren zugesetzt und 30 Minuten nachgerührt. Dann werden innerhalb ca. 3 Minuten 1577 Gew.-Teile ca. 15"C warmes Wasser zugegeben und die Heiztemperatur wird auf 80'C gesenkt. Nach 30 Minuten ist 80"C erreicht und eine Amiddispersion entstanden.
  • Dieser werden 57 Gew.-Teile Epichlorhydrin zugesetzt, dann rührt man 2 h bei 80"C und kühlt unter Rühren ab. Wenn 500C erreicht sind, werden der viskosen Dispersion 1,15 Gew.-Teile NaCl, gelöst in 100 Gew.-Teile Wasser zugesetzt und unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Man erhält eine 15 %ige nahezu farblose dünnflüssige Dispersion, die direkt als Leimungsmittel D verwendet wird.
  • Ersetzt man in diesem Beispielsversuch die hydrierte Fischöllfettsäure durch Stearinsäure erhält man das Leimungsmittel E.
  • Als Beurteilungskriterium für die Leimungsmittel wird die sogenannte Tinten-Schwimmprobe benutzt: Man legt einen mit dem zu testenden Mittel ausgerüsteten Papierstreifen auf die Oberfläche einer mit Normtinte gemäß DIN 53 126 gefüllten Schale und prüft die Zeit, die vergeht, bis die Tinte auf die dem Betrachter zugekehrte Seite des aufgelegten Papiers durchschlägt. Dieser Test liefert bei standardisierter Durchführung eine sehr gute Beurteilungsmöglichkeit für verschiedene Leimungsmittel.
  • Die erfindungsgemäßen Leimungsmittel sind gegenüber den Reaktivleimungsmitteln des Standes der Technik nahezu unbegrenzt in wäßriger Zubereitung lagerstabil und somit technisch vorteilhaft. Der Vergleich mit Harzleim (Handelsware) (Leimungsmittel 1) zeigt als weiteren technischen Vorteil der erfindungsgemäßen Leimungsmittel deren gute Wirksamkeit. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß die Leimungsmittel auf alaunfreien und kreidehaltigen Papieren, auf denen Harzleim nur wenig wirksam ist, ihre gute Wirksamkeit entfalten. Die erfindungsgemäßen Leimungsmittel werden daher beispielhaft auf alaunfreiem, kreidehaltigem Papier geprüft: In 200 ml Leitungswasser werden 5 g einer Mischung aus 50 g Fichten-Sulfitzellstoff, und 25 g Kreide aufgeschlamm, Dann werden X % des Leimungsmittels (Feststoff bezogen auf Zellstoff plus Füllstoff) hinzugerührt.
  • Dann wird ohne Zusatz eines Fixiermittels mit Wasser auf ca. 1 Liter aufgefüllt und auf einem Blattbildner das Papierblatt hergestellt. Dieses wird abgesaugt, abgepreßt und auf einem Trockenzylinder bei 90 und 1100C 5 min. getrocknet. Aus dem Blatt werden für die Tintenschwimmprobe Streifen (2 cm x 6 cm) geschnitten und ausgeprüft, Es wurden folgende tabellarisch aufgeführten Tintenschwimmzeiten gefunden. Als Vergleich diente ein alaunhaltiges, mit handelsüblichem Harzleim geleimtes Prüfpapier.
  • Tabelle BeisPiel Nr. 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vergleich xx xx xx xx xx xx Leimungsmittel 1 1 1 A B C D E D Einsatzmenge (X) 1 0,5 0,3 0,4 Zeit (Min.) 20 9 2 15 17 16 20 18 16 Trockentemp. <0C) 110 110 110 110 110 110 110 100 90 Die Ergebnisse der Tintenschwimmprobe zeigen deutlich die überlegene Leimungswirkung der erfindungsgemäßen mit Tetraminsumpf hergestellten Leimungsmittel auf kreidehaltigem Papier, insbesondere die gute Leimung bei verminderter Trockentemperatur.
  • Beispiel 13 Die Prüfung erfolgt wie in Beispiel 10, das Papier enthält jedoch Kaolin anstelle von Kreide, Man mißt eine Titenschwimmzeit von 22 Minuten4 Beispiel 14 Die Prüfung erfolgt wie in Beispiel 12. Das Papier enthält jedoch Talkum anstelle von Kreide. Man mißt eine Tintenschwimmzeit von 16 Minuten.
  • Beispiel 15 Die Prüfung erfolgt wie in Beispiel 10. Das Papier enthält jedoch Holzschliff anstelle von Buchen-Sulfatzellstoff.
  • Man mißt eine Tintenschwimmzeit von 16 Minuten.
  • Beispiel 16 426 Teile Stearinsäure (ca. 1,5 Mol) werden mit 146 Teilen technischem Tetraminsumpf unter Rühren und Abdestillieren des Reaktionswassers unter N2 6 h bei 1800C umgesetzt. Man erhält ca. 540 Teile Amid, Schmelzpunkt 67 bis 80°C, Säurezahl: 3,0 (NH) OHZ: 190.
  • 236 Teile des basischen Amids werden auf 1200C gebracht, dann setzt man 1250 Teile 800C warmes Wasser hinzu und rührt 30 Minuten bei 80°C. Nach Zusatz von 90 Teilen Epichlorhydrin wird 2 h bei 80"C quaterniert und dann nach Abkühlung auf 350C mit einer Lösung von 1,15 Teilen NaCl in 100 Teilen Wasser versetzt, Die entstandene dünnflüssige Emulsion ist anschließend als Leimungsmittel einsetzbar, Eine ohne NaCl sonst jedoch gleichartig hergestellte Emulsion verdickt bei Raumtemperatur nach 40 h.
  • Die Leimungsprüfung wird analog Beispiel 11 durchgeführt und ergibt eine Tintenschwimmzeit von 18 Minuten.

Claims (10)

  1. Patentanst>rüche 1. Leimungsmittel, insbesondere für Papier, bestehend aus einer wäßrigen Zubereitung quaternierter basischer Fettsäureamide, dadurch gekennzeichnet, daß man basische Fettsäureamide aus Fettsäuren mit Schmelzpunkten über 30eC und Amingemischen, die A) weniger als 10 Gew.-% Triamine, B) etwa 50 bis etwa 60 Gew.-% Tetramine, C) etwa 25 bis etwa 35 Gew.-% Pentamine, D) etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Hexamine und E) etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% andere Bestandteile enthalten, wobei die Summe der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) 100 Gew.-% betragt, mit einem Quaternierungsmittel im waßrigen Medium quaterniert, und man gegebenenfalls mit weiterem Wasser auf Feststoffkonzentrationen von 5 bis 40 Gew,- verdünnt.
  2. 2. Leimungsmittel gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Epichlorhydrin quaterniert.
  3. 3. Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mit 0,5 bis 5 Äquivalent Quaternierungsmittel, bezogen auf die Aminogruppen im basischen Amid, quaterniert.
  4. 4. Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man der wäßrigen Zubereitung 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf Feststoff eines Elektrolyten zusetzt,
  5. 5. Leimungsmittel gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumchlorid als Elektrolyt zusetzt,
  6. 6, Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amingemisch den bei der technischen Synthese von Dialkylentriaminen aus Dihalogenalkanen und Ammoniak nach Abdestillieren der Triaminfraktion anfallenden Tetraminsumpf einsetzt.
  7. 7. Leimungsmittel gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amingemisch den bei der technischen Synthese von Diethylentriamin nach Abdestillieren der Triaminfraktion anfallenden Tetraminsumpf einsetzt.
  8. 8. Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fettsäuren natürliche oder synthetische Fettsäuren mit 16 bis 32 C-Atomen oder Gemische dieser Fettsäuren einsetzt
  9. 9. Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fettsäuren Stearinsäure oder Behensäure bzw. Stearinsäure undloder Behensäure enthaltende Fettsäuregemische einsetzt.
  10. 10. Mit dem Leimungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 behandelte Flächengebilde oder Formteile, insbesondere aus Papier, Pappe oder Karton,
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