DE3819968A1 - Process for preparing a surface sizing agent - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenleimungsmittel auf der Basis von modifizierten alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisaten.The invention relates to a process for the preparation of Surface sizing agents based on modified alpha-methyl styrene-maleic anhydride copolymers.
Es ist bekannt, daß modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copoly merisate zur Herstellung von Papierleimungsmitteln verwendet werden. Die Überführung der Anhydridgruppe im Copolymeren in das Halbamid ist verfahrensseitig nicht ganz einfach.It is known that modified maleic anhydride copoly merisate used for the production of paper sizes become. The conversion of the anhydride group in the copolymer in the Halbamid is procedurally not easy.
Geht man von einer acetonischen Copolymerlösung aus und ver setzt diese mit einem Amin oder einer wäßrigen Aminlösung, so fällt das Polymere als eine klebrige Masse aus, die sich beim Rühren zusammenballt.If one starts from an acetone copolymer solution and ver substitutes with an amine or an aqueous amine solution, so the polymer precipitates as a sticky mass, which is when stirring together.
Nach DD 2 24 855 wird dieser Verfahrensschritt so gelöst, daß man zunächst das Polymerisationslösungsmittel aus dem Copolymeren entfernt und das erhaltene Copolymerpulver in einem Gemisch aus Wasser und Amin suspendiert. Unter 303 K ist die Suspension stabil. Beim Überschreiten der Temperatur ballt sich die Suspension zu einem Klumpen zusammen. Da bei der Amidierung eine erhebliche Reaktionswärme frei wird, muß die Amidierung sehr langsam und unter Abführung der Reak tionswärme erfolgen. Nach erfolgter Amidierung wird das Halbamid mit Ammoniakwasser in das Ammoniumsalz überführt.After DD 2 24 855 this process step is solved so that First, the polymerization of the Removed copolymer and the resulting copolymer powder in suspended in a mixture of water and amine. Below 303 K the suspension is stable. When the temperature is exceeded the suspension contracts to a lump. There at the amidation a considerable heat of reaction is free must the amidation very slowly and with removal of the reac tion heat done. After the amidation is the Half amide converted with ammonia water in the ammonium salt.
Versuche haben ergeben, daß im Amidierungsschritt maximal 50% des zugesetzten Amins zum Amid reagieren und der Rest als Salz gebunden wird. Bei der Zugabe von NH₄OH erfolgt dann mit den nicht umgesetzten Anhydridgruppen im Polymeren eine Amidbildung zum NH₂-Amid. Hierdurch entsteht ein Leim mit inhomogener Zusammensetzung.Experiments have shown that maximum in the amidation step 50% of the added amine reacts to the amide and the remainder is bound as a salt. When adding NH₄OH takes place then with the unreacted anhydride groups in the polymer an amide formation to NH₂ amide. This creates a glue with inhomogeneous composition.
Eine weitere Unzulänglichkeit stellt die erforderliche Ab trennung des Polymeren aus der Polymerlösung dar. Die Gewinnung des Polymerpulvers erfolgt über aufwendige Ab trennungs- und Trocknungsprozesse. Technisch setzt dies einen hohen Apparate- und Bedienungsaufwand voraus und führt damit zu einer Verschlechterung der Ökonomie des Gesamtver fahrens der Papierleimherstellung.Another shortcoming is the required Ab separation of the polymer from the polymer solution. The recovery of the polymer powder via elaborate Ab separation and drying processes. Technically, this sets requires and leads to a high level of apparatus and operating costs thus to a worsening of the economy of Gesamtver driving the paper glue production.
Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier und Karton auf der Basis von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copoly meren unter Umgehung einer aufwendigen Feststoffisolierung und Feststofftrocknung ohne Verminderung der Leimqualität.The object of the invention is a method for the production a surface sizing agent for paper and cardboard the basis of alpha-methylstyrene-maleic anhydride copoly meren bypassing a complex solid insulation and solids drying without reducing the glue quality.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alternierend aufgebaute alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere durch Umsetzung mit einem aliphatischen Amin zu amidieren und mit Ammoniak in die Ammoniumsalze zu überführen, ohne das Ausgangspolymere zu isolieren und daraus ein wirksames Oberflächenleimungsmittel für Karton und Papier herzustel len.The invention is based on the object, alternating built-alpha-methylstyrene-maleic anhydride copolymers to amidate by reaction with an aliphatic amine and with ammonia to convert into the ammonium salts, without isolate the starting polymer and make it an effective To produce surface sizing agents for cardboard and paper len.
Die Aufgabe wird durch Modifizierung von 1,0 Mol-Teile Anhy dridgruppen enthaltenden alternierend aufgebautem alpha-Me thylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit 0,7 bis 1,0 Mol-Teilen eines aliphatischen Amins und 0,9 bis 1,2 Mol- Teilen Ammoniak gelöst, indem man erfindungsgemäß in einem Rührwerk 11 bis 33 Mol-Teile, vorzugsweise 16 bis 22 Mol- Teile, Wasser vorlegt und bei 10 bis 80°C, vorzugsweise 20 bis 30°C, eine 20- bis 60%ige acetonische Lösung von alpha- Methylstyren-Copolymer, wie sie nach der radikalischen Polymerisation molarer Mengen von alpha-Methylstyren und Maleinsäureanhydrid in Aceton anfällt, einrührt, im Anschluß daran das Aceton abdestilliert, danach das aliphatische Amin und Ammoniak als Gemisch zusetzt und nach dem Lösen des Polymeren das noch im Polymeren eingeschlossen gewesene Ace ton abtreibt und daran anschließend in an sich bekannter Weise den Leim mit Ammoniakwasser auf einem pH-Wert von 9,5 bis 10 und mit Wasser auf die gewünschte Leimkonzentration einstellt.The task is accomplished by modifying 1.0 mole parts Anhy containing alternately constructed alpha-Me methylstyrene-maleic anhydride copolymer with 0.7 to 1.0 Mole parts of an aliphatic amine and 0.9 to 1.2 molar Share ammonia dissolved by, according to the invention in a Agitator 11 to 33 mol parts, preferably 16 to 22 mol parts Parts, water and at 10 to 80 ° C, preferably 20 up to 30 ° C, a 20 to 60% solution of alpha-acetone Methylstyrene copolymer, as after the radical Polymerization of molar amounts of alpha-methylstyrene and Maleic anhydride is obtained in acetone, stirred, then the acetone distilled off, then the aliphatic amine and adding ammonia as a mixture and after dissolving the Polymers which was still included in the polymer Ace ton abters and then in known per se Make the glue with ammonia water at a pH of 9.5 to 10 and with water to the desired glue concentration established.
Als aliphatisches Amin wird vorteilhafterweise n-Butylamin eingesetzt.As the aliphatic amine is advantageously n-butylamine used.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die langwierige und aufwendige Feststoffisolierung und Feststofftrocknung vermieden und ein homogenes Oberflächenleimungsmittel von hoher Qualität erhalten.With the method according to the invention, the tedious and elaborate solid insulation and solids drying avoided and a homogeneous surface sizing agent of obtained high quality.
Als alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat wurde eine 50%ige acetonische Lösung verwendet, die durch radikalische Polymerisation molarer Mengen an alpha-Methyl styren und Maleinsäureanhydrid in Aceton hergestellt wurde. Das mittlere Molekulargewicht lag bei 30 000.As alpha-methylstyrene-maleic anhydride copolymer A 50% solution of acetone was used radical polymerization of molar amounts of alpha-methyl styrene and maleic anhydride in acetone. The average molecular weight was 30,000.
400 g Wasser werden in einem Rührgefäß vorgelegt und auf 25°C temperiert. Unter Rühren werden 240 g einer 50%igen acetonischen Lösung von alpha-Methylstyren- Maleinsäureanhydrid-Copolymeren zudosiert, wobei eine Polymersuspension entsteht. Bei einem Vakuum von 53,33 kPa und einer Sumpftemperatur von 70 bis 80°C wird das Aceton aus der wäßrigen Phase abdestilliert. Danach wird der Ansatz auf 45 bis 50°C abgekühlt und zu der wäßrigen Suspension ein Gemisch aus 41 g n-Butylamin und 50 ml NH₄OH (25%ig) gegeben. Nach dem Lösen des Polymeren wird bei einem Vakuum von 53,33 kPa und einer Sumpftemperatur von 70 bis 80°C der Restacetongehalt aus der Leimlösung abdestilliert. Im Anschluß daran werden 15 ml NH₄OH (25%ig) und 80 g Wasser zugesetzt. Man erhält 645 g Leimlösung.400 g of water are placed in a stirred vessel and on Tempered at 25 ° C. With stirring, 240 g of a 50% acetonic solution of alpha-methylstyrene Maleic anhydride copolymers are metered in, with a Polymer suspension arises. At a vacuum of 53.33 kPa and a bottom temperature of 70 to 80 ° C, the acetone distilled off from the aqueous phase. After that, the approach becomes cooled to 45 to 50 ° C and to the aqueous suspension a mixture of 41 g of n-butylamine and 50 ml of NH₄OH (25%) given. After dissolving the polymer is at a vacuum of 53.33 kPa and a bottom temperature of 70 to 80 ° C the Residual acetone content distilled off from the glue solution. in the Following this are 15 ml of NH₄OH (25%) and 80 g of water added. This gives 645 g of glue solution.
300 g Wasser werden in einem Rührwerk vorgelegt und auf 25 bis 30°C temperiert. Unter Rühren werden 240 g einer 50%igen acetonischen alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid- Copolymerlösung zudosiert. Bei einem Vakuum von 53,33 kPa und einer Sumpftemperatur von 80°C wird das in Wasser ge löste Aceton abgetrieben. Nach beendeter Destillation wird der Ansatz auf 40 bis 45°C abgekühlt und ein Gemisch aus 28 g n-Butylamin und 65 ml Ammoniakwasser (25%ig) zugesetzt. Unter Erwärmung auf ca. 60°C löst sich das Po lymere auf. Nach dem Auflösen des Polymeren wird der Restacetongehalt bei 53,33 kPa und 80°C Sumpftemperatur abdestilliert. Im Anschluß an die Destillation werden 15 ml Ammoniakwasser (25%ig) und 70 ml Wasser zugesetzt. Man erhält 645 g Leimlösung 300 g of water are placed in a stirrer and 25 tempered to 30 ° C. With stirring, 240 g of a 50% acetone alpha-methylstyrene-maleic anhydride Copolymer solution added. At a vacuum of 53.33 kPa and a bottom temperature of 80 ° C ge in ge dissolved acetone aborted. After completion of the distillation is the batch is cooled to 40 to 45 ° C and a mixture of 28 g n-butylamine and 65 ml ammonia water (25%) added. While heating to about 60 ° C, the Po dissolves on polymers. After dissolution of the polymer is the Residual acetone content at 53.33 kPa and 80 ° C sump temperature distilled off. Following the distillation, 15 ml Ammonia water (25%) and 70 ml of water added. This gives 645 g of glue solution
240 g der 50%igen acetonischen alpha-Methylstyren-Malein säureanhydrid-Copolymer-Lösung werden in einer dünnen Schicht auf Bleche aufgetragen und 10 Stunden im Vakuumtrockenschrank bei 100°C getrocknet. Auf den Blechen verbleibt ein pulverförmiges alpha-Methylstyren- Maleinsäureanhydrid-Copolymeres, das etwa 0,5% Aceton enthält.240 g of the 50% acetone alpha-methylstyrene maleic acid anhydride copolymer solution are in a thin Layer applied to sheets and 10 hours in Vacuum drying oven dried at 100 ° C. On the sheets remains a powdery alpha-methylstyrene Maleic anhydride copolymer containing about 0.5% acetone contains.
424 g Wasser und 41 g n-Butylamin werden in einem Rührgefäß vorgelegt. Bei 25 bis 30°C werden innerhalb von 90 Minuten 120 g alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer- Pulver zudosiert, wobei durch Kühlung die Reaktionstemperatur auf Werten unter 35°C gehalten wird. Im Anschluß an die Pulverdosierung wird 2 Stunden bei 30 bis 35°C gerührt. Danach werden 62 ml NH₄OH (25%ig) zudo siert und der Kolbeninhalt 2 Stunden bei 60°C gerührt. 424 g of water and 41 g of n-butylamine are placed in a stirred vessel submitted. At 25 to 30 ° C will be within 90 minutes 120 g of alpha-methylstyrene-maleic anhydride copolymer Powder added, whereby by cooling the Reaction temperature is maintained at values below 35 ° C. in the Connection to the powder dosing is 2 hours at 30 to 35 ° C stirred. Thereafter, 62 ml NH₄OH (25%) todo Siert and the contents of the flask for 2 hours at 60 ° C stirred.
Die Bestimmung des Leimungsgrades (f) erfolgte nach Albrecht (R. Korn und F. Burgsteller, Papier- und Zellstoffprüfung, Springer Verlag 1953).The determination of the degree of sizing (f) was carried out according to Albrecht (R. Korn and F. Burgsteller, paper and pulp testing, Springer Verlag 1953).
Für die Prüfung des Leimungsgrades wurde ein holzfreies Standardpapier mit einer Flächenmasse von 80 g/m² verwendet. Die Leimungskonzentration wurde mit 0,3 Masseanteilen in % festgelegt.For the examination of the degree of sizing was a wood-free Standard paper with a basis weight of 80 g / m² used. The sizing concentration was 0.3% by weight in%. established.
Nach Albrecht wird eine gute Leimung bei einem Leimungsgrad von f=1 bis 10 angesehen, wobei der Feststoffauftrag 0,1 bis 1 g/m² Papierfläche betragen soll.According to Albrecht, a good sizing is considered at a degree of sizing of f = 1 to 10, whereby the solids application should amount to 0.1 to 1 g / m 2 paper surface.
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