DE4319571A1 - Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung - Google Patents
Chlorfreie multifunktionelle Harze für die PapierveredlungInfo
- Publication number
- DE4319571A1 DE4319571A1 DE19934319571 DE4319571A DE4319571A1 DE 4319571 A1 DE4319571 A1 DE 4319571A1 DE 19934319571 DE19934319571 DE 19934319571 DE 4319571 A DE4319571 A DE 4319571A DE 4319571 A1 DE4319571 A1 DE 4319571A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- groups
- mixture
- content
- isocyanate
- optionally
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/80—Masked polyisocyanates
- C08G18/8061—Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen
- C08G18/807—Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen with nitrogen containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/703—Isocyanates or isothiocyanates transformed in a latent form by physical means
- C08G18/705—Dispersions of isocyanates or isothiocyanates in a liquid medium
- C08G18/706—Dispersions of isocyanates or isothiocyanates in a liquid medium the liquid medium being water
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
- D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
- D21H17/07—Nitrogen-containing compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
- D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
- D21H17/07—Nitrogen-containing compounds
- D21H17/08—Isocyanates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
- D21H17/46—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H17/53—Polyethers; Polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/18—Reinforcing agents
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/18—Reinforcing agents
- D21H21/20—Wet strength agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Paper (AREA)
Description
Polyamin-Epichlorhydrin-Harze und Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harze mit
einem verminderten organischen Chlorgehalt sind technisch verfügbar, wobei die
anwendungstechnischen Produkteigenschaften, insbesondere die Wirksamkeit der
Produkte nahezu vollständig erhalten bleibt. Solche Harze werden seit langem zur
Verbesserung der Trocken- und Naßfestigkeit von Papier eingesetzt. Kationische
Polykondensate mit hydrophoben Resten z. B. auf Basis fettsäuremodifizierter
Polyamine sind auch als Leimungsmittel für Papier geeignet. Der organische
Chlorgehalt setzt sich zusammen aus einem bestimmten Anteil an Chlorhydrin
funktionen, die in dem Harz gebunden vorliegen, und einem Chloranteil, der aus
niedermolekularen Nebenkomponenten Chlorpropandiol und Dichlorpropandiol
stammt.
Bei der Anwendung als Naßfestmittel wird eine wäßrige Lösung des Polykondensats
zu einer Zellstoffsuspension gegeben, aus der durch Entwässerung das Papierblatt
gebildet wird. Bei unvollständiger Adsorption der Harze an die Cellulose gelangt im
Fall eines halogenhaltigen Naßfestmittels ein bestimmter Anteil an organischen
Halogenverbindungen in das Abwasser der Papierfabrikation, der dort als sog.
AOX-Wert (AOX = adsorbierbares organisches Halogen) erfaßt werden kann (DIN
38 409 H14). Aus Gründen des Umweltschutzes sollte ein AOX-Eintrag in das
Abwasser der Papierfabriken vermieden oder doch so gering wie möglich gehalten
werden.
Obwohl der Anteil der Nebenkomponente in vielen Produkten bereits weit unter
0,1% liegt, ist es erwünscht, chlorfreie Produkte einzusetzen.
Halogenfreie Papiere sind auf Basis der oben genannten Hilfsmittel nicht zu
verwirklichen. Der Begriff "halogenfrei" ist hier im strengen Sinne nur für solche
Produkte zu gebrauchen, die tatsächlich kein Halogen enthalten.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik bereits Methoden zur chlorfreien
Naßfestausrüstung bekannt, wobei Isocyanate als Rohstoffe eingesetzt werden.
Dabei sind folgende Vorgehensweisen möglich:
- 1. das Behandeln von Papier mit verkappten Polyisocyanaten,
- 2. Einsatz reaktiver Gemische, die sich im Substrat zum Polyurethan umsetzen,
- 3. das Behandeln von Papier mit freien Polyisocyanaten in organischen Lösungsmitteln.
Die bekannten Naßfestmittel sind jedoch nicht in allen Anforderungen
zufriedenstellend.
Die DE-A 31 02 038 beschreibt basische Polyurethane, die über Oximgruppen
blockierte Isocyanate enthalten, die bei der Reaktion mit der Cellulose abgespalten
werden. Nachteil bei dieser Methode ist, daß organische Reste, die nicht substantiv
gegenüber Cellulose sind, in das Kreislaufwasser der Papiermaschine gelangen
können.
In der FR-A 2 360 714 wird zur Beschichtung von Papier ein Zwei-Komponenten-
System vorgeschlagen, bestehend aus einem polyfunktionellen Isocyanat und einer
gegenüber Isocyanaten reaktiven, aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung.
Das fertige Papier enthält am Ende 0,5 bis 35 Gew.-% ausreagiertes Polyurethan.
Die EP-A 0 017 598 beschreibt wäßrige Dispersionen von Polyurethanen, deren
Isocyanatgruppen blockiert sind. Die Isocyanatgruppen müssen nach dem Auftrag
auf das Substrat durch Zusatz eines Metallkatalysators oder eines Salzes eines
tertiären Amins demaskiert werden. Die dabei freigesetzten Isocyanat-Gruppen
reagieren bei der Wärmebehandlung mit der Cellulose.
In der US-PS 3 702 781 sind Polyurethane mit reaktiven NCO-Gruppen beschrie
ben, die in organischen Lösungsmitteln auf Papier appliziert werden.
Bei dem Verfahren gemäß DE-A 31 02 038 muß die Isocyanatgruppe in situ durch
Deblockierung von Schutzgruppen erzeugt werden. Nachteilig ist dabei, daß die
Schutzgruppen nicht faseraffin sind und deshalb in den Wasserkreislauf der
Papiermaschine eingetragen werden können. Außerdem sind zur Deblockierung
höhere Temperaturen (< 130°C) erforderlich als solche, die das Papier während des
Durchlaufs durch die Trockenpartie der Papiermaschine erreicht. Die Kontaktzeiten
in der Trockenpartie (< 60 Sekunden) reichen in der Regel nicht aus, um eine
quantitative Deblockierung zu erzielen. Im Falle der US-PS 3 702 781, in der freie
Isocyanate eingesetzt werden, ist man wegen der hohen Viskosität auf die Verwen
dung von organischen Lösungsmitteln angewiesen, die vom Papier-Hersteller ent
sorgt werden müssen und die daher möglichst vermieden werden sollten.
In Wasser dispergierbare Polyisocyanat-Zubereitungen, die freie NCO-Gruppen
enthalten und als Zusatzmittel für wäßrige Klebstoffe geeignet sind, sind aus der
EP-A 0 206 059 bekannt.
Aus der DE-A 25 57 409 sind Harzsäureisocyanante bekannt, die sich in Gegenwart
nichtionischer und anionischer Emulgatoren in Wasser dispergieren lassen.
Die in der DE-A 28 39 310 vorgeschlagenen Dispersionen oder Emulsionen von
Carbamoylsulfonaten aus Isocyananaten und Alkali- und Ammoniumbisulfiten
können als Leimungsmitttel eingesetzt werden.
Aus der US-PS 4 505 778 sind Masse- und Oberflächenleimungsmittel bekannt, die
aus Mischungen von aromatischen Polyisocyanaten bestehen, die 1-10 Gew.-%
eines Isocyanat-Präpolymer enthalten, das z. B. durch Umsetzung von aromatischen
Polyisocyanaten mit monofunktionellen Polyethern erhalten wird.
Außerdem sind verschiedene Polyurethan- oder Polyharnstoff-Dispersionen bekannt,
die als Leimungsmittel eingesetzt werden können. Diese meist anionischen Produkte
(vgl. DE-OS 24 57 972) weisen jedoch keine reaktiven Gruppen in Form von Isocya
natgruppen auf. Beispiele für solche Produkte finden sich in folgenden Dokumenten:
FR-A 1 496 584, US-PS 3 989 659, DE-A 25 37 653, EP-A 0 037 379, DE-A
34 38 563 und EP-A 0 207 414.
Auch Latices auf Basis von Diurethanen wurden als Leimungsmittel vorgeschlagen
(vgl. EP-A 0 232 196).
Diese Produkte sind jedoch nicht in allen Anforderungen zufriedenstellend. Insbe
sondere sind die Stabilität oder Dispergierbarkeit in Wasser oft schlecht oder es sind
kationische Zusätze erforderlich, um die Eigenretention des Harzes zu verbessern. In
der EP-A 0 074 544 sind Dispersionen beschrieben, die eine disperse Phase aus 1.
verstärktem Harzleim und 2. hydrophobem Ketendimer oder hydrophoben Isocya
naten mit mindestens 12 C-Atomen enthalten, wobei zur Verbesserung der Eigen
schaften ein kationisches Dispergiermittel (unter anderem ein Polyamidamin-Epi
chlorhydrin-Harz) eingesetzt wird.
Darüber hinaus wäre es für den Anwender vorteilhaft, ein Hilfsmittel zu haben, das
dem Papier Naß- und Trockenfestigkeit und gleichzeitig auch Teilhydrophobie ver
leiht, d. h. als Masse- oder Oberflächenleimungsmittel geeignet ist.
Es bestand daher die Aufgabe, ein chlorfreies Produkt auf Basis unblockierter
Polyisocyanate bereitzustellen, das sich ohne Zusatz von Emulgatoren in Wasser
emulgieren läßt und bei Einsatz in Masse und Oberfläche in einem breiten pH-
Bereich die Naßfestwirkung der Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harze erreicht und
darüber hinaus auch noch zur Leimung von Papier geeignet ist.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß sich wasserdispergierbare Polyiso
cyanate, die tertiäre Aminogruppen, welche auch in Form ihrer Salze, d. h. in
protonierter oder quaternierter Form vorliegen können, und die gegebenenfalls
hydrophobe Gruppen enthalten, hervorragend als Trocken- und Naßfestmittel für
Papier und darüber hinaus auch als Leimungsmittel d. h. zur Teilhydrophobierung
von cellulosehaltigem Material eignen, wobei der Einsatz vor der Blattbildung
(Masse-Einsatz), d. h. als Zusatz zur Faserstoff-Suspension, sowie in der Oberfläche,
d. h. als Aufgabe auf ein bereits gebildetes Papierblatt, erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von trockenfest
und naßfest ausgerüstetem und/oder geleimtem cellulosehaltigem Material, dadurch
gekennzeichnet, daß das cellulosehaltige Material mit einem wasserdispergierbaren
Polyisocyanatgemisch (I), das tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen, ge
gebenenfalls Polyether-Einheiten und gegebenenfalls hydrophobe Gruppen enthält,
behandelt wird.
Im Sinne der Erfindung geeignete wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische (I)
sind:
- (Ia) Polyisocyanatgemische aus
- 1) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden Polyisocyanaten und
- 2) nicht modifizierten Polyisocyanaten,
- (Ib) Polyisocyanatgemische aus
- 1) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- 2) nicht modifizierten Polyisocyanaten
- 3) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen und Polyethergruppen ent haltenden Polyisocyanaten, und
- 4) Polyethergruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- (Ic) Polyisocyanatgemische aus
- 1) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- 2) nicht modifizierten Polyisocyanaten
- 3) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen und hydrophobe Gruppen ent haltenden Polyisocyanaten und
- 4) hydrophobe Gruppen enthaltenen Polyisocyanaten,
- (Id) Polyisocyanatgemische aus
- 1) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- 2) nicht modifizierten Polyisocyanaten
- 3) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen und Polyethergruppen ent haltenden Polyisocyanaten,
- 4) Polyethergruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- 5) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen und hydrophobe Gruppen ent haltenden Polyisocyanaten,
- 6) hydrophobe Gruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
- 7) tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen, hydrophobe Gruppen und Polyethergruppen enthaltenden Polyisocyanaten und
- 8) Polyethergruppen und hydrophobe Gruppen enthaltenden Polyisocyanaten,
oder Gemische der Polyisocyanatgemische (Ia) bis (Id).
Bevorzugt werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wasserdis
pergierbare Polyisocyanatgemische (I) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 700 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, wobei die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlemnittel) von 100 bis 3 500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat,
- δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 0-250 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch und
- ε) einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 5000 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch
eingesetzt.
Besonders bevorzugt werden wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische (I) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 300 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0 bis 5,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, wobei die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlenmittel) von 100 bis 3500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat,
- δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 0-100 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch und
- ε) einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 3500 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch
für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt.
Die angegebenen Werte der NCO-Funktionalität der gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren einzusetzenden wasserdispergierbaren Polyisocyanate beziehen sich auf
den Wert, der sich aus Art und Funktionalität der Ausgangskomponenten nach der
Formel
errechnen läßt.
Der Gehalt an Isocyanatgruppen ist jeweils berechnet als NCO mit einem
Molekulargewicht von 42 g/mol.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten wasserdis
pergierbaren Polyisocyanatgemische (I) sind erhältlich durch Umsetzung in
beliebiger Reihenfolge von
- II) (cyclo)aliphatischen, gegebenenfalls Ether-, Ester- oder Amidgruppen
enthaltenden Aminen, die mindestens eine gegenüber Isocyanaten reaktive
Gruppe enthalten und die mindestens eine tertiäre Aminogruppe und/oder
Ammoniumgruppe enthalten, oder deren Gemischen
mit - III) nichtionischen Polyisocyanaten E),
und gegebenenfalls mit - IV) C₄-C₃₀-Kohlenwasserstoffen G), die mindestens eine gegenüber Isocyanaten
reaktive Gruppe enthalten
und gegebenenfalls mit - V) gegebenenfalls Estergruppen enthaltenden Polyalkylenoxidpolyether
alkoholen F),
wobei das Äquivalentverhältnis von eingesetzten NCO-Gruppen der Komponente III) zu der Summe der gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen der Komponenten II), IV) und V) mindestens 0,1 : 1 bis ca. 100 : 1, vorzugsweise 4 : 1 bis ca. 1000 : 1, beträgt.
Vorzugsweise sind die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingesetzten wasserdispergierbaren Polyisocyanate erhältlich durch Umsetzung von
- II) Aminen A1), die eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe enthalten, der
Formel
in welcher
Y¹ für -O-, -NH- oder -NR³- steht, wobei R³ für Methyl oder Ethyl steht,
R¹ und R² - a) unabhängig voneinander für C₁-C₄-Alkyl oder C₃-C₆-Cycloalkyl stehen,
- b) für einen Rest der Formel
stehen
wobei R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen, mit der Bedingung, daß immer einer der Reste für Wasserstoff steht,
R⁶ für Methyl oder Ethyl steht und
a Werte von 0 bis 10 annimmt oder - c) für einen durch eine oder mehrere tertiäre Aminogruppen und/oder
Ammoniumgruppen substituierten C₂-C₄-Alkylrest der Formeln
oder
wobei
b Werte von 0 bis 2 annimmt,
q und t unabhängig voneinander Werte von 1 oder 2 annehmen,
r und s unabhängig voneinander Werte von 0 bis 3 annehmen und
R⁶ die obengenannte Bedeutung hat,
stehen, oder - d) gemeinsam mit dem N-Atom, an das sie gebunden sind, einen 5- oder
6gliedrigen Ring der Formel
bilden, wobei
oder
steht,
wobei m Werte von 0 bis 2 annimmt und
a, R⁴, R⁵ und R⁶ die obengenannte Bedeutung haben,
X für C₂- bis C₁₀-Alkylen, C₅ bis C₁₀-Cycloalkylen, einen Rest der Formel wobei R⁴, R⁵ und a die obengenannte Bedeutung haben,
oder einen Rest der Formel in welcher
a, R⁴, R⁵, R¹ und R² die obengenannte Bedeutung haben,
oder
A2) der Formel worin
Y² für -O-, -NH- oder NR³- steht, wobei R³ die obengenannte Bedeutung hat,
n und p unabhängig voneinander Werte von 1 oder 2 annehmen und
R¹ die obengenannte Bedeutung hat
oder
A3) der Formel wobei n, p und R¹ die obengenannte Bedeutung haben
oder
A4) der Formel worin
n, p, R¹ und R² die obengenannte Bedeutung haben,
oder - B) Aminen, die mehr als eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe
und gegebenenfalls Ether-, und/oder Ester- und/oder Amidgruppen
enthalten und ein Molgewicht unter 10 000 g/mol aufweisen
oder - C) den durch Umsetzung von A) oder B) durch Protonierung und/oder
Quaternierung erhaltenen Ammoniumgruppen enthaltenden gegen
über Isocyanaten reaktiven Verbindungen
oder
beliebigen Gemischen aus A) bis C)
mit - III) einem Gemisch aus einem oder mehreren nichtionischen Polisocyanaten E)
mit
- - einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,0 bis 8,0, vorzugsweise 2,0 bis 6,0, und
- - einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch III),
- gegebenenfalls mit
- IV) C₄-C₃₀-Kohlenwasserstoffen G), die mindestens eine gegenüber Isocyanaten
reaktive Gruppe aufweisen,
und gegebenenfalls mit - V) ein- oder mehrwertigen, im statistischen Mittel 5,0 bis 70 Ethylenoxideinhei ten aufweisenden, gegebenenfalls Estergruppen enthaltenden Polyalkylen oxidpolyetheralkoholen F),
in beliebiger Reihenfolge.
Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische (I) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 700, vorzugsweise 10 bis 300 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0, vorzugsweise 1,0 bis 5,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise
0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, wobei
die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlenmittel) von 100 bis 3500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat, - δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 1 bis 250 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch und
- ε) einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 5000, vorzugsweise 50 bis 3500 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch
sind neu und ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Gegenstand der Erfindung sind auch die entsprechenden durch Protonierung
und/oder Quaternierung der obengenannten erfindungsgemäßen Polyisocyanat
gemische, die tertiäre Aminogruppen enthalten, erhältlichen wasserdispergierbaren
Polyisocyanate, wobei zur Alkylierung Alkylierungsmittel wie z. B. Dimethylsulfat,
Diethylsulfat oder C₁- bis C₄-Alkylhalogenide und -sulfonate verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung sind auch die wäßrigen Dispersionen der erfindungsge
mäßen Polyisocyanate und die darin gegebenenfalls enthaltenen, Harnstoffgruppen
enthaltenden Hydrolyseprodukte der erfindungsgemäßen wasserdispergierbaren, ter
tiäre Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen enthaltenden Polyisocyanate.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch die entsprechenden,
durch Protonierung und/oder Quaternierung der erfindungsgemäß einzusetzenden
wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische erhältlichen Ammoniumgruppen
aufweisenden wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische geeignet. Zur Quater
nierung können Alkylierungsmittel wie z. B. Dimethylsulfat, Diethylsulfat oder
C₁-C₄-Alkylhalogenide und -sulfonate verwendet werden.
Als Amine II) A) seien beispielsweise genannt:
N,N-Dimethylethylendiamin, N,N-Dimethylpropylendiamin, Dimethylaminohy droxyethan, Dimethylaminohydroxypropan, Diethylaminohydroxyethan, Dibutyl aminohydroxyethan, Diethylaminoethoxyhydroxyethan, (2-Diethylaminoethoxy)- ethoxyhydroxyethan, N,N′-Triethyl-N′-[ω-hydroxy-tetraethoxyethyl]propylendi amin, N-Hydroxyethyl-morpholin, N-Hydroxyethyl-methylpiperazin, N-Hydroxy ethylpiperidin, N-Hydroxyethylpyrrolidin, 4-Hydroxy-N-methylpiperidin, 4-Hy droxy-1-dimethylaminocyclohexan, 1,3-Bis(dimethylamino-ethoxy-ethoxy)-2-hy droxypropan, 1,3-Bis(dimethylaminopropoxy)-2-hydroxypropan sowie die Amine der folgenden Formeln:
N,N-Dimethylethylendiamin, N,N-Dimethylpropylendiamin, Dimethylaminohy droxyethan, Dimethylaminohydroxypropan, Diethylaminohydroxyethan, Dibutyl aminohydroxyethan, Diethylaminoethoxyhydroxyethan, (2-Diethylaminoethoxy)- ethoxyhydroxyethan, N,N′-Triethyl-N′-[ω-hydroxy-tetraethoxyethyl]propylendi amin, N-Hydroxyethyl-morpholin, N-Hydroxyethyl-methylpiperazin, N-Hydroxy ethylpiperidin, N-Hydroxyethylpyrrolidin, 4-Hydroxy-N-methylpiperidin, 4-Hy droxy-1-dimethylaminocyclohexan, 1,3-Bis(dimethylamino-ethoxy-ethoxy)-2-hy droxypropan, 1,3-Bis(dimethylaminopropoxy)-2-hydroxypropan sowie die Amine der folgenden Formeln:
Als Aminoalkohole B) seien beispielsweise genannt:
Methyl-bis(2-hydroxyethyl)-amin, Methyl-bis(2-hydroxypropyl)-amin, N,N′-Bis(2- hydroxyethyl)-N,N′-dimethyl-ethylendiamin, N,N′′-Bis(2-hydroxyethoxyethyl)- N,N′,N′′-trimethyl-diethylentriamin, N,N-Dimethylamino-propyl-bis[ω-hydroxy-te traethoxyethyl]amin, Triethanolamin, Umsetzungsprodukte von Triethanolamin mit 3 bis 20 mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid pro Mol Amin, Umsetzungspro dukte von Polyaminen wie Aminoethylpiperazin, Triethylentetramin, Bis-(2-amino ethyl)piperazin mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, Diethylentriamin-bispro pionamid, N,N′-bis-propionylaminoethyl-N′′-(2-hydroxyethyl)amin, Umsetzungs produkte aus Tetramethylethylendiamin-Dichlorethan-Kondensaten mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid.
Methyl-bis(2-hydroxyethyl)-amin, Methyl-bis(2-hydroxypropyl)-amin, N,N′-Bis(2- hydroxyethyl)-N,N′-dimethyl-ethylendiamin, N,N′′-Bis(2-hydroxyethoxyethyl)- N,N′,N′′-trimethyl-diethylentriamin, N,N-Dimethylamino-propyl-bis[ω-hydroxy-te traethoxyethyl]amin, Triethanolamin, Umsetzungsprodukte von Triethanolamin mit 3 bis 20 mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid pro Mol Amin, Umsetzungspro dukte von Polyaminen wie Aminoethylpiperazin, Triethylentetramin, Bis-(2-amino ethyl)piperazin mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, Diethylentriamin-bispro pionamid, N,N′-bis-propionylaminoethyl-N′′-(2-hydroxyethyl)amin, Umsetzungs produkte aus Tetramethylethylendiamin-Dichlorethan-Kondensaten mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid.
Geeignete Amine II) B) sind zum Beispiel auch die folgenden Polykondensate:
- a) Hydroxyterminierte Polyester, hergestellt durch Kondensation von C₂- bis C₈-Dicarbonsäuren, Polyethylenoxid und/oder Polypropylenoxid oder Mischpolyethern aus Ethylen- und Propylenoxid, und Dihydroxyalkyl aminen, vorzugsweise N-Methyl-diethanolamin oder N-Methyl-diisopro panolamin, mit einer OH-Funktionalität von 2,
- b) hydroxyterminierte Polyester, hergestellt durch Kondensation von C₂- bis C₈-Dicarbonsäuren und den unter a) aufgeführten Dihydroxyalkylaminen, mit einer OH-Funktionalität von 2,
- c) hydroxyterminierte oder aminoterminierte Polyesteramide aus C₂- bis C₈-Di carbonsäure, C₂- bis C₆-Diaminoalkanen, vorzugsweise Ethylendiamin, und den unter a) aufgeführten Dihydroxyalkylaminen, mit einer OH-Funktionali tät von 2,
- d) hydroxyterminierte Polyester aus C₂- bis C₈-Dicarbonsäuren, Trishydroxyal kanen, vorzugsweise Trimethylolpropan und deren Umsetzungsprodukten mit 1 bis 10 mol Ethylen- oder Propylenoxid, und den unter a) aufgeführten Dihydroxyalkylaminen, mit einer Funktionalität über 2,
- e) hydroxyfunktionelle Polyamine, die durch Umsetzung von Ammoniak oder von linearen oder verzweigten (Poly)alkylenpolyaminen, wie z. B. Ethylen diamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Bis(3-aminopropyl)-methyl amin, α,ω-Polyetherdiaminen mit primärer oder sekundärer Aminogruppe oder deren Kondensaten mit einem Unterschuß an Dihalogenalkanen wie Di chlorethan, mit Alkylenoxiden erhältlich sind, vorzugsweise Triethanamin, Tris(2-hydroxypropyl)amin, Tetrakis(2-hydroxypropyl)-ethylendiamin,
- f) hydroxyfunktionelle Polyamidamine, die durch Umsetzung von linearen oder verzweigten Polykondensaten aus C₂- bis C₈-Dicarbonsäuren, Diaminen und Polyaminen, die mindestens drei acylierbare Aminogruppen enthalten, wie Diethylentriamin oder Triethylentetramin, und/oder Polyaminen mit min destens zwei acylierbaren Aminogruppen und weiteren tertiären Aminogrup pen, wie Bis-(3-aminopropyl)-methylamin, und gegebenenfalls Caprolactam oder gegebenenfalls Polyetherdiolen oder Polyetherdiaminen, mit Alkylen oxiden erhältlich sind, wobei pro primäre und sekundäre Aminogruppe im Polykondensat 1-3 mol an Alkylenoxid eingesetzt wird,
- g) hydroxyfunktionelle Polyamidamine gemäß f), die an Stelle der Umsetzung mit Alkylenoxiden Hydroxyethyl-Endgruppen enthalten und durch Cokon densation mit Ethanolamin erhältlich sind,
- h) Aminoalkohole der Formel
worin
R⁴ und R⁵ für Wasserstoff oder Methyl stehen, mit der Bedingung, daß immer ein Rest für Wasserstoff steht,
R⁸ und R⁷ unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl oder einen Rest der Formel
-(CHR⁵-CHR⁴-O)f-H oder [CH₂-(CH₂)g-NR¹]hR² stehen,
wobei
R¹ und R² die oben angegebene Bedeutung haben, und
g Werte von 1 bis 6 annimmt,
h für Null bis 4 steht,
R⁴ und R⁵ die oben angegebene Bedeutung haben,
k, c und f Werte von 0 bis 20 annehmen,
e Werte von 0 bis 3 annimmt und
d Werte von 0 oder 1 annimmt.
Die Amine II) B) besitzen im allgemeinen bevorzugt ein mittleres Molgewicht unter
10 000 g/mol. Besonders bevorzugt sind solche mit einem mittleren Molgewicht
unter 5000 g/mol, insbesondere unter 3000 g/mol.
Geeignete Amine II) C) sind beispielsweise die durch Umsetzung von Säuren oder
Alkylierungsmitteln mit den Komponenten II) A) oder II) B) erhältlichen Amine,
deren tertiäre Aminogruppen ganz oder zum Teil in Ammoniumgruppen umge
wandelt wurden.
Für diese Umsetzung geeignete Säuren sind vorzugsweise Essigsäure, Ameisensäure
und HCl, als Alkylierungsmittel kommen beispielsweise C₁-C₄-Alkylchloride und
-bromide sowie Dialkylsulfate wie Dimethylsulfat oder Diethylsulfat in Frage.
Es handelt sich bei den unter IV) genannten Polyisocyanaten E) um beliebige, durch
Modifizierung einfacher bevorzugt (cyclo)aliphatischer Diisocyanate hergestellte
Polyisocyanate mit Uretdion- und/oder Isocyanurat-, Urethan- und/oder Allophanat-,
Biuret- oder Oxadiazinstruktur, wie sie beispielsweise in den DE-OS 16 70 666,
37 00 209 und 39 00 053 oder den EP-A 0 336 205 und 0 339 396 beispielhaft
beschrieben sind. Geeignete Polyisocyanate E) sind auch estergruppenhaltige
Polyisocyanate, z. B. die durch Umsetzung von Pentaerythritol- oder Tri
methylolpropan-silylethern mit Isocyanatocapronsäurechlorid zugänglichen
Tetrakis- bzw. Tris-Isocyanate (vgl. DE-A 37 43 782). Außerdem ist es auch
möglich, Triisocyanate wie z. B. Tris-isocyanatodicyclohexylmethan zu verwenden.
Geeignete Diisocyanate zur Herstellung der Polyisocyanate E) sind grundsätzlich
solche mit einem Molgewichtsbereich von 140 bis 400 mit (cyclo)aliphatisch gebun
denen Isocyanatgruppen, wie z. B. 1 ,4-Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan,
1,5-Diisocyanato-2,2-dimethylpentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-1,6-diisocyanato
hexan, 1,3- und 1,4-Diisocyanatocyclohexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocya
natomethyl-cyclohexan, 1-Isocyanato-1-methyl-4-isocyanatomethyl-cydohexan und
4,4′-Diisocyanatodicyclohexyl-methan, oder beliebige Gemische solcher Diisocya
nate.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polyisocyanaten E) um im wesentlichen aus tri
merem 1,6-Diisocyanathexan oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatome
thyl-cyclohexan und gegebenenfalls dimerem 1,6-Diisocyanatohexan oder 1-Iso
cyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan und den entsprechenden
höheren Homologen bestehenden Isocyanuratgruppen und gegebenenfalls Uretdion
gruppen aufweisenden Polyisocyanatgemischen mit einem NCO-Gehalt von 19 bis
24 Gew.-%. Besonders bevorzugt werden als Komponente E) die entsprechenden,
weitgehend Uretdiongruppen-freien, Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocya
nate des genannten NCO-Gehaltes eingesetzt, wie sie durch an sich bekannte, kata
lytische Trimerisierung und unter Isocyanurat-Bildung von 1,6-Diisocyanatohexan
oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan erhalten werden
und die vorzugsweise eine (mittlere) NCO-Funktionalität von 3,2 bis 4,2 aufweisen.
Bevorzugte Komponenten E) sind auch die durch Reaktion von 1,6-Diisocyanato
hexan mit einem Unterschuß an Wasser in bekannter Weise erhaltenen, im wesentli
chen Biuretgruppen aufweisenden trimeren Polyisocyanate mit einem NCO-Gehalt
von 19 bis 24 Gew.-%.
Weiter geeignete, wenn auch nicht bevorzugte, Polyisocyanate E) sind aliphatische
oder aromatische Diisocyanate wie Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat,
1,5-Diisocyanatonapthalin, Diphenylmethandiisocyanat und deren höhere Homologe
mit Uretdion-, Isocyanurat, Allophanat-, Biuretgruppen usw.
Kohlenwasserstoffe G) sind solche mit 4 bis 30 C-Atomen, die mindestens eine
gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe aufweisen. Unter reaktiven Gruppen sind
Amino-, Hydroxy- und Carboxylgruppen zu verstehen. Beispielsweise seien
folgende Kohlenwasserstoffe G) genannt:
Stearylalkohol, Stearylamin, Stearinsäure, Dodecanol, Hexanol, Undecanol, 2-Ethylhexanol, Hexadecylamin, Hexadecanol, Dehydroabietylalkohol, Behenyl alkohol, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure, Oleylalkohol, 7(8)-Hydroxy-tricyclo- [5.2.1.0-2.6]dec-3(4)-en, Hexahydrophthalsäure, 11-Hydroxystearinsäure, 1-Hydroxy-undec-10-en.
Stearylalkohol, Stearylamin, Stearinsäure, Dodecanol, Hexanol, Undecanol, 2-Ethylhexanol, Hexadecylamin, Hexadecanol, Dehydroabietylalkohol, Behenyl alkohol, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure, Oleylalkohol, 7(8)-Hydroxy-tricyclo- [5.2.1.0-2.6]dec-3(4)-en, Hexahydrophthalsäure, 11-Hydroxystearinsäure, 1-Hydroxy-undec-10-en.
Bei den unter V) genannten Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen F) handelt es sich
um ein- oder mehrwertige im statistischen Mittel 5 bis 70, vorzugsweise 6 bis 60
Ethylenoxideinheiten pro Molekül enthaltende Polyalkylenoxidpolyetheralkohole,
wie sie in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle
zugänglich sind.
Zur Herstellung der Polyalkylenoxidpolyetheralkohole F) können beliebige ein- oder
mehrwertige Alkohole des Molekulargewichtsbereichs 32 bis 150 g/mol, wie sie
beispielsweise auch gemäß EP-A 0 206 059 Verwendung finden, als Startermole
küle eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Startermoleküle monofunktionelle
aliphatische Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung von Methanol.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylen
oxid und Propylenoxid, die in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei der
Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.
Bei den Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen F) handelt es sich entweder um reine
Polyethylenoxidpolyether oder um gemischte Polyalkylenoxidpolyether, die
mindestens eine Polyethersequenz aufweisen, die mindestens 5, im allgemeinen 5
bis 70, vorzugsweise 6 bis 60 und besonders bevorzugt 7 bis 20, Ethylenoxid
einheiten besitzt und deren Alkylenoxideinheiten zum mindesten 60 Mol-%,
vorzugsweise zum mindesten 70 Mol-%, aus Ethylenoxideinheiten bestehen.
Bevorzugte Polyalkylenoxidpolyetheralkohole F) sind monofunktionelle, auf einem
aliphatischen, 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkohol gestarteten Poly
alkylenoxidpolyether, die im statistischen Mittel 6 bis 60 Ethylenoxideinheiten
enthalten. Besonders bevorzugte Polyalkylenoxidpolyetheralkohole F) sind reine
Polyethylenglykolmonomethyletheralkohole, die im statistischen Mittel 7 bis 20
Ethylenoxideinheiten aufweisen.
Geeignete estergruppenhaltige Polyalkylenoxidpolyether F) sind OH-terminierte
Polyesterether, die durch Umsetzung von aliphatischen C₂- bis C₈-Dicarbonsäuren
oder deren Estern oder Säurechloriden mit Polyethern aus der Gruppe der Polyethy
lenoxide, Polypropylenoxide oder deren Gemischen oder Mischpolyethern daraus,
wobei pro OH-Äquivalent des Polyethers 0,8 bis 0,99 Äquivalente an Carboxyl-
Gruppen oder deren Derivaten eingesetzt werden, erhältlich sind und ein mittleres
Molgewicht unter 10 000 g/mol, vorzugsweise unter 3000 g/mol aufweisen und Hy
droxylendgruppen besitzen.
Für den Fall, daß die Amine bzw. Aminoalkohole II) A) bis II) C) Polyetherketten
enthalten, kann auch eine Umsetzung von A) und/oder B) und/oder C) mit den
Polyisocyanaten E) direkt zu wasserdispergierbaren Polyisocyanaten führen, so daß
der Anteil an Komponente F) gegebenenfalls reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatgemische können auch in
Kombination mit externen ionischen oder nichtionischen Emulgatoren eingesetzt
werden. Solche Emulgatoren sind beispielsweise in Methoden der organischen
Chemie, Houben-Weyl, Bd. XIV/1, Teil 1, Seite 190-208 Thieme-Verlag, Stuttgart
(1961) oder in der US-PS 3 428 592 oder EP-A 0 013 112 beschrieben. Die
Emulgatoren werden in einer die Dispergierbarkeit gewährleistenden Menge
eingesetzt.
Falls zunächst Polyisocyanate E) mit Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen F)
umgesetzt werden, so kann diese Umsetzung in an sich bekannter Weise, unter
Einhaltung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von mindestens 2 : 1, im
allgemeinen von 4 : 1 bis ca. 1000 : 1 erfolgen, wobei Polyether-modifizierte
Polyisocyanate D), mit
- - einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8 bis 4,2, vorzugsweise von 2,0 bis 4,0,
- - einem Gehalt an (cyclo)aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen von 12,0 bis 21,5 Gew.-% und
- - einem Gehalt an innerhalb von Polyetherketten angeordneten Ethylenoxid einheiten (berechnet als C₂H₄O, Molekulargewicht = 44 g/mol) von 2 bis 20 Gew.-%, wobei die Polyetherketten im statistischen Mittel 5 bis 70 Ethylenoxideinheiten aufweisen,
erhalten werden.
Die Umsetzung der Komponenten A) und/oder B) und/oder C) mit den Komponen
ten E) und gegebenenfalls F) und gegebenenfalls G wird in beliebiger Reihefolge
unter Ausschluß von Feuchtigkeit vorzugsweise ohne Lösungsmittel durchgeführt.
Mit steigender Einsatzmenge an Alkohol-Komponente wird eine höhere Viskosität
des Endproduktes erreicht, so daß in bestimmten nicht bevorzugten Fällen (wenn die
Viskosität z. B. über 100 Pas ansteigt) ein Lösungsmittel zugesetzt werden kann, das
vorzugsweise mit Wasser mischbar ist, aber gegenüber dem Polyisocyanat inert ist.
Geeignete Lösungsmittel sind: Alkylether-acetate, Glykoldiester, Toluol, Carbon
säureester, Aceton, Methylethylketon, Tetrahydrofuran und Dimethylformamid.
Durch die Mitverwendung an sich bekannter Katalysatoren wie Dibutylzinndilaurat,
Zinn-(II)-octoat oder 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan in Mengen von 10 bis 1000 ppm
bezogen auf die Reaktionskomponenten kann die Reaktion beschleunigt werden.
Die Reaktion wird im Temperaturbereich bis 130°C, vorzugsweise im Bereich
zwischen 10°C und 100°C, besonders bevorzugt zwischen 20°C und 80°C,
durchgeführt. Die Reaktion wird durch Titration des NCO-Gehaltes oder durch
Messung der IR-Spektren und Auswertung der Carbonylbande bei ca. 2100 cm-1
verfolgt und ist beendet, wenn der Isocyanatgehalt nicht mehr als 0,1 Gew.-% ober
halb des Wertes liegt, der bei vorgegebener Stöchiometrie bei vollständigem Umsatz
erreicht wird. In der Regel sind Reaktionszeiten von weniger als 24 Stunden ausrei
chend. Bevorzugt ist die lösungsmittelfreie Synthese der erfindungsgemäß einzuset
zenden Polyisocyanate.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische
(I) sind technisch gut handhabbar und über Monate unter Ausschluß von Feuchtig
keit lagerstabil. Die hydrophobe Gruppen enthaltenden Polyisocyanate sind je nach
Gehalt der hydrophoben Gruppen flüssig oder wachsartig.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die wasserdispergier
baren Polyisocyanatgemische (I) vorzugsweise ohne organische Lösungsmittel
eingesetzt. Sie sind gegebenenfalls unter Zusatz von Säuren und/oder bei Tem
peraturen bis 100°C in Wasser sehr leicht zu emulgieren. Der Wirkstoffgehalt der
Emulsion kann bis zu 70 Gew.-% betragen. Es ist aber vorteilhafter, Emulsionen mit
einem Wirkstoffgehalt von 1 bis 50 Gew.-% herzustellen, die dann vor der Dosier
stelle gegebenenfalls weiter verdünnt werden können. Zur Emulgierung eignen sich
die in der Technik üblichen Mischaggregate (Rührer, Mischer mit Rotor-Stator-
Prinzip und z. B. Hochdruckemulgiermaschinen). Die bevorzugten Polyisocyanate
sind selbstemulgierend, d. h. sie lassen sich nach Zugabe zur Wasserphase auch ohne
Einwirkung hoher Scherkräfte leicht emulgieren. In der Regel reicht ein statischer
Mischer aus. Die erhaltenen Emulsionen besitzen eine bestimmte Verarbeitungszeit,
die von der Struktur der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanate, insbeson
dere von deren Gehalt an basischen N-Atomen abhängt. Die Verarbeitungszeit einer
solchen wäßrigen Emulsion beträgt in der Regel bis zu etwa 24 Stunden. Die Verar
beitungszeit ist als die Zeit definiert, in der das Optimum der Trocken- und Naß
festwirkung bzw. der Leimungswirkung erreicht wird.
Zur Erleichterung der Einarbeitung in die wäßrige Phase kann es zweckmäßig sein,
das erfindungsgemäß einzusetzende wasserdispergierbare Polyisocyanatgemisch, in
einem gegenüber Isocyanatgruppen inerten Lösungsmittel gelöst, einzusetzen. Ge
eignete Lösungsmittel sind beispielsweise Essigsäureethylester, Ethylenglykol-di
acetat, Propylenglykol-Diacetat, 2-Butanon, 1-Methoxypropyl-2-acetat, Toluol oder
deren Gemische. Der Anteil des Lösungsmittels in der Lösung des Polyisocyanats
sollte höchstens 80 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 50 Gew.-% betragen. Beson
ders bevorzugt ist jedoch die erfindungsgemäße Verwendung lösungsmittelfreier,
wasserdispergierbarer Polyisocyanatgemische.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten cellulosehaltigen Materialien
sind z. B. Papier oder papierähnliche Materialien wie Pappe oder Karton. Die Ausrü
stung erfolgt in an sich bekannter Weise.
Die für die Naßfest- und Trockenfestausrüstung bevorzugten Polyisocyanatgemische
(I) besitzen eine NCO-Funktionalität größer 2 und enthalten nur einen geringen
Anteil an hydrophoben Resten. Die für die Herstellung geleimter Papiere bevor
zugten Polyisocyanatgemische (I) enthalten gegebenenfalls einen höheren Anteil an
hydrophoben Resten und können auch eine NCO-Funktionalität unter 2 besitzen.
Polyisocyanatgemische (I), die tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen ent
halten und nur einen sehr geringen Anteil an Polyethergruppen und wenige oder
keine hydrophobe Gruppen auf Basis der Komponente G enthalten, sind vorzugs
weise sowohl als Naßfest-, Trockenfest- und Leimungsmittel geeignet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trocken- und Naßfestaus
rüstung werden die wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische beispielsweise in
der Masse eingesetzt, das heißt, sie werden der cellulosehaltigen Dispersion der
Faserrohstoffe direkt zugesetzt. Dabei geht man so vor, daß man das Polyisocyanat
gemisch bei einer Temperatur von 20 bis 80°C in Wasser emulgiert und die dabei
erhaltene Emulsion zu einer Suspension des Faserrohstoffs zugibt oder direkt in der
Suspension der Faserstoffe dispergiert und aus dieser Suspension durch Entwäs
serung das Papier bildet, das anschließend getrocknet wird. Zur Emulgierung des
Polyisocyanatgemischs ist es zweckmäßig, die 1- bis 4fache Menge an Wasser vor
zulegen. Auch höhere Wassermengen sind möglich.
Beim Einsatz in der Oberfläche wird ein fertiges Rohpapier mit einer Emulsion des
erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatgemischs in Wasser behandelt und
anschließend getrocknet. Der Einsatz in der Leimpresse ist möglich. Dabei wird das
in Wasser, wie bereits beschrieben, emulgierte Polyisocyanatgemisch auf die fertige
Papierbahn übertragen. Der Trocken- und Naßfesteffekt wird bereits sofort nach der
Trocknung erzielt. Der durch Oberflächenbehandlung erzielbare Naßfesteffekt über
steigt das Niveau, das mit den bisher bekannten Naßfestmitteln bei gleicher Dosie
rung an Wirksubstanz erreichbar ist, wesentlich.
Zur Erzielung des gewünschten Effekts ist es besonders bevorzugt, die wäßrige
Emulsion der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatgemische innerhalb
von 60 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 15 Minuten zum Faserstoff zu dosie
ren. Um den optimalen Naßfesteffekt unter Praxisbedingungen zu erzielen, ist eine
Dosierung des Polyisocyanats z. B. kurz vor dem Stoffauflauf der Papiermaschine
besonders empfehlenswert. Zur Prüfung wird man im allgemeinen im Labor Papier
blätter mit einem Flächengewicht von 50 bis 100 m²/g bilden.
In Wasser hydrolysieren die NCO-Gruppen der erfindungsgemäß einzusetzenden
Polyisocyanatgemische langsam unter CO₂-Entwicklung zu den entsprechenden
Aminen, die mit noch vorhandenen NCO-Gruppen teilweise zu Harnstoff-Gruppen
reagieren. Vorteilhafterweise treten jedoch keine Ausfällungen auf.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Produkte im pH-Bereich
zwischen 4 und 10, vorzugsweise zwischen 5,5 und 9 in der Masse zum Faserstoff
dosiert werden. Besonders bevorzugt ist die Anwendung im neutralen pH-Bereich
(pH 6 bis 7,5).
In diesem pH-Bereich liegt ein Teil der tertiären Aminogruppen in protonierter
Form vor. Es ist auch möglich, die Dispergierung unter Zusatz von Säure
durchzuführen. Eine vom pH-Wert unabhängige kationische Ladung wird dann
erhalten, wenn die durch Quaternierung der tertiären Aminogruppen erhaltenen
Polyisocyanate eingesetzt werden. Eine Quaternierung ist aber für die meisten
Anwendungen nicht erforderlich.
Die Einsatzmengen an erfindungsgemäß einzusetzendem Polyisocyanatgemisch (I)
richten sich nach dem angestrebten Effekt. In der Regel sind Einsatzmengen von
0,001 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis
2,0 Gew.-%, Wirkstoff, bezogen auf trockenen Faserrohstoff, ausreichend. Die
Dosierung an Wirksubstanz, bezogen auf Faserrohstoff, entspricht der von
bekannten Naßfestmitteln des Polyamidamin-Epichlorhydrin-Typs. Die erfin
dungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatgemische ergeben gebrauchsfertige
Papiere mit guter Naßfestigkeit sofort ab Maschine. Durch Lagerung des fertigen
Papiers und/oder eine Nachkondensation kann eine Verstärkung der Naßfestwirkung
erreicht werden. Generell ist aber bereits ab Maschine ein höheres Naßfestniveau
erreichbar als bei konventionellen Naßfestmitteln. Auch die Trockenfestigkeit ist
gegenüber konventionellen Naßfestmitteln verbessert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter den in der Papierindustrie üblichen
Verarbeitungstemperaturen durchgeführt. Die Verarbeitungsdauer ist dabei von der
Temperatur abhängig. Im Temperaturbereich von 20 bis 25°C ist die Verarbeitungs
zeit relativ lang. Die Naßfestwirkung erreicht nach 6stündiger Lagerung der
wäßrigen Emulsion noch ca. 70% des Wertes bei sofortiger Anwendung der
Emulsion. Bei höherer Temperatur, z. B. bei 50°C, ist eine Verarbeitung innerhalb
von 6 Stunden zu empfehlen. Die maximale Naßfestwirkung ist dagegen überra
schenderweise kaum von der Kontaktzeit mit der Cellulose abhängig. Papiere, die
sofort und nach einer Kontaktzeit von 2 Stunden nach Zusatz des wasserdispergier
baren Polyisocyanatgemischs zum Papierfaserstoff gebildet wurden, zeigen jeweils
das gleiche Naßfestniveau.
Durch geeignete Wahl der Ausgangskomponenten kann das Festigkeitsniveau des
Papiers in der gewünschten Weise eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Ver
fahren eignet sich nicht nur zur Herstellung von trockenfesten und wasserfesten
Papieren, sondern auch zur Herstellung von öl- und benzinbeständigen Papieren.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische
(I) sind in Kombination mit anderen kationischen Hilfsmitteln, wie Retentions
mitteln, Fixierhilfsmitteln, Trockenfestmitteln und Naßfestmitteln, einsetzbar.
Insbesondere durch Zusatz von handelsüblichen Retentionsmitteln vom Typ der
kationischen Polykondensate und Polymerisate, z. B. der Polyamine, der Poly
ethylenimine, der Polyamidamine und der Polyacrylamide sowie der Dual-Systeme,
bestehend aus kationischen oder kationischen und anionischen und gegebenenfalls
partikulären Komponenten wie Kieselsolen etc., kann die Fixierung von Füllstoffen
noch verstärkt werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn an eine
Anwendung im Laminatpapier-Bereich gedacht ist. Bevorzugte Retentionsmittel im
Sinne der Erfindung sind kationische Polykondensate aus Polyaminen, vorzugsweise
N-Methyl-bis(3-aminopropyl)amin, und Alkylendihalogeniden, vorzugsweise Di
chlorethan. Es sei jedoch hervorgehoben, daß der gewünschte Naßfesteffekt auch
ohne den Zusatz von besonderen Fixiermitteln zu erzielen ist. Die Festigkeit des
Papiers kann insbesondere durch Kombination mit Polysacchariden wie Hydroxy
ethylcellulose, Carbexymethylcellulose, Stärke, Galactomannanen oder deren
kationischen Derivaten erhöht werden.
Selbstverständlich können die erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatge
mische gegebenenfalls mit den obengenannten kationischen Hilfsmitteln gemein
sam, d. h. gleichzeitig oder nacheinander, eingesetzt werden. Da viele der Hilfsmittel
jedoch organisch gebundenes Halogen enthalten, ist eine Kombination mit AOX-
freien und/oder AOX-armen Hilfsmitteln besonders bevorzugt, da die chlorfreie
Papierherstellung vorrangiges Ziel ist.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Polyisocyanatgemische (I) sind mit üblichen
optischen Aufhellern gut verträglich. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Produkte
führen nicht zur Weißgraderniedrigung und beeinflussen die Saugfähigkeit des
Papiers nicht. Außerdem läßt sich für die Anwendung im Hygiene-Papierbereich ein
weicher Griff des Papiers erzeugen.
Weiterhin bewirken die Polykondensate eine Verstärkung der Leimungswirkung von
Masseleimungsmitteln wie Reaktivleimungsmitteln, beispielsweise Alkylketen
dimer, Alkenylbernsteinsäureanhydrid, Dehydroabietylisocyanat.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu keiner AOX-Belastung von Papierfabri
kationsabwässern. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der wasserdispergierbaren
Polyisocyanatgemische sind die CSB-Werte (CSB = chemischer Sauerstoffbedarf)
im Siebwasser der Papiermaschine wesentlich niedriger als bei nichtionischen Pro
dukten. Im Vergleich zu Verfahren, die AOX-arme Produkte einsetzen, werden
beim erfindungsgemäßen Verfahren mit wesentlich geringerer Konzentration an
ionogenen Gruppen bei entsprechender NCO-Funktionalität die Anforderungen an
die Naßfestigkeit erfüllt. Die Retention von Füllstoffen wird ebenfalls verbessert.
Im Gegensatz zu Polyamidamin-Epichlorhydrin-Naßfestmitteln ist auch beim
Einsatz in der Oberfläche die maximale Naßfestigkeit erreichbar, die auch beim
Masseeinsatz erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Naßfestigkeit
direkt ab Papiermaschine erreicht wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist ein
Nachreifen des Papiers oder eine Nachkondensation - wie z. B. bei Polyamidamin-
Epichlorhydrin-Harzen üblich - nicht erforderlich.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung geleimter Pa
piere werden die wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische (I) beispielsweise in
der Masse oder in der Oberfläche eingesetzt. Die Applikationsform entspricht damit
der bei der Naßfest- und Trockenfestausrüstung beschriebenen Verfahrensweise.
Man erhält eine gute Sofortleimung direkt nach Blattbildung, die sich durch eine
Nachkondensation noch verstärken läßt, insbesondere ist die Leimungswirkung über
die Dosierung gut abstufbar.
In den folgenden Beispielen beziehen sich die Prozentangaben auf Gewichtsprozent,
sofern nicht anderes angegeben ist.
94,25 Teile eines durch Trimerisierung eines Teils der Isocyanatgruppen von
1,6-Diisocyanatohexan hergestellten, Isocyanuratgruppen aufweisenden Poly
isocyanats, das im wesentlichen aus Tris(6-isocyanatohexyl)-isocyanurat und dessen
höheren Homologen besteht und einen NCO-Gehalt von 21,9%, einen Gehalt an
monomerem 1,6-Diisocyanatohexan <0,3% und eine Viskosität von 3000 mPa·s
(23°C) aufweist (NCO-Funktionalität ca. 4,0), wird mit 5,75 Teilen N,N-Di
ethylaminoethanol umgesetzt. Die Mischung wird unter Feuchtigkeitsausschluß
6 Stunden bei 60°C gerührt.
NCO-Gehalt:|18,66% | |
Viskosität (23°C): | 5310 mPa·s |
NCO-Funktionalität: | ca. |
Die Beispiele 2 bis 5 wurden in Anlehnung an Beispiel 1 durchgeführt. Die
experimentellen Bedingungen für die Beispiele 1 bis 5 sind in der folgenden
Tabelle 1 zusammengefaßt.
25 Teile des Polyisocyanats aus Beispiel 2 werden mit 2,9 Teilen Dimethylsulfat in
25 Teilen Aceton umgesetzt. Es wird 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Gehalt der Lösung:|47% | |
NCO-Gehalt: | 7,3% Lösung |
Viskosität (23°C): | 12 330 mPa·s (100%) |
NCO-Funktionalität: | ca. |
85,0 Teile eines durch Trimerisierung eines Teils der Isocyanatgruppen von
1,6-Diisocyanatohexan hergestellten, Isocyanuratgruppen aufweisenden Poly
isocyanats, das im wesentlichen aus Tris(6-isocyanatohexyl)-isocyanurat und dessen
höheren Homologen besteht und einen NCO-Gehalt von 21,9%, einen Gehalt an
monomerem 1,6-Diisocyanatohexan <0,3% und eine Viskosität von 3000 mPa·s
(23°C) aufweist (NCO-Funktionalität ca. 4,0), werden mit 15,0 Teilen N,N-Di
ethylaminoethanol und 10 Teilen N-Methyl-sterylamin umgesetzt.
Die Mischung wird unter Feuchtigkeitsausschluß 6 Stunden bei 60°C gerührt.
NCO-Gehalt: | |
11,0% (ber.: 10,9%) | |
Viskosität (23°C): | 22 380 mPa·s |
NCO-Funktionalität: | ca. |
100 Teile eines gemäß Beispiels 2 der DE-A 37 43 782 durch Reaktion von Tetra
kis(trimethylsilyloxymethyl)-methan mit 5-Isocyanatocapronsäurechlorid im
Molverhäitnis 1 : 4 erhaltenen estergruppenhaltigen Polyisocyanats mit einem
NCO-Gehalt von 23,7% und einer Viskosität von 252 mPa·s (23°C) (NCO-Funktio
nalität 4,0) wird mit 16,5 Teilen N,N-Dimethylaminoethanol umgesetzt. Das
Isocyanat wird dazu 6 Stunden bei 60°C unter Feuchtigkeitsausschluß gerührt.
NCO-Gehalt:|14,6% | |
Viskosität (23°C): | 1290 mPa·s |
NCO-Funktionalität: | ca. 3,0 |
Produkt in Aceton gelöst: |
100 Teile eines gemäß Beispiels 2 der DE-A 37 43 782 durch Reaktion von Tetra
kis(trimethylsilyloxymethyl)-methan mit 5-Isocyanatocapronsäurechlorid im
Molverhältnis 1 : 4 erhaltenen estergruppenhaltigen Polyisocyanats mit einem
NCO-Gehalt von 23,7% und einer Viskosität von 252 mPa·s (23°C) (NCO-Funktio
nalität 4,0) wird mit 33,0 Teilen N,N-Dimethylaminoethanol umgesetzt. Das
Isocyanat wird dazu 6 Stunden bei 60°C unter Feuchtigkeitsausschluß gerührt.
NCO-Gehalt:|8,4% | |
Viskosität (23°C): | 4180 mPa·s |
NCO-Funktionalität: | ca. 2,0 |
78 Teile des Polyisocyanats aus Beispiel 9 werden mit 11,8 Teilen Dimethylsulfat in
89,8 Teilen 1,2-Diacetoxy-propan umgesetzt. Es wird 18 Stunden bei Raumtempera
tur gerührt.
Gehalt der Lösung:|50% | |
NCO-Gehalt: | 3,65% (Lösung) |
NCO-Funktionalität: | ca. 2,0 |
Eine Mischung aus 80% gebleichtem Kiefernsulfat-Zellstoff und 20% gebleichtem
Birkensulfat-Zellstoff wird bei einer Stoffdichte von 2,5% im Holländer auf einen
Mahlgrad von 380 Schopper-Riegler gemahlen. Hiervon werden 100 g in ein
Becherglas gegeben und mit Wasser auf 1000 ml verdünnt.
Die vorgegebene Menge der Polyisocyanate (Wirksubstanz bezogen auf Faserstoff)
werden nach vorheriger Dispergierung in Wasser bzw. in schwach saurer Lösung
(pH 4) (Emulsionen mit einem Gehalt von 10 Gew.-% Polyisocyanat) zur Zellstoff-
Suspension gegeben.
Nach einer Rührzeit von 3 Minuten werden mit den Inhalten der Bechergläser auf
einem Blattbildner (Rapid-Köthen-Gerät) Papierblätter mit einem Flächengewicht
von ca. 80 m²/g gebildet. Die Papierblätter werden bei 85°C 8 Minuten im Vakuum
bei 20 mm Hg getrocknet und im Trockenschrank noch 10 Minuten bei 110°C nach
erhitzt.
Aus jedem Papierblatt werden nach der Klimatisierung 5 Prüfstreifen von 1,5 cm
Breite ausgeschnitten und 5 Minuten in destilliertes Wasser eingetaucht. Danach
werden die nassen Streifen in einer Zugprüfmaschine sofort auf ihre Naßbruchlast
geprüft.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Einem 0,35%igen wäßrigen Stoffgemisch aus 50 Teilen gebleichtem Nadelholz
zellstoff, 50 Teilen gebleichtem Laubholzzellstoff, das 25% Calciumcarbonat
bezogen auf Faserstoff enthalten, wird unter Rühren die vorgegebene Menge an
Wirkstoff Polyisocyanat zugegeben. Das Polyisocyanat wird zuvor in der oben
beschriebenen Weise in Wasser emulgiert. Das Stoffsystem hat einen pH-Wert von
7 bis 7,5.
Nach einer kurzen Verweilzeit (10 bis 20 Sekunden) wird auf einem Laborblatt
bildner ein Papierblatt gebildet. Dieses wird zwischen Filzen abgepreßt und danach
10 Minuten bei 90°C im Trockenzylinder getrocknet. Es werden Papierblätter mit
einem Flächengewicht von 80 g/m² erhalten.
Die Wirkung wird mit Hilfe des Cobb-Tests geprüft: Nach DIN 53132 wird die ein
seitige Wasseraufnahme eines Papiers bei 60 Sekunden Prüfzeit zur Beurteilung der
Leimungswirkung herangezogen.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von trockenfest und naßfest ausgerüstetem
und/oder geleimtem cellulosehaltigem Material, dadurch gekennzeichnet,
daß das cellulosehaltige Material mit einem wasserdispergierbaren
Polyisocyanatgemisch (I), das tertiäre Amino- und/oder Ammoniumgruppen,
gegebenenfalls Polyether-Einheiten und gegebenenfalls hydrophobe Gruppen
enthält, behandelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserdisper
gierbare Polyisocyanatgemische (I) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 700 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 30 Gew.-%, be
zogen auf das Gemisch, wobei
die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlenmittel) von 100 bis 3500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat, - δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 0-250 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch und
- einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 5000 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch
eingesetzt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserdisper
gierbare Polyisocyanatgemische (1) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 300 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0 bis 5,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 20 Gew.-%,
bezogen auf das Gemisch, wobei
die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlenmittel) von 100 bis 3500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat, - δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 0-100 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch und
- ε) einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 3500 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch
eingesetzt werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserdisper
gierbare Polyisocyanatgemische (I), die erhältlich sind durch Umsetzung in
beliebiger Reihenfolge von
- II) (cyclo)aliphatischen, gegebenenfalls Ether-, Ester- oder Amid
gruppen enthaltenden Aminen, die mindestens eine gegenüber
Isocyanaten reaktive Gruppe enthalten und die mindestens eine
tertiäre Aminogruppe und/oder Ammoniumgruppe enthalten, oder
deren Gemischen
mit - III) nichtionischen Polyisocyanaten E),
und gegebenenfalls mit - IV) C₄-C₃₀-Kohlenwasserstoffen G), die mindestens eine gegenüber
Isocyanaten reaktive Gruppe enthalten
und gegebenenfalls mit - V) gegebenenfalls Estergruppen enthaltenden Polyalkylenoxidpolyether
alkoholen F),
wobei das Äquivalentverhältnis von eingesetzten NCO-Gruppen der Kompo nente III) zu der Summe der gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen der Komponenten II), IV) und V) mindestens 0,1 : 1 bis ca. 100 : 1, vorzugsweise 4 : 1 bis ca. 1000 : 1, beträgt, eingesetzt werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserdisper
gierbare Polyisocyanate, die erhältlich sind durch Umsetzung in beliebiger
Reihenfolge von
- II) Aminen A1), die eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe ent
halten, der Formel
in welcher
Y¹ für -O-, -NH- oder -NR³- steht, wobei R³ für Methyl oder Ethyl steht,
R¹ und R²
a) unabhängig voneinander für C₁-C₄-Alkyl oder C₃-C₆-Cyclo alkyl stehen,
b) für einen Rest der Formel stehen
wobei R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen, mit der Bedingung, daß immer einer der Reste für Wasserstoff steht,
R⁶ für Methyl oder Ethyl steht und
a Werte von 0 bis 10 annimmt oder
c) für einen durch eine oder mehrere tertiäre Animogruppen und/oder
Ammoniumgruppen substituierten C₂-C₄-Alkylrest der Formeln oder wobei
b Werte von 0 bis 2 annimmt,
q und t unabhängig voneinander Werte von 1 oder 2 annehmen,
r und s unabhängig voneinander Werte von 0 bis 3 annehmen und
R⁶ die obengenannte Bedeutung hat,
stehen, oder
d) gemeinsam mit dem N-Atom, an das sie gebunden sind, einen 5- oder 6gliedrigen Ring der Formel bilden, wobei oder steht,
wobei m Werte von 0 bis 2 annimmt und
a, R⁴, R⁵ und R⁶ die obengenannte Bedeutung haben,
X für C₂- bis C₁₀-Alkylen, C₅ bis C₁₀-Cycloalkylen, einen Rest der Formel wobei R⁴, R⁵ und a die obengenannte Bedeutung haben,
oder einen Rest der Formel in welcher
a, R⁴, R⁵, R¹ und R² die obengenannte Bedeutung haben,
oder
A2) der Formel worin
Y² für -O-, -NH- oder NR³ steht, wobei R³ die obengenannte Bedeutung hat,
n und p unabhängig voneinander Werte von 1 oder 2 annehmen und
R′ die obengenannte Bedeutung hat
oder
A3) der Formel wobei n, p und R′ die obengenannte Bedeutung haben
oder
A4) der Formel worin
n, p, R′ und R² die obengenannte Bedeutung haben,
oder - B) Aminen, die mehr als eine gegenüber Isocyanaten reaktive
Gruppe und gegebenenfalls Ether-, und/oder Ester- und/oder
Amidgruppen enthalten und ein Molgewicht unter
10 000 g/mol aufweisen
oder - C) den durch Umsetzung von A) oder B) durch Protonierung
und/oder Quaternierung erhaltenen Ammoniumgruppen
enthaltenden gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen
oder
beliebigen Gemischen aus A) bis C)
mit - III) einem Gemisch aus einem oder mehreren nichtionischen Poliso
cyanaten E) mit
- - einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,0 bis 8,0, vorzugs weise 2,0 bis 6,0, und
- - einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch III),
- gegebenenfalls mit
- IV) C₄-C₃₀-Kohlenwasserstoffen G), die mindestens eine gegenüber Iso
cyanaten reaktive Gruppe aufweisen,
und gegebenenfalls mit - V) ein- oder mehrwertigen, im statistischen Mittel 5,0 bis 70 Ethylen oxideinheiten aufweisenden, gegebenenfalls Estergruppen enthalten den Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen F),
eingesetzt werden.
6. Wasserdispergierbare Polyisocyanatgemische (I) mit
- α) einem Gehalt an Isocyanatgruppen von 10 bis 700, vorzugsweise 10 bis 300 Milliäquivalenten pro 100 g Gemisch,
- β) einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,0, vorzugsweise 1,0 bis 5,
- γ) einem Gehalt an Ethylenoxid-Einheiten von 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, wobei die Polyethylenoxidkette ein mittleres Molgewicht (Zahlenmittel) von 100 bis 3 500, bevorzugt 100 bis 1000, besonders bevorzugt 100 bis 500 g/mol hat,
- δ) einem Gehalt an hydrophoben Resten von 1 bis 250 Milliäquiva lenten pro 100 g Gemisch und
- ε) einem Gehalt an tertiären Aminogruppen bzw. Ammoniumgruppen von 50 bis 5000, vorzugsweise 50 bis 3500 Milliäqivalenten pro 100 g Gemisch.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den
cellulosehaltigen Materialien um Papier oder papierähnliche Materialien
handelt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das cellulosehal
tige Material, das als Dispersion der Faserrohstoffe vorliegt, in der Masse
behandelt wird, indem die wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemische der
cellulosehaltigen Faserrohstoffdispersion als wäßrige Emulsion oder direkt
zugesetzt werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das cellulose
haltige Material, das in Form eines fertigen Rohpapiers vorliegt, in der
Oberfläche mit dem wasserdispergierbaren Polyisocyanatgemisch behandelt
wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdis
pergierbaren Polyisocyanatgemische im Gemisch mit Reaktivleimungsmit
teln, vorzugsweise mit Alkylketendimer, oder Alkenylbernsteinsäureanhy
drid und/oder konventionellen Retentions- oder Naßfestmitteln eingesetzt
werden.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934319571 DE4319571A1 (de) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung |
ES93111916T ES2098602T5 (es) | 1992-08-07 | 1993-07-26 | Resinas multifuncionales exentas de cloro para el acabado del papel. |
DE59305310T DE59305310D1 (de) | 1992-08-07 | 1993-07-26 | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung |
EP93111916A EP0582166B2 (de) | 1992-08-07 | 1993-07-26 | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung |
US08/100,024 US5503714A (en) | 1992-08-07 | 1993-07-30 | Chlorine-free multifunctional resins for paper finishing |
CA002101879A CA2101879A1 (en) | 1992-08-07 | 1993-08-04 | Chlorine-free multifunctional resins for paper finishing |
JP21359093A JP3287660B2 (ja) | 1992-08-07 | 1993-08-06 | 紙仕上げ用の無塩素多官能樹脂 |
US08/512,612 US5739249A (en) | 1992-08-07 | 1995-08-08 | Chlorine-free multifunctional resins for paper finishing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934319571 DE4319571A1 (de) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4319571A1 true DE4319571A1 (de) | 1994-12-15 |
Family
ID=6490245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934319571 Withdrawn DE4319571A1 (de) | 1992-08-07 | 1993-06-14 | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4319571A1 (de) |
-
1993
- 1993-06-14 DE DE19934319571 patent/DE4319571A1/de not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0582166B1 (de) | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung | |
EP0759041B1 (de) | Hilfsmittel für die papierveredlung | |
EP0207414B1 (de) | Wässrige Lösungen oder Dispersionen von Polyisocyanat-Additionsprodukten, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie ihre Verwendung als Beschichtungsmittel oder als Leimungsmittel für Papier | |
EP0564912B2 (de) | Verfahren zur Nassverfestigung von Papier | |
DE3822490A1 (de) | Waessrige loesungen von polyamidoamin-epichlorhyrin-harzen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
EP0268806A2 (de) | Anionische Polyurethane | |
DE3102038A1 (de) | Polyurethanpolymeraminsalz als papieradditiv | |
DE4436058A1 (de) | Verfahren zur Herstellung trockenfest und/oder naßfest ausgerüsteter cellulosehaltiger Flächengebilde | |
FI81859C (fi) | Polyuretanlatex, som kan anvaendas som limaemne i pappersindustrin, och foerfarande foer framstaellning av detta. | |
DE4114657A1 (de) | Waessrige loesungen von kationischen polyamidoamin-harzen | |
EP0929588B1 (de) | Wasserdispergierbare isocyanate mit verbessertem aufziehvermögen als papierhilfsmittel | |
DE2537653A1 (de) | Papierleimungsmittel | |
DE4419572A1 (de) | Mehrkomponenten-Systeme für die Papierveredelung | |
EP0799349B1 (de) | Wiederaufschliessbare cellulosehaltige materialien | |
WO1997013033A1 (de) | Verfahren zur herstellung von trockenfest und nassfest ausgerüstetem papier | |
US4786330A (en) | Diurethane latex and processes | |
DE4319571A1 (de) | Chlorfreie multifunktionelle Harze für die Papierveredlung | |
DE4226110A1 (de) | Chlorfreie Naßfestmittel für Papier | |
EP0823950B1 (de) | Verfahren zur herstellung strukturfester papiere | |
EP1070090B1 (de) | Wasserdispergierbare polyisocyanatzubereitungen zur herstellung von wiederaufschliessbarem papier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal | ||
8165 | Unexamined publication of following application revoked |