DE60026323T2 - Formulierungen fluoreszierender optischer aufheller - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Anmeldung betrifft neue Formulierungen von optischen Aufhellern und deren Verwendung zum optischen Aufhellen von Papier.
- Optische Aufheller der Formel worin
R1 Wasserstoff, C1-C5-Alkyl, C1-C5-Alkoxy oder Halogen und
M Wasserstoff, ein Alkalimetall, vorzugsweise Lithium, Natrium oder Kalium, Ammonium oder Magnesium bedeutet, sind schon lange bekannt und finden z.B. zum optischen Aufhellen von Papiermaterialien Verwendung. - Diese Aufheller sind in Wasser sehr schwer löslich und werden deshalb üblicherweise in Form von Aufschlämmungen oder von Lösungen in den Handel gebracht, die meistens das Natriumsalz des Aufhellers und beträchtliche Mengen eines Lösevermittlers, wie z.B. Harnstoff, oder eines organischen Lösungsmittels enthalten, damit der Aufheller vollständig gelöst wird. Da diese Lösevermittler nach der Applikation im Abwasser unerwünscht sind und die organischen Lösungsmittel zudem meist brennbar sind, bestand Bedarf an einer Formulierung, die keine oder nur geringe Mengen an solchen Substanzen enthält.
- Ein Versuch zur Lösung dieses Problems ist, anhand der Formulierung eines spezifischen Strukturtyps von optischem Aufheller, der lediglich in Form unterschiedlicher Salze besteht, in EP-A 0 712 960 offen gelegt. Die Offenlegung löst das Problem durch Zusatz von bis zu 85% Polyethylenglykolen mit einem mittleren Molekulargewicht in Bereich von 150 bis 500. Die Verwendung von Polyethylenglykolen ist jedoch unter ökologischen Gesichtspunkten uner wünscht, weil solche Verbindungen biologisch nicht ohne weiteres abbaubar sind.
- EP-A 0 900 784 legt bestimmte neue optische Aufheller auf Basis asymetrisch substituierter Distyrylbiphenyle offen, welche in Waschmittelformulierungen nützlich sind, während DE-A 27 30 246 Mischungen von optischen Aufhellern aus Distryryl-Basis und diese enthaltende Waschmittelzusammensetzungen offen legt.
- US-A 5,622,749 legt ein Verfahren zum optischen Aufhellen von Papier offen, entweder in Form einer Beschichtungszusammensetzung oder eines Leimungsmittels, unter Verwendung einer Zusammensetzung, welche den gleichen spezifischen optischen Aufheller umfasst, der in EP-A 0 712 960 offen gelegt ist, zusammen mit einem Weißpigment, einer Bindemitteldispersion und gegebenenfalls einem wasserlöslichen Co-Bindemittel, oder zusammen mit wenigstens einem Hilfsmittel, gewählt aus einem Sequestrationsmittel, einem Dispergierungsmittel und einem Emulgierungsmittel.
- Es wurde nun gefunden, dass man von den optischen Aufhellern der oben angegebenen Formel (1) stabile wässrige Lösungen herstellen kann, wenn man den Aufheller in Wasser zusammen mit einem ggf. abgewandelten Polyvinylalkohol löst. Überraschenderweise lassen sich so Lösungen mit einem Aufhellergehalt von bis zu 20% herstellen, die bei Temperaturen zwischen 0 und 40°C mehrere Monate lagerstabil sind. Der Zusatz eines Polyvinylalkohols verstärkt zudem die aufhellende Wirkung des Aufhellers bei der Applikation auf der Oberfläche, so dass man weniger Wirksubstanz benötigt, um den gleichen Effekt zu erzielen.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Formulierungen von optischen Aufhellern, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie
- a) 2 bis 20 Gew.-% eines optischen Aufhellers der Formel worin R1 Wasserstoff, C1-C5-Alkyl, C1-C5-Alkoxy oder Halogen und M Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder Magnesium bedeutet,
- b) 4 bis 30 Gew.-% eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols,
- c) 55 bis 94 Gew.-% Wasser und
- d) 0 bis 20 Gew.-% weitere Zusätze enthalten.
- M bedeutet Wasserstoff oder ein Äquivalent eines farblosen Kations, beispielsweise Lithium, Natrium, Kalium, Ammonium oder die protonierte Form eines C4-C12-Trialkylamins, C4-C12-Diamins, C2-C15-Alkanolamins oder Polyglykolamins. Vorzugsweise bedeutet M Kalium oder vor allem Natrium.
- R1 als Alkyl bedeutet z.B. Methyl, Ethyl, n- oder iso-Propyl, n-, sec-, oder t-Butyl, n-Pentyl, iso-Amyl oder sec-Amyl. Wenn in der Formel (1) R1 Alkoxy ist, so handelt es sich beispielsweise um Methoxy, Ethoxy, n- oder iso-Propoxy, n-, sec-, oder t-Butoxy, n-Pentyloxy, iso-Amyloxy oder sec-Amyloxy. R1 als Halogen bedeutet Fluor, Chlor, Brom oder Iod, vorzugsweise Chlor.
-
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen enthalten vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 bis 12 Gew.-% optischen Aufheller der Formel (1).
- Als ggf. modifizierte Polyvinylalkohole kommen z.B. solche Verbindungen in Betracht, die durch mehr oder weniger vollständige Verseifung von Polyvinylacetat erhalten werden. Insbesondere handelt es sich um Polyvinylalkohole mit einer Verseifungszahl zwischen 10 und ca. 450. Die Verseifungszahl (Esterzahl) gibt die Menge an KOH in mg an, die zur Verseifung von 1 g Polyvinylalkohol verbraucht wird. Solche Polyvinylalkohole sind im Handel erhältlich, z.B. unter den Namen Mowiol und Polyviol.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen enthalten vorzugsweise 6 bis 20 Gew.-%, insbesondere 6 bis 15 Gew.-% eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols.
- Als weitere geeignete Zusätze kommen beispielsweise Konservierungsmittel, z.B. 1,2-Benzisothiazolin-3-on oder Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd oder Glutaraldehyd, sowie Gefrierschutzmittel, Lösungsmittel oder Entschäumungsmittel in Frage. Geringe Mengen an Lösungsmittel werden z.B. zugesetzt, um aus Formulierungen, die etwas trübe sind, vollkommen klare Lösungen zu erhalten. Polyethylenglykole sind als Zusätze ausgeschlossen.
- Zur Beseitigung der Trübung bei erfindungsgemäßen Formulierungen kann man auch eine Klärfiltration bei erhöhter Temperatur, z.B. bei 50 bis 70°C, durchführen.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen erhält man z.B., indem man den feuchten Presskuchen oder auch das trockene Pulver eines optischen Aufhellers der Formel (1) mit einer wässrigen Lösung eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols und gegebenenfalls weiteren Zusätzen intensiv mischt, bei Bedarf auf beispielsweise 30 bis 80°C erwärmt, und miteinander mischt, bis eine homogene Verteilung erreicht ist.
- Die erhaltenen Lösungen sind während längerer Zeit lagerstabil, beispielsweise während 6 Monaten, auch bei Temperaturen von ca. 0°C bis zu 40°C.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen eignen sich zum Aufhellen von Papiermassen bei der Papierherstellung, z.B. aus gebleichtem Zellstoff oder Holzstoff (chemical and mechanical pulp), Mischungen derselben und zum Aufhellen der in der Papierindustrie üblicherweise verwendeten unpigmentierten, insbesondere aber von pigmentierten Papiermassen und Streichmassen, einschließend die Anwendung von Leimpressen und Filmpressen.
- Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Formulierungen zum optischen Aufhellen von Faserstoffdispersionen bei der Papierherstellung.
- Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken. Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nichts anderes angegeben.
- Beispiel 1
- Zu 30 Teilen feuchtem Filterkuchen, enthaltend 9 Teile des optischen Aufhellers der Formel gibt man 70 Teile einer wässrigen Lösung, die 20 Gew.-% Polyvinylalkohol (Polyviol LL603) und 50 Teile entmineralisiertes Wasser enthält. Man erwärmt unter Rühren auf 55°C und rührt so lange bei dieser Temperatur, bis eine klare Lösung entstanden ist. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur ersetzt man eventuell verdunstetes Wasser, so dass man wieder 150 Teile Lösung erhält.
- Man erhält eine Aufhellerformulierung, die mehrere Monate bei 0°C und bei 40°C stabil ist.
- Beispiel 2
- Eine Fasersuspension, bestehend aus 5 Teilen Faser (1:1 Mischung aus gebleichtem Birke- und Kiefer-Kraftzellstoff; Mahlgrad 35°S. R.) in 200 Teilen Wasser mit einer Härte von 25 ppm CaO, wird mit 10% gefälltem Calciumcarbonat, bezogen auf Faserstoff, versetzt. Dann gibt man 0,0275 Teile der gemäß Beispiel 1 erhaltenen Aufheller-Lösung zu, rührt langsam während 1 Minute und fügt 0,03%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Faser und Pigment, einer Lösung eines kommerziellen kationischen Retentionsmittels (modifiziertes Polyacrylamid) hinzu. Anschließend werden auf einem Blattbildner (System Rapid-Köthen) Papierblätter hergestellt. Die feuchten Papierblätter werden gepresst und zwischen zwei Filterpapierblättern während 20 Minuten bei 110°C getrocknet.
- Man erhält Papierblätter, die bezüglich Fluoreszenz und Aufhellerwirkung ebenso gut sind wie Papierblätter, die unter Verwendung handelsüblicher Formulierungen des gleichen Aufhellers als harnstoffhaltige Lösung hergestellt werden.
- Beispiel 3
- Man arbeitet wie im Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch anstelle von Polyviol LL603 als Polyvinylalkohol Polyviol 2810. Man erhält ebenfalls stabile Aufheller-Formulierungen.
- Beispiele 4 bis 10
- Man arbeitet wie im Beispiel 1 beschrieben, verwendet jedoch anstelle von Polyviol LL603 die in der folgenden Tabelle angegebenen Polyvinylalkohole. Man erhält ebenfalls stabile Aufheller-Formulierungen.
- In der obigen Tabelle bedeutet bei den Polyvinylalkoholen die erste Zahl die Viskosität einer 4 Gew.-%igen Lösung in Wasser von 20°C in mPa·s; die zweite Zahl gibt den Verseifungsgrad an.
Claims (12)
- Formulierung eines optischen Aufhellers, welche a) 2 bis 20 Gew.-% eines optischen Aufhellers der Formel worin R1 Wasserstoff, C1-C5-Alkyl, C1-C5-Alkoxy oder Halogen und M Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder Magnesium bedeutet, b) 4 bis 30 Gew.-% eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols, c) 55 bis 94 Gew.-% Wasser und d) 0 bis 20 Gew.-% weitere Zusätze enthält, wobei Polyethylenglykole ausgeschlossen sind.
- Formulierung gemäß Anspruch 1, welche einen optischen Aufheller der Formel (1) enthält, worin M Kalium oder vor allem Natrium bedeutet.
- Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, welche einen optischen Aufheller der Formel (1) enthält, worin R1 Wasserstoff oder Chlor bedeutet.
- Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welche 3 bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 bis 12 Gew.-% optischen Aufheller der Formel (1) enthält.
- Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welche als ggf. modifizierten Polyvinylalkohol eine Verbindung enthält, die durch mehr oder weniger vollständige Verseifung von Polyvinylacetat erhalten wurde.
- Formulierung gemäß Anspruch 6, welche einen Polyvinylalkohol mit einer Verseifungszahl zwischen 10 und ca. 450 enthält.
- Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, welche 6 bis 20 Gew.-%, insbesondere 6 bis 15 Gew.-% eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols enthält.
- Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, welche als weitere Zusätze Konservierungsmittel, Gefrierschutzmittel, Lösungsmittel oder Entschäumungsmittel enthält.
- Verfahren zur Herstellung einer Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem man den feuchten Presskuchen oder das trockene Pulver eines optischen Aufhellers der Formel (1) mit einer wässrigen Lösung eines gegebenenfalls modifizierten Polyvinylalkohols und gegebenenfalls weiteren Zusätzen intensiv vermischt, gegebenenfalls erwärmt und miteinander vermischt, bis eine homogene Verteilung erreicht ist.
- Verfahren zur Herstellung einer Formulierung gemäß Anspruch 10, bei dem man anschließend eine Klärfiltration bei erhöhter Temperatur durchführt.
- Verwendung einer Formulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Aufhellen von Papiermassen bei der Papierherstellung und zum Aufhellen der in der Papierindustrie üblicherweise verwendeten pigmentierten und nicht pigmentierten Streichmassen für das Aufbringen im Streichverfahren oder in der Leim- oder Filmpresse.
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