DE69808435T2

DE69808435T2 - Wässerige dispersionen von einem hydrophoben leimungsmittel

Info

Publication number: DE69808435T2
Application number: DE69808435T
Authority: DE
Inventors: Sten Froelich; Hans Haellstroem; Erik Lindgren; Rein Sikkar
Original assignee: Akzo Nobel NV; Eka Chemicals AB
Current assignee: Akzo Nobel NV; Nouryon Pulp and Performance Chemicals AB
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: NO328669B1; ATE225435T1; DK0961855T3; PT961855E; WO1998033980A1; KR100339883B1; SK285268B6; AU6010198A; ID25962A; BR9807049A; ES2183325T3; JP2000509430A; CN1117191C; NZ336786A; KR20000070621A; AU729702B2; JP3400803B2; NO993742D0; CA2280094A1; BR9807049B1

Description

Die Erfindung betrifft wäßrige Dispersionen eines hydrophoben Leimungsmittels und insbesondere Dispersionen mit einem Dispersionsmittelsystem, das zwei entgegengesetzt geladene Verbindungen enthält, ihre Herstellung und ihren Gebrauch.

Technischer Hintergrund der Erfindung

Wäßrige Dispersionen von hydrophobem Material sind bekannt und werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Zum Beispiel werden bei der Papierherstellung wäßrige Dispersionen von hydrophobem Material als Leimungsmittel verwendet, um Papier und Karton eine gewisse Beständigkeit gegen Befeuchten und Durchtränken durch wäßrige Flüssigkeiten zu verleihen. Beispiele hydrophober Materialien, die weitverbreitet zum Leimen eingesetzt werden, sind unter anderem cellulosereaktive Leimungsmittel, z. B. Alkylketendimere und substituierte Succinsäureanhydride, und nicht cellulosereaktive Leimungsmittel, z. B. Leimungsmittel auf Colophoniumbasis und Harzbasis.
Dispersionen von hydrophobem Material enthalten im allgemeinen eine wäßrige Phase und darin dispergierte, feinverteilte Teilchen oder Tröpfchen des hydrophoben Materials. Die Dispersionen werden gewöhnlich durch Homogenisieren des hydrophoben, wasserunlöslichen Materials in einer wäßrigen Phase in Gegenwart eines Dispersionsmittels unter Anwendung starker Scherkräfte und ziemlich hoher Temperaturen hergestellt. Zu den herkömmlicherweise verwendeten Dispersionsmitteln gehören anionische, amphotere und kationische Polymere mit hohem Molekulargewicht, z. B. Lignosulfonate, Stärken, Polyamine, Polyamidoamine und Vinyladditionspolymere. Die Polymere können einzeln, zusammen oder in Kombination mit anderen Verbindungen verwendet werden, um ein Dispersionsmittelsystem zu bilden. In Abhängigkeit von der Gesamtladung der Komponenten des Dispersionsmittelsystems sind die Leimungsmittel von anionischer oder kationischer Natur.
Dispersionen von hydrophobem Material weisen gewöhnlich auch bei relativ niedrigen Feststoffgehalten eine ziemlich schlechte Beständigkeit und hohe Viskosität auf, die offenbar zu Schwierigkeiten beim Umgang mit den Dispersionen führen, z. B. bei der Lagerung und beim Gebrauch. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Produkte in Form von Dispersionen mit niedriger Konzentration geliefert werden müssen, wodurch sich die Transportkosten des aktiven hydrophoben Materials weiter erhöhen.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, wäßrige Dispersionen von hydrophobem Material mit verbesserten Beständigkeits- und Viskositätseigenschaften bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung verbesserter wäßriger Leimungsmitteldispersionen, insbesondere von cellulosereaktiven Leimungsmitteln. Weitere Aufgaben werden im folgenden ersichtlich werden.
EP-A-275 851 betrifft eine wäßrige Leimungsmitteldispersion, die eine disperse Phase in Form eines Leimungsmittelgemischs, das aus einem Kolophoniummaterial und einem synthetischen Leimungsmittel besteht, sowie eine Polyaluminiumverbindung enthält.
EP-A-208 667 betrifft eine wäßrige Leimungsmitteldispersion, die eine disperse Phase in Form eines Leimungsmittelgemischs enthält, das aus einem Kolophoniummaterial und einem synthetischen Leimungsmittel besteht.
WO 96/17127 betrifft eine anionische Leimungsmitteldispersion, die ein cellulosereaktives Leimungsmittel enthält.
EP-A-220 941 offenbart eine trockene Zusammensetzung, die ein Ketendimer und ein Einbettungsmittel enthält, das unter Gelatine, Tristearin, Gummiarabikum, Zucker, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyacrylamiden, Silikaten, Polyethern, Polyestern, Polyamiden, Stärken und Polyvinylalkohol ausgewählt werden kann.
GB-A-2 268 941 betrifft wäßrige Emulsionen von Kolophonium-Leimungsmittel, wobei das Kolophonium mit mindestens einer anderen Komponente, wie z. B. Ligninsulfonat, kationischer Stärke und Stärkederivaten bis zu dem Grade vermischt ist, daß der Schmelzpunkt des Gemischs unter dem Schmelzpunkt des Kolophoniums liegt.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß man mit wäßrigen Dispersionen von hydrophobem Material. in denen das hydrophobe Material in der wäßrigen Phase mit Hilfe eines Dispersionsmittels dispergiert ist, das zwei entgegengesetzt geladene Verbindungen mit relativ niedrigem Molekulargewicht aufweist verbesserte Beständigkeits- und Viskositätseigenschaften erzielen kann. Genauer gesagt, die Erfindung betrifft eine wäßrige Dispersion, die eine disperse Phase mit einem hydrophoben Material und einem Dispersionsmittel enthält, das eine unter kohlenstoffhaltigen Verbindungen und siliciumhaltigen Verbindungen ausgewählte anionische Verbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 50000 und eine kationische organische Verbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 50000 aufweist, wobei mindestens eine von den anionischen und kationischen Verbindungen ein Polyelektrolyt ist. Die Erfindung betrifft folglich eine wäßrige Dispersion, ihre Herstellung und Verwendung, wie weiter in den Ansprüchen 1 bis 16 definiert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung von Dispersionen von hydrophobem Material mit verbesserter Lagerbeständigkeit, höherem Feststoffgehalt und/oder niedrigerer Viskosität. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Dispersionen in Anwendungen, die eine sehr hohe Verdünnung der ursprünglich hochkonzentrierten Dispersion erfordern, die disperse Phase beständiger ist, d. h. die Dispersionen weisen eine bessere Beständigkeit im verdünnten Zustand auf. Beispiele von Anwendungen mit extrem hoher Verdünnung sind unter anderem Naßpartie-Bedingungen bei der Papierherstellung und die Masse- oder innere Leimung, die den Zusatz einer Dispersion von hydrophobem Material zu einer wäßrigen Suspension erfordert, die Cellulosefasern und wahlfreie Füllstoffe enthält. In diesem Zusammenhang bedeutet eine verbesserte Beständigkeit im verdünnten Zustand eine geringere Verklumpung der Teilchen oder Tröpfchen des hydrophoben Leimungsmittels, wodurch niedgere Konzentrationen von größeren Aggregaten mit geringerer Leimungswirkung entstehen, sowie eine geringere Abscheidung des hydrophoben Leimungsmittels auf der Papiermaschine und eine geringere Siebverunreinigung, wodurch sich der Wartungsbedarf der Papiermaschine verringert. Weitere bei den vorliegenden Dispersionen beobachtete Vorteile sind unter anderem eine verbesserte Beständigkeit in Gegenwart von störenden Substanzen, z. B. von anionischen Verunreinigungen, die von unsaubetem Zellstoff und/oder wiederverwerteten Fasern herrühren, und eine geringere Akkumulation des hydrophoben Materials im Kreislaufwasser (Weißwasser), das im Papierherstellungsprozeß umläuft. Dementsprechend sind erfindungsgemäße Dispersionen besonders gut in Prozessen einsetzbar, wo Kreislaufwasser in großem Umfang zurückgeführt wird und wo die Cellulosesuspension einen erheblichen Anteil an Verunreinigungen enthält. Ferner ermöglichen es die erfindungsgemäßen Dispersionen auch, bei entsprechender Dosierung des Leimungsmittels eine gegenüber den herkömmlichen Leimungsmitteldispersionen verbesserte Leimung zu erzielen und eine niedrigere Dosierung des Leimungsmittels zu benutzen, um einen entsprechenden Leimungsgrad zu erreichen. Die Möglichkeit der Verwendung niedrigerer Leimungsmittelanteile, um eine vorschriftsmäßige Leimung zu erreichen, vermindert weiter das Risiko der Akkumulation von nicht adsorbierten hydrophoben Leimungsmitteln in dem im Prozeß umlaufenden Kreislaufwasser, wodurch die Gefahr der Verklumpung und Abscheidung des hydrophoben Materials auf der Papiermaschine verringert wird. Die vorliegende Erfindung bietet daher beträchtliche wirtschaftliche und technische Vorteile.
Das in der Dispersion vorhandene hydrophobe Material ist vorzugsweise in Wasser unlöslich. Beispiele geeigneter hydrophober Materialien sind unter anderem als Leimungsmittel bei der Papierherstellung verwendbare Verbindungen, die sowohl von natürlichen als auch von synthetischen Quellen herrühren können, z. B. cellulosereaktive hydrophobe und nicht cellulosereaktive hydrophobe Materialien. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das hydrophobe Material einen Schmelzpunkt unter 100ºC und insbesondere unter 75ºC auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das hydrophobe Leimungsmittel ein cellulosereaktives Leimungsmittel, das unter irgendwelchen, dem Fachmann bekannten Leimungsmitteln ausgewählt werden kann. Geeigneterweise wird das Leimungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus hydrophoben Ketendimeren, Ketenmultimeren, Säureanhydriden, organischen Isocyanaten, Carbamoylchloriden und Gemischen daraus besteht, vorzugsweise unter Ketendimeren und Säureanhydriden, am stärksten bevorzugt unter Ketendimeren. Geeignete Ketendimere haben die untenstehende allgemeine Formel (I), wobei R¹ und R² gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen darstellen, gewöhnlich gesättigte Kohlenwasserstoffe, wobei die Kohlenwasserstoffgruppen geeigneterweise 8 bis 36 Kohlenstoffatome aufweisen und gewöhnlich geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppen mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen sind, wie z. B. Hexadecyl- und Octadecylgruppen. Geeignete Säureanhydride können durch die untenstehende allgemeine Formel (II) charakterisiert werden, wobei R³ und R&sup4; identisch oder verschieden sein können und gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen darstellen, die geeigneterweise 8 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten, oder wobei R³ und R&sup4; zusammen mit der -C-O-C- Komponente einen 5- bis 6-gliedrigen Ring bilden können, der gegebenenfalls ferner mit Kohlenwasserstoffgruppen substituiert ist, die bis zu 30 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele von kommerziell verwendeten Säureanhydriden sind unter anderem Alkyl- und Alkenylsuccinsäureanhydride und besonders Isooctadecenylsuccinsäureanhydrid.
Geeignete Ketendimere, Säureanhydride und organische Isocyanate sind unter anderem die in US-A-4 522 686 offenbarten Verbindungen. Beispiele geeigneter Carbamoylchloride sind unter anderem diejenigen, die in US-A-3 887 427 offenbart werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das hydrophobe Material ein nicht cellulosereaktives hydrophobes Material, das unter irgendwelchen, dem Fachmann bekannten, nicht cellulosereaktiven Leimungsmitteln ausgewählt werden kann. Geeigneterweise wird das nicht Cellulosereaktive Leimungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus hydrophoben Materialien auf Kolophoniumbasis besteht, z. B. Kolophonium, disproportioniertes Kolophonium, hydriertes Kolophonium, polymerisiertes Kolophonium, mit Formaldehyd behandeltes Kolophonium, verestertes Kolophonium, verstärktes Kolophonium und Gemische solcher Behandlungen und so behandelten Kolophoniums, Fettsäuren und deren Derivate, z. B. Fettsäureester und -amide wie etwa Bis-Stearamid, Harz und Derivate davon, z. B. Kohlenwasserstoffharze, Harzsäuren, Harzsäureester und -amide, Wachse, z. B. rohe und raffinierte Paraffinwachse, synthetische Wachse, natürlich vorkommende Wachse usw.
Erfindungsgemäße Dispersionen enthalten ein Dispersionsmittel oder Dispersionsmittelsystem mit mindestens einer anionischen Verbindung und mindestens einer kationischen Verbindung, die beide ein niedriges Molekulargewicht (nachstehend als LMW bezeichnet) aufweisen. Die LMW-Verbindungen sind vorzugsweise durch die elektrostatische Anziehungskraft aneinander gebunden und stellen dadurch ein Koazervat- Dispersionsmittel dar. Bei kombinierter Verwendung wirken die LMW-Verbindungen als Dispersionsmittel für das hydrophobe Material, obwohl die anionischen und kationischen Verbindungen, wenn sie einzeln eingesetzt werden, nicht als Dispersionsmittel zu wirken brauchen und dies gewöhnlich auch nicht tun. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der anionischen und kationischen Verbindungen ein Polyelektrolyt. Der Begriff "Polyelektrolyt", wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf eine Verbindung mit zwei oder mehreren geladenen (anionischen/kationischen) Gruppen und auf geladene (anionische/kationische) Verbindungen, die als Polyelektrolyt wirken, z. B. durch chemische nichtionische Wechselwirkung oder Anziehung.
Die anionische Verbindung des Dispersionsmittels enthält eine oder mehrere anionische Gruppen gleichen oder verschiedenen Typs und schließt anionische Verbindungen mit einer anionischen Gruppe und anionische Verbindungen mit zwei oder mehreren anionischen Gruppen ein, die hierin als anionischer Polyelektrolyt bezeichnet werden. Anionische Polyelektrolyte können eine oder mehrere kationische Gruppen enthalten, solange sie eine anionische Gesamtladung aufweisen. Beispiele geeigneter anionischer Gruppen sind unter anderem Sulfatgruppen und Carbon-, Sulfon-, Phosphor- und Phosphonsäuregruppen, die als freie Säure oder als wasserlösliche Ammonium- oder Alkalimetallsalze (im allgemeinen Natriumsalze) vorhanden sein können, z. B. als Natriumcarboxylate und -sulfonate. Anionische Polyelektrolyte können einen über einen breiten Bereich variierenden Substitutionsgrad aufweisen; der Anionensubstitutionsgrad (DSA) kann 0,01 bis 0,4, geeigneterweise 0,1 bis 1,2 und vorzugsweise 0,2 bis 1,0 betragen.
Die anionische Verbindung des Dispersionsmittels kann aus synthetischen und natürlichen Quellen abgeleitet sein und ist vorzugsweise wasserlöslich oder wasserdispergierbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die anionische Verbindung eine organische Verbindung, d. h. sie enthält Kohlenstoffatome. Geeignete anionische Verbindungen sind unter anderem anionische Tenside, wie etwa Alkyl-, Aryl- und Alkylarylsulfate und -ethersulfate, Alkyl-, Aryl- und Alkylarylcarboxylate, Alkyl-, Aryl- und Alkylarylsulfonate, Alkyl-, Aryl- und Alkylarylphosphate und -etherphosphate und Dialkylsulfosuccinate, wobei die Alkylgruppen 1 bis 18 Kohlenstoffatome, die Arylgruppen 6 bis 12 Kohlenstoffatome und die Alkylarylgruppen 7 bis 30 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispiele geeigneter anionischer Tenside sind unter anderem Natriumlaurylsulfat, Natriumlaurylsulfonat und Natriumdodecylbenzolsulfonat. Weitere Beispiele geeigneter anionischer Verbindungen sind unter anderem anionische Polyelektrolyte, beispielsweise anionische organische LMW-Polymere, wahlweise zersetzt. z. B. diejenigen, die aus phosphatierten, sulfonierten und carboxylgruppenhaltigen Polysacchariden abgeleitet sind, wie etwa Stärken, Guarane und Cellulosen, vorzugsweise Cellulosederivate und insbesondere Carboxymethylcellulosen, sowie Kondensationsprodukte, z. B. anionische Polyurethane und kondensierte Naphthalinsulfonate, und ferner Vinyladditionspolymere, die aus Monomeren mit anionischen Gruppen gebildet werden, z. B. aus Acrylsäure, Methaccrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Vinylsulfonsäure, sulfoniertem Styrol und Phosphaten von Hydroxyalkylacrylaten und -methacrylaten, wahlweise copolymerisiert mit nichtionischen Monomeren, einschließlich Acrylamid, Alkylacrylaten, Styrol und Acrylnitril, sowie Derivaten derartiger Monomere, Vinylestern und dergleichen. Die anionische Verbindung kann auch unter anorganischen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht ausgewählt werden, die Siliciumatome enthalten, wie z. B. Silikate und verschiedene Formen von kondensierter oder polymerisierter Kieselsäure, z. B. oligomere Kieselsäure, Polykieselsäuren, Polysilikate, Polyaluminiumsilikate, Polysilikat-Mikrogele, Polyaluminiumsilikat-Mikrogele und Materialien auf Siliciumdioxid- bzw. Silikabasis, z. B. in Form von Silikasolen, die negative Hydroxylgruppen aufweisen.
Die kationische Verbindung des Dispersionsmittels enthält eine oder mehrere kationische Gruppen gleichen oder verschiedenen Typs und schließt kationische Verbindungen mit einer kationischen Gruppe und kationische Verbindungen mit zwei oder mehreren kationischen Gruppen ein, die hierin als kationische Polyelektrolyte bezeichnet werden. Kationische Polyelektrolyte können eine oder mehrere anionische Gruppen enthalten, solange sie eine kationische Gesamtladung aufweisen. Beispiele geeigneter kationischer Gruppen sind unter anderem Sulfoniumgruppen, Phosphoniumgruppen, Säureadditionssalze von primären, sekundären und tertiären Aminen oder Aminogruppen und quaternären Ammoniumgruppen, beispielsweise in Fällen, wo der Stickstoff mit Methylchlorid, Dimethylsulfat oder Benzylchlorid quaternisiert worden ist, vorzugsweise Säureadditionssalze von Aminen/Aminogruppen und quaternären Ammoniumgruppen. Kationische Polyelektrolyte können einen über einen breiten Bereich variierenden Substitutionsgrad aufweisen; der Kationensubstitutionsgrad (DSC) kann 0,01 bis 1,0, geeigneterweise 0,1 bis 0,8 und vorzugsweise 0,2 bis 0,6 betragen.
Die kationische Verbindung des Dispersionsmittels kann von synthetischen und natürlichen Quellen abgeleitet sein und ist vorzugsweise wasserlöslich oder wasserdispergierbar. Die kationische Verbindung ist vorzugsweise eine organische Verbindung. Beispiele geeigneter kationischer Verbindungen sind unter anderem kationische Tenside, z. B. Verbindungen des Typs R&sub4;N&spplus;X&supmin; wobei jede R-Gruppe unabhängig voneinander unter den folgenden Gruppen ausgewählt ist: (i) Wasserstoff, (ii) Kohlenwasserstoffgruppen, geeigneterweise aliphatische und vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, und (iii) Kohlenwasserstoffgruppen, geeigneterweise aliphatische und vorzugsweise Alkylgruppen mit bis zu etwa 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, die durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen sind, z. B. durch Sauerstoff oder Stickstoff, und/oder Gruppen, die ein Heteroatom enthalten, z. B. Carbonyl- und Acyloxygruppen; wobei mindestens eine, geeigneterweise mindestens drei und vorzugsweise alle R-Gruppen Kohlenstoffatome enthalten; wobei geeigneterweise mindestens eine und vorzugsweise mindestens zwei der R-Gruppen mindestens 7 Kohlenstoffatome, vorzugsweise mindestens 9 Kohlenstoffatome und am stärksten bevorzugt mindestens 12 Kohlenstoffatome enthalten; und wobei 2 V ein Anion ist, typischerweise ein Halogenid, wie etwa ein Chlorid, oder eine in der anionischen Verbindung des Dispersionsmittels vorhandene anionische Gruppe, z. B. in Fällen, wo das Tensid ein protoniertes Amin mit der Formel R³ N ist, wobei R und N den oben gegebenen Definitionen entsprechen. Beispiele geeigneter Tenside sind unter anderem Dioctyldimethylammoniumchlorid, Didecyldimethylammoniumchlorid, Dicocodimethylammoniumchlorid, Cocobenzyldimethylammoniumchlorid, fraktioniertes Cocobenzyldimethylammoniumchlorid, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Dioctadecyldimethylammoniumchlorid, Dihexadecyldimethylammoniumchlorid, Di(hydrierter Talg)dimethylammoniumchlorid, Di(hydrierter Talg)benzylmethylammoniumchlorid, (Hydrierter Talg)benzyldimethylammoniumchlorid, Dioleyldimethylammoniumchlorid und Di(ethylenhexadecancarboxylat)dimethylammoniumchlorid. Zu den besonders bevorzugten kationischen Tensiden gehören daher diejenigen, die mindestens eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 9 bis 30 Kohlenstoffatomen enthalten, und insbesondere quaternäre Ammoniumverbindungen. Ferner gehören zu den geeigneten kationischen Tensiden quaternäre Di- und Polyammoniumverbindungen, die mindestens eine Kohlenwasserstoffgruppe, geeigneterweise aliphatische und vorzugsweise Alkylgruppen, mit 9 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten. Zu den Beispielen geeigneter Tenside dieses Typs gehört N-Octadecyl- N-dimethyl-N'-trimethylpropylendiammoniumdichlorid. Weitere Beispiele geeigneter kationischer Verbindungen sind unter anderem kationische Polyelektrolyte, beispielsweise kationische organische Polymere mit niedrigem Molekulargewicht (LMW), wahlweise zersetzt, z. B. Derivate von Polysacchariden wie Stärken und Guarane, kationische Kondensationsprodukte wie Polyurethane, Polyamidoamine, z. B. Polyamidoamin- Epichlorhydrine, Polyamine, z. B. Dimethylamin-Epichlorhydrin- Copolymere, Dimethylamin-Ethylendiamin-Epichlorhydrin- Copolymere, Ammoniak-Ethylendichlorid-Copolymere, Vinyladditionspolymere aus Monomeren mit kationischen Gruppen, z. B. Homopolymere und Copolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid, Dialkylaminoalkylacrylaten, -methacrylaten und -acrylamiden (z. B. Dimethylaminoethylacrylaten und -methacrylaten), die gewöhnlich als Säureadditionssalze oder quaternäre Ammoniumsalze vorhanden sind, wahlweise copolymerisiert mit nichtionischen Monomeren, zu denen Acrylamid, Alkylacrylate, Styrol und Acrylnitril und Derivate solcher Monomere, Vinylester und dergleichen gehören.
Sowohl die anionische LMW-Verbindung als auch die kationische LMW-Verbindung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung weisen ein Molekulargewicht (nachstehend als MG bezeichnet) von weniger als 50000, geeigneterweise von weniger als 30000 und vorzugsweise von weniger als 20000 auf. Weitere Vorteile sind in Fällen erkennbar, wo das MG der anionischen Verbindung und/oder der kationischen Verbindung des Dispersionsmittels noch niedriger ist, beispielsweise niedriger als 15000 und insbesondere niedriger als 10000. Normalerweise weisen die anionischen und kationischen Verbindungen ein MG über 200 und geeigneterweise über 500 auf. Gewöhnlich weisen die anionischen und kationischen Tenside ein niedrigeres MG als die anionischen und kationischen Polyelektrolyte auf; bevorzugte Tenside haben ein MG von 200 bis 800. Wenn eine der Verbindungen des Dispersionsmittels ein Tensid ist, sollte eine andere Verbindung des Dispersionsmittels vorzugsweise ein Polyelektrolyt sein, der ein MG wie oben definiert aufweisen kann.
Bevorzugte erfindungsgemäße Dispersionen enthalten ein Dispersionsmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Dispersionsmittel (i) mit einem kationischen Tensid und einem anionischen Polyelektrolyten, wobei das Dispersionsmittel eine anionische Gesamtladung aufweist; einem Dispersionsmittel (ii) mit einem kationischen Polyelektrolyten und einem anionischen Polyelektrolyten, wobei das Dispersionsmittel eine anionische Gesamtladung aufweist; einem Dispersionsmittel (iii) mit einem anionischen Tensid und einem kationischen Polyelektrolyten, wobei das Dispersionsmittel eine kationische Gesamtladung aufweist; und einem Dispersionsmittel (iv) mit einem anionischen Polyelektrolyten und einem kationischen Polyelektrolyten, wobei das Dispersionsmittel eine kationische Gesamtladung aufweist; wobei die anionischen und kationischen Tenside, die anionischen und kationischen Polyelektrolyten und ihre Molekulargewichte den oben gegebenen Definitionen entsprechen.
Die anionischen und kationischen Verbindungen des Dispersionsmittels können in der Dispersion in Anteilen vorhanden sein, die innerhalb weiter Grenzen variieren, die unter anderem vom Molekulargewicht der Verbindungen, dem Ionensubstitutionsgrad der Verbindungen, d. h. der Ladungsdichte, der gewünschten Gesamtladung der Dispersion und dem verwendeten hydrophoben Material abhängig sind. Sowohl die anionische Verbindung als auch die kationische Verbindung können in einem Anteil bis zu 100 Gew.-%, geeigneterweise von 0,1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.-% vorhanden sein, bezogen auf das hydrophobe Material.
Es ist festgestellt worden, daß die erfindungsgemäßen Dispersionen mit hohen Feststoffgehalten hergestellt werden können und dennoch eine sehr gute Lagerbeständigkeit und niedrige Viskosität aufweisen. Die vorliegende Erfindung stellt Dispersionen von hydrophobem Material mit verbesserter Lagerbeständigkeit und/oder hohem Feststoffgehalt bereit. Zu den in dieser Hinsicht besonders bevorzugten Dispersionen gehören Dispersionen von cellulosereaktivem Leimungsmittel, insbesondere Dispersionen, die ein Dispersionsmittel mit anionischer Gesamtladung aufweisen. Erfindungsgemäße Dispersionen von cellulosereaktiven Leimungsmitteln können im allgemeinen Leimungsmittelgehalte von etwa 0,1 bis etwa 50 Gew.-%, geeigneterweise von über 20 Gew.-% aufweisen. Dispersionen, die ein erfindungsgemäßes Ketendimer-Leimungsmittel enthalten, können Ketendimergehalte im Bereich von 5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% aufweisen. Dispersionen oder Emulsionen, die ein erfindungsgemäßes Säureanhydrid- Leimungsmittel enthalten, können Säureanhydridgehalte im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% und gewöhnlich von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% aufweisen. Dispersionen von nicht cellulosereaktiven Leimungsmitteln können im allgemeinen Leimungsmittelgehalte von 5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise von 10 bis 35 Gew.-% aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können durch Vermischen einer wäßrigen Phase mit dem Dispersionsmittelsystem und dem hydrophoben Material, vorzugsweise bei einer Temperatur, wo das hydrophobe Material flüssig ist, und Homogenisieren des so erhaltenen Gemischs, geeigneterweise unter Druck, hergestellt werden. Die erhaltene wäßrige Emulsion, die Tröpfchen des hydrophoben Materials enthält, normalerweise mit einem Durchmesser von 0,1 bis 3,5 um, wird dann abgekühlt. Außer den obenerwähnten Komponenten können den Leimungsmitteldispersionen auch andere Materialien beigemengt werden, beispielsweise zusätzliche Dispersionsmittel und Stabilisatoren, z. B. nichtionische Dispersionsmittel, Streckmittel, z. B. Harnstoff und Harnstoffderivate, und Konservierungsmittel. Man wird erkennen, daß die negativen und positiven Ladungen der Verbindungen des Dispersionsmittels in situ gebildet werden können, beispielsweise indem die Verbindungen miteinander in Kontakt gebracht werden, und/oder durch Vermischen der Verbindungen mit einer wäßrigen Phase und/oder durch Absenken des pH-Wertes der wäßrigen Phase. Zum Beispiel entsteht durch den Verlust eines Wasserstoffatoms aus einer Säuregruppe eine anionische Ladung, und ein basisches Amin oder eine Aminogruppe kann durch Protonieren oder Entzug eines Wasserstoffatoms kationisch gemacht werden. Dementsprechend kann man bei der Herstellung einer Dispersion mit ungeladenen Verbindungen beginnen. Zum Beispiel kann eine organische Verbindung mit basischen Aminogruppen oder ein basisches Amin mit der Formel R³ N verwendet werden, wobei die entsprechende Ammoniumkomponente R&sub4;N&spplus;X&supmin; im Herstellungsprozeß gebildet werden kann, wobei R, N und X den oben gegebenen Definitionen entsprechen können.
Es ist festgestellt worden, daß die Komponenten der vorliegenden Dispersionen in Gegenwart einer wäßrigen Phase mühelos homogenisiert werden können, besonders in Fällen, wo die LMW-Verbindungen des Dispersionsmittels in Kombination mit hydrophoben Materialien eingesetzt werden, die einen Schmelzpunkt unter etwa 100ºC und insbesondere unter etwa 75ºC aufweisen. Im Vergleich zu Herstellungsverfahren für herkömmliche Dispersionen sind in diesem Verfahren gewöhnlich weniger Energie und geringere Scherkräfte erforderlich, und daher kann eine vereinfachte Ausrüstung verwendet werden. Daher weist ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Dispersionen die folgenden Schritte auf: (i) Vermischen des hydrophoben Materials mit den anionischen und kationischen Verbindungen des Dispersionsmittels zu einem Zwischenprodukt und (ii) Homogenisieren des Zwischenprodukts in Gegenwart einer wäßrigen Phase, wie oben beschrieben. Vorzugsweise werden die Komponenten in der Phase (i) homogen vermischt. Das in Phase (i) eingesetzte hydrophobe Material kann sich im festen Zustand befinden; allerdings wird der flüssige Zustand bevorzugt, um das homogene Vermischen zu vereinfachen. Wenn dies gewünscht wird, kann das Zwischenprodukt nach der Mischphase (i) entnommen und wahlweise zum Erstarren abgekühlt werden, um ein weitgehend wasserfreies Zwischenprodukt zu erzeugen, welches das Dispersionsmittel und das hydrophobe Material enthält und auf wirtschaftlich attraktive Weise einen vereinfachten Versand ermöglicht. Am vorgesehenen Einsatzort oder anderswo kann das hydrophobe Zwischenprodukt in Gegenwart von Wasser auf herkömmliche oder vereinfachte Weise homogenisiert werden, wahlweise bei erhöhter Temperatur, um das Zwischenprodukt zu verflüssigen. Dieses Verfahren ist bei der Herstellung von Dispersionen von Ketendimeren und Säureanhydriden besonders attraktiv, wobei die letzteren gewöhnlich in der Papierfabrik in direktem Zusammenhang mit ihrer Verwendung als Leimungsmittel bei der Papierherstellung hergestellt werden. Die Bereitstellung einer lagerbeständigen, weitgehend wasserfreien Zusammensetzung bietet daher beträchtliche wirtschaftliche und technische Vorteile. Die vorliegende Erfindung betrifft folglich auch eine weitgehend wasserfreie Konzentrat-Zusammensetzung, die ein hydrophobes Leimungsmittel, eine unter kohlenstoffhaltigen und siliciumhaltigen Verbindungen ausgewählte anionische LMW-Verbindung und eine kationische LMW-Verbindung aufweist, wobei die anionischen und kationischen Verbindungen bei kombinierter Verwendung als Dispersionsmittelsystem für das hydrophobe Material in einer wäßrigen Phase wirken, sowie ihre Anwendung, wie ferner in den Ansprüchen 17 bis 20 definiert.
Die Komponenten, die in der erfindungsgemäßen Konzentrat-Zusammensetzung enthalten sind, d. h. das hydrophobe Material und die anionischen und kationischen Verbindungen, entsprechen vorzugsweise den oben gegebenen Definitionen. Die Zusammensetzung ist im wesentlichen wasserfrei, womit gemeint ist, daß ein kleiner Wasseranteil vorhanden sein kann; der Wassergehalt kann 0 bis 10 Gew.-% betragen, geeigneterweise weniger als 5 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 2 Gew.-%. Besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung kein Wasser. Die Zusammensetzung enthält vorzugsweise das hydrophobe Material in einem überwiegenden Gewichtsanteil, d. h. von mindestens 50 Gew.-%, und geeigneterweise weist die Zusammensetzung einen Gehalt an hydrophobem Material im Bereich von 80 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise von 90 bis 99,7 Gew.-% auf. Die anionischen und kationischen Verbindungen können in der Zusammensetzung in den Anteilen vorhanden sein, die oben in Bezug auf die Dispersionen definiert wurden, wobei die Prozentangaben auf das hydrophobe Material bezogen sind. Dementsprechend kann sowohl die kationische Verbindung als auch die anionische Verbindung in der Zusammensetzung in einem Anteil bis zu 100 Gew.-%, geeigneterweise von 0,1 bis 20 Gew.-%, und vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.-% vorhanden sein, bezogen auf das hydrophobe Material.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können auf herkömmliche Weise als Leimungsmittel bei der Papierherstellung unter Verwendung irgendeines Cellulosefasertyps eingesetzt werden, und sie können sowohl zum Oberflächenleimen als auch zum inneren oder Masseleimen verwendet werden. Der Begriff "Papier", wie er hier gebraucht wird, soll nicht nur Papier, sondern alle Arten von Erzeugnissen auf Cellulosebasis in Form von Bögen und Bahnen umfassen, einschließlich beispielsweise Pappe und Karton. Die Papiermasse enthält Cellulosefasern, wahlweise in Kombination mit mineralischen Füllstoffen, und gewöhnlich beträgt der Gehalt an Cellulosefasern mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf die trockene Papiermasse. Beispiele von mineralischen Füllstoffen der herkömmlichen Typen sind unter anderem Kaolin, Porzellanerde, Titandioxid, Gips, Talkum und natürliche und synthetische Calciumcarbonate wie z. B. Kreide, gemahlener Marmor und gefälltes Calciumcarbonat. Der Anteil an hydrophobem Leimungsmittel, welcher der Papiermasse zugesetzt wird, kann 0,01 bis 5 Gew.-%, geeigneterweise 0,05 bis 1,0 Gew.-% betragen, bezogen auf das Trockengewicht der Cellulosefasern und wahlfreien Füllstoffe, wobei die Dosierung hauptsächlich von der Qualität des Zellstoffs oder des zu leimenden Papiers, dem verwendeten Leimungsmittel und dem gewünschten Leimungsgrad abhängt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Dispersionen in Fällen, wo die Papiermasse einen hohen Kationenbedarf aufweist und/oder wesentliche Anteile an lipophilen Substanzen enthält, beim Masseleimen von Zellstoff verwendet, z. B. bei Papiermassen, die aus bestimmten Qualitäten von holzhaltigen und wiederverwerteten Zellstoffen hergestellt werden, beispielsweise in Fällen mit extensiver Rückführung von Kreislaufwasser. Besonders bevorzugte Dispersionen bei derartigen Anwendungen sind unter anderem Dispersionen eines cellulosereaktiven Leimungsmittels und Dispersionen, die ein Dispersionsmittel mit anionischer Gesamtladung aufweisen. Gewöhnlich beträgt der Kationenbedarf mindestens 50, geeigneterweise mindestens 100 und vorzugsweise mindestens 150 uäq/l Papiermassefiltrat. Der Kationenbedarf läßt sich auf herkömmliche Weise messen, z. B. mit Hilfe eines Mütek-Teilchenladungsdetektors unter Verwendung eines Papiermassefiltrats, das aus einem durch ein 1,6 um-Filter passierten Faserrohstoff und Poly(diallyldimethyldiammoniumchlorid) als Titrationsmittel gewonnen wird. Der Anteil an lipophilen Extrakten kann mindestens 10 ppm, gewöhnlich mindestens 20 ppm, geeigneterweise mindestens 30 ppm und vorzugsweise mindestens 50 ppm betragen, gemessen auf bekannte Weise als ppm DCM mittels Extraktion mit DCM (Dichlormethan). Ferner werden die vorliegenden Dispersionen vorzugsweise in Papierherstellungsverfahren eingesetzt, wo Kreislaufwasser in großem Umfang zurückgeführt wird, d. h. mit einem hohen Kreislaufwasserabschlußgrad, z. B. in Fällen, wo 0 bis 30 Tonnen Frischwasser pro Tonne erzeugten trockenen Papiers eingesetzt werden, gewöhnlich weniger als 20, geeigneterweise weniger als 15, vorzugsweise weniger als 10 und insbesondere weniger als 5 Tonnen Frischwasser pro Tonne Papier. Die Rückführung von Kreislaufwasser im Verfahren erfolgt vorzugsweise durch Vermischen des Kreislaufwassers mit Cellulosefasern, vorzugsweise in Form einer Papiermasse oder Suspension, vor oder nach der Zugabe der Leimungsmitteldispersion, z. B. zur Bildung der zu entwässernden Papiermasse. Frischwasser kann in jeder Phase in den Prozeß eingeleitet werden, z. B. kann es mit Cellulosefasern zur Bildung der Papiermasse vermischt werden, und es kann vor oder nach dem Vermischen der Papiermasse mit Kreislaufwasser und vor oder nach der Zugabe der Leimungsmitteldispersion mit einer cellulosefaserhaltigen Papiermasse vermischt werden, um diese zu verdünnen und die zu entwässernde Papiermasse zu bilden.
Chemikalien, die der Papiermasse bei der Papierherstellung herkömmlicherweise zugesetzt werden, wie z. B. Retentionshilfsmittel, Aluminiumverbindungen, Farbstoffe, Naßfestleime, optische Aufheller usw., können natürlich in Verbindung mit den vorliegenden Leimungsmitteldispersionen eingesetzt werden. Nicht cellulosereaktive Leimungsmittel werden gewöhnlich zusammen mit einer Aluminiumverbindung zum Fixieren des Leimungsmittels an der Cellulosefaser eingesetzt. Beispiele von Aluminiumverbindungen sind unter anderem Alaun, Aluminate und Polyaluminiumverbindungen, z. B. Polyaluminiumchloride und -sulfate. Beispiele geeigneter Retentionshilfsmittel sind unter anderem kationische Polymere, anionische anorganische Stoffe in Kombination mit organischen Polymeren, z. B. Bentonit in Kombination mit kationischen Polymeren, Sole auf Siliciumdioxidbasis in Kombination mit kationischen Polymeren oder kationischen und anionischen Polymeren. Eine besonders gute Papiermasseleimung läßt sich erzielen, wenn die erfindungsgemäßen Dispersionen in Kombination mit Retentionshilfsmitteln eingesetzt werden, die kationische Polymere aufweisen. Geeignete kationische Polymere sind u. a. kationische Stärke, Guaran, Polymere auf Acrylat- und Acrylamidbasis, Polyethylensmin, Dicyandiamidformaldehyd, Polyamine, Polyamidoamine und Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) und Kombinationen davon. Kationische Stärke und kationische Polymere auf Acrylamidbasis werden vorzugsweise eingesetzt, entweder allein oder in Kombination miteinander oder mit anderen Materialien. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Dispersionen in Kombination mit einem Retentionssystem eingesetzt, das mindestens ein kationisches Polymer und anionische Teilchen auf Siliciumdioxidbasis aufweist. Die vorliegenden Dispersionen können vor, zwischen, nach oder gleichzeitig mit der Zugabe des einen oder der mehreren kationischen Polymere zugesetzt werden. Außerdem kann die Leimungsmitteldispersion mit einem Retentionshilfsmittel vorgemischt werden, z. B. mit einem kationischen Polymer wie kationischer Stärke oder einem kationischen Polymer auf Acrylamidbasis, oder mit einem anionischen Material auf Siliciumdioxidbasis, bevor das so erhaltene Gemisch in die Papiermasse eingebracht wird. Dementsprechend kann die Dispersion unmittelbar vor ihrem Einbringen in die Papiermasse hergestellt werden, indem eine Leimungsmitteldispersion, welche die kationische Verbindung enthält, vorzugsweise ein kationisches Tensid, mit einem anionischen Material auf Siliciumdioxidbasis in Kontakt gebracht wird, das beispielsweise der obigen Definition entspricht.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert, die jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung gedacht sind. Teile bzw. Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozent, wenn nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Eine erfindungsgemäße Dispersion von hydrophobem Alkylketendimer (AKD) wurde hergestellt, indem Di(hydrierter Talg)- dimethylammoniumchlorid, ein kationisches Tensid mit einem Molekulargewicht von 340, das unter der Handelsbezeichnung Querton. 442, Akzo Nobel, im Handel erhältlich ist, bei 70ºC mit schmelzflüssigem AKD vermischt, das Gemisch in Gegenwart einer wäßrigen Lösung eines kondensierten Naphthalinsulfonats mit einem geschätzten Molekulargewicht von etwa 6000, im Handel erhältlich unter der Handelsbezeichnung OrotanTM SN, Rohm & Haas Company, durch einen Homogenisator passiert wurde und die so erhaltene Dispersion dann abgekühlt wurde. Der pH-Wert der Dispersion wurde durch Säurezugabe auf etwa 5 eingestellt. Die Dispersion, bezeichnet als Dispersion Nr. 1, hatte einen AKD- Gehalt von 30% und enthielt 6% der anionischen Verbindung und 4% der kationischen Verbindung, wobei beide Werte auf das AKD- Gewicht bezogen sind. Die Dispersionen enthielten Teilchen des cellulosereaktiven hydrophoben Materials mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1 um, die anionisch geladen waren, wie durch ein negatives Zeta-Potential nachgewiesen, das mittels eines ZetaMaster S, Version PCS, bestimmt wurde.

Beispiel 2

Die Beständigkeit der Dispersion gemäß Beispiel 1 wurde wie folgt getestet: die Dispersion wurde mit Wasser verdünnt, um eine Dispersion zu ergeben, die 40 ppm AKD enthielt. In einigen von den Tests wurden 10 ppm Stearinsäure zugesetzt, um die Beständigkeit in Gegenwart einer lipophilen, anionischen Verunreinigungssubstanz zu beurteilen. Die verdünnte Dispersion wurde in ein Gefäß eingebracht, das mit einer Vorrichtung für Trübungsmessungen, einer Ringleitung, einer Rückführungseinrichtung und Heiz- und Kühleinrichtungen ausgestattet war. Ein Sollvolumen der verdünnten Dispersion wurde in der Ringleitung umgewälzt, wobei automatisch die Trübung aufgezeichnet und die Dispersion während einer festgesetzten Zeitspanne von 45 Minuten einem Heiz- und Kühlzyklus ausgesetzt wurde. Die Temperatur der Dispersion wurde von 20ºC auf 62ºC erhöht und dann wieder auf 20ºC abgesenkt. Die Trübung wird durch die Teilchengröße beeinflußt, und der Trübungsunterschied der Dispersion vor und nach einem Temperaturzyklus ist ein Maß für die Fähigkeit der dispergierten Teilchen, einem Wachstum durch Agglomeration zu widerstehen, und daher ein Maß für die Beständigkeit der Dispersion. Der Trübungsunterschied (ΔT) wird wie folgt berechnet: ΔT = (Endtrübung/Anfangstrübung) · 100. Je höher ΔT, desto besser ist die Stabilität.
Außerdem wurden zwei Standarddispersionen (Ref. - Referenz, Vergleichsprobe) zu Vergleichszwecken getestet: Ref. 1 ist eine anionische AKD-Dispersion, die ein Dispersionsmittelsystem enthält, das aus Natriumlignosulfonat und einer kationische Stärke von hohem Molekulargewicht (HMW) besteht, wobei das anionische Lignosulfonat im Ionenüberschuß vorhanden ist; Ref. 2 ist eine kationische AKD-Dispersion, die gleichfalls Natriumlignosulfonat und kationische Stärke von hohem Molekulargewicht enthält, wobei aber die kationische Stärke im Ionenüberschuß vorhanden ist. In Tabelle 1 sind die erhaltenen Ergebnisse angegeben. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 dargestellt, waren die ΔT-Werte der erfindungsgemäßen Dispersion beträchtlich höher als diejenigen der Standarddispersionen, was dementsprechend auf eine bessere Beständigkeit im verdünnten Zustand schließen läßt.

Beispiel 3

Eine erfindungsgemäße wasserfreie Konzentrat-Zusammensetzung wurde durch trockenes Vermischen von 93 Teilen AKD- Pellets mit 3 Teilen des kationischen Tensids und 4 Teilen der in Beispiel 1 verwendeten anionischen Verbindung hergestellt. Dieses Trockengemisch wurde später heißem Wasser zugesetzt, und das so erhaltene wäßrige Gemisch wurde auf 80ºC erhitzt, durch eine Pumpe mit hoher Scherwirkung gepumpt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die entstandene anionische Dispersion, Dispersion Nr. 2, hatte einen AKD-Gehalt von 20% und eine mittlere Teilchengröße von etwa 1 um.
Die Leimungswirkung wurde beurteilt, indem Papierbögen nach dem Standardverfahren SCAN-C23X für Labormaßstab hergestellt wurden und eine Papiermasse verwendet wurde, die 80% gebleichtes Birken-/Kiefernholz-Sulfat im Verhältnis von 60 : 40 und 20% Kreide mit einem Zusatz von 0, 3 g/l Na&sub2;SO&sub4;·10H&sub2;O enthielt. Die Stoffdichte betrug 0,5%, und der pH-Wert war 8,0. Die Dispersionen wurden in Verbindung mit einem handelsüblichen Retentions- und Entwässerungssystem eingesetzt, CompozilTM, das kationische Stärke und ein anionisches, aluminiummodifiziertes Silicasol aufwies, die der Papiermasse getrennt zugesetzt wurden; die kationische Stärke wurde in einem Anteil von 12 kg/t zugesetzt, bezogen auf die trockene Papiermasse, und das Silicasol wurde in einem Anteil von 0,8 kg/t zugesetzt, berechnet als SiO&sub2; und bezogen auf die trockene Papiermasse.
In Tabelle 2 sind in den Tests ermittelte Cobb-Werte angegeben, gemessen nach TAPPI-Standard T 441 OS-63. Die Dosierung des AKD ist auf die trockene Papiermasse bezogen. Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt die Verbesserung der Papierleimung, die mit der erfindungsgemäßen Dispersion erzielt wurde.

Beispiel 4

Die Leichtigkeit der Herstellung von erfindungsgemäßen Dispersionen wurde durch Herstellung von anionischen AKD- Dispersionen mit unterschiedlichen AKD-Gehalten beurteilt. Erfindungsgemäße Dispersionen wurden durch Homogenisieren eines Gemischs aus 0,8 Gew.-% Di(hydriertem Talg)dimethylammoniumchlorid, 1,6 Gew.-% kondensiertem Natriumnaphthalinsulfonat, 77,6 Gew.-% Wasser und 20 Gew.-% ARD während einer festgesetzten Zeit mit einem Ultra Turrax-Mischer mit 15000 U/min und anschließende Abkühlung der so erhaltenen Dispersion über 2 Stunden hergestellt. Ähnliche Dispersionen wurden auf die gleiche Weise mit unterschiedlichen AKD-Gehalten hergestellt, um Dispersionen mit AKD-Gehalten von 10, 20, 30 und 40 Gew.-% zu bereitzustellen. Die Dispersionen werden mit Inv. bezeichnet, gefolgt vom AKD-Gehalt in Gew.-%.
Zu Vergleichszwecken wurden auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen Standard-AKD-Dispersionen durch Homogenisieren eines Gemischs aus 1,0 Gew.-% kationischer Stärke, 0,25 Gew.-% Natriumlignosulfonat, 89 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% AKD hergestellt. Ähnliche Dispersionen wurden mit unterschiedlichen AKD-Gehalten von 10, 20, 30 und 40 Gew.-% hergestellt. Die Dispersionen werden mit Ref. 3 bezeichnet, gefolgt vom AKD-Gehalt in Gew.-%.
Die Teilchengröße und die Viskosität wurden auf herkömmliche Weise bewertet. Tabelle 3 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Tabelle 3
Tabelle 3 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Dispersionen leichter herstellbar waren; bei entsprechenden AKD-Gehalten erhielt man eine niedrigere Viskosität, und mit dem gleichen Energieaufwand zum Freilegen von Oberflächen erhielt man eine kleinere Teilchengröße. Im Vergleich zur Standarddispersion sind daher gemäß der vorliegenden Erfindung weniger Energie und geringere Scherkräfte erforderlich, um Dispersionen mit gleicher Teilchengröße herzustellen. Außerdem wurde durch Erhöhen der Rührwerksdrehzahl auf 25000 U/min die Teilchengröße der erfindungsgemäßen Dispersionen erheblich auf den Bereich von 1 bis 2 um reduziert.

Claims

1. Wäßrige Dispersion, enthaltend ein Dispersionsmittel und eine disperse Phase, welche ein hydrophobes Leimungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel

(a) eine anionische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt und ausgewählt ist aus Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen und Silicium enthaltenden Verbindung, und

(b) eine kationische organische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt,

umfaßt, wobei mindestens eine der anionischen oder kationischen Verbindungen ein Polyelektrolyt ist.

2. Dispersion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Verbindung und die kationische Verbindung ein Molekulargewicht von weniger als 20.000 besitzen.

3. Dispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Verbindung eine organische Verbindung ist.

4. Dispersion gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel anionisch ist und ein kationisches Tensid und einen anionischen Polyelektrolyten umfaßt.

5. Dispersion gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel anionisch ist und einen kationischen Polyelektrolyten und einen anionischen Polyelektrolyten umfaßt.

6. Dispersion gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel kationisch ist und ein anionisches Tensid und einen kationischen Polyelektrolyten umfaßt.

7. Dispersion gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel kationisch ist und einen anionischen Polyelektrolyten und einen kationischen Polyelektrolyten umfaßt.

8. Dispersion gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gehalt an hydrophoben Leimungsmittel von mindestens 20 Gew.-% besitzt.

9. Dispersion gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Leimungsmittel ein Leimungsmittel ist, welches mit Cellulose reaktionsfähig ist.

10. Dispersion gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leimungsmittel ein Ketendimer oder ein Säureanhydrid ist.

11. Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Leimungsmittel ein Leimungsmittel ist, welches mit Cellulose nicht reaktionsfähig ist.

12. Dispersion gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Leimungsmittel einen Schmelzpunkt unter 75ºC besitzt.

13. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion durch Homogenisieren eines hydrophoben Leimungsmittels in Gegenwart einer wäßrigen Phase und eines Dispersionsmittels umfassend eine anionische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt und ausgewählt ist aus Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen und Silicium enthaltenden Verbindung, und eine kationische organische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt, wobei mindestens eine der anionischen und kationischen Verbindungen ein Polyelektrolyt ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Verbindung und die kationische Verbindung ein Molekulargewicht von weniger als 20.000 besitzen.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische organische Verbindung eine organische Verbindung ist.

16. Verwendung einer wäßrigen Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Leimungsmittel für Faserrohstoff oder Leimungsmittel für Oberflächen bei der Herstellung von Papier.

17. Im wesentlichen wasserfreie Leimungsmittelzusammensetzung enthaltend ein hydrophobes Leimungsmittel, eine anionische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt und ausgewählt ist aus Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen und Silicium enthaltenden Verbindungen, und eine kationische organische Verbindung, welche ein Molekulargewicht von weniger als 50.000 besitzt, wobei mindestens eine der anionischen und kationischen Verbindungen ein Polyelektrolyt ist.

18. Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Verbindung eine organische Verbindung ist.

19. Zusammensetzung gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Leimungsmittel ein Ketendimer oder ein Säureanhydrid ist.

20. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, 18 oder 19 zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.