EP0176479A1 - Process for preparing alkaline or neutral sized paper or cardboard with anionic, hydrophobic sizing agents and cationic retention aids - Google Patents

Process for preparing alkaline or neutral sized paper or cardboard with anionic, hydrophobic sizing agents and cationic retention aids Download PDF

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EP0176479A1
EP0176479A1 EP85810409A EP85810409A EP0176479A1 EP 0176479 A1 EP0176479 A1 EP 0176479A1 EP 85810409 A EP85810409 A EP 85810409A EP 85810409 A EP85810409 A EP 85810409A EP 0176479 A1 EP0176479 A1 EP 0176479A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alkyl
sizing
sizing agent
alkenyl
formula
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Withdrawn
Application number
EP85810409A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Dr. Bernheim
Hubert Dr. Meindl
Peter Rohringer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novartis AG
Original Assignee
Ciba Geigy AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ciba Geigy AG filed Critical Ciba Geigy AG
Publication of EP0176479A1 publication Critical patent/EP0176479A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP 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
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/07Nitrogen-containing compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP 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
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/14Carboxylic acids; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of paper or cardboard which is sized in alkaline or neutral size and which consists in adding an anionic, hydrophobic sizing agent and a cationic retention agent to the pulp suspension having a pH of at least 6.5, wherein the sizing agent, etc. consists of an unsaturated aliphatic compound, e.g. an N-alkylamide group or alkyl ester group preferably having 6 to 22 carbon atoms and at least one acidic group, e.g. contains a carboxyl group.
  • an unsaturated aliphatic compound e.g. an N-alkylamide group or alkyl ester group preferably having 6 to 22 carbon atoms and at least one acidic group, e.g. contains a carboxyl group.
  • the pH of the fiber suspension is at least 6.5 in the absence of acids, e.g. Sulfuric or formic acid, or especially latent acidic sulfates such as e.g. Aluminum sulfate (alum) is discontinued.
  • acids e.g. Sulfuric or formic acid
  • latent acidic sulfates such as e.g. Aluminum sulfate (alum) is discontinued.
  • paper with relatively little sizing agent is obtained which has an increased shelf life.
  • the subject of the present invention thus relates to a process for the alkaline or neutral gluing of paper or cardboard, i.e. a process for the production of alkaline or neutral sized paper or cardboard, which is characterized in that aqueous, cellulose-containing, optionally filler-containing fiber suspensions, which in the absence of acids or latent acidic sulfates such as e.g.
  • Aluminum sulfate has a pH of at least 6.5, preferably at least 7.0, at least (A) an anhydride group-free, aliphatic, unsaturated sizing agent, which has a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group, each with at least 6 Carbon atoms in the alkyl or alkenyl radical as hydrophobic substituents and at least one anionic salt form or acidic, ie has a free group and (B) adds a polymeric, cationic retention agent in any order or simultaneously.
  • A an anhydride group-free, aliphatic, unsaturated sizing agent, which has a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group, each with at least 6 Carbon atoms in the alkyl or alkenyl radical as hydrophobic substituents and at least one anionic salt form or acidic, ie has a free group and
  • the specified sizing agents (A) are new compounds which, together with the process for their preparation, also form further objects of the present invention.
  • the sizing agents (A) used according to the invention generally have an anionic group, which is generally present as acidic carboxyl groups. Such groups are preferably present as salts, for example as amine, ammonium or sodium salts in aqueous medium at the pH values of at least 6.5, preferably at least 7.0, of the fiber suspensions and can optionally form anions during papermaking.
  • the cationic retention agents (B) can also form cations.
  • anion-active or cation-active retention agents The ability of the sizing agents and the retention aids to form anions or cations under the conditions of paper production can also be described as anion-active or cation-active.
  • anionic sizing agents and the cationic retention agents can also be called anion-active sizing agents or cation-active retention agents.
  • the sizing agents (A) have a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group as hydrophobic substituents.
  • the alkyl or alkenyl radicals in these N-alkyl or N-alkenyl groups or alkyl or alkenyl ester groups each independently have at least 6, especially 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms. Alkyl residues are preferred over alkenyl residues.
  • the hydrophobic substituents are generally derived from unsaturated or, above all, saturated, primary fatty amines or fatty alcohols.
  • the fatty amines and fatty alcohols are in turn derived from unsaturated or, above all, saturated C 6 -C 22 , preferably Cii-C22, in particular C 16 -C 20 fatty acids.
  • C 6 -C 22 preferably Cii-C22, in particular C 16 -C 20 fatty acids.
  • These are, for example, capronic, preferably caprylic, capric, lauric, myristic or myristoleic, palmitoleic, elaeostearic, clupanodonic acid, in particular oleic, elaidic, erucic, linoleic and linolenic acid.
  • palmitic, stearic, oleic and behenic acids are of particular importance, with palmitic and especially stearic acids being of primary interest. Also easily accessible, technical mixtures of these Fatty acids come into consideration.
  • Synthetic fatty acids and fatty alcohols that can be produced, for example, by oxo
  • the preferred primary fatty amines from which the N-alkyl or N-alkenylamide groups of the sizing agents used according to the invention are derived are, for example Hexylamine, octylamine (also called caprylamine), especially dodecyl, hexadecyl and octadecenylamine (also called lauryl, palmityl and oleylamine) and its good accessibility because of in particular octadecylamine (also called stearylamine).
  • fatty alcohols from which the alkyl or alkenyl ester groups of the sizing agents used according to the invention are derived e.g. Hexanol, n- and i-octanol, especially dodecanol, hexadecanol and octadecenol (also called lauryl, palmityl and oleyl alcohol) and its good accessibility because of especially octadecanol (also called stearyl alcohol) mentioned.
  • Such half-esters or half-amides of the specified dicarboxylic acids preferably correspond to the formula wherein D 1 is straight-chain or branched alkenylene having 2 to 6 carbon atoms and 1 or 2 double bonds or ethynylene, R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms and X is -NH- or -0- , and especially the formula wherein D 2 is straight-chain or branched alkenylene with 2 or 3 carbon atoms, R 2 is alkyl or alkenyl with 16 to 20 carbon atoms and X has the meanings given.
  • alkenyl radicals having 3 carbon atoms are preferably branched. Accordingly, the focus of interest is sizing agents, the compounds of the formula which may be in salt form represent, wherein D 3 is an alkenylene radical of the formula or means and R 2 and X have the meanings given.
  • sizing agents of the formula (3) are, for example, compounds of the formulas which are optionally present in salt form called.
  • the compounds of the formulas (6), (7), (8) and (9) are mixtures of isomers.
  • the sizing agents Before they are used as component (A) in the paper sizing process according to the invention, the sizing agents generally do not need Recrystallization to be cleaned, but can usually as such, as they arise in their manufacture, i.e. can be used without further processing.
  • the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added separately (in any order) to the fiber suspension in the process according to the invention for sizing paper or cardboard, it is expedient to use the sizing agent at least partially in salt form.
  • such salts can be obtained by adding the sizing agents (A) Manufactured by adding, inter alia, an alkylamine or alkanolamine with a total of at most 6 carbon atoms, for example trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, especially by adding ammonia or an alkali metal hydroxide, for example potassium or especially sodium hydroxide, generally in an aqueous medium at room temperature (about 15 to about 25 ° C) completely or partially converted into the corresponding salts.
  • alkali metal hydroxide for example potassium or especially sodium hydroxide or in particular ammonia
  • An alkali metal hydroxide is expediently generally used in the form of its dilute, about 1 to 10 percent by weight, aqueous solutions.
  • a maximum of 3 mol, especially 0.1 to 1.5, in particular 0.9 to 1.1 mol, of ammonia or alkali metal hydroxide is expediently used per acidic group of the sizing agent present.
  • the sizing agents present as salts thus have, for example, acidic carboxyl groups which are at least partially converted into the groups -COO ⁇ M ⁇ , where M denotes the corresponding amine, ammonium or alkali metal cations.
  • Preferred sizing agents (A) of the type mentioned have molecular weights of about 200 to about 500, preferably about 300 to about 400 and, owing to their content of at least one acidic group of the type mentioned, an acid number (mg KOH / g substance) of about 100 to about 300 , preferably about 130 to about 180.
  • the sizing agents used as component (A) in the paper sizing process according to the invention are compounds which are known per se and those which are new per se, which are prepared by methods known per se.
  • the compounds which may be present in salt form are new per se, including those of the formula or correspond in which R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms, the process for their preparation being characterized in that an amine of the formula wherein R 1 has the meaning given, with citraconic anhydride or the alcohol of the formula wherein Ri has the meanings given, is reacted with itaconic anhydride as a rule in approximately equimolar amounts.
  • a polymeric, cationic retention agent (B) which generally has a molecular weight of at least about 1000, is always used in the paper sizing process according to the invention. preferably has about 2000 to about 2,000,000. Retention agents with molecular weights in the range of 10,000 to 100,000 are particularly preferred. In principle, any commercially available retention agent can be used in the process according to the invention.
  • Examples of conventional retention agents (B) which are particularly suitable for use together with the sizing agent (A) in the paper sizing process according to the invention are polyalkyleneimines; Epihalohydrin adducts of reaction products of polyalkylene polyamines and aliphatic dicarboxylic acids; Epihalohydrin adducts of reaction products of polyalkylene polyamines, dicyandiamide and optionally unesterified or esterified with alkanols, organic dicarboxylic acids; Reaction products of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium salts of strong inorganic acids and alkylene diamines or polyalkylene polyamines; cationically modified starches or carbohydrates from locust bean or guar gum; Copolymers based on polyamide amines and reaction products of epihalohydrins and polymerized diallylamines mentioned.
  • epichlorohydrin adducts of reaction products from polyalkylene polyamines and aliphatic dicarboxylic acids are described, for example, in British patent specification 865 727, epichlorohydrin adducts from reaction products consisting of dicyandiamide and diethylenetriamine or triethylene tetramine, for example in German Offenlegungsschrift 2,710,061 and 486, Epin.
  • Preferred cationically modified starches or carbohydrates from locust bean or guar gum are, for example, alkylene oxide adducts of these starches or carbohydrates, the alkylene oxide used having 2 or 3 carbon atoms in the alkylene radical and quaternary ammonium groups has or in particular represents, for example, a trimethylglycidylammmonium halide.
  • Copolymers based on polyamide amines have molecular weights of 10 3 to 10 5 , preferably 10 3 to 10 '* and are made, for example, of aliphatic, saturated dicarboxylic acids having 2 to 10, preferably 3 to 6 carbon atoms, in particular adipic acid, and polyalkylene polyamines, for example Polypropylene and polyethylene polyamines, especially dimethylaminohydroxypropyldiethylenetriamine, are available. They are described, for example, in the CTFA Cosmetic Ingredient Dictionary, 3rd edition 1982, of the Cosmetic Toiletry and Fragrance Association. Reaction products from epihalohydrins and polymerized diallylamines preferably have molecular weights from 1000 to 2000 and are described, for example, in US Pat. Nos. 3,700,623 and 4,279,794.
  • retention agents (B) which are in the foreground of interest for use together with the sizing agents (A) in the paper sizing process according to the invention, is a corn or potato starch modified with a quaternary ammonium group-containing propylene oxide, the 25% suspension of which in distilled water at 20 ° C has a pH of 4.2 to 4.6, a polyethyleneimine which has a molecular weight of 10,000 to 100,000, an epichlorohydrin adduct of a reaction product of triethylene tetramine and dicyandiamide, an epichlorohydrin adduct of a reaction product of diethylene triamine , Dicyandiamide and dimethyl adipate, a reaction product of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium chloride and ethylenediamine, an epichlorohydrin adduct of a poly-N-methyldiallylamine and a copolymer of adipic acid and dimethylaminohydroxypropyl-
  • the mass sizing of paper or cardboard is generally 0.02 to 3, preferably 0.05 to 3, in particular 0.1 to 0.8 percent by weight of the sizing agent (A) and 0.02 to 3, preferably 0.05 to 3, in particular 0.1 to 0.4 percent by weight of the retention agent (B), based in each case on dry matter at (A) and (B) and on the solids content of the fiber suspension.
  • 0.02 to about 0.05 weight percent of the sizing agent means (A) and the retention aid (B) are only sufficient for the so-called “size press control", which cannot be determined with conventional sizing tests (see, for example, article “Control and Understanding of Size Press Pickup” by DR Dill in the magazine TAPPI ( Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Volume 57, No.
  • the pulp suspension, to which the sizing agents (A) and the retention agents (B) are added, is shown in US Pat Usually a solids content of 0.1 to 5, preferably 0.3 to 3, in particular 0.3 to 1 percent by weight and a Schopper-Riegler freeness of about 10 ° to about 60 °, especially 20 to 60 °, preferably 20 to 45 °, in particular 25 to 35 °, It generally contains cellulose, in particular those made from softwood, for example pinewood, or made of hardwood, ie hardwood, for example beech wood, which, according to conventional processes, for example the sulfite or, above all, the sulfate process The fiber also contains toffsuspension, if necessary, sanded wood.
  • Waste paper can also be contained in the fiber suspension.
  • pulp suspensions made according to the so-called CMP or CTMP process Chemimechanical and chemithermomechanical pulping processes, see for example article “Developments in Refiner Mechanical Pulping” by SA Collicutt and co-workers in TAPPI, Volume 64, No. 6 from June 1981, pages 57 to 61) manufactured, come into consideration.
  • the fiber suspension can also contain organic or mineral fillers.
  • Organic fillers include synthetic pigments, e.g. Polycondensation products made of urea or melamine and forasldehyde with large specific surfaces, which are in highly dispersed form and e.g. in British Patent 043 937 and 1 318 244 are described as mineral fillers, among others, titanium dioxide, calcium sulfate and especially talc and / or chalk (calcium carbonate).
  • the fiber suspension contains 0 to 40, preferably 5 to 25, in particular 15 to 20 percent by weight, based on the solids content of the fiber suspension, of dry matter of the fillers of the type specified.
  • Fibrous suspensions containing no filler can be used in a wide pH range, e.g. 6.5 to 10.0, especially 7 to 10 are present. Fiber suspensions are preferred which, if appropriate by adding talc, especially calcium carbonate, especially chalk, have a pH of about 7 to about 9.
  • the fibrous suspension can also contain additives such as e.g. Starch or its degradation products that increase fiber / fiber or fiber / filler bonding.
  • High molecular weight polymers of the acrylic acid series e.g. Polyacrylamides with molecular weights of more than 1,000,000 can be added to the fiber suspension as an aid to retain the finest pulp fiber particles, with minimal amounts of about 0.005 to 0.02 percent by weight, based on the dry matter of the polymer and the solids content of the fiber suspensions, being sufficient.
  • the fibrous suspension is processed further in a manner known per se on sheet formers or, preferably, continuously on paper machines of conventional design to give paper or cardboard. After drying at about 100 to 140 ° C. for about 0.5 to 10 minutes, papers with a variable basis weight of, for example, 50 to 200 g / m 2 are obtained.
  • the aqueous composition for carrying out the paper sizing process according to the invention contains, in addition to optional customary additives, the sizing agent (A), provided that the sizing agent and the retention agent (B) are added separately to the fiber suspension.
  • the preparation generally contains the sizing agent in whole or in part in the form of its salts (obtained using, for example, ammonia, an alkyl or alkanolamine or an alkali metal hydroxide of the type specified in the ratios given above).
  • such compositions contain 5 to 30, preferably 5 to 20 percent by weight of dry matter of the sizing agent, which is at least partially in salt form, based on the weight of the aqueous composition.
  • the aqueous compositions of the type mentioned may contain surface-active compounds as usual additives, e.g. Dispersants or further emulsifiers and / or water-soluble organic solvents.
  • dispersants and emulsifiers are e.g. Conventional lignin sulfonates, lignin carboxylates, carboxymethyl cellulose, ethylene oxide adducts of alkylphenols, fatty amines, fatty alcohols or fatty acids, fatty acid esters of polyhydric alcohols, substituted benzimidazoles or condensation products from formaldehyde and aromatic sulfonic acids, especially naphthalenesulfonic acids.
  • Further surface-active compounds are preferably the anionic surfactants, especially sulfate surfactants, e.g. Diethanolamine lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate or ethoxylated lauryl sulfates.
  • sulfate surfactants e.g. Diethanolamine lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate or ethoxylated lauryl sulfates.
  • Possible water-soluble organic solvents are aliphatic ethers with 1 to 10 carbon atoms, e.g. Dioxane, ethylene glycol n-butyl ether or diethylene glycol monobutyl ether or alcohols with 1 to 4 carbon atoms, e.g. Isopropanol, ethanol or methanol.
  • the quantitative ratio (component (A)): (additives) in the composition is 1: 0.02 to 1: 0.3, preferably 1: 0.05 to 1: 0.1, based on the dry matter of the sizing agents and additives.
  • compositions are prepared in a conventional manner by combining the sizing agent (A) together with the retention agent (B) or the sizing agent (A) usually partly in the form of its salt alone either in the molten state or preferably in the solid state, in particular in powdered form, usually in the presence of glass beads and, if necessary, emulsifiers (in the case of sizing agents in the molten state) or dispersants (in the case of sizing agents in powder form) at a maximum of 90 ° C, preferably about 50 to 85 ° C for emulsions, in particular about 15 up to about 25 ° C.
  • dispersions with storage-stable, homogeneous, further dilutable emulsions or preferably dispersions being obtained.
  • the sizing agents together with the retention aids or the sizing agents which are present entirely or at least partially as salts are generally self-dispersing or self-emulsifying, the use of dispersants or emulsifiers is generally not absolutely necessary. This also applies to the optional addition of solvents and / or surfactants, which are only used if the dispersions or emulsions have insufficient storage stability.
  • a process for producing paper with a glued surface in which a glue liquor which contains the components (A) and (B) for example by spraying, preferably by padding, generally applied to the paper at room temperature (15-25 ° C.) and then the impregnated paper at 60 to 140 ° C., preferably 90 to 110 ° C. for 0.1 to 10, preferably Is dried for 2 to 6 minutes. After drying, a paper is obtained which has a surface application of sizing and retention agent from 50 to 150, preferably 60 to 120 mg / m 2 .
  • the paper to be glued is any type of paper with any basis weight, for example paper and cardboard boxes made from bleached or unbleached sulfite or sulfate cellulose.
  • the glue liquor required for this is prepared by diluting with water the emulsions or dispersions specified above which contain both the sizing agent (A) and the retention agent (B).
  • the emulsions or dispersions are diluted so that a glue liquor is formed which (A) 0.02 to 0.4, preferably 0.05 to 3, in particular 0.05 to 1 percent by weight of sizing agent (calculated as dry matter), based on the total weight the aqueous glue liquor, the sizing agent optionally being in salt form, and (B) 0.01 to 0.2, preferably 0.05 to 0.1, in particular 0.3 to 0.8 percent by weight retention agent (calculated as dry substance) on the total weight of the aqueous glue liquor.
  • pulp suspensions of the most varied types can be easily processed into paper in mass sizing with relatively particularly small amounts of sizing and retention agent, which has good sizing properties (alkali drop test, ink floating time and, above all, water absorption according to Cobb ) having.
  • This also applies to surface sizing, where the good sizing effects can be achieved with only small amounts of sizing and retention agent.
  • the low area applications enable a quick working process, so that good surface sizes can be achieved within 20 to 40 seconds at the drying temperature of 90 to 110 ° C, for example.
  • the paper sized according to the process has good mechanical properties, ie good strengths, in particular good tear strength.
  • wood pulp can be used for mass sizing Containing fibrous suspensions or those containing waste paper are processed.
  • the compatibility of the sizing agent used according to the invention with various fillers such as chalk and also various additives of the type specified above is also advantageous.
  • the sizing and retention agents used according to the invention have good compatibility with the customary auxiliaries, pigments, binders used in the paper industry, in particular optical brighteners and other additives.
  • the sizing and retention agents used are easily accessible, inexpensive and do not tend to form undesirable foams.
  • the degree of whiteness of the sized paper is not significantly influenced by the size and can even be improved in both the mass and the surface size under certain circumstances. Above all, the generally surprisingly high storage stability of the size dispersions of the type indicated is of great advantage.
  • EXAMPLE 1 The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of citraconic anhydride (0.1 mol) are used (instead of 9.6 parts of maleic anhydride). 34.6 parts of the compound of the formula (8) are obtained as white powder.
  • EXAMPLE 2 The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of itaconic anhydride (0.1 mol) and 27.0 parts of stearyl alcohol (0.1 mol) (instead of 9.8 parts of maleic anhydride and
  • Examples 3 to 8 A pulp suspension of bleached birch sulfate pulp and pine sulfate pulp in a weight ratio of 1: 1 in water of 10 ° dH (German degrees of hardness), which has a Schopper-Riegler freeness of 35 ° and a solids content of 0.5%, is included 20% chalk as a filler and then with 0.01% PERCOL e 292 (cationic, high molecular weight (MW> 1 ⁇ 10 7 ) polyacrylamide) as an aid to retain the finest cellulose fiber particles, the pH value given in Table I below changing the Fibrous suspension sets.
  • the percentages relate to dry matter of auxiliaries and fillers, based on the solids content of the fiber suspension.
  • Formulations of the sizing agent are prepared by in each case 7% of the stated sizing agents in powder form, as are obtained in the production, with 3.5% each of POLYMIN @ P (polyethyleneimine with a molecular weight of 10,000 to 100,000) as the retention agent in the presence of deionized water and glass beads with a diameter of 2 mm at room temperature (15 to 25 ° C).
  • POLYMIN @ P polyethyleneimine with a molecular weight of 10,000 to 100,000
  • the dispersions obtained are pourable, homogeneous and stable in storage. The percentages indicate the dry matter content of sizing or retention agent, based on the total weight of the formulation.
  • the aqueous formulation of the sizing agent and the retention agent is now added to the fiber suspension in such a way that the amount used is also given in Table I below Dry substance of the sizing agent, based on the solids content of the fiber suspension, arises.
  • the fiber suspension is then processed in a laboratory sheet former "Formette Dynamique" from Allimand, Grenoble, France, to paper sheets which, after drying at 130 ° C. for 3 minutes, have a basis weight of 80 g / m 2 .
  • Both surfaces of the paper sheets obtained ie the surface obtained on the screen side of the sheet former and the opposite or top side, are tested for their sizing properties.
  • the water absorption according to Cobb is measured after 30 seconds of exposure (WA Cobb 30 ) according to DIN 53 132.
  • the results of the WA Cobb 30 measurements in g / m 2 of the sieve side (SS) and top side (OS) after drying at 130 ° C and after storage for one day at 23 ° C and a relative humidity of 50% are in given in Table I below.
  • WA Cobb 30 values over 100 correspond to a completely unsatisfactory sizing of the paper.
  • POSAMYL e E7 (cationically modified starch with a nitrogen content of 0.4%), a native potato starch cationically modified with trimethylglycidylammonium chloride, the nitrogen content of which is 1.3%, a condensation product of dicyandiamide and triethylene tetramine, the further reacted with epichlorohydrin and produced, for example, according to Example 2 of German Offenlegungsschrift 2,710,061, an epichlorohydran adduct of a reaction product of diethylenediamine and adipic acid, which is produced, for example, according to Example 1 of British Patent 865 727, a reaction product of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium chloride and ethylenediamine , for example according to Beis 1 of US Pat.
  • Examples 9 to 15 The procedure is as given in Examples 5 to 8, but the sizing agent and the retention agent are added separately to the fiber suspension, the stated amount (in%) of sizing agent in powder form at room temperature (15 to 25 ° C.) in the presence of water and glass beads with an aqueous, 5% ammonia solution to a self-emulsifying, also pourable, homogeneous and storage-stable emulsion and the formulations of the sizing agent given in Table II below are formed.
  • the Val% indicated mean the number of equivalents of ammonia for 100 equivalents, based on the number of acidic groups present in the sizes used.
  • the fiber suspension is mixed with the specified amount of dry substance of the sizing agent, the amount of sizing and retention agent being based on the solids content of the fiber suspension.
  • the sizing results are also shown in Table II. When using 10 to 300 val% ammonia or sodium hydroxide (as a 5% aqueous solution) for the formulation of the sizing agent, similarly good sizing results are obtained as those given in Table II.

Abstract

Anhydride group-free, aliphatic, unsaturated sizing agents which contain a single N-C6-C22-alk(en)ylamide group or C6-C22-alk(en)yl ester group as hydrophobic substituent and have at least one anionic group, in particular N-C6-C22-alk(en)ylmonoamides or C6-C22-alk(en)yl monoesters of an aliphatic, unsaturated C2-C6-dicarboxylic acid, or salts thereof - some of the sizing agents being new compounds - are particularly highly suitable for use together with commercial retention aids in a process for pulp sizing paper or board at a fibre suspension pH of at least 6.5 in the presence of, for example, aluminium sulphate or in a process for surface sizing paper.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in der Masse alkalisch- oder neutralgeleimtem Papier oder Karton, das darin besteht, dass man der einen pH-Wert von mindestens 6,5 aufweisenden Faserstoffsuspension ein anionisches, hydrophobes Leimungsmittel und ein kationisches Retentionsmittel hinzugibt, wobei das Leimungsmittel u.a. aus einer ungesättigten, aliphatischen Verbindung besteht, die z.B. eine N-Alkylamidgruppe oder Alkylestergruppe mit vorzugsweise 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und mindestens eine acide Gruppe, z.B. eine Carboxylgruppe, enthält.The present invention relates to a process for the production of paper or cardboard which is sized in alkaline or neutral size and which consists in adding an anionic, hydrophobic sizing agent and a cationic retention agent to the pulp suspension having a pH of at least 6.5, wherein the sizing agent, etc. consists of an unsaturated aliphatic compound, e.g. an N-alkylamide group or alkyl ester group preferably having 6 to 22 carbon atoms and at least one acidic group, e.g. contains a carboxyl group.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 459 165 ist ein Verfahren zur Herstellung von sauer geleimtem Papier oder Karton bekannt, das darin besteht, dass man der einen pH-Wert von 3,5 bis 6,5 aufweisenden, Aluminiumsulfat enthaltenden Faserstoffsuspension ein anionisches, hydrophobes Leimungsmittel und ein kationisches Retentionsmittel hinzugibt, wobei das Leimungsmittel u.a. aus einer ungesättigten, aliphatischen Verbindung besteht, die z.B. eine N-Alkylamidgruppe oder Alkylestergruppe mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und eine acide Carboxylgruppe enthält, und insbesondere der Formel

Figure imgb0001
oder
Figure imgb0002
entspricht.From German Offenlegungsschrift 2,459,165 a process for the production of acid-sized paper or cardboard is known which consists in that the fiber suspension containing aluminum sulfate, which has a pH of 3.5 to 6.5, contains an anionic, hydrophobic sizing agent and a cationic retention agent is added, the sizing agent consisting inter alia of an unsaturated, aliphatic compound which contains, for example, an N-alkylamide group or alkyl ester group having 8 to 30 carbon atoms in the alkyl radical and an acidic carboxyl group, and in particular of the formula
Figure imgb0001
or
Figure imgb0002
corresponds.

Bekanntlich müssen beim Herstellen von sauer geleimtem Papier wesentliche Nachteile in Kauf genommen werden, wie z.B. die ungenügende Lagerfähigkeit und mechanische Festigkeit des sauer geleimten Papiers, die während des Herstellungsverfahrens anfallenden, sauren Abwässer und der allfällige Aufwand an relativ kostspieligen Füllmitteln wie z.B. Kaolin oder Montmorillonit, die wegen des sauren pH-Wertes der Faserstoffsuspensionen gegebenenfalls eingesetzt werden müssen. Der saure pH-Wert der Faserstoffsuspension kann auch Korrosionsschäden an empfindlichen Papiermaschinen verursachen und schliesst zudem den Einsatz von preisgünstigen Füllmitteln, wie z.B. Calciumcarbonat, insbesondere Kreide, aus. Da Kreide einen hohen Weissgrad des geleimten Papiers bewirkt, muss im Verfahren zur Herstellung von sauer geleimtem Papier nötigenfalls unverhältnismässig viel optischer Aufheller eingesetzt werden, um einen genügend hohen Weissgrad zu erreichen. Schliesslich sei erwähnt, dass gemäss deutscher Offenlegungsschrift 2 459 165 relativ hohe Einsatzmengen des Leimungsmittels, z.B. solcher der Formel (I) oder (II) benötigt werden, um saure Faserstoffsuspensionen zu Papier zu verarbeiten.As is known, there are significant disadvantages to being faced when producing acid-sized paper, such as the insufficient storage stability and mechanical strength of the acid-sized paper, the acidic wastewater generated during the manufacturing process and the possible expenditure of relatively expensive fillers such as e.g. Kaolin or montmorillonite, which may have to be used due to the acidic pH of the fiber suspensions. The acidic pH of the fiber suspension can also cause corrosion damage to sensitive paper machines and also excludes the use of inexpensive fillers such as Calcium carbonate, especially chalk. Since chalk causes a high degree of whiteness of the sized paper, if necessary, a disproportionate amount of optical brightener must be used in the process for producing acid-sized paper in order to achieve a sufficiently high degree of whiteness. Finally, it should be mentioned that according to German Offenlegungsschrift 2,459,165, relatively high amounts of the sizing agent, e.g. those of the formula (I) or (II) are required to process acidic fiber suspensions into paper.

Diese Nachteile werden umgangen, sofern im erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von alkalisch- oder neutralgeleimtem Papier der pH-Wert der Faserstoffsuspension auf mindestens 6,5 in Abwesenheit von Säuren, z.B. Schwefel- oder Ameisensäure, oder vor allem latent sauren Sulfaten wie z.B. Aluminiumsulfat (Alaun) eingestellt wird. Insbesondere werden mit verhältnismässig wenig Leimungsmittel geleimtes Papier erhalten, das eine erhöhte Lagerfähigkeit aufweist.These disadvantages are avoided, provided that in the process according to the invention for the production of alkaline or neutral sized paper the pH of the fiber suspension is at least 6.5 in the absence of acids, e.g. Sulfuric or formic acid, or especially latent acidic sulfates such as e.g. Aluminum sulfate (alum) is discontinued. In particular, paper with relatively little sizing agent is obtained which has an increased shelf life.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Alkalisch- oder Neutralleimen von Papier oder Karton, d.h. ein Verfahren zur Herstellung von alkalisch- oder neutralgeleimtem Papier oder Karton, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man zu wässrigen, cellulosehaltigen, gegebenenfalls füllmittelhaltigen Faserstoffsuspensionen, die in Abwesenheit von Säuren oder latent sauren Sulfaten wie z.B. Aluminiumsulfat einen pH-Wert von mindestens 6,5, vorzugsweise mindestens 7,0 aufweisen, mindestens (A) ein anhydridgruppenfreies, aliphatisches, ungesättigtes Leimungsmittel, welches eine einzige N-Alkyl- oder N-Alkenylamidgruppe oder Alkyl- oder Alkenylestergruppe mit jeweils mindestens 6 Kohlenstoffatomen im Alkyl- oder Alkenylrest als hydrophoben Substituenten und mindestens eine anionische, in Salzform vorliegende oder acide (saure), d.h. freie Gruppe aufweist und (B) ein polymeres, kationisches Retentionsmittel in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig hinzugibt.The subject of the present invention thus relates to a process for the alkaline or neutral gluing of paper or cardboard, i.e. a process for the production of alkaline or neutral sized paper or cardboard, which is characterized in that aqueous, cellulose-containing, optionally filler-containing fiber suspensions, which in the absence of acids or latent acidic sulfates such as e.g. Aluminum sulfate has a pH of at least 6.5, preferably at least 7.0, at least (A) an anhydride group-free, aliphatic, unsaturated sizing agent, which has a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group, each with at least 6 Carbon atoms in the alkyl or alkenyl radical as hydrophobic substituents and at least one anionic salt form or acidic, ie has a free group and (B) adds a polymeric, cationic retention agent in any order or simultaneously.

Weitere Erfindungsgegenstände bilden

  • - die wässrigen Zusammensetzungen zur Durchführung des Papierleimungsverfahrens, die, sofern das Leimungsmittel (A) und das Retentionsmittel (B) in beliebiger Reihenfolge zur Faserstoffsuspension separat gegeben werden, neben fakultativen üblichen Zusätzen das Leimungsmittel (A) allein, das mindestens teilweise in Form von Salzen vorliegt, oder, sofern das Leimungsmittel (A) und das Retentionsmittel (B) zur Faserstoffsuspension gleichzeitig gegeben werden, sowohl das gegebenenfalls mindestens teilweise in Salzform vorliegende Leimungsmittel (A) als auch das Retentionsmittel (B) neben fakultativen, üblichen Zusätzen enthalten.
  • - nach dem erfindungsgemässen Verfahren geleimtes Papier oder geleimter Karton und
  • - die Verwendung des Leimungsmittels (A) der angegebenen Art zum Leimen von Papier oder Karton.
Form further objects of the invention
  • - The aqueous compositions for carrying out the paper sizing process, which, if the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added separately in any order to the fiber suspension, in addition to optional conventional additives, the sizing agent (A) alone, which is at least partially in the form of salts is present, or, if the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added to the fiber suspension at the same time, contain both the sizing agent (A), which may be at least partially in salt form, and the retention agent (B) in addition to optional, conventional additives.
  • - glued paper or glued cardboard according to the inventive method and
  • - The use of the sizing agent (A) of the specified type for sizing paper or cardboard.

Teilweise stellen die angegebenen Leimungsmittel (A) neue Verbindungen dar, welche zusammen mit dem Verfahren zu deren Herstellung ebenfalls weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung bilden. Als wesentliches Merkmal weisen die erfindungsgemäss verwendeten Leimungsmittel (A) im allgemeinen eine anionische Gruppe auf, die in der Regel als acide Carboxylgruppen vorliegt. Solche Gruppen liegen vorzugsweise als Salze, z.B. als Amin-, Ammonium- oder Natriumsalze in wässrigem Medium bei den pH-Werten von mindestens 6,5, vorzugsweise mindestens 7,0 der Faserstoffsuspensionen vor und können während der Papierherstellung gegebenenfalls Anionen bilden. Unter den genannten Bedingungen können andererseits auch die kationischen Retentionsmittel (B) Kationen bilden. Die Fähigkeit der Leimungsmittel und der Retentionsmittel, bei den Bedingungen der Papierherstellung Anionen bzw. Kationen zu bilden, kann auch als anionaktiv bzw. kationaktiv bezeichnet werden. Somit können die anionischen Leimungsmittel und die kationischen Retentionsmittel auch anionaktive Leimungsmittel bzw. kationaktive Retentionsmittel genannt werden.In part, the specified sizing agents (A) are new compounds which, together with the process for their preparation, also form further objects of the present invention. As an essential feature, the sizing agents (A) used according to the invention generally have an anionic group, which is generally present as acidic carboxyl groups. Such groups are preferably present as salts, for example as amine, ammonium or sodium salts in aqueous medium at the pH values of at least 6.5, preferably at least 7.0, of the fiber suspensions and can optionally form anions during papermaking. On the other hand, under the conditions mentioned, the cationic retention agents (B) can also form cations. The ability of the sizing agents and the retention aids to form anions or cations under the conditions of paper production can also be described as anion-active or cation-active. Thus, the anionic sizing agents and the cationic retention agents can also be called anion-active sizing agents or cation-active retention agents.

Als weiteres kennzeichnendes Merkmal weisen die Leimungsmittel (A) als hydrophoben Substituenten eine einzige N-Alkyl- oder N-Alkenylamidgruppe oder Alkyl- oder Alkenylestergruppe auf. Die Alkyl- oder Alkenylreste in diesen N-Alkyl- oder N-Alkenylgruppen oder Alkyl-oder Alkenylestergruppen weisen unabhängig voneinander jeweils mindestens 6, vor allem 6 bis 22, vorzugsweise 11 bis 22, insbesondere 16 bis 20 Kohlenstoffatome auf. Alkylreste sind gegenüber Alkenylresten bevorzugt. Die hydrophoben Substituenten leiten sich im allgemeinen von ungesättigten oder vor allem gesättigten, primären Fettaminen oder Fettalkoholen ab. Die Fettamine und Fettalkohole leiten sich ihrerseits wiederum von ungesättigten oder vor allem gesättigten C6-C22-, vorzugsweise Cii-C22-, insbesondere C16-C20-Fettsäuren ab. Bei diesen handelt es sich z.B. um Capron-, vorzugsweise Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin- oder Myristolein-, Palmitolein-, Elaeostearin-, Clupanodonsäure, insbesondere Oel-, Elaidin-, Eruka-, Linol- und Linolensäure. Hierbei kommt der Palmitin-, Stearin-, Oel-und Behensäure eine besondere Bedeutung zu, wobei Palmitin- und vor allem Stearinsäure im Vordergrund des Interesses stehen. Auch gut zugängliche, technische Gemische dieser Fettsäuren kommen in Betracht. Synthetische Fettsäuren und Fettalkohole, die z.B. durch Oxosyntheae herstellbar sind, werden von der angegebenen Definition auch umfasst.As a further characteristic feature, the sizing agents (A) have a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group as hydrophobic substituents. The alkyl or alkenyl radicals in these N-alkyl or N-alkenyl groups or alkyl or alkenyl ester groups each independently have at least 6, especially 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms. Alkyl residues are preferred over alkenyl residues. The hydrophobic substituents are generally derived from unsaturated or, above all, saturated, primary fatty amines or fatty alcohols. The fatty amines and fatty alcohols are in turn derived from unsaturated or, above all, saturated C 6 -C 22 , preferably Cii-C22, in particular C 16 -C 20 fatty acids. These are, for example, capronic, preferably caprylic, capric, lauric, myristic or myristoleic, palmitoleic, elaeostearic, clupanodonic acid, in particular oleic, elaidic, erucic, linoleic and linolenic acid. Here, palmitic, stearic, oleic and behenic acids are of particular importance, with palmitic and especially stearic acids being of primary interest. Also easily accessible, technical mixtures of these Fatty acids come into consideration. Synthetic fatty acids and fatty alcohols that can be produced, for example, by oxosyntheae are also included in the definition given.

Als bevorzugte, primäre Fettamine, aus welchen sich die N-Alkyl-oder N-Alkenylamidgruppen der erfindungsgemäss verwendeten Leimungsmittel ableiten, seien z.B. Hexylamin, Octylamin (auch Caprylamin genannt), vor allem Dodecyl-, Hexadecyl- und Octadecenylamin (auch Lauryl-, Palmityl- und Oleylamin genannt) und seiner guten Zugänglichkeit wegen insbesondere Octadecylamin (auch Stearylamin genannt) erwähnt.The preferred primary fatty amines from which the N-alkyl or N-alkenylamide groups of the sizing agents used according to the invention are derived are, for example Hexylamine, octylamine (also called caprylamine), especially dodecyl, hexadecyl and octadecenylamine (also called lauryl, palmityl and oleylamine) and its good accessibility because of in particular octadecylamine (also called stearylamine).

Als bevorzugte Fettalkohole, von denen sich die Alkyl- oder Alkenylestergruppen der erfindungsgemäss verwendeten Leimungsmittel ableiten, aeien z.B. Hexanol, n- und i-Octanol, vor allem Dodecanol, Hexadecanol und Octadecenol (auch Lauryl-, Palmityl- und Oleylalkohol genannt) und seiner guten Zugänglichkeit wegen insbesondere Octadecanol (auch Stearylalkohol genannt) erwähnt.As preferred fatty alcohols from which the alkyl or alkenyl ester groups of the sizing agents used according to the invention are derived, e.g. Hexanol, n- and i-octanol, especially dodecanol, hexadecanol and octadecenol (also called lauryl, palmityl and oleyl alcohol) and its good accessibility because of especially octadecanol (also called stearyl alcohol) mentioned.

Auch vor allem technische Gemische der Fettamine oder Fettalkohole der angegebenen Art kommen insbesondere in Betracht.Technical mixtures of the fatty amines or fatty alcohols of the type specified are also particularly suitable.

Die als Komponente (A) erfindungsgemäss verwendeten Leimungsmittel, welche eine einzige anionische Carboxylatgruppe oder acide Carboxylgruppe und eine einzige N-Alkyl- oder N-Alkylenamidgruppe oder Alkyl- oder Alkenylestergruppe der angegebenen Art aufweisen, stellen im allgemeinen N-C6-C22-Alkyl- oder N-C6-C22-Alkenylhalb- amide oder C6-C22-Alkyl- oder C6-C22-Alkenylhalbester einer aliphatischen, ungesättigten Dicarbonsäure mit vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie z.B. der Malein-,Fumar-, Itacon-, Citracon-, Mesacon-, Muconsäure oder Acetylendicarbonsäure, wobei Malein-, Itacon- und Citraconsäure im Vordergrund des Interesses stehen. Solche gegebenenfalls in Salzform vorliegende Halbester oder Halbamide der angegebenen Dicarbonsäuren entsprechen vorzugsweise der Formel

Figure imgb0003
worin D1 geradkettiges oder verzweigtes Alkenylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und 1 oder 2 Doppelbindungen oder Ethinylen, R1 Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22, vorzugsweise 11 bis 22, insbesondere 16 bis 20 Kohlenstoffatomen und X -NH- oder -0-bedeuten, und insbesondere der Formel
Figure imgb0004
worin D2 geradkettiges oder verzweigtes Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, R2 Alkyl oder Alkenyl mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten und X die angegebenen Bedeutungen hat.The sizing agents used according to the invention as component (A), which have a single anionic carboxylate group or acidic carboxyl group and a single N-alkyl or N-alkylene amide group or alkyl or alkenyl ester group of the type indicated, generally represent NC 6 -C 22 alkyl or NC 6 -C 22 alkenyl half amides or C 6 -C 22 alkyl or C 6 -C 22 alkenyl half esters of an aliphatic, unsaturated dicarboxylic acid with preferably 2 to 6 carbon atoms, such as, for example, maleic, fumaric, itacon, , Citraconic, mesaconic, muconic acid or acetylenedicarboxylic acid, with maleic, itaconic and citraconic acids being the focus of interest. Such half-esters or half-amides of the specified dicarboxylic acids, optionally in salt form, preferably correspond to the formula
Figure imgb0003
wherein D 1 is straight-chain or branched alkenylene having 2 to 6 carbon atoms and 1 or 2 double bonds or ethynylene, R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms and X is -NH- or -0- , and especially the formula
Figure imgb0004
wherein D 2 is straight-chain or branched alkenylene with 2 or 3 carbon atoms, R 2 is alkyl or alkenyl with 16 to 20 carbon atoms and X has the meanings given.

In Formel (2) sind Alkenylreste mit 3 Kohlenstoffatomen vorzugsweise verzweigt. Demgemäss stehen im Vordergrund des Interesses Leimungsmittel, die gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formel

Figure imgb0005
darstellen, worin D3 einen Alkenylenrest der Formel
Figure imgb0006
Figure imgb0007
oder
Figure imgb0008
bedeutet und R2 und X die angegebenen Bedeutungen haben.In formula (2), alkenyl radicals having 3 carbon atoms are preferably branched. Accordingly, the focus of interest is sizing agents, the compounds of the formula which may be in salt form
Figure imgb0005
represent, wherein D 3 is an alkenylene radical of the formula
Figure imgb0006
Figure imgb0007
or
Figure imgb0008
means and R 2 and X have the meanings given.

Als spezifische Vertreter der Leimungsmittel der Formel (3) seien z.B. gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formeln

Figure imgb0009
Figure imgb0010
Figure imgb0011
Figure imgb0012
Figure imgb0013
Figure imgb0014
genannt.Specific examples of the sizing agents of the formula (3) are, for example, compounds of the formulas which are optionally present in salt form
Figure imgb0009
Figure imgb0010
Figure imgb0011
Figure imgb0012
Figure imgb0013
Figure imgb0014
called.

Bei den Verbindungen der Formeln (6), (7), (8) und (9) handelt es sich um Isomerengemische.The compounds of the formulas (6), (7), (8) and (9) are mixtures of isomers.

Vor ihrem Einastz als Komponente (A) im erfindungsgemässen Papierleimungsverfahren brauchen die Leimungsmittel nach erfolgter Herstellung im allgemeinen nicht durch z.B. Umkristallisieren gereinigt zu werden, sondern können in der Regel als solche, wie sie bei ihrer Herstellung anfallen, d.h. ohne weitere Aufarbeitung, verwendet werden.Before they are used as component (A) in the paper sizing process according to the invention, the sizing agents generally do not need Recrystallization to be cleaned, but can usually as such, as they arise in their manufacture, i.e. can be used without further processing.

Vor allem bei separater Zugabe (in beliebiger Reihenfolge) des Leimungsmittels (A) und des Retentionsmittels (B) zur Faserstoffsuspension beim erfindungsgemässen Verfahren zum Leimen von Papier oder Karton ist es zweckmässig, das Leimungsmittel mindestens teilweise in Salzform einzusetzen. Solche Salze können bei Bedarf dadurch erhalten werden, dass man die Leimungsmittel (A) nach erfolgter Herstellung durch Zugabe u.a. eines Alkylamins oder Alkanolamins mit insgesamt höchstens 6 Kohlenstoffatomen, z.B. Trimethylamin, Triethylamin, Monoethanolamin, Diethanolamin, vor allem durch Zugabe von Ammoniak oder eines Alkalimetallhydroxides, beispielsweise Kalium- oder vor allem Natriumhydroxid, in der Regel in wässrigem Medium bei Raumtemperatur (etwa 15 bis etwa 25°C) ganz oder teilweise in die entsprechenden Salze überführt. Zweckmässigerweise wird ein Alkalimetallhydroxid, z.B. Kalium- oder vor allem Natriumhydroxid oder insbesondere Ammoniak in der Regel in Form ihrer verdünnten, etwa 1 bis 10 gewichtsprozentigen, wässrigen Lösungen verwendet. Zweckmässig wird in der Regel höchstens 3 Mol, vor allem 0,1 bis 1,5, insbesondere 0,9 bis 1,1 Mol Ammoniak oder Alkalimetallhydroxid pro vorhandene acide Gruppe des Leimungsmittels eingesetzt. Die als Salze vorliegenden Leimungsmittel weisen somit z.B. acide Carboxylgruppen auf, die mindestens teilweise in die Gruppen -COOM überführt werden, worin M die entsprechenden Amin-, Ammonium- oder Alkalimetall-Kationen bedeutet.Especially when the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added separately (in any order) to the fiber suspension in the process according to the invention for sizing paper or cardboard, it is expedient to use the sizing agent at least partially in salt form. If necessary, such salts can be obtained by adding the sizing agents (A) Manufactured by adding, inter alia, an alkylamine or alkanolamine with a total of at most 6 carbon atoms, for example trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, especially by adding ammonia or an alkali metal hydroxide, for example potassium or especially sodium hydroxide, generally in an aqueous medium at room temperature (about 15 to about 25 ° C) completely or partially converted into the corresponding salts. An alkali metal hydroxide, for example potassium or especially sodium hydroxide or in particular ammonia, is expediently generally used in the form of its dilute, about 1 to 10 percent by weight, aqueous solutions. As a rule, a maximum of 3 mol, especially 0.1 to 1.5, in particular 0.9 to 1.1 mol, of ammonia or alkali metal hydroxide is expediently used per acidic group of the sizing agent present. The sizing agents present as salts thus have, for example, acidic carboxyl groups which are at least partially converted into the groups -COO M , where M denotes the corresponding amine, ammonium or alkali metal cations.

Bevorzugte Leimungsmittel (A) der angegebenen Art weisen Molekulargewichte von etwa 200 bis etwa 500, vorzugsweise etwa 300 bis etwa 400 und infolge ihres Gehaltes an mindestens einer aciden Gruppe der angegebenen Art eine Säurezahl (mg KOH/g Substanz) von etwa 100 bis etwa 300, vorzugsweise etwa 130 bis etwa 180 auf.Preferred sizing agents (A) of the type mentioned have molecular weights of about 200 to about 500, preferably about 300 to about 400 and, owing to their content of at least one acidic group of the type mentioned, an acid number (mg KOH / g substance) of about 100 to about 300 , preferably about 130 to about 180.

Wie bereits angegeben, stellen die im erfindungsgemässen Papierleimungsverfahren als Komponente (A) eingesetzten Leimungsmittel zum Teil an sich bekannte und zum Teil an sich neue Verbindungen dar, die nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden.As already stated, the sizing agents used as component (A) in the paper sizing process according to the invention are compounds which are known per se and those which are new per se, which are prepared by methods known per se.

So offenbart z.B. Chem. Abstr. 61, 4209 g (1964) die Verbindung der Formel (6), die jedoch als Rostschutzmittel verwendet wird. Die britische Patentschrift 1 140 652 offenbart den Monobutylhalbester der Itaconsäure als Additiv in Kunststoffen, macht jedoch keinerlei Angaben über die Verbindung der Formel (7). Ferner offenbart Dokl. Bolg. Akad. Nauk 29(4) 539-541 (1976) (Inst. Org. Chem., Sofia, Bulg., cf. Chem Abstr. 85, 80053n (1976)) die Verbindung der Formel (9), die jedoch als Zwischenprodukt für die Herstellung von Tensiden verwendet wird. Schliesslich offenbart die eingangs besprochene deutsche Offenlegungsschrift 2 459 165 Verbindungen der Formeln (4) und (5).For example, Chem. Abstr. 61, 4209 g (1964) the compound of formula (6), which is however used as an anti-rust agent. British Patent 1,140,652 discloses the monobutyl half ester of itaconic acid as an additive in plastics, but does not provide any information about the compound of formula (7). Doc. Bolg. Akad. Nauk 29 (4) 539-541 (1976) (Inst. Org. Chem., Sofia, Bulg., Cf. Chem Abstr. 85, 80053n (1976)) the connection of the Formula (9), which is however used as an intermediate for the production of surfactants. Finally, the German Offenlegungsschrift 2,459,165 discussed at the outset discloses compounds of the formulas (4) and (5).

Somit sind die gegebenenfalls in Salzform vorliegenden Verbindungen an sich neu, die u.a. der Formel

Figure imgb0015
oder
Figure imgb0016
entsprechen, worin R1 Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22, vorzugsweise 11 bis 22, inbesondere 16 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei sich das Verfahren zu deren Herstellung dadurch auszeichnet, dass man ein Amin der Formel
Figure imgb0017
worin R1 die angegebenen Bedeutung hat, mit Citraconsäureanhydrid oder den Alkohol der Formel
Figure imgb0018
worin Ri die angegebenen Bedeutungen hat, mit Itaconsäureanhydrid in der Regel in etwa äquimolaren Mengen umsetzt.Thus, the compounds which may be present in salt form are new per se, including those of the formula
Figure imgb0015
or
Figure imgb0016
correspond in which R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22, preferably 11 to 22, in particular 16 to 20 carbon atoms, the process for their preparation being characterized in that an amine of the formula
Figure imgb0017
wherein R 1 has the meaning given, with citraconic anhydride or the alcohol of the formula
Figure imgb0018
wherein Ri has the meanings given, is reacted with itaconic anhydride as a rule in approximately equimolar amounts.

Im erfindungsgemässen Papierleimungsverfahren wird neben dem neuen, vorstehend beschriebenen, anionischen oder aciden Leimungsmittel (A) stets ein polymeres, kationisches Retentionsmittel (B) eingesetzt, welches in der Regel ein Molekulargewicht von mindestens etwa 1000, vorzugsweise etwa 2000 bis etwa 2'000'000 aufweist. Retentionsmittel mit Molekulargewichten im Bereich von 10'000 bis 100'000 sind besonders bevorzugt. Grundsätzlich kommt jedes handelsübliche Retentionsmittel für seinen Einsatz im erfindungsgemässen Verfahren in Betracht. Als Beispiele herkömmlicher Retentionsmittel (B), die sich besonders gut dazu eignen, zusammen mit dem Leimungsmittel (A) im erfindungsgemässen Papierleimungsverfahren eingesetzt zu werden, seien Polyalkylenimine; Epihalogenhydrin-Addukte von Umsetzungsprodukten aus Polyalkylenpolyaminen und aliphatischen Dicarbonsäuren; Epihalogenhydrin-Addukte von Umsetzungsprodukten aus Polyalkylenpolyaminen, Dicyandiamid und gegebenenfalls unveresterten oder mit Alkanolen veresterten, organischen Dicarbonsäuren; Umsetzungsprodukte aus Dicyandiamid, Formaldehyd, Ammoniumsalzen starker anorganischer Säuren und Alkylendiaminen oder Polyalkylenpolyaminen; kationisch modifizierte Stärken oder Kohlenhydrate aus Johannisbrot-oder Guarkernmehl; Copolymerisate auf Basis von Polyamid-Aminen und Umsetzungsprodukte aus Epihalogenhydrinen und polymerisierten Diallylaminen-erwähnt.In addition to the new anionic or acidic sizing agent (A) described above, a polymeric, cationic retention agent (B), which generally has a molecular weight of at least about 1000, is always used in the paper sizing process according to the invention. preferably has about 2000 to about 2,000,000. Retention agents with molecular weights in the range of 10,000 to 100,000 are particularly preferred. In principle, any commercially available retention agent can be used in the process according to the invention. Examples of conventional retention agents (B) which are particularly suitable for use together with the sizing agent (A) in the paper sizing process according to the invention are polyalkyleneimines; Epihalohydrin adducts of reaction products of polyalkylene polyamines and aliphatic dicarboxylic acids; Epihalohydrin adducts of reaction products of polyalkylene polyamines, dicyandiamide and optionally unesterified or esterified with alkanols, organic dicarboxylic acids; Reaction products of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium salts of strong inorganic acids and alkylene diamines or polyalkylene polyamines; cationically modified starches or carbohydrates from locust bean or guar gum; Copolymers based on polyamide amines and reaction products of epihalohydrins and polymerized diallylamines mentioned.

Bevorzugte Epichlorhydrin-Addukte von Umsetzungsprodukten aus Polyalkylenpolyaminen und aliphatischen Dicarbonsäuren sind z.B. in der britischen Patentschrift 865 727, Epichlorhydrin-Addukte aus Umsetzungsprodukten aus Dicyandiamid und Diethylentriamin oder Triethylentetramin z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 2 710 061 und in der britischen Patentschrift 1 125 486, Epichlorhydrin-Addukte von Umsetzungsprodukten aus Diethylentriamin, Dicyandiamid und unveresterten oder vorzugsweise mit Niederalkanolen veresterten Dicarbonsäuren, insbesondere Dimethyladipat, z.B. in der britischen Patentschrift 1 125 486 und Umsetzungsprodukte aus Dicyandiamid, Formaldehyd, Ammoniumsalzen starker anorganischer Säuren und aus Ethylendiamin oder Triethylentetramin, z.B. in der US Patentschrift 3 491 064 beschrieben. Bevorzugte kationisch modifizierte Stärken oder Kohlehydrate aus Johannisbrot- oder Guarkernmehl sind z.B. Alkylenoxyd-Addukte dieser Stärken oder Kohlenhydrate, wobei das eingesetzte Alkylenoxyd 2 oder 3 Kohlenstoffatome im Alkylenrest und quaternäre Ammoniumgruppen aufweist oder insbesondere z.B. ein Trimethyl-glycidylammmoniumhalogenid darstellt. Copolymerisate auf Basis von Polyamid-Aminen weisen Molekulargewichte von 103 bis 105, vorzugsweise 103 bis 10'* auf und sind z.B. aus aliphatischen, gesättigten Dicarbonsäuren mit 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere Adipinsäure, und Polyalkylenpolyaminen, z.B. Polypropylen- und Polyethylenpolyaminen, insbesondere Dimethylaminohydroxypropyldiethylentriamin, erhältlich. Sie sind z.B. in CTFA Cosmetic Ingredient Dictionary, 3. Auflage 1982, der Cosmetic Toiletry and Fragrance Association beschrieben. Umsetzungsprodukte aus Epihalogenhydrinen und polymerisierten Diallylaminen weisen bevorzugt Molekulargewichte von 1000 bis 2000 auf und sind z.B. in den US-Patentschriften 3 700 623 und 4 279 794 beschrieben.Preferred epichlorohydrin adducts of reaction products from polyalkylene polyamines and aliphatic dicarboxylic acids are described, for example, in British patent specification 865 727, epichlorohydrin adducts from reaction products consisting of dicyandiamide and diethylenetriamine or triethylene tetramine, for example in German Offenlegungsschrift 2,710,061 and 486, Epin. Adducts of reaction products from diethylenetriamine, dicyandiamide and unesterified or preferably esterified with lower alkanols dicarboxylic acids, especially dimethyl adipate, for example in British patent specification 1 125 486 and reaction products from dicyandiamide, formaldehyde, ammonium salts of strong inorganic acids and from ethylenediamine or triethylene tetramethane 491 064. Preferred cationically modified starches or carbohydrates from locust bean or guar gum are, for example, alkylene oxide adducts of these starches or carbohydrates, the alkylene oxide used having 2 or 3 carbon atoms in the alkylene radical and quaternary ammonium groups has or in particular represents, for example, a trimethylglycidylammmonium halide. Copolymers based on polyamide amines have molecular weights of 10 3 to 10 5 , preferably 10 3 to 10 '* and are made, for example, of aliphatic, saturated dicarboxylic acids having 2 to 10, preferably 3 to 6 carbon atoms, in particular adipic acid, and polyalkylene polyamines, for example Polypropylene and polyethylene polyamines, especially dimethylaminohydroxypropyldiethylenetriamine, are available. They are described, for example, in the CTFA Cosmetic Ingredient Dictionary, 3rd edition 1982, of the Cosmetic Toiletry and Fragrance Association. Reaction products from epihalohydrins and polymerized diallylamines preferably have molecular weights from 1000 to 2000 and are described, for example, in US Pat. Nos. 3,700,623 and 4,279,794.

Als Retentionsmittel (B), die zur Verwendung zusammen mit den Leimungsmitteln (A) im erfindungsgemässen Papierleimungsverfahren im Vordergrund des Interesses stehen, sei eine mit einem quaternäre Ammoniumgruppen enthaltenden Propylenoxyd modifizierte Mais- oder Kartoffelstärke, deren 25 %ige Anschlämmung in destilliertem Wasser bei 20°C einen pH-Wert von 4,2 bis 4,6 aufweist, ein Polyethylenimin, das ein Molekulargewicht von 10'000 bis 100'000 aufweist, ein Epichlorhydrin-Addukt eines Umsetzungsproduktes aus Triethylentetramin und Dicyandiamid, ein Epichlorhydrin-Addukt eines Umsetzungsproduktes aus Diethylentriamin, Dicyandiamid und Dimethyladipat, ein Umsetzungsprodukt aus Dicyandiamid, Formaldehyd, Ammoniumchlorid und Ethylendiamin, ein Epichlorhydrin-Addukt eines Poly-N-methyldiallylamins und ein Copolymerisat aus Adipinsäure und Dimethylaminohydroxypropyl-diethylentriamin genannt.As retention agents (B), which are in the foreground of interest for use together with the sizing agents (A) in the paper sizing process according to the invention, is a corn or potato starch modified with a quaternary ammonium group-containing propylene oxide, the 25% suspension of which in distilled water at 20 ° C has a pH of 4.2 to 4.6, a polyethyleneimine which has a molecular weight of 10,000 to 100,000, an epichlorohydrin adduct of a reaction product of triethylene tetramine and dicyandiamide, an epichlorohydrin adduct of a reaction product of diethylene triamine , Dicyandiamide and dimethyl adipate, a reaction product of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium chloride and ethylenediamine, an epichlorohydrin adduct of a poly-N-methyldiallylamine and a copolymer of adipic acid and dimethylaminohydroxypropyl-diethylenetriamine.

Verfahrensgemäss werden bei der Massenleimung von Papier oder Karton in der Regel 0,02 bis 3, vorzugsweise 0,05 bis 3, insbesondere 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent des Leimungsmittels (A) und 0,02 bis 3, vorzugsweise 0,05 bis 3, insbesondere 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent des Retentionsmittels (B), bezogen jeweils auf Trockensubstanz an (A) und (B) und auf den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspension, eingesetzt. 0,02 bis etwa 0,05 Gewichtsprozent des Leimungsmittels (A) und des Retentionsmittels (B) reichen nur für das sogenannte "size press control", das mit konventionellen Leimungstests nicht erfassbar ist (vgl. z.B. Artikel "Control and Understanding of Size Press Pickup" von D.R. Dill in der Zeitschrift TAPPI (Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Band 57, Nr. 1 vom Januar 1974, Seiten 97-100). Die Faserstoffsuspension, zu welcher die Leimungsmittel (A) und die Retentionsmittel (B) gegeben werden, weist in der Regel einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3, insbesondere 0,3 bis 1 Gewichtsprozent und einen Schopper-Riegler-Mahlgrad von etwa 10° bis etwa 60°, vor allem 20 bis 60°, vorzugsweise 20 bis 45°, insbesondere 25 bis 35°, auf. Sie enthält in der Regel Zellstoff, insbesondere solchen aus Nadelholz, z.B. Kiefernholz, oder aus Hartholz, d.h. Laubholz, z.B. Buchenholz, der nach herkömmlichen Verfahren, z.B. dem Sulfit- oder vor allem dem Sulfatverfahren hergestellt wird. Zudem enthält die Faserstoffsuspension gegebenenfalls Holzschliff. Auch Altpapier kann in der Faserstoffsuspension enthalten sein. Auch Zellstoffsuspensionen, die nach dem sogenannten CMP- oder CTMP-Verfahren (Chemimechanical and chemithermomechanical pulping processes, vgl. z.B. Artikel "Developments in Refiner Mechanical Pulping" von S.A. Collicutt und Mitarbeitern in TAPPI, Band 64, Nr. 6 vom Juni 1981, Seiten 57 bis 61) hergestellt wenden, kommen in Betracht.According to the process, the mass sizing of paper or cardboard is generally 0.02 to 3, preferably 0.05 to 3, in particular 0.1 to 0.8 percent by weight of the sizing agent (A) and 0.02 to 3, preferably 0.05 to 3, in particular 0.1 to 0.4 percent by weight of the retention agent (B), based in each case on dry matter at (A) and (B) and on the solids content of the fiber suspension. 0.02 to about 0.05 weight percent of the sizing agent means (A) and the retention aid (B) are only sufficient for the so-called "size press control", which cannot be determined with conventional sizing tests (see, for example, article "Control and Understanding of Size Press Pickup" by DR Dill in the magazine TAPPI ( Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Volume 57, No. 1 of January 1974, pages 97-100) The pulp suspension, to which the sizing agents (A) and the retention agents (B) are added, is shown in US Pat Usually a solids content of 0.1 to 5, preferably 0.3 to 3, in particular 0.3 to 1 percent by weight and a Schopper-Riegler freeness of about 10 ° to about 60 °, especially 20 to 60 °, preferably 20 to 45 °, in particular 25 to 35 °, It generally contains cellulose, in particular those made from softwood, for example pinewood, or made of hardwood, ie hardwood, for example beech wood, which, according to conventional processes, for example the sulfite or, above all, the sulfate process The fiber also contains toffsuspension, if necessary, sanded wood. Waste paper can also be contained in the fiber suspension. Also pulp suspensions made according to the so-called CMP or CTMP process (Chemimechanical and chemithermomechanical pulping processes, see for example article "Developments in Refiner Mechanical Pulping" by SA Collicutt and co-workers in TAPPI, Volume 64, No. 6 from June 1981, pages 57 to 61) manufactured, come into consideration.

Die Faserstoffsuspension kann zudem organische oder mineralische Füllmittel enthalten. Als organische Füllmittel kommen u.a. synthetische Pigmente, z.B. Polykondensationsprodukte aus Harnstoff oder Melamin und Forasldehyd mit grossen spezifischen Oberflächen, die in hochdisperser Form vorliegen und z.B. in den britischen Patentachriften 043 937 und 1 318 244 beschrieben sind, als mineralische Füllmittel u.a., Titandioxid, Calciumsulfat und vor allem Talk und/oder Kreide (Calciumcarbonat) in Betracht. In der Regel enthält die Faserstoffauspension 0 bis 40, vorzugsweise 5 bis 25, insbesondere 15 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspension, an Trockensubstanz der Füllmittel der angegebenen Art.The fiber suspension can also contain organic or mineral fillers. Organic fillers include synthetic pigments, e.g. Polycondensation products made of urea or melamine and forasldehyde with large specific surfaces, which are in highly dispersed form and e.g. in British Patent 043 937 and 1 318 244 are described as mineral fillers, among others, titanium dioxide, calcium sulfate and especially talc and / or chalk (calcium carbonate). As a rule, the fiber suspension contains 0 to 40, preferably 5 to 25, in particular 15 to 20 percent by weight, based on the solids content of the fiber suspension, of dry matter of the fillers of the type specified.

Faserstoffsuspensionen, die kein Füllmittel enthalten, können in einem breiten pH-Bereich von z.B. 6,5 bis 10,0, vor allem 7 bis 10 vorliegen. Bevorzugt sind Faserstoffsuspensionen, die gegebenenfalls durch Zusatz von Talk, vor allem Calciumcarbonat, insbesondere Kreide, einen pH-Wert von etwa 7 bis etwa 9 aufweisen.Fibrous suspensions containing no filler can be used in a wide pH range, e.g. 6.5 to 10.0, especially 7 to 10 are present. Fiber suspensions are preferred which, if appropriate by adding talc, especially calcium carbonate, especially chalk, have a pH of about 7 to about 9.

Die Faserstoffsuspension kann auch Additive enthalten, wie z.B. Stärke oder ihre Abbauprodukte, welche die Faser/Faser- oder Faser/Füllmittel-Bindung erhöhen.The fibrous suspension can also contain additives such as e.g. Starch or its degradation products that increase fiber / fiber or fiber / filler bonding.

Auch hochmolekulare Polymere der Acrylsäurereihe, z.B. Polyacrylamide mit Molekulargewichten über 1'000'000, können zur Faserstoffsuspension als Hilfsmittel zum Zurückhalten feinster Zellstoff-Faserteilchen gegeben werden, wobei minimale Einsatzmengen von etwa 0,005 bis 0,02 Gewichtsprozent, bezogen auf Trockensubstanz des Polymers und den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspensionen, genügend sind.High molecular weight polymers of the acrylic acid series, e.g. Polyacrylamides with molecular weights of more than 1,000,000 can be added to the fiber suspension as an aid to retain the finest pulp fiber particles, with minimal amounts of about 0.005 to 0.02 percent by weight, based on the dry matter of the polymer and the solids content of the fiber suspensions, being sufficient.

Die Faserstoffsuspension wird im erfindungsgemässen Verfahren auf an sich bekannte Weise auf Blattbildnern oder vorzugsweise kontinuierlich auf Papiermaschinen üblicher Bauart zu Papier oder Karton weiterverarbeitet. Nach einer Trocknung bei etwa 100 bis 140°C während etwa 0,5 bis 10 Minuten werden Papiere eines variablen Flächengewichtes von z.B. 50 bis 200 g/m2 erhalten.In the process according to the invention, the fibrous suspension is processed further in a manner known per se on sheet formers or, preferably, continuously on paper machines of conventional design to give paper or cardboard. After drying at about 100 to 140 ° C. for about 0.5 to 10 minutes, papers with a variable basis weight of, for example, 50 to 200 g / m 2 are obtained.

Wie eingangs erwähnt, enthält die wässrige Zusammensetzung zur Durchführung des erfindungsgemässen Papierleimungsverfahrens neben fakultativen üblichen Zusätzen das Leimungsmittel (A), sofern das Leimungsmittel und das Retentionsmittel (B) separat zur Faserstoffsuspension gegeben werden. In diesem Fall enthält die Zubereitung das Leimungsmittel in der Regel ganz oder vor allem teilweise in Form seiner Salze (erhalten unter Mitverwendung von z.B. Ammoniak, eines Alkyl- oder Alkanolamins oder eines Alkalimetallhydroxyds der angegebenen Art in den vorstehend angegebenen Verhältnissen). Im allgemeinen enthalten solche Zusammensetzungen 5 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsprozent an Trockensubstanz des mindestens teilweise in Salzform vorliegenden Leimungsmittels, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Zusammensetzung.As mentioned at the beginning, the aqueous composition for carrying out the paper sizing process according to the invention contains, in addition to optional customary additives, the sizing agent (A), provided that the sizing agent and the retention agent (B) are added separately to the fiber suspension. In this case, the preparation generally contains the sizing agent in whole or in part in the form of its salts (obtained using, for example, ammonia, an alkyl or alkanolamine or an alkali metal hydroxide of the type specified in the ratios given above). Generally, such compositions contain 5 to 30, preferably 5 to 20 percent by weight of dry matter of the sizing agent, which is at least partially in salt form, based on the weight of the aqueous composition.

Hingegen enthält die wässrige Zusammensetzung neben den fakultativen, üblichen Zusätzen, sofern das Leimungsmittel (A) und das Retentionsmittel (B) gleichzeitig zur Faserstoffsuspension gegeben werden,

  • (A) 2 bis 40, vorzugsweise 5 bis 30, insbesondere 5 bis 10 Gewichtsprozent Leimungsmittel (berechnet als Trockensubstanz), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zusammensetzung, wobei das Leimungsmittel gegebenenfalls in Salzform vorliegt, und
  • (B) 0,1 bis 20, vorzugsweise 0,5 bis 10, insbesondere 3 bis 8 Gewichtsprozent Retentionsmittel (berechnet als Trockensubstanz), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zusammensetzung.
On the other hand, the aqueous composition contains, in addition to the optional optional additives, provided the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added to the fiber suspension at the same time.
  • (A) 2 to 40, preferably 5 to 30, in particular 5 to 10 percent by weight of sizing agent (calculated as dry substance), based on the total weight of the aqueous composition, the sizing agent optionally being in salt form, and
  • (B) 0.1 to 20, preferably 0.5 to 10, in particular 3 to 8 percent by weight retention agent (calculated as dry substance), based on the total weight of the aqueous composition.

Die wässrigen Zusammensetzungen der angegebenen Art enthalten gegebenenfalls als übliche Zusätze oberflächenaktive Verbindungen, - z.B. Dispergatoren oder ferner Emulgatoren und/oder wasserlösliche, organische Lösungsmittel. Als Dispergatoren und Emulgatoren kommen z.B. herkömmliche Ligninsulfonate, Lignincarboxylate, Carboxymethylcellulose, Ethylenoxidaddukte von Alkylphenolen, Fettaminen, Fettalkoholen oder Fettsäuren, Fettsäureester mehrwertiger Alkohole, substituierte Benzimidazole oder Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und aromatischen Sulfonsäuren, vor allem Naphthalinsulfonsäuren, in Betracht. Weitere oberflächenaktive Verbindungen sind vorzugsweise die anionischen Tenside, insbesondere Sulfattenside, z.B. Diethanolaminlaurylsulfat, Natriumlaurylsulfat oder ethoxylierte Laurylsulfate. Mögliche wasserlösliche, organische Lösungsmittel sind aliphatische Ether mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, z.B. Dioxan, Ethylenglykol-n-butyläther oder Diethylenglykolmonobutyläther oder Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z.B. Isopropanol, Ethanol oder Methanol.The aqueous compositions of the type mentioned may contain surface-active compounds as usual additives, e.g. Dispersants or further emulsifiers and / or water-soluble organic solvents. As dispersants and emulsifiers are e.g. Conventional lignin sulfonates, lignin carboxylates, carboxymethyl cellulose, ethylene oxide adducts of alkylphenols, fatty amines, fatty alcohols or fatty acids, fatty acid esters of polyhydric alcohols, substituted benzimidazoles or condensation products from formaldehyde and aromatic sulfonic acids, especially naphthalenesulfonic acids. Further surface-active compounds are preferably the anionic surfactants, especially sulfate surfactants, e.g. Diethanolamine lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate or ethoxylated lauryl sulfates. Possible water-soluble organic solvents are aliphatic ethers with 1 to 10 carbon atoms, e.g. Dioxane, ethylene glycol n-butyl ether or diethylene glycol monobutyl ether or alcohols with 1 to 4 carbon atoms, e.g. Isopropanol, ethanol or methanol.

Sofern die wässrigen Zusammensetzungen Zusätze der angegebenen Art enthalten, beträgt das Mengenverhältnis (Komponente (A)): (Zusätze) in der Zusammensetzung 1:0,02 bis 1:0,3 vorzugsweise 1:0,05 bis 1:0,1, bezogen auf Trockensubstanz der Leimungsmittel und der Zusätze.If the aqueous compositions contain additives of the type specified, the quantitative ratio (component (A)): (additives) in the composition is 1: 0.02 to 1: 0.3, preferably 1: 0.05 to 1: 0.1, based on the dry matter of the sizing agents and additives.

Die Zusammensetzungen werden auf übliche Weise hergestellt, indem man das Leimungsmittel (A) zusammen mit dem Retentionsmittel (B) oder das Leimungsmittel (A) in der Regel teilweise in Form seines Salzes für sich allein entweder in geschmolzenem Zustand oder vorzugsweise in festem Zustand, insbesondere in pulverisierter Form, in der Regel in Gegenwart von Glasperlen und nötigenfalls von Emulgatoren (bei Leimungsmitteln in geschmolzenem Zustand) oder Dispergatoren (bei Leimungsmitteln in Pulverform) bei höchstens 90°C, vorzugsweise etwa 50 bis 85°C bei Emulsionen, insbesondere bei etwa 15 bis etwa 25°C bei Dispersionen, verrührt, wobei lagerstabile, homogene, weiterverdünnbare Emulsionen oder vorzugsweise Dispersionen erhalten werden. Da die Leimungsmittel zusammen mit-den Retentionsmitteln oder die ganz oder mindestens teilweise als Salze vorliegenden Leimungsmittel in der Regel selbst-dispergierend oder selbst-emulgierend sind, ist der Einsatz von Dispergatoren oder Emulgatoren im allgemeinen nicht unbedingt erforderlich. Dies gilt auch für den fakultativen Zusatz von Lösungsmitteln und/oder Tensiden, die nur bei ungenügender Lagerstabilität der Dispersionen oder Emulsionen eingesetzt werden.The compositions are prepared in a conventional manner by combining the sizing agent (A) together with the retention agent (B) or the sizing agent (A) usually partly in the form of its salt alone either in the molten state or preferably in the solid state, in particular in powdered form, usually in the presence of glass beads and, if necessary, emulsifiers (in the case of sizing agents in the molten state) or dispersants (in the case of sizing agents in powder form) at a maximum of 90 ° C, preferably about 50 to 85 ° C for emulsions, in particular about 15 up to about 25 ° C. in the case of dispersions, with storage-stable, homogeneous, further dilutable emulsions or preferably dispersions being obtained. Since the sizing agents together with the retention aids or the sizing agents which are present entirely or at least partially as salts are generally self-dispersing or self-emulsifying, the use of dispersants or emulsifiers is generally not absolutely necessary. This also applies to the optional addition of solvents and / or surfactants, which are only used if the dispersions or emulsions have insufficient storage stability.

Es ist auch möglich, neben dem Verfahren zur Herstellung von in der Masse alkalisch- oder neutral geleimtem Papier oder Karton ein Verfahren zur Herstellung von Papier mit geleimter Oberfläche anzuwenden, bei welchem eine Leimflotte, welche die Komponenten (A) und (B) enthält, z.B. durch Aufsprühen, vorzugsweise durch Foulardieren, in der Regel bei Raumtemperatur (15-25°C) auf das Papier aufgebracht und anschldiessend das imprägnierte Papier bei 60 bis 140°C, vorzugsweise 90 bis 110°C während 0,1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Minuten getrocknet wird. Nach dem Trocknen wird ein Papier erhalten, das einen Flächenauftrag an Leimungs- und Retentionsmittel von 50 bis 150, vorzugsweise 60 bis 120 mg/m2 aufweist. Bei dem zu leimenden Papier handelt es sich um Papiere beliebiger Art mit beliebigen Flächengewichten, z.B. um Papier und Kartons aus gebleichter oder ungebleichter Sulfit- oder Sulfat-Cellulose.It is also possible to use, in addition to the process for the production of paper or cardboard with a basic or neutral glue, a process for producing paper with a glued surface, in which a glue liquor which contains the components (A) and (B) for example by spraying, preferably by padding, generally applied to the paper at room temperature (15-25 ° C.) and then the impregnated paper at 60 to 140 ° C., preferably 90 to 110 ° C. for 0.1 to 10, preferably Is dried for 2 to 6 minutes. After drying, a paper is obtained which has a surface application of sizing and retention agent from 50 to 150, preferably 60 to 120 mg / m 2 . The paper to be glued is any type of paper with any basis weight, for example paper and cardboard boxes made from bleached or unbleached sulfite or sulfate cellulose.

Bei der Oberflächenleimung von Papier wird die dazu benötigte Leimflotte durch Verdünnen mit Wasser der vorstehend angegebenen Emulsionen oder Dispersionen, die sowohl das Leimungsmittel (A) als auch das Retentionsmittel (B) enthalten, hergestellt. Hierbei werden die Emulsionen oder Dispersionen so verdünnt, dass eine Leimflotte entsteht, die (A) 0,02 bis 0,4 vorzugsweise 0,05 bis 3, insbesondere 0,05 bis 1 Gewichtsprozent Leimungsmittel (berechnet als Trockensubstanz), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Leimflotte, wobei das Leimungsmittel gegebenenfalls in Salzform vorliegt, und (B) 0,01 bis 0,2, vorzugsweise 0,05 bis 0,1, insbesondere 0,3 bis 0,8 Gewichtsprozent Retentionsmittel (berechnet als Trockensubstanz), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Leimflotte, enthält.For the surface sizing of paper, the glue liquor required for this is prepared by diluting with water the emulsions or dispersions specified above which contain both the sizing agent (A) and the retention agent (B). The emulsions or dispersions are diluted so that a glue liquor is formed which (A) 0.02 to 0.4, preferably 0.05 to 3, in particular 0.05 to 1 percent by weight of sizing agent (calculated as dry matter), based on the total weight the aqueous glue liquor, the sizing agent optionally being in salt form, and (B) 0.01 to 0.2, preferably 0.05 to 0.1, in particular 0.3 to 0.8 percent by weight retention agent (calculated as dry substance) on the total weight of the aqueous glue liquor.

Als Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens sei erwähnt, dass in der Massenleimung Faserstoffsuspensionen der verschiedensten Art mit relativ besonders kleinen Mengen an Leimungs- und Retentionsmittel auf einfache Art und Weise zu Papier verarbeitet werden können, welches gute Leimungseigenschaften (Alkalitropfenprobe, Tintenschwimmdauer und vor allem Wasseraufnahme nach Cobb) aufweist. Dies gilt auch für die Oberflächenleimung, bei welcher die guten Leimungseffekte bereits mit geringen Flächenaufträgen an Leimungs- und Retentionsmittel erreicht werden. Insbesondere ermöglichen die geringen Flächenaufträge eine rasche Arbeitsweise, so dass bei der Trocknungstemperatur von z.B. 90 bis 110°C bereits innerhalb etwa 20 bis 40 Sekunden gute Oberflächenleimungen erzielt werden. Das verfahrensgemäss in der Masse geleimte Papier weist gute mechanische Eigenschaften, d.h. gute Festigkeiten, insbesondere eine gute Reissfestigkeit auf. Eine gute Reproduzierbarkeit des Verfahrens sowohl bei der Massen- als auch bei der Oberlächenleimung ist gewährleistet. Insbesondere können bei der Massenleimung holzschliffhaltige oder altpapierhaltige Faserstoffsuspensionen verarbeitet werden. Auch die Kompatibilität des erfindungsgemäss verwendeten Leimungsmittels mit verschiedenen Füllmitteln wie z.B. Kreide und auch verschiedenen Additiven der vorstehend angegebenen Art ist vorteilhaft. Die erfindungsgemäss verwendeten Leimungs- und Retentionsmittel weisen eine gute Kompatibilität mit den üblichen, in der Papierindustrie verwendeten Hilfsstoffen, Pigmenten, Bindemitteln, insbesondere optischen Aufhellern und sonstigen Zusatzstoffen auf. Im weiteren sind die eingesetzten Leimungs- und Retentionsmittel leicht zugänglich, preisgünstig und neigen nicht zu einer unerwünschten Schaumbildung. Zudem wird der Weissgrad des geleimten Papiers durch die Leimung nicht wesentlich beeinflusst und kann sogar unter Umständen sowohl bei der Massen-als auch bei der Oberflächenleimung verbessert werden. Vor allem ist die in der Regel überraschend hohe Lagerstabilität der Leimungsmitteldispersionen der angegebenen Art von grossem Vorteil.As an advantage of the method according to the invention, it should be mentioned that pulp suspensions of the most varied types can be easily processed into paper in mass sizing with relatively particularly small amounts of sizing and retention agent, which has good sizing properties (alkali drop test, ink floating time and, above all, water absorption according to Cobb ) having. This also applies to surface sizing, where the good sizing effects can be achieved with only small amounts of sizing and retention agent. In particular, the low area applications enable a quick working process, so that good surface sizes can be achieved within 20 to 40 seconds at the drying temperature of 90 to 110 ° C, for example. The paper sized according to the process has good mechanical properties, ie good strengths, in particular good tear strength. Good reproducibility of the process is guaranteed for both mass and surface sizing. In particular, wood pulp can be used for mass sizing Containing fibrous suspensions or those containing waste paper are processed. The compatibility of the sizing agent used according to the invention with various fillers such as chalk and also various additives of the type specified above is also advantageous. The sizing and retention agents used according to the invention have good compatibility with the customary auxiliaries, pigments, binders used in the paper industry, in particular optical brighteners and other additives. Furthermore, the sizing and retention agents used are easily accessible, inexpensive and do not tend to form undesirable foams. In addition, the degree of whiteness of the sized paper is not significantly influenced by the size and can even be improved in both the mass and the surface size under certain circumstances. Above all, the generally surprisingly high storage stability of the size dispersions of the type indicated is of great advantage.

Die in den nachfolgenden Herstellungsvorschriften und Ausführungsbeispielen angegebenen Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.The parts and percentages given in the following manufacturing instructions and working examples relate to the weight.

Herstellungsvorschriften bekannter Verbindungen als LeimungsmittelManufacturing instructions for known compounds as sizing agents Vorschrift A:Regulation A:

Zu einer Lösung von 9,8 Teilen Maleinsäureanhydrid (0,1 Mol) in 100 Teilen Chloroform wird innerhalb von 40 Minuten eine Lösung von 26,9 Teilen Stearylamin (0,1 Mol) in 100 Teilen Chloroform gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf die Rückflusstemperatur von ca. 62°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur während 6 Stunden unter Rühren gehalten. Anschliessend wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert. Man erhält als weisses Pulver 345 Teile der Verbindung der Formel (4).A solution of 26.9 parts of stearylamine (0.1 mol) in 100 parts of chloroform is added to a solution of 9.8 parts of maleic anhydride (0.1 mol) in 100 parts of chloroform within 40 minutes. The reaction mixture is heated to the reflux temperature of about 62 ° C. and kept at this temperature for 6 hours with stirring. The solvent is then distilled off under reduced pressure. 345 parts of the compound of the formula (4) are obtained as white powder.

Smp.: 90-94°C.M.p .: 90-94 ° C.

Säurezahl: 158.Acid number: 158.

Vorschrift B:Regulation B:

Man verfährt wie in Vorschrift A angegeben, setzt jedoch 27,0 Teile Stearylalkohol (0,1 mol) (statt 26,9 Teile Stearylamin) ein. Man erhält als weisses Pulver 34,7 Teile der Verbindung der Formel (5). Smp.: 57-62"CThe procedure is as described in instruction A, but 27.0 parts of stearyl alcohol (0.1 mol) (instead of 26.9 parts of stearylamine) are used. 34.7 parts of the compound of the formula (5) are obtained as white powder. M.p .: 57-62 "C.

Säurezahl: 150.Acid number: 150.

Vorschrift C:Regulation C:

Man verfährt wie in Vorschrift A angegeben, setzt jedoch 11,2 Teile Itaconsäureanhydrid (0,1 Mol) (statt 9,8 Teile Maleinsäureanhydrid) ein. Man erhält als weisses Pulver 35,8 Teile der Verbindung der Formel (6).The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of itaconic anhydride (0.1 mol) (instead of 9.8 parts of maleic anhydride) are used. 35.8 parts of the compound of the formula (6) are obtained as white powder.

Smp.: 100-108°CM.p .: 100-108 ° C

Säurezahl: 152.Acid number: 152.

Vorschrift D:Regulation D:

Man verfährt wie in Vorschrift A angegeben, setzt jedoch 11,2 Teile Citraconsäureanhydrid (0,1 Mol) und 27,0 Teile Stearylalkohol (0,1 Mol) (statt 9,8 Teilen Maleinsäureanhydrid und 26,9 Teilen Stearylamin) ein. Man erhält als weisses Pulver 34,2 Teile der Verbindung der Formel (9).The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of citraconic anhydride (0.1 mol) and 27.0 parts of stearyl alcohol (0.1 mol) (instead of 9.8 parts of maleic anhydride and 26.9 parts of stearylamine) are used. 34.2 parts of the compound of the formula (9) are obtained as white powder.

Smp. 67-70°C.Mp 67-70 ° C.

Säurezahl: 148.Acid number: 148.

Herstellungsbeispiele neuer Verbindungen als LeimungsmittelProduction examples of new compounds as sizing agents

Beispiel 1: Man verfährt wie in Vorschrift A angegeben, setzt jedoch 11,2 Teile Citraconsäureanhydrid (0,1 Mol) (statt 9,6 Teilen Maleinsäureanhydrid) ein. Man erhält als weisses Pulver 34,6 Teile der Verbindung der Formel (8).EXAMPLE 1 The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of citraconic anhydride (0.1 mol) are used (instead of 9.6 parts of maleic anhydride). 34.6 parts of the compound of the formula (8) are obtained as white powder.

Smp.: 109-113°C.M.p .: 109-113 ° C.

Säurezahl: 141.Acid number: 141.

Beispiel 2: Man verfährt wie in Vorschrift A angegeben, setzt jedoch 11,2 Teile Itaconsäureanhydrid (0,1 Mol) und 27,0 Teile Stearylalkohol (0,1 Mol) (statt 9,8 Teilen Maleinsäureanhydrid undEXAMPLE 2 The procedure is as described in instruction A, but 11.2 parts of itaconic anhydride (0.1 mol) and 27.0 parts of stearyl alcohol (0.1 mol) (instead of 9.8 parts of maleic anhydride and

26,9 Teile Stearylamin) ein. Man erhält als weisses Pulver26.9 parts of stearylamine). It is obtained as a white powder

36,6 Teile der Verbindung der Formel (7).36.6 parts of the compound of formula (7).

Smp.: 78-81*C.M.p .: 78-81 * C.

Säurezahl: 144.Acid number: 144.

ApplikationsbeispieleApplication examples

Beispiele 3 bis 8: Eine Faserstoffsuspension aus gebleichtem Birkensulfatzellstoff und Kiefernsulfatzellstoff im Gewichtsverhältnis 1:1 in Wasser von 10° dH (deutsche Härtegrade), die einen Schopper-Riegler-Mahlgrad von 35° und einen Feststoffgehalt von 0,5 % aufweist, wird mit 20 % Kreide als Füllmittel und hierauf mit 0,01 % PERCOLe 292 (kationisches, hochmolekulares (MG >1·107) Polyacrylamid) als Hilfsmittel zum Zurückhalten feinster Zellstoffaserteilchen versetzt, wobei sich der in der nachfolgenden Tabelle I angegebene pH-Wert der Faserstoffsuspension einstellt. Die Prozentangaben beziehen sich auf Trockensubstanz an Hilfs- und Füllmittel, bezogen auf den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspension.Examples 3 to 8: A pulp suspension of bleached birch sulfate pulp and pine sulfate pulp in a weight ratio of 1: 1 in water of 10 ° dH (German degrees of hardness), which has a Schopper-Riegler freeness of 35 ° and a solids content of 0.5%, is included 20% chalk as a filler and then with 0.01% PERCOL e 292 (cationic, high molecular weight (MW> 1 · 10 7 ) polyacrylamide) as an aid to retain the finest cellulose fiber particles, the pH value given in Table I below changing the Fibrous suspension sets. The percentages relate to dry matter of auxiliaries and fillers, based on the solids content of the fiber suspension.

Formulierungen des Leimungsmittels werden hergestellt, indem jeweils 7 % der angegebenen Leimungsmittel in Pulverform, wie sie bei der Herstellung anfallen, mit jeweils 3,5 % POLYMIN@ P (Polyäthylenimin eines Molekulargewichts von 10'000 bis 100'000) als Retentionsmittel in Gegenwart von entionisiertem Wasser und von Glasperlen mit einem Durchmesser von 2 mm bei Raumtemperatur (15 bis 25°C) verrührt werden. Die erhaltenen Dispersionen sind giessbar, homogen und lagerstabil. Die Prozentangaben geben den Trockensubstanzgehalt an Leimungs- bzw. Retentionsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung, an.Formulations of the sizing agent are prepared by in each case 7% of the stated sizing agents in powder form, as are obtained in the production, with 3.5% each of POLYMIN @ P (polyethyleneimine with a molecular weight of 10,000 to 100,000) as the retention agent in the presence of deionized water and glass beads with a diameter of 2 mm at room temperature (15 to 25 ° C). The dispersions obtained are pourable, homogeneous and stable in storage. The percentages indicate the dry matter content of sizing or retention agent, based on the total weight of the formulation.

Nun wird die wässrige Formulierung des Leimungsmittels und des Retentionsmittels zur Faserstoffsuspension so gegeben, dass die in der nachfolgenden Tabelle I ebenfalls angegebene Einsatzmenge an Trockensubstanz des Leimungsmittels, bezogen auf den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspension, entsteht. Anschliessend wird die Faserstoffsuspension in einem Labor-Blattbildner "Formette Dynamique" der Fa. Allimand, Grenoble, Frankreich, zu Papierblättern verarbeitet, die nach der Trocknung bei 130°C während 3 Minuten ein Flächengewicht von 80 g/m2 aufweisen.The aqueous formulation of the sizing agent and the retention agent is now added to the fiber suspension in such a way that the amount used is also given in Table I below Dry substance of the sizing agent, based on the solids content of the fiber suspension, arises. The fiber suspension is then processed in a laboratory sheet former "Formette Dynamique" from Allimand, Grenoble, France, to paper sheets which, after drying at 130 ° C. for 3 minutes, have a basis weight of 80 g / m 2 .

Beide Oberflächen der erhaltenen Papierblätter, d.h. die auf der Siebseite des Blattbildners erhaltene Oberfläche und die Gegen- oder Oberseite werden auf ihre Leimungseigenschaften gesprüft. Zu diesem Zweck wird die Wasseraufnahme nach Cobb bei 30 Sekunden Einwirkungsdauer (WA Cobb30) gemäss DIN 53 132 gemessen. Die Ergebnisse der WA Cobb30-Messungen in g/m2 der Siebseite (SS) und Oberseite (OS) nach der Trocknung bei 130°C und nach einer Lagerung von einem Tag bei 23°C und einer relativer Feuchtigkeit von 50 % sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben. Je geringer die Wasseraufnahme, desto besser ist die Leimung des Papiers. WA Cobb30 Werte über 100 entsprechen einer völlig unbefriedigenden Leimung des Papiers.

Figure imgb0019
Aehnliche Ergebnisse werden erzielt, wenn man anstelle von POLYMIN® P als Retentionsmittel CATO® 110 (kationisch modifizierte Stärke, die mit einem quaternären Ammoniumgruppen enthaltenden Propylenoxyd modifiziert ist und deren pH-Wert der 25 %igen Anschlämmung in destilliertem Wasser bei 20°C 4,2 bis 4,6 beträgt), POSAMYLe E7 (kationisch modifizierte Stärke mit einem Stickstoffgehalt von 0,4 %), einer mit Trimethylglycidylammoniumchlorid kationisch modifizierten, nativen Kartoffelstärke, deren Stickstoffgehalt 1,3 % beträgt, ein Kondensationsprodukt aus Dicyandiamid und Triethylentetramin, das mit Epichlorhydrin weiter umgesetzt und z.B. gemäss Beispiel 2 der deutschen Offenlegungsschrift 2 710 061 hergestellt wird, ein Epichlorhydranaddukt eines Umsetzungsproduktes aus Diethylendiamin und Adipinsäure, das z.B. gemäss Beispiel 1 der britischen Patentschrift 865 727 hergestellt wird, ein Umsetzungsprodukt aus Dicyandiamid, Formaldehyd, Ammoniumchlorid und Ethylendiamin, das z.B. gemäss Beispiel 1 der US-Patentschrift 3 491 061 hergestellt wird, oder RETAMINOL® K (Polyethylenimin eines Molekulargewichtes von 20'000 bis 40'000) einsetzt. Auch Gemische der Retentionsmittel der vorstehend angegebenen Art kommen hierbei in Betracht. Zur Erzielung guter Ergebnisse ist nötigenfalls ein Zusatz von Dispergatoren, insbesondere von Kondensationsprodukten aus Formaldehyyd und Naphthalinsulfonsäuren oder von Carboxymethylcellulose vorteilhaft. Hingegen wird nur eine schlechte Leimung mit Cobb-Werten von etwa 150 bis etwa 200 erhalten, wenn man ein Leimungsmittel gemäss Vorschrift A, B, C oder D oder gemäss Beispiel 1 oder 2, jedoch kein Retentionsmitel, oder ein Retentionsmittel der vorstehend angegebenen Art, jedoch kein Leimungsmittel einsetzt.Both surfaces of the paper sheets obtained, ie the surface obtained on the screen side of the sheet former and the opposite or top side, are tested for their sizing properties. For this purpose, the water absorption according to Cobb is measured after 30 seconds of exposure (WA Cobb 30 ) according to DIN 53 132. The results of the WA Cobb 30 measurements in g / m 2 of the sieve side (SS) and top side (OS) after drying at 130 ° C and after storage for one day at 23 ° C and a relative humidity of 50% are in given in Table I below. The lower the water absorption, the better the size of the paper. WA Cobb 30 values over 100 correspond to a completely unsatisfactory sizing of the paper.
Figure imgb0019
Similar results are obtained if instead of POLYMIN® P as a retention agent CATO® 110 (cationically modified starch, which is modified with a quaternary ammonium group-containing propylene oxide and its pH value of the 25% suspension in distilled water at 20 ° C. 4, 2 to 4.6), POSAMYL e E7 (cationically modified starch with a nitrogen content of 0.4%), a native potato starch cationically modified with trimethylglycidylammonium chloride, the nitrogen content of which is 1.3%, a condensation product of dicyandiamide and triethylene tetramine, the further reacted with epichlorohydrin and produced, for example, according to Example 2 of German Offenlegungsschrift 2,710,061, an epichlorohydran adduct of a reaction product of diethylenediamine and adipic acid, which is produced, for example, according to Example 1 of British Patent 865 727, a reaction product of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium chloride and ethylenediamine , for example according to Beis 1 of US Pat. No. 3,491,061 is produced, or RETAMINOL® K (polyethyleneimine with a molecular weight of 20,000 to 40,000) is used. Mixtures of the retention agents of the type specified above are also suitable here. If necessary, to obtain good results, it is advantageous to add dispersants, in particular condensation products of formaldehyde and naphthalenesulfonic acids or carboxymethyl cellulose. On the other hand, only poor sizing with Cobb values of about 150 to about 200 is obtained if a sizing agent according to regulation A, B, C or D or according to example 1 or 2, but not a retention agent, or a retention agent of the type specified above is obtained, but does not use sizing agents.

Beispiele 9 bis 15: Man verfährt wie in Beipielen 5 bis 8 angegeben, gibt jedoch das Leimungsmittel und das Retentionsmitel separat zur Faserstoffsuspension, wobei die angegebene Menge (in %) Leimungsmittel in Pulverform bei Raumtemperatur (15 bis 25°C) in Gegenwart von Wasser und Glasperlen mit einer wässrigen, 5 %igen Ammoniaklösung zu einer selbstemulgierenden, ebenfalls giessbaren, homogenen und lagerstabilen Emulsion verrührt werden und wobei die in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Formulierungen des Leimungsmittels entstehen. Die angegebenen Val % bedeuten die Anzahl Aequivalente an Ammoniak für 100 Aequivalente, bezogen auf die Anzahl vorhandener, acider Gruppen der jeweils eingesetzten Leimungsmittel. 10 Sekunden nach der Zugabe der angegebenen Einsatzmenge an Trockensubstanz POLYMIN® P als Retentionsmittel wird die Faserstoffsuspension mit jeweils der angegebenen Einsatzmenge an Trockensubstanz des Leimungsmittels versetzt, wobei sich die Einsatzmenge an Leimungs- und Retentionsmittel auf den Feststoffgehalt der Faserstoffsuspension beziehen. Die Leimungsergebnisse sind ebenfalls aus der Tabelle II zu entnehmen.

Figure imgb0020
Bei Verwendung von 10 bis 300 Val % Ammoniak oder Natriumhydroxid (als 5 %ige wässrige Lösung) zur Formulierung des Leimungsmittels werden ähnlich gute Leimungsergebniase wie die in Tabelle II angegebenen erhalten.Examples 9 to 15: The procedure is as given in Examples 5 to 8, but the sizing agent and the retention agent are added separately to the fiber suspension, the stated amount (in%) of sizing agent in powder form at room temperature (15 to 25 ° C.) in the presence of water and glass beads with an aqueous, 5% ammonia solution to a self-emulsifying, also pourable, homogeneous and storage-stable emulsion and the formulations of the sizing agent given in Table II below are formed. The Val% indicated mean the number of equivalents of ammonia for 100 equivalents, based on the number of acidic groups present in the sizes used. 10 seconds after the addition of the specified amount of dry substance POLYMIN® P as a retention agent, the fiber suspension is mixed with the specified amount of dry substance of the sizing agent, the amount of sizing and retention agent being based on the solids content of the fiber suspension. The sizing results are also shown in Table II.
Figure imgb0020
When using 10 to 300 val% ammonia or sodium hydroxide (as a 5% aqueous solution) for the formulation of the sizing agent, similarly good sizing results are obtained as those given in Table II.

Aehnliche Ergebnisse werden auch erzielt, wenn man zur Faserstoffsuspension das Leimungsmittel zuerst und 10 Sekunden hierauf das Retentionsmittel gibt. Das gleiche gilt auch, wenn auf die Zugabe von PERCOL® 292 verzichtet wird. Aehnliche Ergebnisse werden ebenfalls erzielt, wenn man anstelle von Kreide als Füllmittel Talk einsetzt. Auch bei Einsatz von holzschliffhaltigen Faserstoffsuspensionen werden gute Leimungsergebnisse erhalten.Similar results are also achieved if the sizing agent is added to the fiber suspension first and then the retention agent is added for 10 seconds. The same also applies if PERCOL® 292 is not added. Similar results are also achieved if talc is used as filler instead of chalk. Good sizing results are obtained even when using pulp suspensions containing wood pulp.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von alkalisch- oder neutralgeleimtem Papier oder Karton, dadurch gekennzeichnet, dass man zu wässrigen, cellulosehaltigen, gegebenenfalls füllmittelhaltigen Faserstoffsuspensionen, die in Abwesenheit von Säuren oder latent sauren Sulfaten einen pH-Wert von mindestens 6,5 aufweisen, mindestens (A) ein anhydridgruppenfreies, aliphatisches, ungesättigtes Leimungsmittel, welches eine einzige N-Alkyl- oder N-Alkenylamidgruppe oder Alkyl- oder Alkenylestergruppe mit je mindestens 6 Kohlenstoffatomen im Alkyl- oder Alkenylrest als hydrophoben Substituenten und mindestens eine anionische, in Salzform vorliegende oder acide Gruppe aufweist und (B) ein polymeres, kationisches Retentionsmittel in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig hinzugibt. 1. A process for the production of alkaline or neutral sized paper or cardboard, characterized in that aqueous, cellulose-containing, optionally filler-containing fiber suspensions which have a pH of at least 6.5 in the absence of acids or latent acid sulfates (A) an anhydride group-free, aliphatic, unsaturated sizing agent which has a single N-alkyl or N-alkenylamide group or alkyl or alkenyl ester group each having at least 6 carbon atoms in the alkyl or alkenyl radical as hydrophobic substituents and at least one anionic salt form or acidic Has group and (B) adding a polymeric, cationic retention agent in any order or simultaneously. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente (A) das N-C6-C22-Alkyl- oder N-C6-C22-Alkenylhalbamid oder den C6-C22-Alkyl- oder Cs-Czz-Alkenylhalbester einer aliphatischen, ungesättigten Dicarbonsäure oder deren Salze einsetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that as component (A) the NC 6 -C 22 alkyl or NC 6 -C 22 alkenyl hemamide or the C 6 -C 22 alkyl or C s -Czz- Alkenyl half-ester of an aliphatic, unsaturated dicarboxylic acid or its salts. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente (A) Leimungsmittel einsetzt, die gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formel
Figure imgb0021
darstellen, worin Di geradkettiges oder verzweigtes Alkenylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Ethinylen, Ri Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 1 oder 2 Doppelbindungen und X -NH-oder -0- bedeuten.
3. The method according to claim 2, characterized in that sizing agent is used as component (A), the compounds of the formula which may be in salt form
Figure imgb0021
represent in which Di is straight-chain or branched alkenylene having 2 to 6 carbon atoms or ethynylene, R i alkyl or alkenyl having 6 to 22 carbon atoms and 1 or 2 double bonds and X is -NH-or -0-.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente (A) Leimungsmittel einsetzt, die gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formel
Figure imgb0022
darstellen, worin D2 geradkettiges oder verzweigtes Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, R2 Alkyl oder Alkenyl mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen und X -NH- oder -0- bedeuten.
4. The method according to claim 3, characterized in that sizing agent is used as component (A), the compounds of the formula which are optionally present in salt form
Figure imgb0022
represent in which D 2 is straight-chain or branched alkenylene having 2 or 3 carbon atoms, R 2 is alkyl or alkenyl having 16 to 20 carbon atoms and X is -NH- or -0-.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Komponente (A) Leimungsmittel einsetzt, die gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formel
Figure imgb0023
darstellen, worin D3 einen zweiwertigen Rest der Formel
Figure imgb0024
Figure imgb0025
oder
Figure imgb0026
bedeutet und R2 und X die in Anspruch 4 angegebenen Bedeutungen haben.
5. The method according to claim 4, characterized in that sizing agent is used as component (A), the compounds of the formula which are optionally present in salt form
Figure imgb0023
represent, wherein D 3 is a divalent radical of the formula
Figure imgb0024
Figure imgb0025
or
Figure imgb0026
means and R 2 and X have the meanings given in claim 4.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Retentionsmittel (B) ein Polyalkylenimin; Epihalogenhydrin-Addukte von Umsetzungsprodukten aus Polyalkylenpolyaminen und aliphatischen Dicarbonsäuren oder von Umsetzungsprodukten aus Polyalkylenpolyaminen, Dicyandiamid und gegebenenfalls unveresterten oder mit Alkanolen veresterten, organischen Dicarbonsäuren; Umsetzungsprodukte aus Dicyandiamid, Formaldehyd, Ammoniumsalzen starker anorganischer Säuren und Alkylendiaminen oder Polyalkylenpolyaminen; kationisch modifizierte Stärken oder Kohlenhydrate aus Johannisbrot- oder Guarkernmehl; Copolymerisate auf Basis von Polyamid-Aminen; oder Umsetzungsprodukte aus Epihalogenhydrinen und polymerisierten Diallylaminen einsetzt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a polyalkyleneimine as the retention agent (B); Epihalohydrin adducts of reaction products from polyalkylene polyamines and aliphatic dicarboxylic acids or of reaction products from polyalkylene polyamines, dicyandiamide and optionally unesterified or esterified with alkanols, organic dicarboxylic acids; Reaction products of dicyandiamide, formaldehyde, ammonium salts of strong inorganic acids and alkylene diamines or polyalkylene polyamines; cationically modified starches or carbohydrates from carob or guar gum; Copolymers based on polyamide amines; or reaction products of epihalohydrins and polymerized diallylamines. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension einen pH-Wert von mindestens 7,0 aufweist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fibrous suspension has a pH of at least 7.0. 8. Wässrige Zusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Leimungsmittel (A) und das Retentionsmittel (B) in beliebiger Reihenfolge separat zur Faserstoffsuspension gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Leimungsmittel (A), mindestens teilweise in Form von Salzen, und gegebenenfalls übliche Zusätze enthält.8. Aqueous composition for performing the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added separately in any order to the fiber suspension, characterized in that they, at least partially, the sizing agent (A) in the form of salts, and optionally contains conventional additives. 9. Wässrige Zusammensetzung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Leimungsmittel (A) und das Retentionsmittel (B) gleichzeitig zur Faserstoffsuspension gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie (A) 2 bis 40 Gewichtsprozent Leimungsmittel, (B) 0,1 bis 20 Gewichtsprozent Retentionsmittel,
bezogen jeweils auf Trockensubstanz von (A) und (B) und auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zusammensetzung, und gegebenenfalls übliche Zusätze enthält.
9. Aqueous composition for carrying out the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the sizing agent (A) and the retention agent (B) are added simultaneously to the fiber suspension, characterized in that they (A) 2 to 40 weight percent sizing agent, (B) 0.1 to 20 weight percent retention aid,
based in each case on the dry substance of (A) and (B) and on the total weight of the aqueous composition, and optionally containing customary additives.
10. Nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 geleimtes Papier oder geleimter Karton.10. According to the method according to any one of claims 1 to 7 sized paper or cardboard. 11. Verwendung der Komponente (A) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Leimen von Papier oder Karton.11. Use of component (A) according to one of claims 1 to 5 for gluing paper or cardboard. 12. Gegebenenfalls in Salzform vorliegende Verbindungen der Formel
Figure imgb0027
oder
Figure imgb0028
worin R1 Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet.
12. If appropriate, compounds of the formula present in salt form
Figure imgb0027
or
Figure imgb0028
wherein R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22 carbon atoms.
13. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Fettamin der Formel
Figure imgb0029
worin R1 Alkyl oder Alkenyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit Citraconsäureanhydrid oder einen Fettalkohol der Formel
Figure imgb0030
worin R1 die angegebenen Bedeutungen hat, mit Itaconsäureanhydrid umsetzt.
13. A process for the preparation of the compounds according to claim 12, characterized in that a fatty amine of the formula
Figure imgb0029
wherein R 1 is alkyl or alkenyl having 6 to 22 carbon atoms, with citraconic anhydride or a fatty alcohol of the formula
Figure imgb0030
wherein R 1 has the meanings given, reacted with itaconic anhydride.
EP85810409A 1984-09-13 1985-09-09 Process for preparing alkaline or neutral sized paper or cardboard with anionic, hydrophobic sizing agents and cationic retention aids Withdrawn EP0176479A1 (en)

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