EP0701019A1 - Amphotere Leimungsmittel für Papier und ein Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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EP0701019A1
EP0701019A1 EP94109540A EP94109540A EP0701019A1 EP 0701019 A1 EP0701019 A1 EP 0701019A1 EP 94109540 A EP94109540 A EP 94109540A EP 94109540 A EP94109540 A EP 94109540A EP 0701019 A1 EP0701019 A1 EP 0701019A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
amphoteric
sizing agent
agent according
copolymer
ester
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Withdrawn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
EP94109540A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Bung
Zvi Pelah
Karl-Heinz Hetterich
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.)
BK Giulini Chemie GmbH
Original Assignee
Giulini Chemie GmbH
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 Giulini Chemie GmbH filed Critical Giulini Chemie GmbH
Priority to EP94109540A priority Critical patent/EP0701019A1/de
Publication of EP0701019A1 publication Critical patent/EP0701019A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16—Sizing or water-repelling agents

Definitions

  • the present invention relates to new amphoteric sizing agents for paper sizing and a process for their production.
  • EP-A1 0 513 802 describes anionic sizing agents which can be obtained by mixing alkenyl succinic acids with polyalkylene polyamines.
  • the corresponding alkenylsuccinic anhydrides are first obtained by reacting maleic anhydride with either a straight-chain or branched alpha-olefin, the olefin containing 6 to 20 carbon atoms in the chain.
  • the corresponding acids are obtained from the anhydrides by equimolar reaction with water.
  • an alkenylsuccinic acid obtained in this way is mixed with a polyalkylene-polyamine, condensation with elimination of water occurring in this step.
  • the polyalkylene-polyamine used can include ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine and pentaethylene hexamine.
  • the reaction product of alkenylsuccinic acid with the amine can be used in the form of an aqueous solution with a solids content of approx. 30%.
  • DE-PS 41 33 123 describes the use of copolymers which are used in the form of their aqueous dispersions as anionic sizing agents.
  • EP B1 0 307 778 discloses surface sizing agents for paper which are in the form of aqueous or aqueous-alcoholic alkali, amine or ammonium salt solutions. They are obtained from copolymers of maleic anhydride and diisobutylene and optionally another vinyl monomer by means of a radical polymerization. The anhydride groups of the copolymers are reacted up to 1 to 60% by weight, based on the anhydride groups, with a mixture of C1-C12-aliphatic monoalcohols and aminoalcohols.
  • Isobutylene, styrene, methylstyrene, allyl alcohol or isobutyl vinyl ether are preferably used as vinyl monomers to form the copolymer.
  • alcohols are methanol, ethanol, n-propanol, n- and i-butanol, n-pentanol, and some alicyclic alcohols, e.g. Cyclohexanol and others used.
  • Suitable amino alcohols are methylaminoethanol, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2-propanol, diethanolamine and others.
  • DE-OS 36 15 855 paper sizing agents and their preparation are described.
  • the process is characterized in that alpha-olefins are reacted with maleic anhydride in a molar ratio of alpha-olefin to MA from 1: 0.8 to 1: 2 to give a copolymer with an average molecular weight of 3,000 to 30,000, and the copolymer is neutralized with a polyamine and the partially neutralized imidamine is diluted with water to a 5 to 50% by weight emulsion and then quaternized with epichlorohydrin.
  • the sizing agent thus produced is cationically charged and should be stable in storage.
  • the sizing agents cited here are either anionically or cationically charged.
  • the surface charge of the sizing agent naturally affects its suitability in certain special cases, especially when e.g. Aluminum sulfate or other charged paper chemicals, optical brighteners, color pigments, etc. can be used together with the sizing agent.
  • a copolymer of maleic anhydride and a Olefin, preferably a C12 to C18 alpha olefin produced by a radical polymerization (intermediate I).
  • This copolymer is reacted with an alkanol containing 1-4 carbon atoms, preferably methanol or ethanol, to give a copolymer half-ester or a half-ester salt with further addition of an aqueous solution of an alkali salt, for example an alkali hydroxide, an amine, but preferably sodium hydroxide.
  • an alkali salt for example an alkali hydroxide, an amine, but preferably sodium hydroxide.
  • the product thus obtained is then subjected to distillation, in which the organic solvent is removed.
  • the intermediate II is obtained in the form of an aqueous solution of the salt of the copolymer half-ester.
  • the intermediate II is then reacted with a polyamine and / or a polyamidoamine in aqueous solution, the condensation to the end product, the amphoteric sizing agent according to the invention, taking place.
  • the condensation takes place in an aqueous medium, the half ester groups of the intermediate II being amidated.
  • the amidation causes crosslinking, the progress of which can be recognized by a significant increase in viscosity.
  • the reaction is stopped by cooling and by adding water.
  • the solution thus obtained is the ready-to-use, amphoteric sizing agent according to the invention.
  • the preliminary product I can be produced by known methods. Accordingly, the maleic anhydride with the corresponding olefin is obtained by a radical polymerization.
  • the monomer component used is 1 or alpha-olefins which contain 8-22, preferably those which contain 12-18, carbon atoms, or else branched olefins which are obtained by oligomerization of the propene, butene and isobutene.
  • the radical polymerization is carried out in a solvent, preferably o-xylene, or with an excess of the alkene component as a solvent.
  • the initiators known in radical polymerization for example Butyl hydroperoxide used.
  • the polyamidoamine component required for producing the sizing agent according to the invention can be obtained by condensing a mono- or polybasic, aliphatic or aromatic carboxylic acid, preferably a dibasic aliphatic carboxylic acid, in particular 1,4-butanedicarboxylic acid (adipic acid) with a polyalkylene polyamine.
  • a mono- or polybasic, aliphatic or aromatic carboxylic acid preferably a dibasic aliphatic carboxylic acid, in particular 1,4-butanedicarboxylic acid (adipic acid)
  • adipic acid 1,4-butanedicarboxylic acid
  • the polyamidoamine component is a water-soluble condensation product of adipic acid and diethylene triamine.
  • a cylindrical, 1 liter double-walled stainless steel reaction vessel served as the apparatus.
  • the heating was carried out indirectly by means of heat transfer oil via a regulated thermostat.
  • the apparatus was equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer and additional filling opening over the lid. It was filled with 340 g of a C18-alpha olefin (commercial product from Shell-Chemie, with the name Shop-Olefin R ) corresponding to 1.36 mol and 120 g of o-xylene and heated to 120 ° C. Thereafter, 130 g (1.32 mol) of maleic anhydride were metered in approximately equal portions every 15 minutes over a period of 3 hours.
  • Example 2 The procedure was as in Example 1, but after the polymerization had ended, the solvent was not distilled off, but the polymer solution was cooled to below 80 ° C. and 45 g of methanol (1.40 mol) were added. A homogeneous solution of the half ester of the copolymer resulted. The solution of 47.5 g of NaOH (1.19 mol) in 2000 g of demineralized water was then added to this solution with thorough mixing within 60 minutes. The temperature was kept at about 60 ° C. A milky white emulsion was obtained which was subjected to steam distillation to remove the organic solvents.
  • the sizing agents listed in Table 3 were added to this starch solution and circulated through the size press.
  • the papers had a glue liquor absorption of 54%, that is to say that the actual glue concentration ingested was 54% of the values listed in Table 3.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neue amphotere Leimungsmittel, die in Form ihrer wässrigen Dispersion eingesetzt werden. Sie sind erhältlich durch Polykondensation eines Copolymer-Halbestersalzes mit einem Polyamin und/oder Polyamidoamin im wässrigen Medium. Das Copolymer Halbestersalz wird durch radikalische Polymerisation von Maleinsäureanhydrid mit einem 8-22 Kohlenstoffe enthaltenden alpha-Olefin hergestellt. Das neue amphotere Leimungsmittel ist für die Leimung von Papiererzeugnissen im weitem pH Bereich einsetzbar.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft neue amphotere Leimungsmittel für die Papierleimung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
    • Stand der Technik:
  • In der EP-A1 0 513 802 werden anionische Leimungsmittel beschrieben, die erhältlich sind durch Vermischen von Alkenylbernsteinsäuren mit Polyalkylen-Polyaminen. Die entsprechenden Alkenylbernsteinsäureanhydride werden zunächst erhalten, in dem man Maleinsäureanhydrid mit einem, entweder geradkettigem oder verzweigtem alpha-Olefin, umsetzt, wobei das Olefin 6 bis 20 Kohlenstoffatome in der Kette enthält. Durch äquimolare Umsetzung mit Wasser erhält man aus den Anhydriden die entsprechenden Säuren. Im weiteren Verlauf wird eine so erhaltene Alkenylbernsteinsäure mit einem Polyalkylen-Polyamin vermischt, wobei bei diesem Schritt Kondensation unter Wasserabspaltung eintritt. Um das Material wasserlöslich zu machen, werden die noch freien Carboxylgruppen schließlich mit Alkali verseift. Als Polyalkylen-Polyamin kann man unter anderen Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Pentaethylenhexamin einsetzen.
  • Das Reaktionsprodukt der Alkenylbernsteinsäure mit dem Amin ist in Form einer wässrigen Lösung mit ca. 30 % Feststoffgehalt einsetzbar.
  • In der DE-PS 41 33 123 wird die Verwendung von Copolymerisaten beschrieben, die in Form ihrer wässrigen Dispersionen als anionische Leimungsmittel eingesetzt werden.
  • Sie entstehen durch die Umsetzung bzw. Polymersation von 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoolefinen (a) mit Maleinsäureanhydrid (b1) oder Itaconsäureanhydrid (b2). Sie stellen Copolymerisate mit Molmassen von 800 bis 100000 g/Mol dar und sind partiell neutralisiert mit Alkalimetallbasen, Ammoniak oder Aminen oder Morpholin zu Halbamiden. Die Amidierung durch Morpholin kann so erfolgen, daß man das Morpholin zu einer Schmelze der bei der Substanzpolymerisation erhältlichen Copolymerisaten so durchführt, daß 10 bis 50 Mol. % der aus den einpolymerisierten Monomeren (b1+b2) insgesamt entstehenden Carboxylgruppen mit Morpholin amidiert sind. Die hier bekanntgemachten Leimungsmittel sind anionisch aufgebaut, und haben deshalb nur ein begrenztes Anwendungspotential in der Papierleimung.
  • In der EP B1 0 307 778 sind Oberflächenleimungsmittel für Papier offenbart, die in Form wässriger oder wässrig-alkoholischer Alkali,- Amin oder Ammoniumsalzlösungen vorliegen. Sie werden erhalten aus Copolymerisaten aus Maleinsäureanhydrid und Diisobutylen und gegebenenfalls einem weiteren Vinylmonomeren mittels einer radikalischen Polymerisation. Die Anhydridgruppen der Copolymeren sind bis zu 1 bis 60 Gew.%, bezogen auf die Anhydridgruppen, mit einem Gemisch aus C1-C12-aliphatischen Monoalkoholen und Aminoalkoholen umgesetzt. Als Vinylmonomeren zur Bildung des Copolymeren werden bevorzugt Isobutylen, Styrol, Methylstyrol, Allylalkohol, oder Isobutylvinylether eingesetzt. Als Alkohole werden Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-und i-Butanol, n-Pentanol, sowie einige alicyclische Alkohole, z.B. Cyclohexanol u.a. eingesetzt.
  • Als Aminoalkohole kommen Methylaminoethanol, 3-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-propanol, Diethanolamin u.a. in Frage. Bei diesem, auch rein anionischen, Leimungsmittel ist es nachteilig, daß es bei geringen Veränderungen des pH-Wertes zu Ausflockungen kommt, was das Leimungspotential dieses Leimungsmittels erheblich verringert.
  • In der DE-OS 36 15 855 sind Papierleimungsmittel, sowie deren Herstellung beschrieben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man alpha-Olefine mit Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis alpha-Olefin zu MSA von 1:0,8 bis 1:2 zu einem Copolymerisat mit einem durchschnittlichem Molekulargewicht von 3000 bis 30.000 umsetzt, das Copolymerisat mit einem Polyamin neutralisiert und das teilneutralisierte Imidamin mit Wasser zu einer 5 bis 50 Gew. % Emulsion verdünnt und dann mit Epichlorhydrin quaterniert. Das so hergestellte Leimungsmittel ist kationisch geladen und soll lagerstabil sein.
  • Die hier zitierten Leimungsmittel sind entweder anionisch oder kationisch geladen. Die Oberflächenladung des Leimungsmittels beeinflußt natürlich seine Eignung in bestimmten Spezialfällen, vor allem dann, wenn z.B. Aluminiumsulfat oder andere geladene Papierchemikalien, optische Aufheller, Farbpigmente u.ä. mit dem Leimungsmittel gemeinsam zum Einsatz kommen.
  • Es bestand also die Aufgabe, ein amphoteres Leimungsmittel zu finden, das universell in jedem Leimungsvorgang optimale Leimung gewährleistet, vor allem aber einsetzbar ist, sowohl in sauren, als auch in alkalischen Leimflotten und dabei stabil bleibt auch gegenüber weiteren Leimflottenzusätzen, z.B. Stärke u.a.
  • Die vorstehende Aufgabe konnte durch die Bereitstellung eines neuen amphoteren Leimungsmittels gelöst werden, das durch eine Polykondensation gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 erhältlich ist.
  • In der ersten Stufe wird ein Copolymer aus Maleinsäureanhydrid und einem Olefin, bevorzugt ein C₁₂ bis C₁₈ alpha-Olefin durch eine radikalische Polymerisation hergestellt, (Vorprodukt I). Dieses Copolymere wird mit einem 1-4 Kohlenstoffatome enthaltendem Alkanol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol zu einem Copolymer-Halbester umgesetzt bzw. zu einem Halbestersalz unter weiterer Zugabe von einer wässrigen Lösung eines Alkalisalzes, z.B. eines Alkalihydroxids, eines Amins, vorzugsweise jedoch von Natriumhydroxid. Das so erhaltene Produkt wird anschließend einer Destillation unterworfen, bei der man das organische Lösungsmittel entfernt. Dabei erhält man das Vorprodukt II. in Form einer wässrigen Lösung des Salzes des Copolymer-Halbesters. Das Vorprodukt II wird dann mit einem Polyamin und/oder einem Polyamidoamin in wässriger Lösung umgesetzt, wobei die Kondensation zum Endprodukt, dem erfindungsgemäßen amphoteren Leimungsmittel stattfindet. Die Kondensation findet in wässrigem Medium statt, wobei die Halbestergruppen des Vorpoduktes II amidiert werden. Die Amidierung bewirkt eine Vernetzung , deren Fortschreiten an einer deutlichen Viskositätserhöhung erkennbar ist. Beim Erreichen der gewünschten Viskosität wird die Reaktion durch Abkühlen und durch Wasserzugabe gestoppt. Die so erhaltene Lösung ist das bereits gebrauchsfertige, erfindungsgemäße, amphotere Leimungsmittel.
  • Die Herstellung des Vorpoduktes I kann nach bekannten Methoden erfolgen. Demnach wird das Maleinsäureanhydrid mit dem entsprechenden Olefin durch eine radikalische Polymersation erhalten. Als Monomer-Komponente werden 1 oder alpha-Olefine, die 8-22, bevorzugt solche, die 12-18 Kohlenstoffatome enthalten, verwendet, bzw. auch verzweigte Olefine, die durch Oligomerisation des Propens, Butens, Isobutens erhalten werden. Die radikalische Polymerisation wird in einem Lösungsmittel, vorzugsweise o-Xylol, bzw. mit einem Überschuß der Alkenkomponente als Lösungsmittel, durchgeführt. Es werden hier die in radikalischen Polymerisation bekannten Initiatoren z.B. Butylhydroperoxid, eingesetzt.
  • Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leimungsmittels benötigte Polyamidoamin-Komponente kann durch Kondensation einer ein- oder mehrbasischen, aliphatischen oder aromatischen Carbonsäure, vorzugsweise einer dibasischen aliphatischen Carbonsäure, insbesondere 1,4-Butandicarbonsäure (Adipinsäure) mit einem Polyalkylenpolyamin erhalten werden.
  • Die Polyamidoamin-Komponente ist ein wasserlösliches Kondensationsprodukt aus Adipinsäure und Diethylentriamin.
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern den Erfindungsgegenstand nun näher:
    • Beispiel 1 Herstellung des Vorpoduktes I (Copolymer aus Maleinsäueranhydrid und Olefin)
  • Als Apparatur diente ein zylindrisches, 1 l-fassendes doppelwandiges Edelstahlreaktionsgefäß. Die Beheizung erfolgte indirekt mittels Wärmeträgeröl über einen geregelten Thermostaten. Über den Deckel war die Apparatur mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und zusätzlicher Einfüllöffnung versehen. Es wurde 340 g eines C₁₈-alpha-Olefins (Handelsprodukt der Shell-Chemie, mit der Bezeichnung Shop- OlefinR) entsprechend 1,36 Mol und 120 g o-Xylol eingefüllt und auf 120 °C aufgeheizt. Danach wurden 130 g (1,32 Mol) Maleinsäureanhydrid über einen Zeitraum von 3 Stunden in etwa gleichen Teilmengen alle 15 Minuten zudosiert. Während dieser Zeit wurden gleichzeitig alle 30 Minuten jeweils 1,3 g tert.-Butylhydroperoxid zugefügt. Nach jeder Maleinsäuerezugabe kam es zu einer exothermen Reaktion, die gegen Ende der Zugabe abgeklungen ist. Nach der letzten Zugabe wurde die Temperatur auf 155-160 °C erhöht und weitere 2 Stunden nachgerührt. Innerhalb dieser Zeit wurde noch zweimal jeweils 1,3 g tert.-Butylhydroperoxid nachgegeben. Anschließend wurde unter vermindertem Druck o-Xylol und noch überschüssiges Olefin abdestilliert.
    • Beispiel 2 (Herstellung des Halbestersalzes)
  • Es wurde verfahren wie unter Bespiel 1, jedoch wurde nach beendeter Polymerisation das Lösungsmittel nicht abdestilliert, sondern die Polymerlösung auf unter 80 °C abgekühlt und mit 45 g Methanol (1,40 Mol) versetzt. Es entstand eine homogene Lösung des Halbesters des Copolymeren. Zu dieser Lösung wurde dann innerhalb von 60 Minuten die Lösung von 47,5 g NaOH (1,19 Mol) in 2000 g demineralisertem Wasser unter intensiver Durchmischung zugefügt. Dabei wurde die Temperatur auf ca. 60. °C gehalten. Es wurde eine milchig-weiße Emulsion erhalten, die der Wasserdampfdestillation unterzogen wurde, um die organischen Lösungsmittel zu entfernen. Danach erhielt man durch Verdünnung mit Wasser die hellgelbe, transparente Lösung des teilneutralisierten Natriumsalzes von Methyl-Halbester eines Olefin-Maleinsäureanhydridcopolymeren mit folgenden Eigenschaften:
    Feststoffgehalt: 15,0 Gew. %
    pH-Wert: 7,8
    Viskosität: 75 mPa s
    Säurezahl ¹:(DIN 53165) 91,0 bei 100 %-iger Substanz
    1 definiert nach DIN
    In der nachfolgenden Tabelle 1 sind weitere Beispiele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymonomethylmaleinat-Olefin Copolymerisatlösungen (PMMO) aufgeführt. Tabelle 1
    Beispiel 3 4 5 6 7 8 9
    C₁₂ a-Olefin 228,5 228,5
    C₁₄ a-Olefin 266,5
    C₁₆ a-Olefin 306,0
    C₁₈ a-Olefin 340,0 340.0
    Diisobutylen 450
    Maleinsäureanhydrid 130,0 130,0 130,0 130,0 130,0 130,0 130,0
    o-Xylol 130,0 145,0 150,0 150,0
    Butylhydroperoxid 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7
    Dilaurylperoxid 7,5
    Methanol 45,0 45,0 45,0 45,0 45,0
    Ethanol 65
    n-Propanol 85,0
    NaHCO₃ 70,0 80,0
    NaOH 40,0 40,0 40,0
    NH₃ 65,0
    KOH 50,0
    Wasser 1800 1650 1750 2000 2100 2250 1100
    Aussehen: klar klar gelbl. gelbl. gelbl. gelb. klar
    klar klar klar klar
    Feststoffgehalt 20,5 20,2 20,0 20,0 20,4 20,2 20,0
    Viskosität mPas 200 150 120 200 150 280 310
    Säurezahl: 6,0 6,5 9,7 5,2 7,0 4,5 9,1
  • Die nachfolgenden Beispiele beschreiben eine Umsetzung der Copolymerisatlösungen (PMMO) mit den Polyamidoaminlösungen bzw. Polyamidlösungen zu den erfindungsgemäßen amphoteren Leimungsmitteln:
  • Es wurden im folgenden eingesetzt:
    • a.) ein Polyamidoamin, hergestellt aus Adipinsäure und Diethylentriamin mit einer Säurezahl von 15 mg KOH/g und einer Aminzahl von 120 mg KOH/g, bezogen auf eine 50-%ige wässrige Lösung - in den Beispielen bezeichnet als Polyamid 1 (PA 1).
    • b.) ein Polyamidoamin, hergestellt aus Adipinsäure und Triethylentetramin, Säurezahl 30,2 mg/KOH/g, Aminzahl 227 mgKOH/g bez. auf eine 50-%ige Lösung - in den Beispielen bezeichnet als PA 2.
    • c.) Diethylentriamin (DETA)
    • d.) Dipropylentriamin (DPTA)
    • e.) Triethylentetramin (TETA)
    Der Reaktionsablauf wird durch Beispiel 10 erläutert und weitere Herstellungsbeispiele sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Beispiel 10:
  • Zu einem, wie unter Beispiel 1 geschilderten Reaktionsgefäß von 4 l Inhalt, wurden folgende Komponenten bei Raumtemperatur zusammengefügt:
    • 1.) 1870 g PMMO nach Beispiel 2
    • 2.) 460 g Polyamidlösung PA 1
    • 3.) 222 g demineralisiertes Wssser
    Die Mischung wurde unter Rühren auf 90 °C aufgeheizt und bei dieser Temperatur für 5 Stunden gehalten. Während der Reaktionszeit war ein Viskositätsanstieg zu beobachten. Um ein Gelieren zu verhindern, wurde die Lösung bei steigender Viskosität portionsweise mit 850 g Wasser verdünnt. Nach der letzten Wasserzugabe wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch die Kondensationsreaktion gestoppt wurde. Es entstand eine hellgelbe, klare Lösung des erfindungsgemäßen amphoteren Leimungsmittels mit den nachstehenden Eigenschaften:
    Feststoffgehalt in Gew. %: 15,0
    pH-Wert: 8,6
    Viskosität: 240 mPa s
    Partikelgrößex: 230 nm
    Zetapotentialx: -22 mV
    x gemessen am Zetasizer III der Fa. Malvern
    Der amphotere Charakter der neuen Leimungsmittel wird besonders deutlich, wenn man die Partikelladung bei verschiedenen pH-Werten mißt.
  • Dies ist aus den nachstehend aufgeführten Messungen, die an den Versuchsprodukten 14 und 18 vorgenommen wurden, ersichtlich.
    Leimungsmittel nach Beispiel 14 pH-Wert⁺ 18 pH-Wert⁺
    8,8 7,0 4,0 8,9 7,0 4,0
    Zeta-Potential -20 +3/+4 +10/+15 -20 0 +5/+6
    visuelle Änderungen am Produkt klar trüb klar klar klar klar
    Verdünnbarkeit mit Wasser i.o i.o i.o i.o i.o i.o
    ⁺mittels Schwefelsäure im Originalprodukt nachgestellt.
  • Man erkennt, daß die Ladung der Polymerisate von negativ im alkalischen Bereich zu positiv im saueren Bereich wechselt.
  • Die anwendungstechnische Überprüfung der erfindungsgemäßen Leimungsmittel und der Vergleichssubstanzen erfolgte auf einer Laborpresse der Fa. Einlehner.
    Geprüft wurden:
    Cobb-Wert: nach DIN 53 132
    Tintenschwimmdauer: nach DIN 53126
    Bedruckbarkeit auf Ink-jet Drucker der Firma Hewlett-Packard, Type Deskjet 550C. Beurteilt wurde nach dem Fachmann bekannten Kriterien, wie Kantenverlauf, Farbkontrast, Überlappungsfehler, Brillanz, gleichmäßige Farbverteilung, Durchschlag der Rückseite. Es erfolgte eine Benotung von 1 bis 6 (1= sehr gutes Druckbild, 6= sehr schlechtes Druckbild).
  • Als Ausgangslösung der Leimflotte wurde eine 8 %-ige Zubereitung einer enzymatisch abgebauten Maisstärke mit einer Viskosität von 25 mPa s bei 60 °C verwendet mit einem Ausgangs-pH-Wert von 6,8 und einer Härte von 19 °dH.
  • Zu dieser Stärkelösung wurden die in den in Tabelle 3 aufgeführten Leimungsmittel gegeben und im Kreislauf über die Leimpresse geführt.
  • Als Rohpapier diente ein aus gebleichtem Sulfatzellstoff hergestelltes Papier mit einem Flächengewicht von 65 g/qm.
  • Die Papiere hatten nach der Leimpressenbehandlung eine Aufnahme an Leimflotte von 54 %, d.h., daß die tatsächlich aufgenommene Konzentration an Leimungsmittel 54 % der in der Tabelle 3 aufgeführten Werte betrug.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002

Claims (13)

  1. Amphoteres Leimungsmittel in Form einer wässrigen Dispersion, erhältlich durch Polykondensation eines Copolymer-Halbestersalzes mit einem Polyamin und/oder Polyamidoamin im wässrigen Medium, wobei das Copolymer-Halbestersalz erhältlich ist durch eine radikalische Polymerisation des Maleinsäureanhydrids mit einem 1 oder alpha Olefin enthaltend 8-22, bevorzugt 12-18 Kohlenstoffatome in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise o-Xylol, und durch weitere Umsetzung mit einem Alkanol, vorzugsweise Methanol und/oder Ethanol zu einem Copolymer-Halbester (Vorprodukt 1), wobei dieses Vorprodukt 1 mit Hilfe von Alkalihydroxyden weiter umgesetzt wird zu einem Copolymer-Halbestersalz (Vorprodukt 2), das dann mit dem Polyamin und/oder Polyamidoamin zum amphoteren Leimungsmittel kondensiert wird.
  2. Amphoteres Leimungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Olefin ein Oligomer des Propens, Butens oder Isobutens, bevorzugt Diisobutylen vewendet wird.
  3. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel bei der Kondensation ein Überschuß des Alkens oder ein inertes Lösungsmittel, bevorzugt o-Xylol verwendet wird.
  4. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Radikalinitiator bevorzugt Butylhydroperoxid eingesetzt wird.
  5. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Halbesters des Copolymeren ein C1 bis C4 Alkanol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol verwendet wird.
  6. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Halbesters unmittelbar nach Polymerisation ohne Isolierung des Copolymeren erfolgt.
  7. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzei chnet, daß die Herstellung der Lösung des Halbestersalzes des Copolymeren unmittelbar nach Herstellung des Halbesters erfolgt.
  8. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Salzbildung durch Zugabe der wässrigen Lösung eines Alkalihydroxyds oder eines Alkali(hydrogen)carbonates, eines Amines oder von Ammoniak erfolgt, vorzugsweise durch die Lösung von Natriumhydroxyd.
  9. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Copolymersalzes mit einem Polyamin und/oder Polyamidoamin im wässrigen Medium erfolgt.
  10. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyaminethylendiamin und Propylendiamin, sowie deren höhere Homologe und die methylsubstituierten Verbindungen dieses Typs, vorzugsweise Dimethylaminopropylamin und Triethylentetramin verwendet werden.
  11. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamidoamin ein Kondensationsprodukt eines Polyalkylenpolyamins mit einer ein-oder mehrbasischen Carbonsäure, voruzugsweise einer dibasischen aliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren, insbesondere 1,4 Butandicarbonsäure (Adipinsäure) ist.
  12. Amphoteres Leimungsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidoamin ein wasserlösliches Kondensationsprodukt aus Adipinsäure und Diethylentriamin ist und eine Aminzahl von 50 bis 600, bevorzugt 100 bis 400, besonders bevorzugt 200 bis 300, aufweist.
  13. Verwendung des amphoteren Leimungsmittels nach den Ansprüchen 1 bis 12 zur Oberflächenleimung von Papier- und Kartonerzeungnissen.
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