Wässrige Dispersionen, enthaltend EthylencopolymerwachseAqueous dispersions containing ethylene copolymer waxes
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Dispersionen, enthaltend mindestens ein Ethylencopolymerwachs, welches 60 bis 99,5 Gew.-% Ethylen und 0,5 bis 40 Gew.-% mindestens einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure einpolymerisiert enthält, sowie mindestens einen hydrophoben niedermolekularen organischen Stoff.The present invention relates to aqueous dispersions containing at least one ethylene copolymer wax which contains 60 to 99.5% by weight of ethylene and 0.5 to 40% by weight of at least one ethylenically unsaturated carboxylic acid in copolymerized form, and at least one hydrophobic low-molecular organic substance.
Die Herstellung von wässrigen Dispersionen an sich hydrophober Stoffe hat technisch große Bedeutung. Als Hilfsmittel zur Herstellung und Stabilisierung der Dispersion verwendet man i. A. Emulgatoren. Für zahlreiche Anwendungen, beispielsweise in der Papierbeschichtung, möchte man jedoch gerne auf den Einsatz von Emulgatoren verzichten.The production of aqueous dispersions per se of hydrophobic substances is of great technical importance. As an aid to the preparation and stabilization of the dispersion i. A. Emulsifiers. For numerous applications, for example in paper coating, one would like to dispense with the use of emulsifiers.
Aus EP-A 0 691 390, Progress in Organic Coatings 1995, 26, 207 und Progress in Organic Coatings 1996, 29, 201 sind wässrige Dispersionen von Fluoreszenzfarbstoffen bekannt, die erhältlich sind durch radikalische Polymerisation von beispielsweise Acrylsäure, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat und Styrol in einem organischen Löse- mittel, beispielsweise Isobutanol, in Gegenwart eines Fluoreszenzfarbstoffes. Die so erhältlichen Copolymeren haben ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw von 20.000 bis 500.000 g. Das Lösemittel kann später entfernt werden, d.h. vor oder nach der eigentlichen Applikation der Dispersion. Der Gebrauch von Lösemitteln ist aber allgemein nachteilig.From EP-A 0 691 390, Progress in Organic Coatings 1995, 26, 207 and Progress in Organic Coatings 1996, 29, 201 aqueous dispersions of fluorescent dyes are known which can be obtained by radical polymerization of, for example, acrylic acid, methyl methacrylate, n-butyl acrylate and Styrene in an organic solvent, for example isobutanol, in the presence of a fluorescent dye. The copolymers obtainable in this way have a weight-average molecular weight M w of 20,000 to 500,000 g. The solvent can be removed later, ie before or after the actual application of the dispersion. However, the use of solvents is generally disadvantageous.
Aus EP-A 0 691 384 sind wässrige Dispersionen von Farbstoffen bekannt, zu deren Herstellung zwei Copolymerisate eingesetzt werden, die ebenfalls durch Lösungspo- iymerisation hergestellt werden. Das Lösemittel kann später entfernt werden, d.h. vor oder nach der eigentlichen Applikation der Dispersion. Zum Gebrauch von Lösemitteln gilt das oben gesagte.From EP-A 0 691 384, aqueous dispersions of dyes are known, for the production of which two copolymers are used, which are also prepared by solution polymerization. The solvent can be removed later, i.e. before or after the actual application of the dispersion. The above applies to the use of solvents.
Fluoreszenzfarbstoffe werden beispielsweise verwendet, um Gegenständen wie etwa Kunststoffen oder Fasern eine verbesserte Weiße zu geben. Dabei ist es allgemein wünschenswert, möglichst solche Fluoreszenzfarbstoffe einzusetzen, die eine hohe Quantenausbeute aufweisen. Dabei sind in der Regel öllösliche Fluoreszenzfarbstoffe den polaren und damit wasserlöslichen Fluoreszenzfarbstoffen überlegen. Es ist je-
doch schwierig, öllösliche Fluoreszenzfarbstoffe in solchen Verfahren einzusetzen, die in wässrigem Milieu ablaufen. So gelingt es bisher nicht, öllösliche Fluoreszenzfarbstoffe in der Papierherstellung, speziell in der Papierstreicherei einzusetzen.Fluorescent dyes are used, for example, to give objects such as plastics or fibers an improved whiteness. It is generally desirable to use fluorescent dyes, if possible, that have a high quantum yield. Oil-soluble fluorescent dyes are generally superior to polar and therefore water-soluble fluorescent dyes. It is it is difficult to use oil-soluble fluorescent dyes in processes that run in an aqueous environment. So far, it has not been possible to use oil-soluble fluorescent dyes in paper production, especially in paper coating.
Es bestand also die Aufgabe, wässrige Dispersionen von hydrophoben Stoffen bereit zu stellen, die einfach herzustellen sind und sehr wenig oder keine zusätzliche Emulgatoren enthalten. Weiterhin bestand die Aufgabe, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von wässrigen Dispersionen von hydrophoben Stoffen bereit zu stellen. Weiterhin bestand die Aufgabe, neue Verwendungen für wässrige Dispersionen bereit zu stellen.The object was therefore to provide aqueous dispersions of hydrophobic substances which are simple to prepare and contain very little or no additional emulsifiers. A further object was to provide a simple process for the preparation of aqueous dispersions of hydrophobic substances. There was also the task of providing new uses for aqueous dispersions.
Demgemäß wurden die eingangs definierten wässrigen Dispersionen gefunden.Accordingly, the aqueous dispersions defined at the outset were found.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten mindestens ein Ethylen copolymer- wachs. Dabei handelt es sich um mindestens ein Ethylencopolymerwachs, welches 60 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 85 Gew.-% Ethylen und 0,1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% mindestens einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure einpolymerisiert enthält.The dispersions according to the invention contain at least one ethylene copolymer wax. This is at least one ethylene copolymer wax which contains 60 to 99.9% by weight, preferably 65 to 85% by weight of ethylene and 0.1 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight of at least one contains copolymerized ethylenically unsaturated carboxylic acid.
Weiterhin enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen mindestens einen hydrophoben niedermolekularen organischen Stoff. Unter hydrophoben Stoffen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche organische Stoffe zu verstehen, die eine Löslichkeit von weniger als 0,5g/l Wasser bei Raumtemperatur aufweisen. Unter niedermolekularen Stoffen sind Substanzen mit einem Molekulargewicht von bis zu 2000 g/mol zu verstehen, wobei Polymerwachse ausgeschlossen sind. Bei solchen niedermolekularen Stoffen, die in molekulargewichtsdisperser Form vorliegen, ist unter dem Molekulargewicht das sogenannte Zahlenmittel Mn zu verstehen.Furthermore, the dispersions according to the invention contain at least one hydrophobic low-molecular organic substance. For the purposes of the present invention, hydrophobic substances are understood to mean those organic substances which have a solubility of less than 0.5 g / l of water at room temperature. Low molecular weight substances are substances with a molecular weight of up to 2000 g / mol, whereby polymer waxes are excluded. In the case of such low molecular weight substances which are present in the form of molecular weight dispersions, the so-called number average M n is to be understood by the molecular weight.
Bevorzugte niedermolekulare Substanzen sind gewählt aus öllöslichen Farbstoffen, insbesondere öllösliche Fluoreszenzfarbstoffen, sogenannten optischen Aufhellern, Bioziden, Duft- und Aromastoffen. Vorzugsweise ist mindestens ein niedermolekularer hydrophober Stoff, der in den erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten ist, ein öllös- licher Farbstoff.
Insbesondere handelt es sich bei dem niedermolekularen hydrophoben Stoff um öllösliche Farbstoffe. Bevorzugte öllösliche Farbstoffe sind aus der Klasse der optischen Aufheller insbesondere, optional substituierte Distyrylbiphenyle und Distyrylbenzole. Besonders bevorzugt sindPreferred low molecular weight substances are selected from oil-soluble dyes, in particular oil-soluble fluorescent dyes, so-called optical brighteners, biocides, fragrances and flavorings. At least one low-molecular hydrophobic substance which is contained in the dispersions according to the invention is preferably an oil-soluble dye. In particular, the low molecular weight hydrophobic substance is oil-soluble dyes. Preferred oil-soluble dyes from the class of optical brighteners are, in particular, optionally substituted distyrylbiphenyls and distyrylbenzenes. Are particularly preferred
- Distyrylverbindungen der allgemeinen Formel II a- Distyryl compounds of the general formula II a
- Benzoxazolderivate der allgemeinen Formel II b- Benzoxazole derivatives of the general formula II b
II b wobeiII b where
R3, R4 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Cyano, Methyl oder Ethyl; bevorzugt sind beide Reste R3 gleich, und besonders bevorzugt sind beide Reste gleich Cyano oder Methyl; n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5, insbesondere 1 oder 2.R 3 , R 4 are identical or different and are independently selected from hydrogen, cyano, methyl or ethyl; both radicals R 3 are preferably the same, and particularly preferably both radicals are cyano or methyl; n is an integer in the range from 1 to 5, in particular 1 or 2.
Ganz besonders bevorzugte Beispiele für öllösliche Farbstoffe der allgemeinen Formel II b ist die Verbindung der Formel II b.1
A very particularly preferred example of oil-soluble dyes of the general formula II b is the compound of the formula II b.1
ll b.1ll b.1
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten 0,001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt bis 1 Gew.-% eines oder mehrerer der oben beschriebenen organischen niedermolekularen hydrophoben Stoffe.The dispersions according to the invention contain 0.001 to 10% by weight, preferably up to 5% by weight and particularly preferably up to 1% by weight, of one or more of the organic low molecular weight hydrophobic substances described above.
Ethylencopolymerwachse von Ethylen und ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren können vorteilhaft durch radikalisch initiierte Copolymerisation unter Hochdruckbedingungen hergestellt werden, beispielsweise in gerührten Hochdruckautoklaven oder in Hochdruckrohrreaktoren. Die Herstellung in gerührten Hochdruckautoklaven ist bevor- zugt. Gerührte Hochdruckautoklaven sind an sich bekannt, eine Beschreibung findet man in Ullmann's Encyclopedia oflndustrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S. 146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio, 1996. Bei ihnen verhält sich überwiegend das Verhältnis Länge/Durchmesser in Intervallen von 5:1 bis 30:1, bevorzugt 10:1 bis 20:1. Die gleichfalls anwendbaren Hoch- druckrohrreaktoren findet man ebenfalls in Ullmann's Encyclopedia oflndustrial Chemistry, 5. Auflage, Stichworte: Waxes, Bd. A 28, S. 146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokio, 1996.Ethylene copolymer waxes of ethylene and ethylenically unsaturated carboxylic acids can advantageously be prepared by radical-initiated copolymerization under high pressure conditions, for example in stirred high pressure autoclaves or in high pressure tube reactors. Production in stirred high pressure autoclaves is preferred. Stirred high-pressure autoclaves are known per se; a description can be found in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, keywords: Waxes, Vol. A 28, pp. 146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo, 1996 For them, the ratio length / diameter is predominantly in intervals of 5: 1 to 30: 1, preferably 10: 1 to 20: 1. The equally applicable high-pressure tube reactors can also be found in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, keywords: Waxes, Vol. A 28, p. 146 ff., Verlag Chemie Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo, 1996.
Geeignete Druckbedingungen für die Polymerisation sind 500 bis 4000 bar, bevorzugt 1500 bis 2500 bar. Die Reaktionstemperaturen liegen im Bereich von 170 bis 300°C, bevorzugt im Bereich von 200 bis 280°C.Suitable pressure conditions for the polymerization are 500 to 4000 bar, preferably 1500 to 2500 bar. The reaction temperatures are in the range from 170 to 300 ° C., preferably in the range from 200 to 280 ° C.
Die Polymerisation kann man in Gegenwart eines oder mehrerer Regler durchführen. Als Regler verwendet man beispielsweise Wasserstoff oder einen aliphatischen Alde- hyd oder ein aliphatisches Keton der allgemeinen Formel IIIThe polymerization can be carried out in the presence of one or more regulators. The regulator used is, for example, hydrogen or an aliphatic aldehyde or an aliphatic ketone of the general formula III
oder Mischungen derselben. or mixtures thereof.
Dabei sind die Reste R8 und R9 gleich oder verschieden und ausgewählt aus Wasserstoff; - Cι-C6-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, iso- Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, besonders bevorzugt Cι-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl; C3-C12-Cycloalkyl wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclo- heptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl, Cycloundecyl und Cyclododecyl; bevorzugt sind Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl.The radicals R 8 and R 9 are the same or different and selected from hydrogen; - -C 6 alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, sec-pentyl , neo-pentyl, 1, 2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl, iso-hexyl, sec-hexyl, particularly preferably C 1 -C 4 -alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n -Butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl; C 3 -C 12 cycloalkyl such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloundecyl and cyclododecyl; cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl are preferred.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Reste R8 und R9 miteinander unter Bildung eines 4- bis 13-gliedrigen Rings kovalent verbunden. So können Rδ und R9 bei- spielsweise gemeinsam sein: -(CH2) -, -(CH2)5-, -(CH2)6, -(CH2)7-, -CH(CH3)-CH2-CH2-CH(CH3)- oder -CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH(CH3)-.In a particular embodiment, the radicals R 8 and R 9 are covalently bonded to one another to form a 4- to 13-membered ring. For example, R δ and R 9 can be common: - (CH 2 ) -, - (CH 2 ) 5 -, - (CH 2 ) 6, - (CH 2 ) 7 -, -CH (CH 3 ) - CH 2 -CH 2 -CH (CH 3 ) - or -CH (CH 3 ) -CH 2 -CH2-CH 2 -CH (CH 3 ) -.
Gut geeignete Regler sind alkylaromatische Verbindungen, beispielsweise Toluol, Ethylbenzol oder ein oder mehrere Isomere des Xylols. Bevorzugt verzichtet man auf den Einsatz von Aldehyden und Ketonen der allgemeinen Formel III als Regler. Besonders bevorzugt dosiert man keine weiteren Regler mit Ausnahme der sogenannten Phlegmatisierer, die zur besseren Handhabbarkeit organischen Peroxiden beigefügt werden können und ebenfalls die Funktion eines Molekulargewichtsreglers haben kön- nen.Suitable regulators are alkyl aromatic compounds, for example toluene, ethylbenzene or one or more isomers of xylene. It is preferred not to use aldehydes and ketones of the general formula III as regulators. Particularly preferably, no further regulators are metered in, with the exception of the so-called desensitizers, which can be added to organic peroxides for better handling and which can also function as a molecular weight regulator.
Als Starter für die radikalische Polymerisation können die üblichen Radikalstarter wie beispielsweise organische Peroxide, Sauerstoff oder Azoverbindungen eingesetzt werden. Auch Mischungen mehrerer Radikalstarter sind geeignet.The usual free radical initiators such as organic peroxides, oxygen or azo compounds can be used as starters for radical polymerization. Mixtures of several radical initiators are also suitable.
Geeignete Peroxide, ausgewählt aus den kommerziell erhältlichen Substanzen, sind Didekanoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexan, tert- Amylperoxy-2-ethylhexanoat, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexa- noat, tert.-Butylperoxydiethylacetat, tert.-Butylperoxydiethylisobutyrat,
1 ,4-Di(tert.-butylperoxycarbonyl)-cyclohexan als Isomerengemisch, tert.-Butyl- perisononanoat 1 , 1 -Di-(tert.-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1 ,1-Di-(tert.-butylperoxy)-cyclohexan, Methyl-isobutylketonperoxid, tert.-Butyl- peroxyisopropylcarbonat, 2,2-Di-tert.-butylperox)butan oder tert.-Butylperox- acetat;Suitable peroxides, selected from the commercially available substances, are didekanoyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, tert-amylperoxy-2-ethylhexanoate, dibenzoyl peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexa- noate, tert.-butylperoxydiethyl acetate, tert.-butylperoxydiethylisobutyrate, 1, 4-di (tert-butylperoxycarbonyl) cyclohexane as a mixture of isomers, tert-butyl perisononanoate 1, 1 -di (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1, 1-di- ( tert-butyl peroxy) cyclohexane, methyl isobutyl ketone peroxide, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, 2,2-di-tert-butyl perox) butane or tert-butyl perox acetate;
tert.-Butylperoxybenzoat, Di-tert.-amylperoxid, Dicumylperoxid, die isomeren Di- (tert.-butylperoxyisopropyl)benzole, 2,5-Dimethyl-2,5-di-tert.-butylperoxyhexan, tert.-Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)-hex-3-in, Di-tert.- butylperoxid, 1,3-Diisopropylbenzolmonohydroperoxid, Cumolhydroperoxid oder tert.-Butylhydroperoxid; oder dimere oder trimere Ketonperoxide der allgemeinen Formel IV a bis IV c.tert-butyl peroxybenzoate, di-tert-amyl peroxide, dicumyl peroxide, the isomeric di- (tert-butylperoxyisopropyl) benzenes, 2,5-dimethyl-2,5-di-tert-butyl peroxyhexane, tert-butyl cumyl peroxide, 2, 5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hex-3-yne, di-tert-butyl peroxide, 1,3-diisopropylbenzene monohydroperoxide, cumene hydroperoxide or tert-butyl hydroperoxide; or dimeric or trimeric ketone peroxides of the general formula IV a to IV c.
IVa IV b IV cIVa IV b IV c
Dabei sind die Reste R10 bis R15 gleich oder verschieden und ausgewählt aus - Ci-Cs-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec.-Butyl, iso-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, sec.-Pentyl, iso-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl; bevorzugt lineares d-C6-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, besonders bevorzugt lineares C C -Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl oder n-Butyl, ganz besonders bevorzugt ist Ethyl; - C6-Cι4-Aryl wie Phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naρhthyl, 1-Anthryl, 2-Anthryl, 9-Anthryl, 1-Phenanthryl, 2-Phenanthryl, 3-Phenanthryl, 4-Phenanthryl und 9-Phenanthryl, bevorzugt Phenyl, 1-Naphthyl und 2-Naphthyl, besonders bevorzugt Phenyl.The radicals R 10 to R 15 are the same or different and selected from - Ci-Cs-alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, iso-butyl, tert.- Butyl, n-pentyl, sec-pentyl, isopentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl; preferably linear dC 6 -alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, particularly preferably linear CC-alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl or n-butyl, is very particularly preferred ethyl; - C 6 -Cι 4 -aryl such as phenyl, 1-naphthyl, 2-Naρhthyl, 1-anthryl, 2-anthryl, 9-anthryl, 1-phenanthryl, 2-phenanthryl, 3-phenanthryl, 4-phenanthryl and 9-phenanthryl , preferably phenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl, particularly preferably phenyl.
Peroxide der allgemeinen Formeln IV a bis IV c sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus EP-A 0 813 550 bekannt.
Als Peroxide sind Di-tert.-butylperoxid, tert.-Butylperoxypivalat, tert.- Butylperoxyisononanoat oder Dibenzoylperoxid oder Gemische derselben besonders geeignet. Als Azoverbindung sei Azobisisobutyronitril („AIBN") beispielhaft genannt. Radikalstarter werden in für Polymerisationen üblichen Mengen dosiert.Peroxides of the general formulas IV a to IV c and processes for their preparation are known from EP-A 0 813 550. Di-tert-butyl peroxide, tert-butyl peroxypivalate, tert-butyl peroxyisononanoate or dibenzoyl peroxide or mixtures thereof are particularly suitable as peroxides. Azobisisobutyronitrile (“AIBN”) may be mentioned as an example as an azo compound. Free radical initiators are metered in amounts customary for polymerizations.
Zahlreiche kommerziell erhältliche organische Peroxide werden mit sogenannten Phlegmatisierem versetzt, bevor sie verkauft werden, um sie besser handhabbar zu machen. Als Phlegmatisierer sind beispielsweise Weißöl oder Kohlenwasserstoffe wie insbesondere Isododekan geeignet. Unter den Bedingungen der radikalischen Hoch- druckpolymerisation können derartige Phlegmatisierer eine molekulargewichtsregelnde Wirkung haben. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter dem Einsatz von Molekulargewichtsreglern der zusätzliche Einsatz weiterer Molekulargewichtsregler über den Einsatz der Phlegmatisierer hinaus verstanden werden.So-called desensitizers are added to numerous commercially available organic peroxides before they are sold in order to make them more manageable. White oil or hydrocarbons such as isododecane in particular are suitable as desensitizers. Under the conditions of radical high-pressure polymerization, such desensitizers can have a regulating effect on molecular weight. For the purposes of the present invention, the use of molecular weight regulators is understood to mean the additional use of further molecular weight regulators beyond the use of the desensitizers.
Als Monomere verwendet man Ethylen sowie mindestens eine ethylenisch ungesättigte Carbonsäure. Bevorzugt handelt es sich bei mindestens einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure um eine Carbonsäure der allgemeinen Formel IEthylene and at least one ethylenically unsaturated carboxylic acid are used as monomers. At least one ethylenically unsaturated carboxylic acid is preferably a carboxylic acid of the general formula I.
Dabei sind in Formel I die Reste wie folgt definiert:The residues in formula I are defined as follows:
R1 gewählt aus Wasserstoff,R 1 selected from hydrogen,
Ci-Cio-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1,2-Dimethylpropyl, iso- Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt C C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso- Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl;Ci-Cio-alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, sec-pentyl, neo-pentyl, 1,2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl, iso-hexyl, sec.-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferably CC 4 alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl;
R2 gewählt aus Wasserstoff, - d-Cio-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, iso-
Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt d-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso- Butyl, sec.-Butyl und tert-Butyl; COOH, COOCH3, COOC2H5.R 2 selected from hydrogen, - d-Cio-alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso- Pentyl, sec.-pentyl, neo-pentyl, 1, 2-dimethylpropyl, iso- Amyl, n-hexyl, iso-hexyl, sec.-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferably dC 4 -alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl; COOH, COOCH 3 , COOC2H5.
Ganz besonders bevorzugt ist R1 Wasserstoff oder Methyl und R2 Wasserstoff.R 1 is very particularly preferably hydrogen or methyl and R 2 is hydrogen.
Das Mengenverhältnis der Monomere bei der Dosierung entspricht üblicherweise nicht genau dem Verhältnis der Einheiten in den erfindungsgemäß verwendeten Ethylenco- polymerwachsen, weil ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren im Allgemeinen leichter in Ethylencopolymerwachse eingebaut werden als Ethylen.The quantitative ratio of the monomers at metering usually does not correspond exactly to the ratio of the units in the ethylene copolymer waxes used according to the invention, because ethylenically unsaturated carboxylic acids are generally more easily incorporated into ethylene copolymer waxes than ethylene.
Die Monomere werden üblicherweise gemeinsam oder getrennt dosiert.The monomers are usually metered in together or separately.
Die Monomeren können in einem Kompressor auf den Polymerisationsdruck komprimiert werden. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Monomeren zunächst mit Hilfe einer Pumpe auf einen erhöhten Druck von beispielsweise 150 bis 400 bar, bevorzugt 200 bis 300 bar und insbesondere 250 bar gebracht und danach mit einem Kompressor auf den eigentlichen Polymerisations- druck.The monomers can be compressed to the polymerization pressure in a compressor. In another embodiment of the process according to the invention, the monomers are first brought to an increased pressure of, for example, 150 to 400 bar, preferably 200 to 300 bar and in particular 250 bar with the aid of a pump and then to the actual polymerization pressure using a compressor.
Die Polymerisation kann wahlweise in Abwesenheit und in Anwesenheit von Lösemitteln durchgeführt werden, wobei Mineralöle, Weißöl und andere Lösungsmittel, die während der Polymerisation im Reaktor zugegen sind und zum Phlegmatisieren des oder der Radikalstarter verwendet wurden, im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht als Lösemittel gelten.The polymerization can optionally be carried out in the absence and in the presence of solvents, mineral oils, white oil and other solvents which are present in the reactor during the polymerization and which were used for the desensitization of the radical initiator or radicals, are not considered solvents in the context of the present invention.
In einer Ausführungsform wird die Polymerisation in Abwesenheit von Lösemitteln durchgeführt.In one embodiment, the polymerization is carried out in the absence of solvents.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten vorzugsweise 0,05 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 35 Gew.-% ein oder mehrere Ethylencopolymerwachse. Es ist vorteilhaft, dass der Gewichtsanteil des oder der Ethylencopolymerwachse in den erfindungsgemäßen Dispersionen den des oder der hydrophoben niedermolekularen orga-
nischen Stoffe nicht unterschreitet. Vorteilhaft ist der Gewichtsanteil des oder der Ethylencopolymerwachse in den erfindungsgemäßen Dispersionen mehr als doppelt so groß wie der Gewichtsanteil des oder der hydrophoben niedermolekularen organischen Stoffe, besonders vorteilhaft mehr als zehnmal so groß. Für den Fall, dass es sich bei dem oder den hydrophoben niedermolekularen organischen Stoffen um öllösliche Fluoreszenzfarbstoffe handelt, ist der Gewichtsanteil des oder der Ethylencopolymerwachse in den erfindungsgemäßen Dispersionen mehr als hundert mal so groß wie der Gewichtsanteil des oder der hydrophoben niedermolekularen organischen Stoffe, besonders vorteilhaft mehr als zweihundertmal so groß.The dispersions according to the invention preferably contain 0.05 to 40% by weight, preferably 10 to 35% by weight, of one or more ethylene copolymer waxes. It is advantageous that the proportion by weight of the ethylene copolymer wax or waxes in the dispersions according to the invention corresponds to that of the hydrophobic or low molecular weight organic niche substances. The weight fraction of the ethylene copolymer wax or waxes in the dispersions according to the invention is advantageously more than twice as large as the weight fraction of the hydrophobic or low molecular weight organic substances, particularly advantageously more than ten times as large. In the event that the hydrophobic low molecular weight organic substances are oil-soluble fluorescent dyes, the weight fraction of the ethylene copolymer wax or waxes in the dispersions according to the invention is more than a hundred times as large as the weight fraction of the hydrophobic low molecular weight organic substances more than two hundred times larger.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten üblicherweise eine oder mehrere basisch wirkende Substanzen, beispielsweise Hydroxide und/oder Carbonate und/oder Hydrogencarbonate von Alkalimetallen, Ammoniak, organische Amine wie beispielsweise Triethylamin, Diethylamin, Ethylamin, Trimethylamin, Dimethylamin, Methylamin, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Methyldiethanolamin, n-Butyldiethanol- amin, N,N-Dimethylethanolamin. Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen so viel basisch wirkende Substanz bzw. basisch wirkende Substanzen, dass mindestens die Hälfte, bevorzugt mindestens drei Viertel der Carboxylgruppen des oder der Ethylencopolymerwachse neutralisiert ist.The dispersions according to the invention usually contain one or more basic substances, for example hydroxides and / or carbonates and / or hydrogen carbonates of alkali metals, ammonia, organic amines such as, for example, triethylamine, diethylamine, ethylamine, trimethylamine, dimethylamine, methylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine , n-butyldiethanolamine, N, N-dimethylethanolamine. The dispersions according to the invention preferably contain so much basic substance or substances that at least half, preferably at least three quarters of the carboxyl groups of the ethylene copolymer wax or waxes are neutralized.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen so viel basisch wirkende Substanz bzw. basisch wirkende Substanzen, dass die Carboxylgruppen des oder der Ethylencopolymerwachse quantitativ neutralisiert sind.In one embodiment of the present invention, the dispersions according to the invention contain so much basic substance or substances that the carboxyl groups of the ethylene copolymer wax or waxes are quantitatively neutralized.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen weisen üblicherweise einen basischen pH-Wert auf, bevorzugt pH-Werte von 7,5 bis 14, besonders bevorzugt von 8 oder höher und ganz besonders bevorzugt von 8,5 oder höher.The dispersions according to the invention usually have a basic pH, preferably pH values from 7.5 to 14, particularly preferably from 8 or higher and very particularly preferably from 8.5 or higher.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten vorzugsweise keine Emulgatoren oder Schutzkolloide. Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind auch ohne derartige oberflächenaktive Hilfsmittel stabil, d.h. bei einer Scherbelastung von 100 cm"1 ändert sich die Lichtdurchlässigkeit um nicht mehr als 2%, gemessen bei einer Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 0,1 Gew.-% mit reinem Wasser als Referenz. Die erfindungs-
gemäßen Dispersionen finden aufgrund ihrer guten Anwendungseigenschaften zahlreiche Verwendungen.The dispersions according to the invention preferably contain no emulsifiers or protective colloids. The dispersions according to the invention are stable even without such surface-active auxiliaries, ie at a shear stress of 100 cm -1 , the light transmittance does not change by more than 2%, measured in the case of a dispersion having a solids content of 0.1% by weight with pure water Reference. According to their good application properties, modern dispersions have numerous uses.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst ein oder mehrere Ethylencopolymerwachse mit mindestens einem hydrophoben niedermolekularen organischen Stoff vermischt und anschließend in Wasser dispergiert.Another object of the present invention is a method for producing the aqueous dispersions according to the invention. The process according to the invention is characterized in that one or more ethylene copolymer waxes are first mixed with at least one hydrophobic low-molecular organic substance and then dispersed in water.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man von einem oder mehreren der oben beschriebenen Ethylencopolymerwachse aus. Dieses platziert man in einem Gefäß, beispielsweise einem Kolben, einem Autoklaven oder einem Kessel. In einer Variante setzt einen oder mehrere hydrophobe niedermolekulare organische Stoffe zu und erwärmt das oder die Ethylencopolymerwachse auf eine Temperatur über seinen Schmelzpunkt. Vorteilhaft erwärmt man auf eine Temperatur, die mindestens 10°C, besonders vorteilhaft auf eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des oder der Ethylencopolymerwachse liegt.To carry out the process according to the invention, one or more of the ethylene copolymer waxes described above are used. This is placed in a vessel, for example a flask, an autoclave or a kettle. In one variant, one or more hydrophobic low-molecular organic substances are added and the ethylene copolymer wax or waxes are heated to a temperature above their melting point. Advantageously, the mixture is heated to a temperature which is at least 10 ° C., particularly advantageously to a temperature which is at least 30 ° C. above the melting point of the ethylene copolymer wax or waxes.
Setzt man mehrere verschiedene Ethylencopolymerwachse ein, so erwärmt man auf eine Temperatur, die über dem Schmelzpunkt des bei der höchsten Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerwachses liegt. Vorteilhaft erwärmt man in dem Fall, dass man mehrere verschiedene Ethylencopolymerwachse einsetzt, auf eine Temperatur, die mindestens 10°C über dem Schmelzpunkt des bei der höchsten Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerwachses liegt. Besonders vorteilhaft erwärmt man in dem Fall, dass man mehrere verschiedene Ethylencopolymerwachse einsetzt, auf eine Temperatur, die mindestens 30°C über dem Schmelzpunkt des bei der höchsten Temperatur schmelzenden Ethylencopolymerwachses liegt.If several different ethylene copolymer waxes are used, the mixture is heated to a temperature which is above the melting point of the ethylene copolymer wax which melts at the highest temperature. In the event that several different ethylene copolymer waxes are used, it is advantageously heated to a temperature which is at least 10 ° C. above the melting point of the ethylene copolymer wax melting at the highest temperature. In the event that several different ethylene copolymer waxes are used, it is particularly advantageously heated to a temperature which is at least 30 ° C. above the melting point of the ethylene copolymer wax melting at the highest temperature.
Durch weitere Maßnahmen kann man die Dispergierung des oder der hydrophoben niedermolekularen organischen Stoffe unterstützen, beispielsweise durch mechanisches oder pneumatisches Rühren oder durch Schütteln.The dispersion of the hydrophobic or low molecular weight organic substances can be supported by further measures, for example by mechanical or pneumatic stirring or by shaking.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erwärmt man zunächst das oder die Ethylencopolymerwachse und gibt den oder die hydrophoben niedermolekularen
organischen Stoffe zu dem oder den geschmolzenen Ethylencopolymerwachsen. Auch eine portionsweise Zugabe des oder der hydrophoben niedermolekularen organischen Stoffe während des Erwärmvorgangs ist denkbar.In a variant of the process according to the invention, the ethylene copolymer wax or waxes are first heated and the hydrophobic or low molecular weight is added organic matter to the melted ethylene copolymer (s). A portionwise addition of the hydrophobic or low molecular weight organic substances during the heating process is also conceivable.
Anschließend gibt man Wasser und eine oder mehrere basisch wirkende Substanzen und gegebenenfalls weitere Bestandteile wie beispielsweise Ethylenglykol zu, wobei die Reihenfolge der Zugabe von Wasser und der Zugabe von basisch wirkender bzw. basisch wirkenden Substanzen sowie weiterer Bestandteile beliebig ist. Wenn die Temperatur über 100°C liegt, ist es vorteilhaft, unter erhöhtem Druck zu arbeiten und das Gefäß entsprechend zu wählen. Man homogenisiert die entstehende Emulsion, beispielsweise durch mechanisches oder pneumatisches Rühren oder durch Schütteln. Anschließend kann man die so hergestellte wässrige Dispersion abkühlen.Then water and one or more basic substances and optionally further constituents such as ethylene glycol are added, the order of addition of water and the addition of basic or basic substances and further constituents being arbitrary. If the temperature is above 100 ° C, it is advantageous to work under increased pressure and to select the vessel accordingly. The resulting emulsion is homogenized, for example by mechanical or pneumatic stirring or by shaking. The aqueous dispersion thus prepared can then be cooled.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsge- mäßen wässrigen Dispersionen in der Papierstreicherei.Another aspect of the present invention is the use of the aqueous dispersions according to the invention in paper coating.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Papierstreichmassen, enthaltend die erfindungsgemäßen Dispersionen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Papierstreichmassen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Dis- persionen.Another aspect of the present invention is paper coating slips containing the dispersions according to the invention and a process for producing the paper coating slips according to the invention using the dispersions according to the invention.
Ein weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Papierstreichmassen sind üblicherweise verwendete Pigmente, insbesondere Weißpigmente, beispielsweise Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfoaluminat, Kaolin, Talkum, Titandioxid, Kreide oder Streichclay. Geeignete sind auch pulverförmige Kunststoffe, beispielsweise Polystyrol.Another component of the paper coating slips according to the invention are commonly used pigments, in particular white pigments, for example barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfoaluminate, kaolin, talc, titanium dioxide, chalk or coating clay. Powdered plastics, for example polystyrene, are also suitable.
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen enthalten mindestens ein Pigment. Typischerweise normiert man die übrigen Bestandteile der erfindungsgemäßen Papierstreichmassen auf den Anteil an Pigment.The paper coating slips according to the invention contain at least one pigment. The other constituents of the paper coating slips according to the invention are typically standardized to the proportion of pigment.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen eine oder mehrere erfindungsgemäße Dispersionen in einem Anteil von 0,5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das oder die Pigmente, bevorzugt sind 1 bis 50 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen können weitere Dispergiermittel enthalten, die zur Dispergierung des oder der Pigmente dienen können. Geeignet sind beispielsweise wässrige Polymerlösungen. Unter den wässrigen Polymerlösungen sind beispielsweise zu nennen: Wässrige Lösungen von Polyalkalimetallsalzen der Po- ly(meth)acrylsäure, Copolymeren aus (Meth)acrylsäure und (Meth)acrylsäure-C C 0- Alkylester, wobei die Copolymere vollständig oder partiell mit basischen Alkalimetallsalzen neutralisiert sein können.In one embodiment of the present invention, the paper coating slips according to the invention contain one or more dispersions according to the invention in a proportion of 0.5 to 95% by weight, based on the pigment or pigments, 1 to 50% by weight being preferred. The paper coating slips according to the invention can contain further dispersants which can serve to disperse the pigment or pigments. For example, aqueous polymer solutions are suitable. The aqueous polymer solutions include, for example: aqueous solutions of polyalkali metal salts of poly (meth) acrylic acid, copolymers of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid-C C 0 -alkyl esters, the copolymers being completely or partially neutralized with basic alkali metal salts could be.
Die Konzentrationen der wässrigen Polymerlösungen liegen üblicherweise im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%. Wenn man Dispergiermittel einzusetzen wünscht, so sind Mengen von beispielsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das oder die Pigmente, geeignet.The concentrations of the aqueous polymer solutions are usually in the range from 10 to 50% by weight. If it is desired to use dispersants, amounts of, for example, 0.01 to 5% by weight, based on the pigment or pigments, are suitable.
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen können weiterhin einen oder mehrere Binder enthalten. Geeignet sind beispielsweise wässrige Polymerdispersionen von Polymeren bzw. Copolymeren aus einem oder mehreren der folgenden Monomeren: Butadien, Styrol, Acrylnitril, Vinylacetat, (Meth)acrylsäure-C C10-Alkylester, (Meth)- acrylsäure-hydroxy-CrC10-Alkylester, Acrylamid und N-Methylolacrylamid. Der Feststoffanteil liegt üblicherweise im Bereich von 30 bis 70, bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%. Beispiele für Polymerdispersionen, die man als Binder den erfindungsgemäßen Papierstreichmassen zusetzen kann, sind in US 3,404,116 und US 3,990,080 beschrieben. Wenn man ein Bindemittel zuzusetzen wünscht, so sind typische Anteile im Bereich von 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 14 Gew.-% wässrige Polymerdispersion, bezogen auf das oder die Pigmente, als Bin- demittel.The paper coating slips according to the invention can furthermore contain one or more binders. For example, aqueous polymer dispersions of polymers or copolymers composed of one or more of the following monomers are suitable: butadiene, styrene, acrylonitrile, vinyl acetate, (meth) acrylic acid-C 10 alkyl ester, (meth) acrylic acid-hydroxy-CrC 10 alkyl ester, Acrylamide and N-methylolacrylamide. The solids content is usually in the range from 30 to 70, preferably 40 to 60,% by weight. Examples of polymer dispersions which can be added as binders to the paper coating slips according to the invention are described in US 3,404,116 and US 3,990,080. If it is desired to add a binder, typical proportions are in the range from 0.1 to 50% by weight, preferably 2 to 20% by weight, particularly preferably 8 to 14% by weight, of aqueous polymer dispersion, based on the or the Pigments as a binder.
Wenn man größere Mengen an erfindungsgemäßen Dispersionen einzusetzen wünscht, beispielsweise im Bereich von 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das oder die Pigmente, so kann man geringere Anteile Bindemittel zusetzen, beispielsweise im Be- reich von 0,1 bis 14 Gew.-%, bezogen auf das oder die Pigmente, oder das oder die Bindemittel ganz weglassen.If it is desired to use larger amounts of dispersions according to the invention, for example in the range from 60 to 95% by weight, based on the pigment or pigments, it is possible to add smaller proportions of binder, for example in the range from 0.1 to 14% by weight. -%, based on the pigment or pigments, or omit the binder or binders entirely.
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen können weiterhin Co-Binder enthalten. Als Beispiele für sogenannte natürliche Co-Binder seien Stärke, Kasein, Gelatine, AI-
ginate und Sojaprotein genannt. Als Beispiele für modifizierte natürliche Co-Binder seien Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose und Carboxymethylcellulose sowie kationisch modifizierte Stärke genannt. Als Beispiele für synthetische Co-Binder seien die üblichen synthetischen Co-Binder genannt, beispielsweise Co-Binder auf Basis von Polyvinylacetat oder Polyacrylat.The paper coating slips according to the invention can also contain co-binders. Examples of so-called natural co-binders are starch, casein, gelatin, Al- called ginate and soy protein. Examples of modified natural co-binders are hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose and carboxymethyl cellulose and cationically modified starch. Examples of synthetic co-binders are the customary synthetic co-binders, for example co-binders based on polyvinyl acetate or polyacrylate.
Co-Binder können in einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Anteil an Pigment, enthalten sein.Co-binders can be contained in a proportion of 0.1 to 10 wt .-%, based on the proportion of pigment.
Ein weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Papierstreichmassen ist Wasser. Der Gehalt an Wasser wird üblicherweise auf 25 bis 75 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der erfindungsgemäßen Papierstreichmasse, eingestellt.Another component of the paper coating slips according to the invention is water. The water content is usually set to 25 to 75% by weight, based on the total mass of the paper coating slip according to the invention.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung einer erfindungsgemäßen Papierstreichmasse kann man nach an sich bekannten Verfahren arbeiten.For the production according to the invention of a paper coating slip according to the invention, one can work according to methods known per se.
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen können dann auf verschiedene Materialien aufgebracht werden, insbesondere auf Papier. Zur Aufbringung verwendet man die üblicherweise verwendeten Vorrichtungen, beispielsweise Rakel.The paper coating slips according to the invention can then be applied to various materials, in particular to paper. The devices usually used, for example doctor blades, are used for the application.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist Papier, enthaltend öllösliche Fluoreszenzfarbstoffe. Es zeichnet sich durch besonders vorteilhafte Weiße aus und lässt sich mit geringen Mengen an Fluoreszenzfarbstoffen bei hoher Quantenausbeute herstellen. Es hat insgesamt vorteilhafte Anwendungseigenschaften. Der Gehalt des er- findungsgemäßen Papiers an öllöslichen Fluoreszenzfarbstoffen beträgt im Allgemeinen 0,0001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,002 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf Papier.Another aspect of the present invention is paper containing oil-soluble fluorescent dyes. It is characterized by particularly advantageous whiteness and can be produced with small amounts of fluorescent dyes with a high quantum yield. Overall, it has advantageous application properties. The content of oil-soluble fluorescent dyes in the paper according to the invention is generally 0.0001 to 5% by weight, preferably 0.001 to 3% by weight, particularly preferably 0.002 to 1% by weight, in each case based on paper.
Ein spezieller Aspekt der vorliegenden Erfindung ist Papier, behandelt mit den erfin- dungsgemäßen Papierstreichmassen. Erfindungsgemäßes Papier zeichnen sich durch besonders vorteilhafte Weiße aus und lässt sich mit geringen Mengen an Fluoreszenzfarbstoffen bei hoher Quantenausbeute herstellen. Es hat insgesamt vorteilhafte Anwendungseigenschaften. Der Gehalt des erfindungsgemäß bestrichenen Papiers an
öllöslichen Fluoreszenzfarbstoffen beträgt insbesondere 0,0001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,002 bis 1 Gew.-%.A special aspect of the present invention is paper treated with the paper coating slips according to the invention. Paper according to the invention is distinguished by particularly advantageous whiteness and can be produced with small amounts of fluorescent dyes with a high quantum yield. Overall, it has advantageous application properties. The content of the paper coated according to the invention Oil-soluble fluorescent dyes are in particular 0.0001 to 5% by weight, preferably 0.001 to 3% by weight, particularly preferably 0.002 to 1% by weight.
Die Erfindung wird durch Arbeitsbeispiele erläutert.The invention is illustrated by working examples.
Arbeitsbeispieleworking examples
1. Herstellung von Ethylencopolymerwachs1. Production of ethylene copolymer wax
In einem Hochdruckautoklaven, wie er in der Literatur beschrieben ist (M. Buback er a/., Chem. Ing. Tech. 1994, 66, 510), wurden Ethylen und Methacrylsäure copolymeri- siert. Dazu wurde Ethylen (12,3 kg/h) unter dem Reaktionsdruck von 1700 bar in den Autoklaven eingespeist. Getrennt davon wurden 1 ,04 l/h Methacrylsäure zunächst auf einen Zwischendruck von 250 bar verdichtet und anschließend unter dem Reaktionsdruck von 1700 bar eingespeist. Getrennt davon wurde 2 l/h einer Initiatorlösung, be- stehend aus tert.-Butylperoxypivalat (0,13 molT1 in Isododekan), unter dem Reaktionsdruck von 1700 bar in den Autoklaven eingespeist. Die Reaktionstemperatur betrug 220°C. Man erhielt 3,4 kg/h Ethylencopolymerwachs mit den folgenden Eigenschaften: 26 Gew.-% Methacrylsäure, 76 Gew.-% Ethylen, Schmelzbereich 70 - 80°C, dynamische Schmelzeviskosität η 68.000 mPas, gemessen bei 120°C nach DIN 51562, Säu- rezahl 172 mg KOH/g (bestimmt nach DIN 53402).Ethylene and methacrylic acid were copolymerized in a high-pressure autoclave as described in the literature (M. Buback er a /., Chem. Ing. Tech. 1994, 66, 510). For this purpose, ethylene (12.3 kg / h) was fed into the autoclave under the reaction pressure of 1700 bar. Separately, 1.04 l / h of methacrylic acid were first compressed to an intermediate pressure of 250 bar and then fed in under the reaction pressure of 1700 bar. Separately, 2 l / h of an initiator solution consisting of tert-butyl peroxypivalate (0.13 molT 1 in isododecane) was fed into the autoclave under the reaction pressure of 1700 bar. The reaction temperature was 220 ° C. 3.4 kg / h of ethylene copolymer wax were obtained with the following properties: 26% by weight of methacrylic acid, 76% by weight of ethylene, melting range 70-80 ° C., dynamic melt viscosity η 68,000 mPas, measured at 120 ° C. according to DIN 51562, Acid number 172 mg KOH / g (determined according to DIN 53402).
Der Gehalt an Ethylen und Methacrylsäure im Ethylencopolymerwachs wurde NMR- spektroskopisch bzw. durch Titration (Säurezahl) bestimmt. Die Säurezahl des Ethylencopolymerwachses wurde titrimetrisch nach DIN 53402 bestimmt. Der KOH- Verbrauch korrespondiert mit dem Methacrylsäure-Gehalt im Ethylencopolymerwachs.The ethylene and methacrylic acid content in the ethylene copolymer wax was determined by NMR spectroscopy or by titration (acid number). The acid number of the ethylene copolymer wax was determined titrimetrically in accordance with DIN 53402. The KOH consumption corresponds to the methacrylic acid content in the ethylene copolymer wax.
2. Herstellung einer erfindungsgemäßen Dispersion2. Preparation of a dispersion according to the invention
In einem 2-Liter-Rührkessel mit Ankerrührer und Rückflusskühler wurden 200 g Ethy- lencopolymerwachs nach Beispiel 1 vorgelegt. Man gab 1 g des Fluoreszenzfarbstoffes der Formel II a.1200 g of ethylene copolymer wax according to Example 1 were placed in a 2 liter stirred kettle with anchor stirrer and reflux condenser. 1 g of the fluorescent dye of the formula II a.1 was added
ll a.1
zu und erwärmte unter Rühren auf 160°C. Man rührte eine Stunde nach. Der Fluoreszenzfarbstoff löste sich vollkommen. Man kühlte auf 140°C ab, stellte Λ/,/V-Dimethyl- ethanolamin einen pH-Wert von 8 ein und füllte mit Wasser auf ein Gesamtvolumen von 1 Liter auf. Der Feststoffgehalt betrug 19,7 Gew.-%. ll a.1 and heated to 160 ° C with stirring. The mixture was stirred for an hour. The fluorescent dye dissolved completely. The mixture was cooled to 140 ° C., Λ /. / V-dimethylethanolamine was adjusted to a pH of 8 and the mixture was made up to a total volume of 1 liter with water. The solids content was 19.7% by weight.
3. Herstellung und Verwendung von Papierstreichmassen3. Production and use of paper coating slips
In einem Kolben mit Rühren wurden untereinander vermischt: 253 g einer erfindungsgemäßen Dispersion aus Beispiel 2, 100 g Caiciumcarbonat (90 Gew.-% der Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 2 μm, kommerziell erhältlich als Hydrocarb 90® der Fa. Omya), 0,3 g Natriumpolyacrylat mit Mw4000 g, vollständig neutralisiert, 0,2 ml einer 25 Gew.-% wässrigen Lösung von NaOH sowie 0,75 g einer wässrigen Dispersion eines Acrylsäure-Acrylester-Copolymers, das wie folgt charakterisiert ist: Acrylsäure 44 Gew.-%, Ethylacrylat 56 Gew.-%, Brookfiels- viskosität bei 100 s"1 einer 1 Gew.-% Lösung bei einem pH-Wert von 9,5 : 15 mPa's Feststoffgehalt der Dispersion: 39,7 Gew.-% . Die so erhaltene Mischung wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 39,5 Gew.-% eingestellt. Man erhielt eine Papierstreichmasse mit einem pH-Wert von 9,1. Die so erhältliche Papierstreichmasse wurde mit einer Handrakel auf Scheufelen-Rohpapier (Strichgewicht 12 g/m2) aufgebracht und getrocknet.The following were mixed with one another in a flask with stirring: 253 g of a dispersion according to the invention from Example 2, 100 g of calcium carbonate (90% by weight of the particles with a diameter of less than 2 μm, commercially available as Hydrocarb 90® from Omya), 0 , 3 g sodium polyacrylate with M w 4000 g, completely neutralized, 0.2 ml of a 25% by weight aqueous solution of NaOH and 0.75 g of an aqueous dispersion of an acrylic acid-acrylic ester copolymer, which is characterized as follows: acrylic acid 44 % By weight, ethyl acrylate 56% by weight, Brookfield viscosity at 100 s "1 of a 1% by weight solution at a pH of 9.5: 15 mPa's solids content of the dispersion: 39.7% by weight The mixture thus obtained was adjusted to a solids content of 39.5% by weight with water, giving a paper coating slip with a pH of 9.1. The paper coating slip obtained in this way was applied to Scheufelen raw paper (coat weight 12 g / m 2 ) applied and dried.
Die Weiße (R457) wurde mit Hilfe eines Spektrometers der Marke Elrepho G-50-660 gemäß DIN 53 145 mit UV-Licht zu 91,5 % bei 457 nm bestimmt, ohne UV-Licht zu 83,5% bei 457 nm. Damit ergab sich eine Differenz von 8,0 %.
The whiteness (R457) was determined with the aid of a spectrometer of the brand Elrepho G-50-660 according to DIN 53 145 with UV light to 91.5% at 457 nm, without UV light to 83.5% at 457 nm there was a difference of 8.0%.