JP3104914B2 - 低減されたハロゲン含量を持つエピハロヒドリンに基づく樹脂 - Google Patents
低減されたハロゲン含量を持つエピハロヒドリンに基づく樹脂Info
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Description
を含む、水溶性の、窒素を含む、エピハロヒドリンに基
づく樹脂の製造法に関する。
ロヒドリン樹脂は周知であり、紙のための湿潤強度剤と
して広く用いられている。エピハロヒドリンはポリアミ
ノアミドに湿潤強度効果を与えると知られているが、出
来上った樹脂が多量の有機ハロゲンを含むようにもさせ
る。製品の湿潤強度付与効果を保持しながら上記問題を
克服するための多くの努力が報告されている。
リンの反応を含む慣用の従来の反応工程に基づく冒頭に
述べたタイプの方法は、ヨーロッパ特許出願公開第0,34
9,935号により知られている。この工程は、製造された
樹脂を塩基と接触させて、それと8より大きいpHの生成
物へと転化することより成り、この後に中和を行うこと
ができる。この方法において、有機塩素含量は、僅か1
重量%へと低減されうる。しかし、有機塩素含量の低下
の程度に係りなく、合計塩素含量は不変であろうことが
開示されている。これは、この後処理の効果の重大な制
限である。残留無機塩素は、新たに形成される有機塩素
の潜在的源泉である。なぜなら、それは、新たな平衡が
その中で達成されるであろうところの水性樹脂溶液であ
るからである。
とによって、この欠点を無くすることを一つの目的とす
る。また本発明は、樹脂の好都合な特性に悪影響するこ
となく有機ハロゲン含量を更に低減する目的を満す。
知のタイプの方法において後処理が、樹脂を塩基性イオ
ン交換体と接触させることを含むことより成る。
基づいて計算して1重量%以下の驚くべき低い合計ハロ
ゲン含量を持つ後処理に付された樹脂をもたらす。EP第
349,935号においては合計ハロゲン含量が、固体樹脂に
基づいて計算して13.52重量%のレベルに留まっている
ことを述べねばならない。従って明らかに本発明の方法
は、予測されない改善を結果し、これは、本発明に従っ
て調製された新規な樹脂における合計ハロゲン含量が公
知の樹脂の有機ハロゲン含量さえよりも低いという事実
により証明される。
知の樹脂におけるよりもかなり低いので、明らかに、得
られる有機ハロゲン含量はまた低く、すなわち固体樹脂
に基づいて計算して0.1重量%未満である。これに関し
て、ハロゲン含量の下記の従来認められた定義が本発明
の記載に妥当する: − 合計ハロゲン含量は明らかに、存在する全ハロゲン
を示し、これは存在する総ての有機及び無機ハロゲンの
合計である。 − 有機ハロゲン含量は、有機分子に結合した総てのハ
ロゲンを示し、すなわち(合計ハロゲン−無機ハライド
イオン)である。 − 吸着しうる有機ハロゲン(以下ではAOXと言う)
は、紙のための湿潤強度剤の分野で広く用いられる語で
ある。それは、DIN 38409,第14頁に従う方法を用いて
活性炭素上への吸着によって測定されうる総ての有機ハ
ロゲンを示す。 − 副生成物含量は1,3−ジハロ−2−プロパノール(D
XP)及び1−ハロ−2,3−プロパンジオール(MXP)のこ
とを言い、これらは、樹脂がエピハロヒドリン含有反応
混合物から調製される時に形成される最も重大な望まし
くない副生成物である。当該分野で最も普通のエピハロ
ヒドリンはエピクロロヒドリンであるので、副生成物含
量はしばしば、DCP(ジクロルプロパノール)及びMCP
(モノクロルプロパンジオール)を指す。
号において行われており、これは、ハロゲン不含の架橋
剤によりエピクロロヒドリンを置き代えることを開示し
ている。架橋剤は最大15モル%のエピハロヒドリンを含
むことを許されるので、この樹脂は本発明に従うエピハ
ロヒドリンに基づく樹脂ではない。特に低いハロゲン値
は、エピハロヒドリンが全く存在しない場合に開示され
ている。
む、エピハロヒドリンに基づく樹脂の調製のためのいく
つかの他の方法が報告されているが、開示された方法に
より調製された樹脂のハロゲン含量は、本発明に従い調
製された新規な樹脂の低いレベルとは全く類似していな
い。
エピハロヒドリンに基づく反応生成物を塩基と反応さ
せ、次にハロゲン不含の酸との反応が続く方法を開示す
るEP第282,862号は、固体樹脂に基づいて2.73重量%の
有機ハロゲン含量を与える。EP第282,862号の方法と類
似しているが、しかしポリアミンの混合物が必須に用い
られているEP第332,967号は、固体樹脂に基づいて0.74
%を有機ハロゲン含量を与える。別の開示、EP第374,93
8号は、有機ハロゲンに言及するときに、低減された副
生成物含量を示しているのみである。本発明に従い調製
された生成物は、予期されざる低い合計及び有機のハロ
ゲン含量を示すのみでなく、予期されざる低いAOX及び
副生成物含量をも示す。
ことは知られていることが言及される。このことは、合
計ハロゲン、有機ハロゲン、AOX及び副生成物含量の著
しい低減を与え、従って従来技術における重大な問題へ
の解答を与える本発明を示唆していないことは言うまで
もなく、有機波の除去における働きを全く示唆していな
いことを強調せねばならない。典型的にいくつかのプロ
セスパラメータの変更を含む、開示された、しばしば複
雑なプロセスの性質は、本発明に従い適用される比較的
単純な後処理が、有機ハロゲン、AOX及び副生成物含量
は言うまでもなく、合成ハロゲン含量へのそのような影
響を持つであろうことを全く示唆していない。自体単純
な様式で実施されうる後処理は、固体樹脂に基づいて計
算して1重量%未満の合計ハロゲン含量、0.1重量未満
の有機ハロゲン含量、0.002重量%未満のAOX含量、及び
DXP0.025重量%未満とMXP0.005重量%の副生成含量を有
する新規な生成物をもたらす。
は強塩基性のイオン交換体を用いることが要件である。
イオン交換体は知られており、電解質溶液と接触すると
イオン(陽又は陰の)を取り上げることができて、これ
らを同じ符号の異なるイオンの当量と交換する固体物質
と一般に述べられうる。本発明は、用いられるイオン交
換体の特定のタイプに関して限定されないが、その最も
重要なクラスはイオン交換体樹脂、より詳しくは合成樹
脂より成る。この種のイオン交換体は一般に、マトリッ
クスに結合された電荷所有基のためのマトリックスとし
て働く炭化水素鎖の高分子体ネットワークを含む。塩基
性イオン交換体は一般に、陽イオン性基たとえば−N
H3+、=NH2+、=N+、−S+を有する。イオン交換体樹脂
は、その架橋されたマトリックス構造の故に水に溶解す
るのでなく膨潤するポリ電解質とみなされうる。イオン
交換体は当業者の共通知識に属するので、詳細な説明は
ここで必要ない。ウルマン(Ullmann)、エンサイクロ
ペディー デル テクニシェン ヘミーを引用する。こ
れは、イオン交換体についての章を有する(1957年編で
はこれは第8巻第787頁以降である)。本発明方法で用
いられうる塩基性イオン交換体の良い例は、ウルマンに
より与えらえた表(上記の編において第817頁)にリス
トされているものを含む。他の塩基性イオン交換体、た
とえばポリスチレン又はポリアクリル系マトリックスに
基づくものが同等に滴しており、また混合樹脂も用いら
れうる。
は、第三級アミノ及び/又は第四級アンモニウム基を含
む。強塩基性イオン交換体が、弱塩基性イオン交換体よ
りもはるかに好ましい。そのようなイオン交換体の良い
例は、三つの低級アルキル置換基をもつ第四級アンモニ
ウム基又は、少なくとも一つの低級アルコール置換基を
含む第四級アンモニウム基を有する樹脂を包含する。混
合樹脂も用いうる。トリメチルアンモニウム、ジメチル
エタノールアンモニウム及びこれらの混合より成る群か
ら選ばれた第四級アンモニウム置換基を有するタイプの
イオン交換体樹脂が最も好ましい。これら最も好ましい
強塩基性イオン交換体の使用は、固体樹脂に基づき0.5
重量%未満の合計ハロゲン含量及び0.05%未満の有機塩
素含量を持つ、エピハロヒドリンに基づく樹脂をもたら
す。AOX含量を0.0005重量%未満にさえ低減すること、
及び副生成物含量をDXP0.005重量%未満ならびにMXP0.0
03重量%未満へと低減することが可能である。
を以下に示す。 − 用いられるイオン交換樹脂は、クロライド形(しば
しば入手されるような)からヒドロキシ形へと移され
(再生)、そして洗われる。 − 再生が完了するまで、再生剤との混合を続ける。 − エピハロヒドリンに基づく樹脂溶液(20%以下の固
形分含量)を交換体樹脂床に通し、その後、交換体樹脂
を洗う。
型的な滞在時間は、一般に約2時間のオーダーであり、
しかし1時間より短い滞在時間が好ましい。
基づく樹脂の調製のための任意の公知法に従って行われ
る。そのような方法は、上記ヨーロッパ特許出願等に開
示されたものを含み、これらは引用することによりすべ
ての目的のためにここに包含される。水溶性の、窒素を
含む、エピハロヒドリンに基づく樹脂の調製法の更なる
開示は、EP74,558、米国特許3,311,594、同4,336,835、
同3,891,589及び同2,926,154号に見られ、これらは引用
することによりすべての目的のためにここに包含され
る。本発明の方法はまた、市販の又は別の手段で容易に
入手できる、エピハロヒドリンに基づく樹脂を上記後処
理に付すことを含むことができる。エピハロヒドリンに
基づく樹脂の典型的な例のより詳しい記述は、本発明に
係る新規な生成物の検討の後に、下記に示す。
の、窒素を含む、エピハロヒドリンに基づく樹脂は、低
減されたAOX及び副生成物含量を有するという要件を満
たし、固体樹脂に基づいて1重量%未満の合計ハロゲン
含量を持つことを特徴とする。また上記から明らかなよ
うに、これら新規な樹脂は、驚くべき、予期せざる発明
を構成する。なぜならば、EP349,935に照らして、当業
者は開示された有機ハロゲン含量さえよりも小さい合計
ハロゲン含量を持つエピハロヒドリンに基づく樹脂が得
られるとは予期しないであろうからである。好ましく
は、上記本発明の後処理を含む方法により得られる樹脂
は、固体樹脂に基づいて0.5重量%より小さい合計ハロ
ゲン含量を示す。
知樹脂におけるよりもかなり小さいので、有機ハロゲン
含量もまた小さい。本発明の方法は、また、固体樹脂に
基づいて0.1重量%未満という予期せぬ小さい有機塩素
含有を持つ新規な樹脂を与える。更に好ましくは、固体
樹脂に基づいて0.05重量%未満の有機ハロゲン含量を示
す樹脂さえが得られる。低減されたハロゲン含量を持つ
エピハロヒドリンに基づく樹脂の前述した開示から明ら
かなように、本発明の方法により得られる樹脂はそれら
の合計塩素、有機塩素、AOX及び副生成物の低い含量の
点で従来技術から導かれない。この点で本発明の方法に
より、固体樹脂に基づいて0.01重量%未満のAOX含量、
及びDXP0.005重量%未満ならびにMXP0.003重量%未満の
副生成物含量を示すエピハロヒドリンに基づく樹脂が得
られる。固体樹脂に基づき0.0005重量%未満のAOX含量
を持つ好ましい樹脂を得ることができる。
新規な方法により得られる、本対象の、水溶性の、窒素
を含む、エピハロヒドリンに基づく樹脂は基本的に、紙
の湿潤強度剤の分野で知られる任意のタイプのものであ
りうる。上記で引用し、ここに包含された開示に加え
て、好ましい樹脂は下記の通りである。
る)は一般に、窒素含有先駆体とハロゲン含有架橋剤よ
り成る。本発明の樹脂は好ましくは、ポリアミノアミド
−エピハロヒドリン樹脂と普通呼ばれるタイプのもので
ある。そのような樹脂の調製で用いられるエピハロヒド
リンは特に、エピブロモヒドリン及び好ましくはエピク
ロロヒドリンを包含する。典型的に好ましいモル比は、
ポリアミノアミド中の塩基性窒素1モル当り1.3〜0.7モ
リのエピハロヒドリンである。好ましいエピハロヒドリ
ンに基づく樹脂において、架橋剤の少くとも実質的一部
がエピハロヒドリンであり、より好ましくはエピハロヒ
ドリンがその主要部、特に約50〜100モル%を成す。架
橋剤が80モル%超のエピハロヒドリンより成ることが著
しく好ましい。
常、ジカルボン酸)とポリアミンとのポリアミノアミド
反応の生成物である。適当なポリカルボン酸は、脂肪族
の、飽和又は不飽和の、又は芳香族のジカルボン酸を包
含する。好ましくは、ポリカルボン酸は、10個未満の炭
素原子を含む。本発明の目的のために、言葉「カルボン
酸」は、カルボン酸誘導体、たとえば無水物、エステル
又は半エステルをも包含する。
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン
酸、及びセバシン酸を包含する。これら酸の混合物も用
いうる。好ましいポリカルボン酸はアジピン酸である。
ルキレンポリアミン又はその混合物である。
ルキルを示し、a〜cは0〜4の整数を示す。好ましい
ポリアルキレンポリアミンは、ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
ジプロピレントリアミン、及びこれらアミンの混合物を
包含する。
ミンの混合物と極めて良好に一緒にされうる。好ましく
は、これらアミンは下記の式II〜式VIIを満足する。
アルキルを示し、d〜kは0〜4の整数を示し、lは1
〜5の整数を示す。
〜1:1.5のモル比で用いられる。
脂は一般に、ポリアミノアミド溶液かけ作られる。溶液
は好ましくは水性であり、純粋の水、又は水混和性溶液
たとえばエタノール又はジメチルホルムアミドと水の混
合物から形成されるる。エピハロヒドリンとポリアミノ
アミドとの反応を行う多くの異なる方法が、なかんずく
上述の開示中に記載されている。このように、反応温度
は低い又は高いことが可能であり、種々の温度経過を用
いうる。また、反応剤濃度は広い範囲で変わりうる。好
ましくは、反応は、20℃で10%固形含量溶液の最終生成
物粘度が、10〜20mPa・sの範囲、より好ましくは15mPa
・sであるようにして実施される。もし30%固形分含量
溶液が調製されるなら、20℃での粘度は好ましくは150
〜250mPa・sの範囲、より好ましくは約200mPa・sであ
る。得られる分子量は、2000と小さくて良く、しかし、
好ましくは100,000〜1,000,000の範囲又はそれ以上であ
る。
ドリンに基づく、窒素を含む樹脂を上記のイオン交換体
処理に付し、次に酸で中和して、好ましくは5より小さ
いpHを持つ生成物を得ることによって得られる。より好
ましくは、pHは約3〜約4.5の値に調節される。そのよ
うな好ましいpH値を持つ樹脂は、より良い貯蔵安定性を
示す。初めに中和し、次に本発明に従い後処理を行うこ
ともできる。中和は、任意の妥当な無機又は有機の酸を
用いて、従来知られている任意の様式で行いうる。好ま
しい有機酸はギ酸及びクエン酸を包含し、好ましい無機
酸は硫酸及びリン酸を包含する。酸の混合物もまた同様
に用いうる。
に基づく樹脂を、本発明に従うイオン交換体処理に付し
てもよく、それによって、ハロゲン含量を95%以上低減
された新規な樹脂が得られる。
窒素を含む、エピハロヒドリンに基づく樹脂の調製の間
ににこれを行うこともできることに留意しなければなら
ない。この点で、本発明の好ましい実施態様は、二段階
プロセスからなる。そのようなプロセスは、上述の米国
特許3,891,589号から基本的に知られている。イオン交
換体処理は、初めからの工程又は第二の工程の後に適用
しうる。更に好ましいプロセスは、下記の様式の三工程
反応として述べることができる。 (a)上記のタイプIのポリアルキレンポリアミン(任
意的に上述のタイプII〜VIIのポリアミンとの混合物
で)をジカルボン酸、好ましくは脂肪族ジカルボン酸と
反応させて、ポリアミドPAIM)を形成し; (b)上記(a)で形成されたPAIMをエピハロヒドリン
(EHH)と約40℃未満の温度で反応させて、PAIM/EHHア
ダクトを形成し; (c)上記(b)で形成されたアダクトを50〜70℃の範
囲に付して、環閉鎖を行なわせ、低い程度の架橋の先駆
体樹脂樹脂を作り; (d)上記(c)で形成された先駆体樹脂を塩基性イオ
ン交換体での処理に付して、実質的にハロゲン不含の中
間体を作り; (e)上記(d)で得た中間体をアルカリ性pHに保ちか
つそれを40℃未満の温度に付して、水溶性の、窒素を含
む、エピハロヒドリンに基づく樹脂を形成し; (f)pHを中性又は僅か酸性に調節する。 上記の温度要件は、あまり厳密な意味に解されるべき
ではない。三工程プロセスの本質は、ハロゲンの除去の
後まで、完全な架橋が起きないことである。イオン体交
換体処理後のアルカリ性pHの故に、(d)で得られる中
間体は比較的低い温度で架橋に付されるであろう。もち
ろん、pHを下げ、続いてより多価い温度で架橋を行うこ
ともできる。このようにして作られた樹脂は、最低のレ
ベルの合計ハロゲン、有機ハロゲン、AOX及び副生成物
を示す。ハロゲン含有副生成物が総て除去されうること
は排除されないが、これは現在の検出方法に基づいて明
確に結論づけられ得ない。
ための湿潤強度剤として有用である。それはそのまま
で、良好な湿潤強度付与特性を維持しながら、製紙にお
いてエピハロヒドリンに基づく樹脂を用いることと通常
結び付くハロゲン及びハロゲン含有副生成物汚染を避け
る利点を有する。
記の実施例は、限定的ではなく例示として解されるべき
である。
Etadurin NXH(アクゾケミカルズ社より入手)の20%固
形分含量水性溶液を、カラムでの溶出により塩基性イオ
ン交換体Dowex SAR(ダウケミカル社より)で処理し、
次にギ酸で3.4のpHに調節した。 古い生成物及び新規な生成物について測定したデータ
を、下記の表Iに概略示す。
ンに基づく樹脂の水性15%溶液を、塩基性イオン交換体
で処理した。処理された樹脂は、Nadvn(商標)LTN−A
(バイエル社)、Giliton(商標)1100/28及びKymene
(商標)SLXであった。結果は、実施例1におけるよう
に好都合であり、表IIに示される。
ミノエチルピペラジンと混合したジメチレントリアミン
を用い、エピハロヒドリン出発化合物としてエピクロロ
ヒドリンを用いて、米国特許3,891,589号に従う二工程
プロセスにより、ポリアミノアミド−エピクロロロヒド
リンに基づく樹脂を作った。約20〜約40℃の温度で行わ
れた第一反応工程及び続く60〜70℃で約1〜2時間後
に、かくして得られた先駆体樹脂は室温に冷却され、実
施例1の塩基性イオン交換体での処理に付した。イオン
交換体から出た後の、実質的にハロゲン不含の中間体
は、架橋が完了するまでアルカリ性pHを維持しながら、
約20〜約30℃の温度に付された。その後、反応生成物の
pHは、ギ酸を用いて3.6に調節された。 固体樹脂に基づき計算して下記のデータが得られた。 DCP 0.003重量% MCP <0.003重量% AOX <0.003重量% 合計塩素 約0.18重量%
ンに基づく樹脂Etadurin H(商標)の約20%溶液を樹脂
イオン交換体で処理した。分析結果を表IIIに引用す
る。
ン、ジカルボン酸としてアジピン酸、及びエピハロヒド
リン出発化合物としてエピクロロヒドリンを用いて、米
国特許3,194,427号に従う二工程プロセスにより、ポリ
アミノアミド−エピクロロロヒドリンに基づく樹脂を作
った。実施例1と同様に行った第一工程(ジエチレント
リアミンとアジピン酸のモル比=1:1)の後に、ポリア
ミド溶液を実施例2と同様にエピクロロヒドリンで処理
した(PAIM/ECHモル比=1:1.20)。HC≡添加及びpH調節
の前に20℃未満の温度に冷却された生成物を、実施例1
の塩基性イオン交換体での処理に付した。イオン交換体
から出たきた後後の実質的にハロゲン不含の中間体は、
架橋が完了するまでアルカリ性pHを維持しながら、約20
〜約30℃の温度での処理に付された。その後、反応生成
物のpHは、ギ酸/硫酸(1:3)を用いて3.6に調節され
た。 下記のデータが測定され、固体樹脂に基づいて計算さ
れた。 DCP 0.003重量% MCP <0.003重量% AOX <0.01重量% 合計塩素 約0.18重量%
キュリーズ)、Giluton 1100/28N(商標、ギウリニ)及
びNadavin LT−A(商標、バイエル)のような、いくつ
かの市販品を実施例1におけるようにイオン交換体で処
理した。 イオン交換体による市販の湿潤強度剤の処理はこれら
の生成物の湿潤強度効果に有意な影響を持たないことを
示すために、下記の手順を用いた。 約70g/≡のテスト紙をパイロット製紙機(速度2m/
分、能力2kg/時)で調製した。仕込物は、25゜SRのショ
ッパー−リグラーろ水度まで予め叩解された漂白された
パインスルフェート/バーチスルフェート/ビーチ(ブ
ナ)スルファイトの30/35/35配合物より成った。各5重
量%のフィラーDX40(Omya)及びクレー(Koalin B)
を、25℃の温度の原料に加えた。原料希釈の後に製紙機
に湿潤強度剤を供給した。ヘッドボックスにおける原料
のコンシステンシーは0.3%となり、pHは総ての生成物
及び濃度について7.2〜7.8の範囲にトランス留り、調節
されなかった。乾燥セクションのシリンダー温度は、60
/80/90/110℃に調節された。 紙は100℃で30分間キュアされ、次にテスト前に23
℃、相対湿度50%(55%)で2時間コンディショニング
された。動水力学テスターALWETRON TH1(商標、ゴケル
社、ミュンヘン)で裂断長を測定する前に、紙片を蒸留
水中に23℃で5分間浸した。 テスト結果を表IVにまとめる。イオン交換処理された
樹脂の湿潤強度効果は、元の樹脂、すなわちイオン交換
体で処理されていない樹脂の裂断長の相対的湿潤強度効
果(%)として表わされる。
Claims (6)
- 【請求項1】樹脂を有機ハロゲン低減後処理に付す工程
を含む、水溶性の、窒素を含む、エピハロヒドリンに基
づく樹脂の製造法において、後処理が、樹脂を塩基性イ
オン交換体と接触させることを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項2】塩基性イオン交換体が、第三級アミノ基、
第四級アンモニウム基及びこれらの混合からなる群から
選ばれた強塩基性置換基を含む合成樹脂である請求項1
の方法。 - 【請求項3】強塩基性置換基が、トリメチルアンモニウ
ム、ジメチルエタノールアンモニウム及びこれらの混合
より成る群から選ばれる請求項2の方法。 - 【請求項4】イオン交換体がヒドロキシ形である請求項
1〜3のいずれか一つの方法。 - 【請求項5】窒素を含む、エピハロヒドリンに基づく樹
脂が、ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂であ
る請求項1〜4のいずれか一つの方法。 - 【請求項6】塩基性イオン交換体と接触させられるポリ
アミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂が完全な架橋の
段階に達していない中間体であり、該中間体がイオン交
換体と接触させられた後に完全な架橋を行う請求項5の
方法。
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