DE3737615C2 - - Google Patents
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
Seit kurzem besteht in der Papierindustrie der verstärkte
Trend, durch Reduzierung der Verwendung von Aluminiumsulfat
neutralere Papierherstellungssysteme einzusetzen. Außerdem hat
die Papierherstellung häufig mit Wasser von beträchtlich hoher
Härte zu erfolgen, die durch den gesteigerten Einsatz von
Altpapier und starke Verwendung des geschlossenen Wasserum
laufsystems (bei Anwesenheit von großen Mengen an CaCO₃ als
Füller im Altpapier) verursacht ist. Außerdem ist manchmal die
Temperatur des Papierherstellungssystems ziemlich hoch. Die
üblichen Harzleimemulsionen werden in der Hauptsache mit
anionischen Tensiden dispergiert und stabilisiert, wobei das
Verleimungsverhalten, wie oben ausgeführt, bei Papierherstel
lungssystemen erheblich geringer ist. Um den gewünschten
Leimungsgrad zu erzielen, müssen erhöhte Leimmengen angewandt
werden. Der Einsatz von hohen Leimmengen bedingt jedoch nicht
nur eine Erhöhung der Herstellungskosten, sondern verursacht
auch häufig Unannehmlichkeiten bei der Verarbeitung, wie durch
Schäumen oder durch Harzbildung in Papierherstellungssystemen
und eine Verminderung der Qualität des hergestellten Papiers.
In der US-PS 39 66 654 (entspricht der JP-PS 58-34 509) und in
der GB-OS 15 51 645-A (entspricht der JP-OS 53-12 951) werden
einige Leime auf der Basis kationischer Harzemulsionen be
schrieben. Diese zeigen jedoch keine zufriedenstellende Lage
rungsbeständigkeit sowie mechanische Festigkeit und Leimungs
eigenschaften.
Die GB-PS 14 12 254 beschreibt eine Methode, wobei ein Leim
auf Harzbasis, also eine Emulsion oder eine Seife, und ein
kationisches Polymer als Bindemittel gleichzeitig miteinander
vermischt oder getrennt zugegeben werden. Das bekannte katio
nische Polymer enthält ein kationisches Monomer, einen Ester
der Acrylsäure oder Methacrylsäure und einen aliphatischen
Alkohol mit einer quaternären Ammoniumgruppe. Das bekannte
kationische Polymer wird als Aluminiumsulfat- bzw. als aluminat-
freies Bindemittel eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der oben erwähnten
Nachteile herkömmlicher Harzemulsionsleime.
Diese Aufgabe wird wie aus den nachstehenden Ansprüchen er
sichtlich gelöst.
Nach eingehenden Untersuchungen wurde gefunden, daß Harzemul
sionen mit einem teilweise oder vollständig quaternisierten
Produkt eines Copolymers eines Alkylaminoalkylesters oder
-amids der (Meth)Acrylsäure ["(Meth)-Acryl-" bedeutet hier
"Acryl- und/oder Methacryl-"], eines (Meth)Acrylsäurealkyl
esters und/oder einer Styrolverbindung (Styrol oder Derivate
davon) ausgezeichnete Emulsionsbeständigkeit und Verleimungs
eigenschaften zeigen, wenn sie Papierherstellungssystemen bei
einem pH innerhalb eines weiten Bereichs (sauer bis neutral)
zugesetzt werden. Diese Emulsionen zeigen insbesondere ausge
zeichnete Eigenschaften in Fällen, in denen die üblichen
Harzemulsionsschlichten keine zufriedenstellenden Ergebnisse
erzielen lassen, d. h. bei Systemen, bei denen der pH fast
neutral ist, d. h. bei solchen, die weniger Aluminiumsulfat
enthalten, hohe Wasserhärte und hohe Temperatur aufweisen.
Das teilweise oder zur Gänze quaternisierte Produkt des Copo
lymers des Monomers des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids, des Alkyl(meth)acrylatmonomers und/oder einer
Styrolverbindung, die gegebenenfalls eine Vinylverbindung
enthält, wird nachfolgend als "kationisiertes Copolymer des
(Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids" oder ein
fach als "kationisiertes Copolymer" und das Copolymer als
"Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder
-amids" oder einfach als "Copolymer" bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Leim kann z. B. durch Lösen eines ver
stärkten Harzes in einem organischen Lösungsmittel, Zugabe des
kationisierten Copolymers des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkyl
esters oder -amids und von Wasser, Rühren des Gemisches,
Behandlung des Gemisches wenigstens einmal in einem Homogeni
sator unter einem Druck von 7 bis 60 MPa bis zur Erzielung
einer stabilen Emulsion und nachfolgende Abdestillation des
organischen Lösungsmittels unter vermindertem Druck herge
stellt werden. Zur Emulgierung kann, wie nachfolgend beschrie
ben, ein kationisches oder nichtionisches Tensid verwendet
werden.
Der erfindungsgemäße Leim kann außerdem durch Phasenumkehr
emulgierung hergestellt werden. Dabei wird ein geschmolzenes
verstärktes Harz mit dem kationisierten Copolymer des (Meth)
Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids in einer geeigne
ten Menge gemischt, wodurch eine stabile Wasser-in-Öl-Emulsion
entsteht. Danach wird dem erhaltenen Gemisch Wasser zugesetzt.
Nach der Phasenumkehr und weiterer Zugabe von Wasser entsteht
eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion. In diesem Falle kann eine
geringe Menge kationisches oder nichtionisches Tensid im
Gemisch mit dem kationisierten Copolymer des (Meth)Acrylsäu
realkylaminoalkylesters oder -amids, wie nachfolgend beschrie
ben, verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Leim kann ferner durch Mischen eines
geschmolzenen verstärkten Harzes mit dem Copolymer des (Meth)
Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids und Wasser bei
erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck hergestellt werden,
wobei man das erhaltene Gemisch in einem Homogenisator unter
hohem Druck homogenisiert und nachher rasch abkühlt. In diesem
Fall kann auch ein kationisches oder nichtionisches Tensid in
Form eines Gemisches, wie nachfolgend beschrieben, verwendet
werden.
Das erfindungsgemäß verwendete verstärkte Harz ist
ein Produkt, das erhalten wird durch Addition von
1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, einer
organischen Säureverbindung mit einer
an ein Harz. Typische Harze, aus denen
die verstärkten Harze hergestellt werden können,
sind z. B. Kolophonium, Balsamkolophonium, Tallölharz,
die einzeln oder im Gemisch miteinander ver
wendet werden können. Diese Harze können z. B.
hydriert, polymerisiert oder mit Formaldehyd modi
fiziert sein. Typische Beispiele für organische
Säuren sind Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäure
anhydrid, Itaconsäure, Itaconsäureanhydrid, Citra
consäure, Citraconsäureanhydrid, Acrylsäure und
Methacrylsäure. Nichtverstärkte Harze können
im Gemisch mit verstärkten Harzen verwendet wer
den.
Das Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder
-amids, das eine Komponente des erfindungsgemäßen Leims ist,
hat ein Molekulargewicht von 1000 bis 500 000, vorzugsweise
1000 bis 100 000, besonders bevorzugt 1000 bis 50 000, und
ist teilweise oder vollständig quaternisiert, damit das Copo
lymer gute Emulgierbarkeit und Dispergierbarkeit zeigt und dem
Leim gute mechanische Festigkeit verliehen wird.
Das Monomer des (Meth)Acrylsäurealkylesters, das
eine Komponente des Copolymers des (Meth)Acryl
säurealkylaminoalkylesters oder -amids ist, ist
wenigstens ein Monomer der allgemeinen Formel I
worin R¹ H oder CH₃ und R² C1-18-Alkyl bedeutet.
Die Styrolverbindung ist wenigstens ein Monomer
der allgemeinen Formel II
worin R³ H oder CH₃, R⁴ H oder C1-4-Alkyl
bedeutet.
Das Monomer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkyl
esters oder -amids ist wenigstens ein Monomer der
allgemeinen Formel III
worin R⁵ H oder CH₃, R⁶ Niederalkylamino-nieder
alkoxy der Formel
bedeutet, worin R¹¹ H oder C1-2-Alkyl, R¹² C1-2-
Alkyl und n eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten
oder Niederalkylamino-niederalkylamino der For
mel
worin R¹³ H oder C1-2-Alkyl, R¹⁴ C1-2-Alkyl und n
eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten.
Gegebenenfalls kann ein viertes Vinylmonomer der
allgemeinen Formel IV
worin R⁷ H oder CH₃ und R⁸ CN, Niederalkylcarboxy
der Formel -OCOR¹⁵, worin R¹⁵ C1-16-Alkyl,
Carbamoyl, Mono- oder Dialkylaminocarboxy der
Formel
bedeutet, worin R¹⁶ H oder C1-2-Alkyl und R¹⁷
C1-2-Alkyl oder Hydroxy-niederalkoxycarbonyl
der Formel COOR¹⁸OH bedeutet, worin R¹⁸
C1-6-Alkylen bedeutet, als Bestandteil des Copo
lymers des (Meth)Acrylalkylsäurealkylaminoalkyl
esters oder -amids verwendet werden.
Vorzugsweise ist R² ausgewählt aus der Gruppe CH₃,
C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₆H₁₃, C₁₂H₂₅ und C₁₈H₃₇, R⁴
aus der Gruppe H, CH₃, CH(CH₃)₂ und C(CH₃)₃, R⁶
aus der Gruppe O(CH₂)nN(CH₃)₂, O(CH₂)nN(C₂H₅)₂,
NH(CH₂)nN(CH₃)₂ und NH(CH₂)nN(C₂H₅)₂, wobei n eine
ganze Zahl von 1 bis 6 darstellt, und R⁸ aus der
Gruppe CN, OCOCH₃, OCOC₂H₅, OCOC₃H₇, OCOC₄H₉,
CONH₂, CONHCH₃, CONHC(CH₃)₃ und COOCH₂CH₂OH.
Beispiele für Alkylacrylate und -methacrylate der
allgemeinen Formel I sind Methyl-, Ethyl-,
Propyl-, Butyl-, Octyl-, Lauryl- und Stearylacrylate
und -methacrylate.
Beispiele für Styrolverbindungen der allgemeinen
Formel II sind Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol,
Propenyltoluol, Vinyl-isopropyl-,
Propenyl-isopropyl-, Vinyl-t-butyl- und Propenyl-
t-butylbenzol.
Beispiele für Alkylaminoalkylester und -amide der
Acryl- und Methacrylsäure der allgemeinen Formel
III sind N,N-Dimethylaminomethyl-, N,N-Diethylaminomethyl-,
N-Methylaminomethyl-, N-Ethylaminomethyl-,
N,N-Dimethylaminoethyl-, N,N-Diethylaminoethyl-,
N-Methylaminoethyl-, N-Ethylaminoethyl-,
N,N-Dimethylaminopropyl, N,N-Diethylaminopropyl-,
N-Methylaminopropyl-, N-Ethylaminopropyl-, N,N-Dimethylaminobutyl-,
N,N-Diethylaminobutyl-, N-Methylaminobutyl-,
N-Ethylaminobutyl-, N,N-Dimethylaminopentyl-,
N,N-Diethylaminopentyl-, N-methylaminopentyl-,
N-ethylaminopentyl-, N,N-Dimethylaminohexyl-,
N,N-Diethylaminohexyl-, N-Methylaminohexyl-
und N-Ethylaminohexylacrylate und -meth
acrylate und N-(Dimethylaminomethyl)-, N-(Diethylaminomethyl)-,
N-(Methylaminomethyl)-, N-(Ethylaminomethyl)-,
N-(Dimethylaminoethyl)-, N-(Diethylaminoethyl)-,
N-(Methylaminoethyl)-, N-
(Ethylaminoethyl)-, N-(Dimethylaminopropyl)-, N-
(Diethylaminopropyl)-, N-(Methylaminopropyl)-, N-
(Ethylaminopropyl)-, N-(Dimethylaminobutyl)-, N-
(Diethylaminobutyl)-, N-(Methylaminobutyl)-, N-
(Ethylaminobutyl)-, N-(Dimethylaminopentyl)-, N-
(Diehtylaminopentyl)-, N-(Methylaminopentyl)-, N-
(Ethylaminopentyl)-, N-(Dimethylaminohexyl)-, N-
(Diethylaminohexyl)-, N-(Methylaminohexyl)- und N-
(Ethylaminohexyl)-acrylamide und -methacrylamide.
Beispiele für Vinylverbindungen der allgemeinen
Formel IV sind Acrylnitril und Methacrylnitril;
Vinyl- und Propenylacetat, -propionat, -butyrat
und -valerat; Acrylamid, Methacrylamid; N-Methyl-
und N,N-Dimethyl-acrylamid und -methacrylamid;
2-Hydroxyethylacrylat und -methacrylat.
In dem kationisierten Copolymer des
(Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids
sollte die zweite Komponente der erfindungsgemäßen
Harzemulsionsschlichte und zwar die Komponente
des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder
-amids in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%,
vorzugsweise 25 bis 75 Gew.-%, insbesondere 30 bis
70 Gew.-% des Copolymers enthalten sein. Das ist
die Hauptkomponente des Copolymers, die diesem die
spezifische Fähigkeit verleiht, das Harz in ausreichendem
Maße zu dispergieren, wenn das Copolymer
quaternisiert ist, und in erheblichem Maße
zur Verbesserung der Lagerungsbeständigkeit und mechanischen
Festigkeit der gebildeten Emulsion
beiträgt. Der Gehalt an dieser Komponente im Co
polymer ist kritisch. Die oben erwähnte Wirkung
zeigt sich nur innerhalb des oben angeführten Ge
haltsbereichs. Außerhalb dieses Bereichs zeigt das
kationisierte Copolymer diese Wirkung nicht. Diese
Komponente kationisiert, wenn sie quaternisiert
ist, das erhaltene Copolymer. Aufgrund dieser Kationisierung
zeigt der erfindungsgemäße Leim auf der Basis einer Harzemul
sion ein ausgezeichnetes Verleimungsverhalten in Papierher
stellungssystemen, in denen die Wirkung der üblichen anioni
schen Leime auf Harzemulsionsbasis beeinträchtigt ist,
wie z. B. in Systemen, bei denen der Gehalt an Aluminiumsulfat
niedrig ist, d. h. der pH-Wert fast neutral ist, und die Härte
des wäßrigen Mediums oder die Temperatur hoch ist.
Die Komponente des (Meth)Acrylsäurealkylesters
oder der Styrolverbindung im Copolymer sollte in
einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 25
bis 75 Gew.-%, insbesondere 30 bis 70 Gew.-% enthal
ten sein. Das Verhältnis der beiden Komponenten zu
einander kann je nach Bedarf festgelegt werden, es
genügt aber auch, wenn lediglich eine der beiden
Komponenten anwesend ist. Diese Komponente bildet
den hydrophilen Anteil des kationisierten Copoly
mers des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids und verleiht dem Copolymer die Funktion
eines Emulgators bzw. Dispergators für Harze. Bei
einem Gehalt von weniger als 20 Gew.-% ist das kat
ionisierte Copolymer, das man erhält, stark hydro
phil und zeigt keine ausreichende emulgierende
bzw. dispergierende Wirkung, liegt der Gehalt
andererseits über 80%, ist das Copolymer stark
hydrophob und zeigt ebenfalls keine ausreichende
Wirkung. Der Anteil des (Meth)Acrylsäurealkyl
esters und der Styrolverbindung kann je nach
Wunsch ausgehend vom Verhältnis des hydrophoben
Anteils zum hydrophilen Anteil des als Endprodukt
erhaltenen kationisierten Copolymers des (Meth)
Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids bestimmt
werden. Selbst wenn lediglich eine der
beiden Komponenten verwendet wird, ist das kationisierte
Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids voll funktionsfähig
als Emulgator bzw. Dispergator.
Das Verhältnis des hydrophoben Anteiles im kationisierten
Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids beeinflußt wesentlich die
Lagerungsbeständigkeit und mechanische Festigkeit
der erhaltenen Harzemulsion. Daher ist der
Gehaltbereich des (Meth)Acrylsäurealkylesters
und/oder der Styrolverbindung wie oben definiert
begrenzt. Es wird angenommen, daß die Anwesenheit
dieses hydrophoben Anteils zur Verbesserung des
Leimungsvorgangs beiträgt.
Das Vinylmonomer, eine vierte Vinylmonomerkomponente
des kationisierten Copolymers des (Meth)
Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids, verbessert
das Emulgier- bzw. Dispergiervermögen des
kationisierten Copolymers. Es sollte in einer
Menge von 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 10
Gew.-%, insbesondere 5 bis 7 Gew.-% des nichtkationisierten
Copolymers enthalten sein. Diese Komponente
beeinflußt wesentlich das Gleichgewicht
zwischen hydrophilen und hydrophoben Anteilen im
kationisierten Copolymer und verbessert das Emulgier-
bzw. das Dispergiervermögen des kationisierten
Copolymers. Diese Komponente sollte
daher in einer Menge von wenigstens 5 Gew.-%
enthalten sein. Übersteigt sein Gehalt aber 20%
so nimmt das Emulgier- bzw. Dispergiervermögen des
kationisierten Copolymers ab.
Das Molekulargewicht des Copolymers sollte 1000
bis 500 000 betragen. Außerhalb dieses Bereichs
ist das Emulgier- bzw. Dispergiervermögen des
kationisierten Copolymers unzureichend. Das
Molekulargewicht beträgt vorzugsweise 1000 bis
100 000, insbesondere 1000 bis 50 000.
Das kationisierte Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoal
kylesters oder -amids, das eine Komponente des erfindungs
gemäßen Leims ist, kann durch Copolymerisation der erwähnten
Monomeren und Quarternisierung des erhaltenen Copolymers mit
einem Quaternisierungsmittel wie z. B. Epihalohydrin, Alkylhaloge
nid, Dialkylsulfat, Lakton hergestellt werden. Das katio
nisierte Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids kann außerdem unter Verwendung eines teilweise
oder vollständig quaternisierten Monomers des
(Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids
hergestellt werden. Der Quaternisierungsgrad
hängt ab vom Emulgier- bzw. Dispergiervermögen des
kationisierten Copolymers, der Lagerungsbeständig
keit, dem Leimungsverhalten sowie anderen Eigen
schaften, wie sie für die Harzleimemulsion
als Endprodukt erforderlich sind, sowie vom
pH-Wert, der Wasserhärte, der Temperatur des
verwendeten Papierherstellungssystems ab. Der
Quaternisierungsgrad beträgt 50 bis 100%,
vorzugsweise 60 bis 100%, insbesondere 70 bis
100%. Ein höherer Quaternisierungsgrad wird
bevorzugt für Papierherstellungssysteme mit
geringem Aluminiumsulfatgehalt, d. h. mit höherem
pH-Wert, höherer Wasserhärte und höherer Temperatur.
Die Copolymerisationsreaktion wird durch Lösungspolymerisation
unter Verwendung von z. B. Toluol, Isopropylalkohol
als Lösungsmittel durchgeführt.
Bei der Polymerisation wird wenigstens ein Kettenübertragungsmittel
verwendet, ausgewählt aus der
Gruppe Chlorkohlenstoff, Bromkohlenstoff, Cumol,
Thioglykolsäureester, Merkaptane je nach den
Reaktionsbedingungen, in einer Menge von bis zu 5
Gew.-%, bezogen auf das Monomerengemisch, um das
Molekulargewicht des herzustellenden Copolymers zu
steuern. Bezogen auf das Monomerengemisch werden
0,1-3 Mol eines öllöslichen Initiators wie z. B.
eines Peroxids, z. B. Benzoylperoxid oder einer
Azoverbindung, wie z. B. Azobisisobutyronitril verwendet.
Die Copolymerisationsreaktion wird so
durchgeführt, daß ein Gemisch aus Monomeren, einem
Kettenübertragungsmittel, einem Polymerisationsinitiator
und einem Lösungsmittel (der Monomerengehalt
beträgt vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-%) auf 60
bis 150°C erwärmt wird, wodurch man das gewünschte
Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids erhält.
Das auf diese Weise gebildete Copolymer des
(Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder -amids
wird quaternisiert, indem man der erhaltenen
Polymerisationslösung, die das gebildete Copolymer
enthält, ein Säure wie z. B. Chlorwasserstoffsäure,
Essigsäure in einer Menge zusetzt, die dem
gebildeten Copolymer äquimolar ist, sowie eine
geeignete Menge an Wasser, um eine Öl-in-Wasser-
Emulsion zu bilden, das Lösungsmittel entfernt und
dann das Copolymer mit einem Quaternisierungsmittel
wie z. B. Epihalohydrin, Alkylhalogenid bei
einer für das verwendete Quaternisierungsmittel
geeigneten Temperatur umsetzt, wobei die Menge an
Quaternisierungsmittel dem 0,5- bis 2fachen Mol
äquivalent des Copolymers entspricht.
Der erfindungsgemäße Leim enthält in der Hauptsache 20 bis 50
Gew.-% eines verstärkten Harzes, 1 bis 30 Gew.-% des kationi
sierten Copolymers des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids und Wasser. Der Gehalt an kationisiertem Copolymer
in der Harzemulsion sollte in einem Bereich liegen, der es
ermöglicht, die erhaltene Emulsion über lange Zeit beständig
zu erhalten, beständig auch gegenüber den Scherkräften, die
während der Zugabe zu oder in ein Papierherstellungssystem
angewandt werden, und eine zufriedenstellende Funktionsfähig
keit als Leim zu gewährleisten. Damit die Emulsion eine
zufriedenstellende Stabilität erhält, soll der
Feststoffgehalt nicht über 55 Gew.-%, vorzugsweise
nicht über 50 Gew.-% liegen. Der Anteil des katio
nisierten Copolymers des (Meth)Acrylsäurealkyl
aminoalkylesters oder -amids am Feststoffgehalt
beträgt mindestens 2 Gew.-%, vorzugsweise min
destens 3 Gew.-% - und wenn man die Beständigkeit
gegenüber der Einwirkung von Scherkräften in
Betracht zieht - mindestens 5%. Unter dem Ge
sichtspunkt der Produktions- und Transportkosten
ist ein höherer Feststoffgehalt, vorzugsweise
nicht unter 20 Gew.-%, insbesondere nicht unter
30 Gew.-% zu bevorzugen. Damit der Leim
zufriedenstellend als solcher fungiert, sollte der
Gehalt an verstärktem Harz nicht weniger als 50
Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als 70 Gew.-% be
tragen.
Der erfindungsgemäße Leim kann, wenn dies
gewünscht wird, eine geeignete Menge eines
kationischen oder nichtionischen Tensids enthalten.
Beispiele für solche Tenside sind Tetralkylammoniumchlorid,
Trialkylbenzylammoniumchlorid, Alkylaminacetat,
Alkylaminhydrochlorid, Oxyethylenalkylamin,
Polyoxyethylenalkylamin als kationische
Tenside und Polyoxyethylenalkylether,
Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenstyrylphenylether,
Polyoxypropylen-polyoxyethylenglycolglycerin-,
Sorbit-, Polyoxyethylensorbit-,
Zucker-, Pentaerythrit-, Propylenglycol- und Diethanolamid-
Fettsäureester als nichtionische
Tenside.
Der erfindungsgemäße Leim kann außerdem auch
noch verschiedene bekannte übliche Zusätze wie
kationisches oder anionisches Poly(acrylamid),
Polyalkylen-polyamid-epichlorhydrinharz, kationisierte
Stärke, Carboxymethylcellulose enthalten.
Auch ohne die oben erwähnten Tenside, die fakultative
Komponenten darstellen, übt der erfindungsgemäße
Leim eine ausgezeichnete stabilisierende
Wirkung als Emulsion aus. Daraus folgt, daß das
kationisierte Copolymer des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids, das eine Hauptkomponente
der erfindungsgemäßen Leime darstellt,
eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung von
Emulsionen spielt.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele
näher illustriert. Der Ausdruck "Teile"
bedeutet dabei Gewichtsteile. Die Beispiele 1 bis
3 illustrieren die Herstellung der verstärkten
Harze.
Eine Schmelze aus 93 Teilen mit Formaldehyd
modifiziertem Tallölharz (Modifikationsgrad 3%)
hält man bei ca. 200°C und versetzt sie langsam
mit 7 Teilen Fumarsäure. Nach weitgehend vollständiger
Umsetzung der Fumarsäure bei dieser Temperatur
wird das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur
abgekühlt. Das auf diese Weise erhaltene Reaktionsprodukt
(verstärktes Harz) ist ein 7% Fumarsäure
enthaltendes Harz.
Einer Schmelze aus 93 Teilen Balsamkolophonium
werden bei ca. 160°C langsam 7 Teile Maleinsäureanhydrid
zugefügt. Nach fast vollständiger Umsetzung
des Maleinsäureanhydrids wird das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abgekühlt. Das
Reaktionsprodukt (verstärktes Harz) ist ein 7%
Maleinsäureanhydrid enthaltendes
Harz.
Eine Schmelze aus 46 Teilen Balsamkolophonium wird
bei ca. 200°C langsam mit 7 Teilen Fumarsäure versetzt.
Nach fast vollständiger Umsetzung der
Fumarsäure werden 47 Teile mit Formaldehyd modifiziertes
Tallölharz (Modifikationsgrad 3%) zugesetzt.
Die erhaltene Mischung wird gründlich gerührt
und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das so
erhaltene Reaktionsprodukt (verstärktes Harz) ist
ein 7% Fumarsäure enthaltendes
Harz.
Die Vorschriften 4 bis 6 illustrieren die Herstellung
verschiedener kationisierter Copolymere.
Ein Gemisch aus 70 Teilen t-Butylmethacrylat (in
Beispiel 5 35 Teile t-Butylmethacrylat und 35
Teile Styrol und in Beispiel 6 dafür 70 Teile
Styrol), 30 Teilen N,N-Dimethylaminomethylmethacrylat
und 1 bis 2 Teilen Azobisisobutyronitril
und Isopropanol in einer solchen Menge, daß die
Monomerkonzentration 50 Gew.-% ausmacht, wird unter
Rühren 6 Stunden lang bei 70°C erwärmt.
Dem Reaktionsgemisch wird dann eine äquimolare
Menge (bezogen auf die Menge an N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat)
Essigsäure zugesetzt. Danach
wird Wasser in einer solchen Menge zugesetzt, daß
der Feststoffgehalt der wäßrigen Lösung des kationisierten
Copolymers 30 Gew.-% beträgt, wodurch
eine Öl-in-Wasser-Emulsion entsteht. Bei diesem
Verfahren fällt die Temperatur der Emulsion ab. Der
Isopropylalkohol und eine gewisse Menge Wasser in
der Emulsion werden durch Erwärmen der Emulsion auf
ca. 100°C azeotrop entfernt. Nach dem Abkühlen des
Gemisches auf ca. 50°C wird, sobald die Temperatur
des Gemisches wieder angehoben wurde, eine äquimolare
Menge (bezogen auf die Menge an N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat)
Epichlorhydrin tropfenweise
zugesetzt, wonach das erhaltene Gemisch 1,5 Stunden
lang bei 80°C gehalten wird, um die Quaternisierung
abzuschließen. Der Feststoffgehalt wird durch
Zugabe von Wasser auf 25% eingestellt.
Die Viskosität der auf diese Weise erhaltenen
wäßrigen Lösung des kationisierten Copolymers beträgt
220 mPa · s (270 mPa · s in Vorschrift 5
und 330 mPa · s in Vorschrift 6), gemessen bei 25°C mit
einem Brookfield-Viskosimeter.
Ein Gemisch aus 30 Teilen (50 Teilen in Vorschrift 8
und 70 Teilen in Vorschrift 9) 2-Ethylhexylacrylat,
70 Teilen (50 Teilen in Vorschrift 8 und 30 Teilen
in Vorschrift 9) N-(Dimethylaminopropyl)methacrylamid,
2 Teilen t-Dodecylmercaptan, 2 bis 3 Teilen
Benzoylperoxid und Toluol in einer solchen Menge,
daß die Gesamtkonzentration an Monomeren, Kettentransfermittel
und Polymerisationsinitiator 60
Gew.-% beträgt, wird gemischt und das Gemisch unter
Rühren 5 Stunden lang bei 100°C erwärmt.
Dem Reaktionsgemisch werden dann Wasser in einer
Menge, daß man eine wäßrige Lösung des kationisierten
Copolymers mit einem Feststoffgehalt von
ca. 30 Gew.-% erhält, und eine äquimolare Menge
(bezogen auf N-(Dimethylaminopropyl)methacrylamid)
Dimethylsulfat zugegeben, wonach man das
Reaktionsgemisch 4 Stunden lang bei 40°C reagieren
läßt. Das Toluol und ein Teil des Wassers werden
dem Reaktionsgemisch azeotrop durch Erwärmen auf
eine Temperatur von ca. 100°C entzogen. Der Feststoffgehalt
wird dann durch Zugabe von Wasser auf
25% eingestellt.
Die Viskosität der erhaltenen wäßrigen Lösung des
kationisierten Copolymers beträgt 1050 mPa · s
(530 mPa · s in Vorschrift 8 und 110 mPa · s in Vorschrift
9), gemessen bei 25°C mit einem Brookfield-
Viskosimeter.
Das Verfahren nach Vorschrift 8 wird wiederholt, nur
daß anstelle der 50 Teile 2-Ethylhexylacrylat 25
Teile 2-Ethylhexylacrylat und 25 Teile Styrol verwendet
werden (50 Teile Styrol in Vorschrift 11).
Die Viskosität der erhaltenen wäßrigen Lösung des
kationisierten Copolymers beträgt 820 mPa · s
(600 mPa · s in Vorschrift 11), gemessen bei 25°C
mit einem Brookfield-Viskosimeter.
10 Teile Methylmethacrylat (Laurylmethacrylat in
Vorschrift 13 bzw. Stearylmethacrylat in Vorschrift
14), 40 Teile t-Butylstyrol (Isopropylstyrol in
Vorschrift 13 bzw. α-Methylstyrol in Vorschrift 14),
45 Teile N-(Dimethylaminopropyl)acrylamid, 5 Teile
Vinylacetat (Methacrylnitril in Vorschrift 13 bzw.
N,N-Dimethylacrylamid in Vorschrift 14), 0,5 Teile
Chlorkohlenwasserstoff, 1 bis 2 Teile Azobisisobutyronitril
und Isopropylalkohol in einer solchen
Menge, daß der Gesamtgehalt an Monomeren,
Kettentransfermittel und Polymerisationsinitiator
50 Gew.-% ausmacht, werden gemischt und das Gemisch
5 bis 6 Stunden lang bei 80°C gerührt. Danach wird
dem Reaktionsgemisch eine äquimolare Menge
(bezogen auf das eingesetzte N-(Dimethylaminopropyl)acrylamid)
Essigsäure zugegeben und noch so
viel Wasser, daß der Feststoffgehalt der wäßrigen
Lösung des kationisierten Copolymers 30 Gew.-%
beträgt, um eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu
erhalten. Durch diesen Vorgang kommt es zu einem
Absinken der Temperatur. Der Isopropylalkohol und
ein Teil des Wassers in der Emulsion werden azeotrop
durch Erwärmen der Emulsion auf ca. 100°C
entfernt. Das Gemisch wird dann auf Raumtemperatur
abgekühlt. Danach wird das Gemisch mit einer
äquimolaren Menge (bezogen auf das eingesetzte N-
(Dimethylaminopropyl)acrylamid) Methyljodid versetzt,
wonach man es 3 Stunden lang bei Raumtemperatur
reagieren läßt. Nach Beendigung der Reaktion
wird der Feststoffgehalt des Reaktionsgemisches
mit Wasser auf 10% eingestellt.
Die Viskosität der auf diese Weise erhaltenen
wäßrigen Lösung des kationisierten Copolymers beträgt
70 mPa · s (80 mPa · s in Vorschrift 13
und 100 mPa · s in Vorschrift 14), gemessen bei 25°C
mit einem Brookfield-Viskosimeter.
Das Verfahren nach Vorschrift 12 wird wiederholt,
nur daß 0,75 Molaräquivalent (bezogen auf das verwendete
N-(Dimethylaminopropyl)acrylamid) Methyljodid
(0,5 Molaräquivalent in Vorschrift 16) verwendet
werden.
Die Viskosität der erhaltenen wäßrigen Lösung des
kationisierten Copolymers beträgt 60 mPa · s
(55 mPa · s in Vorschrift 16), gemessen bei 25°C mit
einem Brookfield-Viskosimeter.
Diese Vorschrift illustriert die Herstellung eines
kationischen Aminopolyamid-epichlorhydrinharzes,
das in der Vorschrift 3 verwendet wird.
Entsprechend Beispiel A der US-PS 39 66 654 wird,
wie nachfolgend beschrieben, ein kationisches
Aminopolyamid-epichlorhydrinharz hergestellt.
Zu 151,3 Teilen Diethylentriamin in einem mit einem
Rührer und einem Kondensator zum Auffangen von
Wasserdampf ausgestatteten Kolben werden unter
Rühren langsam 219,3 Teile Adipinsäure zugegeben.
Der Kolbeninhalt wird dann unter Stickstoff bei 170-180°C
so lange erwärmt, bis die Bildung von Aminopolyamid
abgeschlossen ist. Das Reaktionsgemisch
läßt man dann auf ca. 140°C abkühlen, wonach man es
unter Rühren mit heißem Wasser versetzt, so daß der
Feststoffgehalt 50% beträgt (die innere Viskosität
der mit 1 N NH₄Cl auf 2% verdünnten Lösung beträgt
0,14). Ca. 50 Teile der 50%igen Aminopolyamidlösung
werden mit ca. 110,25 Teilen Wasser versetzt
und danach 14 Teile (0,157 Mol) Epichlorhydrin zugegeben,
um ein Epichlorhydrinderivat des Aminopolyamids
zu erhalten. Das Reaktionsgemisch wird
dann unter Rückflußbedingungen bei 70°C solange erwärmt,
bis es eine Gardener-Viskosität von E bis F
besitzt. Die Lösung wird dann mit Wasser auf einen
Feststoffgehalt von ca. 12,5% verdünnt.
Die Beispiele 1 bis 13 sowie die Vorschriften
1 bis 4 illustrieren die Herstellung von
Leimemulsionen.
Zu einer bei ca. 150°C gehaltenen Schmelze von 225
Teilen des verstärkten Harzes nach Beispiel 1 werden
unter intensivem Rühren 200 Teile der wäßrigen
Lösung (50 Teile Feststoff) des kationisierten Copolymers
nach Vorschrift 4 (bzw. nach Vorschrift 5 in
Vorschrift 19 und nach Vorschrift 6 in Vorschrift 20) zugegeben,
um eine Wasser-in-Öl-Emulsion zu erhalten.
Diese wird bei 95°C durch langsame Zugabe von heißem
Wasser in eine Öl-in-Wasser-Emulsion übergeführt.
Die Emulsion wird mit heißem Wasser auf einen
Gesamtfeststoffgehalt von 40 Gew.-% verdünnt. Man
erhält eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion, die man
auf Raumtemperatur abkühlt.
Die so erhaltene wäßrige Emulsion ist über einen
längeren Zeitraum (mehr als 1 Monat) stabil.
Ein Gemisch aus 212,5 Teilen des mit Maleinsäureanhydrid
verstärkten Harzes nach Vorschrift 2, 140 Teile
einer wäßrigen Lösung des kationisierten Copolymers
(35 Teile Feststoff) nach Vorschrift 7 (bzw.
nach Vorschrift 8 in Beispiel 5, nach Vorschrift 9 in
Beispiel 6, nach Vorschrift 10 in Beispiel 7 und
nach Vorschrift 11 in Beispiel 8), 2,5 Teile
Lauryltrimethylammoniumchlorid und Wasser in einer
solchen Menge, daß der Gesamtfeststoffgehalt 40
Gew.-% beträgt, werden auf ca. 150°C erwärmt, intensiv
gerührt, dann sofort durch einen Industriehomogenisator
geleitet und schnell auf Raumtemperatur
abgekühlt.
Die so erhaltene Emulsion ist längere Zeit (mehr
als 1 Monat) stabil.
250 Teile des nach Vorschrift 3 hergestellten, mit
Fumarsäure verstärkten Harzes werden in 250 Teilen
Toluol gelöst. Die Lösung wird mit 500 Teilen
10%iger wäßriger Lösung des kationisierten
Copolymers (50 Teile in fester Form) nach Vorschrift
12 (bzw. nach Vorschrift 13 in Beispiel 10, Vorschrift
14 in Beispiel 11, Vorschrift 15 in Beispiel 12 und
Vorschrift 16 in Beispiel 13) und 200 Teilen Wasser
gemischt, wonach man das Gemisch 30 Minuten lang
bei 45°C hält, wodurch man eine Öl-in-Wasser-Emulsion
erhält.
Die Emulsion wird zweimal in einem Industriehomogenisator
unter einem Druck von 20 MPa
behandelt. Schließlich wird fast das gesamte Toluol
aus der Emulsion durch Destillation unter vermindertem
Druck entfernt. Die auf diese Weise erhaltene
Emulsion ist über lange Zeit (über einen Monat)
stabil.
Ein Gemisch aus 250 Teilen des mit Fumarsäure verstärkten
Harzes nach Vorschrift 1, 20 Teilen einer
30%igen wäßrigen Lösung von Natrium-dodecylbenzolsulfonat,
und 460 Teilen Wasser wird auf ca.
170°C erwärmt und in einem Industriehomogenisator
unter einem Druck von 30 MPa
behandelt, wodurch man eine Öl-in-Wasser-Emulsion
erhält, die sofort auf Raumtemperatur abgekühlt
wird.
Die so erhaltene Emulsion ist über längere Zeit
(mehr als 1 Monat) stabil.
Eine Schmelze von 250 Teilen des mit Fumarsäure
verstärkten Harzes nach Vorschrift 3 mit einer Temperatur
von ca. 150°C wird mit einer geringen Menge
Wasser gemischt und auf ca. 130°C abgekühlt. Danach
wird sie mit 50 Teilen eines 20%igen Ammoniumsalzes
des Polyoxyethylen-(Polymerisationsgrad-
12)-octylphenylether-sulfats zu einer Wasser-in-Öl-
Emulsion gemischt. Durch langsame Zugabe von heißem
Wasser wird diese Emulsion in eine Öl-in-Wasser-
Emulsion umgekehrt. Diese wird schnell mit heißem
Wasser verdünnt, wodurch man eine stabile Öl-in-Wasser-
Emulsion erhält, die auf Raumtemperatur abgekühlt
wird. Die Menge des für die Phasenumkehrung
und Verdünnung erforderlichen heißen Wassers beträgt
insgesamt 350 Teile.
Die auf diese Weise erhaltene Emulsion ist über
längere Zeit (über einen Monat) stabil.
Gemäß Beispiel 1 der US-PS 39 66 654 wurde eine
Harzemulsion wie folgt hergestellt:
300 Teile mit Fumarsäure verstärktes Harz nach Vorschrift
3 wurden in 300 Teilen Benzol gelöst. Diese
Lösung wurde mit 400 Teilen des nach Vorschrift 17
hergestellten Aminpolyamid-epichlorhydrin-Harzes
(50 Teile Feststoff) und 350 Teilen Wasser vermischt.
Das Gemisch wurde zweimal in einem Industriehomogenisator
unter einem Druck von 15 MPa
behandelt, wonach das Benzol aus der Emulsion durch
Destillation unter vermindertem Druck entfernt
wurde. Die auf diese Weise erhaltene Emulsion enthielt
35% Feststoff, der aus ca. 85% verstärktem
Harz und ca. 15% Aminopolyamid-epichlorhydrin-Harz
bestand.
Gemäß Beispiel 2 der GB-OS 1 55 164 A (entspricht der
JP-OS 53-12 951) wurde eine Harzemulsion wie folgt
hergestellt:
200 Teile mit Fumarsäure verstärktes Harz nach Vorschrift
3 wurden mit 9,2 Teilen Dimethyl-distearylammoniumchlorid
gemischt, und mit Wasser auf 1000
Teile aufgefüllt. Das Gemisch wurde auf 173°C
erwärmt und unter einem Druck von 20-22 MPa
homogenisiert. Die so erhaltene
Dispersion wurde schnell auf 25°C abgekühlt. Sie
wies einen Feststoffgehalt von ca. 21,2% auf.
Unter Verwendung der gemäß den Beispielen 1-13 und
Vergleichsbeispielen hergestellte Leime wurde
zur Durchführung der Tests handgeschöpftes
Papier bereitet. Es wurden dabei folgende Verfahren
und Bedingungen eingesetzt:
Gebleichter Kraftzellstoff (ein Gemisch von
Nadel- und Laubholzzellstoff im Verhältnis von 1 : 4)
wurde mit Wasser in einer Menge, die einen
Stoffbrei mit einer Konsistenz von 2,5 Gew.-% gewährleistet,
bis zu einem Mahlgrad (Canadian standard
freeness) von 350 ml zerkleinert. Das dafür verwendete
Wasser hatte eine Härte von 100 ppm bzw. 1500 ppm.
1,2 l des Stoffbreis wurden in einen Behälter
gegeben, wobei gleichzeitig eine vorgeschriebene
Menge der zu testenden Emulsion und Aluminiumsulfat
zugegeben wurden. Der pH des Breis wurde auf
einen vorgeschriebenen Wert eingestellt. Danach
wurde der Brei 3 Minuten lang gerüht. Dann wurde
der Brei mit Wasser bei dem vorgeschriebenen pH und
der vorgeschriebenen Härte auf eine Stoffkonsistenz
von 0,25% verdünnt, wonach nach Bedarf ein kationisches
Retentionsmittel zugesetzt wurde. Das Gemisch
wurde dann noch 1 Minute lang gerührt, auf
eine Konzentration von 0,025% verdünnt und
schließlich mit Hilfe einer Papiermaschine der
Firma Noble and Wood zu Papier (Naßbahn) verarbeitet.
Die Naßbahn wurde dann bis zu einem
Feststoffgehalt von 40% abgepreßt und auf einem
Trommeltrockner 60 Sekunden lang bei 100°C getrocknet.
Die auf diese Weise erhaltene Papierbahn
wurde bei einer konstanten Temperatur von
20°C und einer konstanten relativen Feuchtigkeit
von 60% 24 Stunden lang konditioniert und
schließlich als Papierprobe mit einem Flächengewicht
von 65 g/m² für den Test verwendet. Das
Leimungsverhalten wurde nach dem Stöckigt-Test
ermittelt. Die dabei erzielten Ergebnisse sind
zusammen mit den entsprechenden Testbedingungen in
Tabelle 1 zusammengefaßt.
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, sind die Bedingungen
für Versuch 2 dieselben wie für Versuch 3, nur daß
das Retentionsmittel in Versuch 2 nicht verwendet
wurde. Ebenso waren die Bedingungen für Versuch 5
dieselben wie für Versuch 6 mit dem Unterschied,
daß das Retentionsmittel in Versuch 5 nicht eingesetzt
wurde. Tabelle 1 zeigt, daß die entsprechend
den erfindungsgemäßen Beispielen 1-13 bereiteten
Leime, die kein Retentionsmittel enthalten,
einen Leimungsgrad aufweisen, der mit dem der den
Vergleichsbeispielen entsprechenden Leimen,
die ein Retentionsmittel enthalten, vergleichbar
ist oder diesen sogar übertrifft. Diese Tatsache
zeigt, daß die erfindungsgemäßen Harzemulsionen
ausgezeichnetes Verleimungsverhalten zeigen und die
Papierherstellungskosten herabzusetzen vermögen.
Ein Gemisch von Kraftzellstoff (ein Gemisch von
Nadel- und Laubholzzellstoff im Verhältnis 1 : 4)
und einer vorgeschriebenen Menge von beschichtetem
Kollerstoff wurde mit Wasser in einer Menge, die
einen Stoffbrei mit einer Konsistenz von 2,5 Gew.-%
gewährleistet, bis zu einem Mahlgrad (Canadian standard
freeness) von 350 ml bei einer vorgeschriebenen
Temperatur zerkleinert. Das hierbei verwendete Wasser
hatte eine Härte von 50 ppm.
1,2 l des Stoffbreis wurden in einen Behälter
gegeben, wobei gleichzeitig eine vorgeschriebene
Menge des zu testenden Leimes und
Aluminiumsulfat zugegeben wuden. Der pH des Breis
wurde auf einen vorgeschriebenen Wert eingestellt.
Danach wurde der Brei 3 Minuten lang gerührt. In
einigen Fällen wurde diese Vorgangsweise bei einer
vorgeschriebenen erhöhten Temperatur durchgeführt.
Dann wurde der Brei mit Wasser mit einer Härte von
50 ppm, bei einem vorgeschriebenen pH und einer
vorgeschriebenen Temperatur auf eine Stoffkonsistenz
von 0,025% verdünnt. Aus dem auf diese
Weise hergestellten Papierbrei wurde mit Hilfe
einer Papiermaschine der Firma Noble and Wood
Papier hergestellt und wie in Test 1 getestet. Die
Testergebnisse und die Testbedingungen sind in
Tabelle 2 angegeben.
Sämtliche in den Beispielen 1-13 und Vergleichsbeispielen
hergestellten Leime wurden auf ihre
Lagerbeständigkeit und mechanische Festigkeit ge
prüft. Dabei wurden folgende Verfahren und Bedin
gungen verwendet:
Jeder Leim wurde in einer Menge, die 30 g
Feststoff enthielt, in ein senkrechtes Glasrohr
mit einem Innendurchmesser von 23 mm gegeben und 6
Monate lang stehengelassen. Danach wurden die
einzelnen Proben hinsichtlich der Höhe des
gebildeten Sediments miteinander verglichen.
50 g von jedem Leim wurden in ein Versuchs
gefäß vom Typ Marlon gegeben und unter einem Druck
von 1,0 MPa 5 Minuten lang rotieren
gelassen (1000 U/min). Nach dieser Behandlung
wurde die Probe aus dem Gefäß entfernt und durch
ein Filtertuch mit einer Maschenweite von 0,061 mm
filtriert. Danach wurde das Gewicht
des Filterrückstandes, bezogen auf die Trockensubstanz,
ermittelt und sein Prozentanteil, bezogen
auf den Gesamtfeststoffgehalt der Emulsion
errechnet.
200 g von jeder Probe wurden mit Hilfe einer Rollenpumpe
durch einen Durchgang, der mit einem
0,061-mm-Gitter ausgestattet war, 30 Minuten lang
zurückgeführt. Danach wurde das Gewicht der zusammengeballten
Teilchen auf dem Gitter ermittelt
und das Gewicht in ppm, bezogen auf das Gewicht
des Gesamtfeststoffgehalts der Emulsion, errechnet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Eine Leim-Harzemulsion (Leim 1) wurde nach dem Verfahren gemäß
Herstellungsvorschrift 4 unter Verwendung des Polymers aus
Beispiel 7 des Standes der Technik hergestellt.
Ein kationisches Polymer R wurde, wie in Beispiel 7 angeführt,
hergestellt, nur daß das 2-Ethylhexylacrylat weggelassen
wurde. Dieses Polymer enthielt keine hydrophobe Gruppe wie die
erfindungsgemäßen Verbindungen und entspricht dem bekannten
Polymer.
Hergestellt wurde ein Harzemulsionsleim (Leim 2) nach dem
Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel 2 unter Verwendung des auf
diese Weise erhaltenen kationischen Polymers. Es wurde auch
versucht, einen weiteren Harzemulsionsleim nach dem Verfahren
gemäß Vergleichsbeispiel 2 unter Verwendung des auf diese
Weise erhaltenen kationischen Polymers herzustellen. Es kam
jedoch zu einer sekundären Verklumpung, weshalb eine beständi
ge Emulsion nicht erhalten wurde.
Ein Leimtest wurde entsprechend dem Verfahren nach Test 1
unter Verwendung der Leime 1 und 2 durchgeführt. Die Testbe
dingungen und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle
zusammengefaßt:
Claims (10)
1. Leim auf der Basis einer Harzemulsion, dadurch ge
kennzeichnet, daß er
- (1) 20 bis 50 Gew.-% verstärktes Harz und
- (2) 1 bis 30 Gew.-% eines Copolymers mit einem Grad der
Quaternisierung von 50 bis 100%, das aus
- (a) 20 bis 80 Gew.-% eines Monomers eines (Meth) Acrylsäurealkylesters der allgemeinen Formel I worin R¹ H oder CH₃ und R² C1-8-Alkyl be deuten, und/oder einer Styrolverbindung der allgemeinen Formel II worin R³ H oder CH₃ und R⁴ H oder C1-4- Alkyl bedeutet und
- (b) 20 bis 80 Gew.-% eines Monomers eines
(Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters oder
-amids der allgemeinen Formel III
worin R⁵ H oder CH₃ und R⁶ Mono- oder Di-
C₁-C₂-alkylamino-C₁-C₆-alkoxy oder Mono- oder
Di-C₁-C₂-alkylamino-C₁-C₆-alkylamino bedeutet,
beteht,
wobei das Copolymer ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1000 bis 500 000 aufweist, enthält und
- (3) der Rest auf Wasser entfällt.
2. Leim nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Substituent R² des (Meth)Acryl
säurealkylesters (2)a ausgewählt ist aus der
Gruppe CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₈H₁₇, C₁₂H₂₅ und
C₁₈H₃₇; der Substituent R⁴ der Styrolverbindung
(2)a ausgewählt ist aus der Gruppe, H, CH₃,
CH(CH₃)₂ und C(CH₃)₃ und der Substituent R⁶ des
Monomers des (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylesters
oder -amids (2)b ausgewählt ist aus der Gruppe
-O(CH₂)nN(CH₃)₂, -O(CH₂)nN(C₂H₅)₂, -NH(CH₂)nN(CH₃)₂
und -NH(CH₂)nN(C₂H₅)₂, worin n eine ganze Zahl von
1 bis 6 bedeutet.
3. Leim nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Grad der Quaternisierung des Copo
lymers 50 bis 100% beträgt.
4. Leim nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des
Copolymers 1000 bis 100 000 beträgt und daß das Copolymer aus
25 bis 75 Gew.-% (Meth)Acrylsäurealkylester und/oder der
Styrolverbindung und aus 25 bis 75 Gew.-% (Meth)Acrylsäureal
kylaminoalkylester oder -amid besteht.
5. Leim nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß das Molekulargewicht Copolymers 1000 bis
50 000 beträgt und daß das Copolymer aus 30 bis 70 Gew.-%
(Meth)Acrylsäurealkylester und/oder der Styrolverbindung und
aus 30 bis 70 Gew.-% (Meth)Acrylsäurealkylaminoalkylester oder
-amid besteht.
6. Leim nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß er 25 bis 45 Gew.-% ver
stärktes Harz (1) und 2 bis 20 Gew.-% kationisiertes Copolymer
(2) enthält.
7. Leim nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß er 25 bis 45 Gew.-% verstärktes Harz (1) und 2
bis 10 Gew.-% kationisiertes Copolymer (2) enthält.
8. Leim nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Komponente 2 zusätzlich
noch 5 bis 20 Gew.-% einer vierten Verbindung der allgemeinen
Formel IV
worin R⁷ H oder CH₃ und R⁸ CN oder Niederalkyl
carboxy der Formel -OCOR¹⁵ bedeuten, worin R¹⁵
C1-16-Alkyl, Carbamoyl, Mono- oder Dialkylamino
carboxy der Formel
worin R¹⁶ H oder C1-2-Alkyl und R¹⁷ C1-2-Alkyl
oder Hydroxy-niederalkoxycarbonyl der Formel
COOR¹⁸OH bedeutet, worin R¹⁸ C1-6-Alkylen
bedeutet, bei einem Gesamtgehalt sämtlicher Komponenten von
100%, enthält.
9. Leim nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Substituent R⁸ der vierten Vinylverbindung aus
der Gruppe CN, -CONH₂, -CONHCH₃, -CON(CH₃)₂ und -COOCH₂CH₂OH
ausgewählt ist.
10. Leim nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß das Copolymer 5 bis 10 Gew.-% der Vinylverbin
dung bei einem Gesamtgehalt sämtlicher Komponenten von 100%
enthält.
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