DD282460A5

DD282460A5 - Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels

Info

Publication number: DD282460A5
Authority: DD
Publication date: 1990-09-12

Abstract

Die Herstellung des Oberflaechenleimungsmittels fuer Papier und Karton erfolgt durch Modifizierung von alternierend aufgebautem alpha-Methylstyren-Maleinsaeureanhydrid-Copolymer mit einem aliphatischen Amin und Ammoniak in homogener Phase, wobei zur Amidierung eine acetonische Polymerloesung verwendet wird, wie sie bei der Loesungspolymerisation anfaellt. Die Leimherstellung wird so durchgefuehrt, dasz Wasser, n-Butylamin und ein Teil Ammoniak vorgelegt werden und die acetonische Polymerloesung unter Ruehren zudosiert wird. Danach wird in einem Schritt das Aceton abdestilliert und mit Ammoniak ein bestimmter p H-Wert eingestellt. Durch Zugabe von Wasser stellt man die gewuenschte Konzentration der Leimloesung ein.{Oberflaechenleimungsmittel; Papier; Karton; alpha-Methylstyren-Maleinsaeureanhydrid-Copolymere; Modifizierung; Amidierung; n-Butylamin; Ammoniak; Wasser; Aceton; Abdestillieren; Einschrittverfahren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimu igsmittels für Papier und Karton auf der Basis von modifizierten alpha-Methylstyren-M'jleinsäureanhydrid-Copolymeren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate zur Herstellung von Papierleimungsmittol verwendet werden. Als Modifizierungsprodukte werden die Alkali- und Ammoniumsalze der Halbamide der Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate eingesetzt. Die Herstellung der Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate erfolgt in der Regel als Lösungspolymerisation in einem niedrigsiedenden Lösungsmittel wie Dichlorethan oder Aceton (DO 142217). Die Überführung der Anhydridgruppe des Copolymeren in das Halbamid ist verfahrensseitig nicht g.inz einfach. Geht man von einer acotonischen Copolymerlösung aus und versetzt diese mit einem Amin oder einei wäßrigen Aminlösung, so fällt das Polymere als klebrige Masse aus, die sich beim Rühren zusammenballt.

Nach DD 224855 wild dieser Verfahrensschritt so gelöst, daß man zunächst das Polymerisationslösungsmittel aus dem Copolymeren entfarnt und das so erhaltene Copolymerpulver in einem Gemisch aus Wasser und Amin suspendiert. Unter 303 K is; die Suspension stabil. Beim Überschreiten dieser Temperatur ballt sich die Suspension zu einem Klumpen zusammen. Da bei der Amidierung eine erhebliche Reaktionswärme frei wird, r.iuß die Amidierung sehr langsam und unter Abführung der Reaktionswärme erfolgen. Nach erfolgter Amidierung wird di-s Halbamid mit Ammoniakwasser in das Ammoniumsalz überführt. Der auf diese Weise erhaltene Leim hat eine inhomogene Zusammensetzung und neigt dazu, eich in zwei Phasen zu trennen.

Eine wesentliche Verbesserung der Leimherstellung wurde bereits vorgeschlagen. Die Inhomogenität des Leimes wird dadurch vermieden, daß man zur Amidierung ein Gemisch aus Butylamin und Ammoniakwasser einsetzt. Vorteilhaft an diesem Verfahren ist weiterhin, daß man zur Leimherstellung eine acetonische Polymerlösung verwendet, ohne daraus das Polymere zu isolieren. Die acetonische Polymerlösurig wird nach diesem Verfahren in Wasser suspendiert und das Aceton aus der wäßrigen Phase abdestilliert. Da ein Teil des Acetons in dem ausgefallenen Polymeren eingeschlossen wird, ist nach α. · Amidierung eine zweite Acetonaustreibung erforderlich. Die zweistufige Acetonentfernung ist zeitlich sehr aufwendig und energetisch ungünstig.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier und Karten auf der Basis von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren unter Umgehung der aufwendigen Feststoffisolierung und Feststofftrocknung, wobei die Entfernung des Polymerisationslösungsgmittels auf eine ökonomisch günstige Art und Wblse erfolgen soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt oie Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Oberflächenleimungsrnittel aus a'pha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat durch Umsetzung mit einem aliphatischen Amin oder Ammoniak, bei der das Copolymerisat eingesetzt wird, ohne es vorher vom Polymerisationslösungsmittel zu isolieren, die Verfahrensführung so zu gestalten, daß das Polyrnerisationslösungsmittel mit geringem Aufwand in einem Schnitt entfernt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für °apier und Karton durch Modifizierung von 1 Molteil Anhydridgruppen enthaltendem, alternierend aufgebautem alpr a-iViethylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einem aliphatischen Amin und Ammoniak gelöst, indem man erfindunpjgemäß in einem Rührwerk 0,6 bis ,1 Molteile des aliphatischen Amins und 0,5 bis 1 > /lolteil Ammoniak in 25 bis 45 Molteilen Wasser vorgelegt und eine 1- bis 9u%ige, vorzugsweise 30- bis 60%ige, acetonische Copolymerlösung, wie sie bei der radikalischen Copolymerisation entsteht, innerhalb von 5 bis 300 Minuten, vorzugsweise 20 bis 60 Minuten, zudosiert, im Anschluß daran das Aceton bei Normaldruck oder Vakuum aus der Lösung abdestilliert und danach in an sich bekannter Weise Ammoniakwasser nachdosiert, bis der Leim einen pH-Wert von 9,3 bis 9,8 besitzt, sowie durch Zugabe von Wasser die gewünschte Le^;mkonzentration einstellt.

Als aliphatisches Amin wird vorteilhafterweise n-Butylamin eingesetzt. Das Molekulargewicht des alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren liegt günstig im Bereich von etwa 20000 bis 30000.

Überraschenderweise lassen sich nach der erfindungsgemäß vereinfachten Verfahrensweise Leime in hoher Qualität bzw. in nicht schlechterei Qualität als nach bisher bekannten Verfahren herstellen. Είηβ Durchführung der Amidierung in Gegenwart derart hoher Acetonmengen erfolgt normalerweise nicht, da allgemein bekannt und zu erwarten ist, daß es unter solchen Bedingungen zur Bildung von rot gefärbten Aceton-Amin bzw. Ammoniak-Kondensaten kommt. Durch diese Komplexbildungsreaktionen wäre das Produkt nur bedingt oder nicht als Oberflächenleimungsmittel geeignet. Überraschend entstehen jedoch diese unerwünschten Nebenprodukte hier nicht.

Vorteilhafterweise erfolgt die Leimherstellung in nahezu homogener Phase, so daß \eine Probleme beim Pumpen und Fördern auftreten. Die Amidierung verläuft gleichmäßig.

Durch die einstufige Acetonabtrennung weist das Verfahren t^:ne günstige Energieökonomie auf.

Ausführungsbeisplele

Als alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat wurde eine 50%ige acetonische Lösung verwendet, die durch radikalische Polymerisation äquimolarer Mengen von alpha-Methylstyren und Maleinsäureanhydrid in Aceton hergestellt wurde. Das mittlere Molekulargewicht lag bei 300Ü0. Für die Durchführung der Modifizierung nach den erfindungsgemäßen Beispielen wurde zwecks leichterer Dosierbarkeit die 50%ige Lösung zu einer 35%igen acetonischen Lösung verdünnt.

Beispiel 1

296g Wasser, 27g n-Butylamin und 35ml 25%iges Ammoniakwasser werden in einem Rührgefäß vorgelegt. Bei 25 bis 3O⁰C werden innerhalb von 20 Minuten 230ml einer 35%igen acetonischen Polymerlösung von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat zudosiert. Die Temperatur steigt dabei auf etwa 4O⁰C an. Danach wird bei einem Vakuum von 50,66 bis 53,33kPa das Aceton a'!.- dem Reaktionsgemisch abdestilliert. Nach der Abdestillation des Acetons werden dem Ansatz 15ml Ammoniakwa. sar (25%ig) zugesetzt.

Leimkennwerte

Feststoffgehalt ' 25 Masseanteil in %

Diente 1,06 g/cm³

Viskosität 169mPa-sb«i298K

pH-Wert 9,5

Restacetongehalt 0,09 Masseantt/Ie in %

Butylamidgehalt 73 Molanteile in %

Leimungsgrad (f) 1,3

Jodfarbzahl 6

Beispiel 2

Das Beispiel 2 wurde analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Die Dosierzeit der acetonischen Polymerlösung wurde auf 60 Minuten ausgedehnt.

Kennwerte des Leimes

Feststoffgehalt 25 Masseanteile in %

Dichte 1,06 g/cm³

Viskosität . 156mPasbei298K

pH-Wert 9,6

Restacetongehalt 0,1 Masseanteile in %

Butylamidgehalt 71 Molanteile in %

Leimungsgrad (f) 1,3

Jodfarbzahl 6

Beispiel 3

296g Wasser, 22g n-Butylamin und 30ml 25%iges Ammoniakwasser werden in einem Rührgefäß vorgelegt. Bei etwa 3O⁰C werden innerhalb 30 Minuten 240ml einer 35%igen acetonischen Lösung von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat zudosiert. Danach wird das Aceton bei 70°C und 50,66 kPa abdestilliert. Nach der Abdestillation des Acetons werden dem Anzatz 25ml Ammoniakwasser (25%ig) zugesetzt.

Kennwerte des Leims

Feststoffgehalt 24,8 Masseanteile in %

Dichte 1,065g/cm³

Viskosität 13OmPa-s bei 298 K

pH-Wert . 9,6

Restacetongehalt 0,12 Masseanteile in %

Butylamidgehalt 70 Molanteile in %

Leimungsgrad (f) 1,2

Jodfarbzahl 7

Vergleichsbeispiel

400g Wasser werden in einem Rührgefäß vorgelegt und auf 25⁰C temperiert. Unter Rühren werden 240 g einer 50%igen acetonischen Lösung von alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat zudosiert, wobei eine Polymersuspension entsteht. Bei einem Vakuum von 53,33 kPa und einer Sumpftemperatur von 70°C wird das Aceton aus der wäßrigen Phase abdestilliert. Danach wird der Ansatz auf 45 bis 50"C abgekühlt und zu der wäßrigen Suspension ein Gemisch aus 41 g n-Butylamin und 50ml Ammoniakwasser (25%ig) gegeben. Nach dem Lösen des Polymeren wird bei einem Vakuum von 53,33kPa und einer Sumpftemperatur von 70 bis 80°C das noch im Polymeren eingeschlossen gewesene Aceton aus der Leimlösung abdestilliert. Im Anschluß daran werden 15 ml Ammoniakwasser (25%ig) und 80g Wasser zugesetzt.

Kennwerte des Leims

Feststoffgehalt 25,2 Masseanteile in %

Dichte 1,057 g/cm³

Viskosität 152mPasbei298 K

pH-Wert 9,5

Restacetongehalt 0,04 Masseanteile in %

Butylamidgehalt 79 Molanteile in %

Leimungsgrad (f) 1,2

Jodfarbzahl 4

Leimungsrad (f)

Die Bestimmung des Leimungsgrades (f) erfolgte nach Albreclu (R. Korn und F. Burgsteller, Papier- und Zellstoffprüfung Springer-Verlag 1953). Für die Prüfung des Leimungsgrades wurde ein holzfreies Standardpapier mit einer Flächenmasse von 80g/cm³ verwendet. Die Leimungskonzentration wurde mit 0,3 Masseanteile in % festgelegt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung ernes Oberflächenleiniungsmittels für Papier und Karton durch Modifizierung von 1 Molteil Anhydridgrupnen enthaltendem, alternierend aufgebautem alpha-Methylstyren-Maleinsäureanhydrid-Copc lymer mit einem aliphatischen Amin und Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man in einom Rührwerk 0,6 bis 1,1 Molteile des aliphatischen Amins und 0,5 bis 1 Molteil Ammoniak in 25 bis 4ϊ Molteilen Wasser vorlegt und eine 1 bis 80%ige acetonische Copolymerlösung, wie sie bei 'Jer radikalischen Copolymerisation entsteht, innerhalb von 5 bis 300 Minuten zudosiert, im Anschluß daran das Aceton bei Normaldruck oder Vakuum aus der Lösung abdestilliert und danach in an sich bekannter Weise Ammoniakwasser nachdosiert, bis der Leim einen pH-Wert von 9,3 bis 9,8 besitzt, sowie durch Zugabe von Wasser die gewünschte Leimkonzentration einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 30- bis 60%ige acetonische Copolymerlösung zudosiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die acetonische Copolymerlösung innerhalb von 20 bis 60 Minuten zudosiert wird.