DE2647196C2 - Verfahren zur Herstellung wäßriger Dispersionen aus auf Harz basierendem Material - Google Patents
Verfahren zur Herstellung wäßriger Dispersionen aus auf Harz basierendem MaterialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung stabiler wäßriger Dispersionen aus auf
Harz basierendem Material, die im wesentlichen aus einem auf Harz basierendem Material, einem Dispersionsmittel
und Wasser bestehen, und die für die Papierverleimung nutzbar sind.
Verfahren zur Aufbereitung wäßriger Dispersionen aus auf Harz basierendem Material sind bereits bekannt
In der US-Patentschrift 35 65 755 wird z. B. angeführt,
daß die als Verleimungsmittel bei der Herstellung von
Papier verwendbaren wäßrigen Dispersionen durch! Lösung des auf Harz basierenden Materials in Benzol S
oder einem ähnlichen mit Wasser nichtmischbaren.g organischen Lösungsmittel, Vermischung der Lösung
mit einer Menge einer wäßrigen Alkali-Lösung zur Neutralisierung des auf dem Harz basierenden Materials
bis zu einem bestimmten Grad, Dispergierung der daraus entstandenen inhomogenen Mischung in Wasser
und Trennung des organischen Lösungsmittels von der Emulsion durch Destillation aufbereitet werden. Die
durch dieses Verfahren aufbereitete.- Dispersionen haben jedoch den wesentlichen Nachteil einer schlechten
Stabilität, insbesondere einer schlechten mechanischen Stabilität und Verdünnungs-Stabilität besonders,
wenn mit Wasser speziell mit hartem Wasser verdünnt wird.
In der japanischen Patentann eldung No. 36703/1975 und der DE-OS 24 35 614 wird ein Verfahren vorgeschlagen,
in welchem das auf Harz basierende Material in Wasser unter Verwendung eines wasserlöslichen
kationischen Polymeren, wie das wasserlösliche Polyaminopolyamid-Epichlorhydrin-Harz,
dispergiert wird, um wäßrige Dispersionen zu erhalten, die als Verleimungsmittel
für Papier verwendbar sind. Das vorgeschlagene Verfahren erfordert die Verwendung von
mindestens 10 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen, kationischen Polymeren mit einem auf Harz basierenden
Material als Grundmaterial. Die dadurch ermöglichten Dispersionen haben eine schlechte Stabilität und
geben eine niedrige Verleimungswirkung.
Die japanische Patentanmeldung No. 43202/175 und die DE-OS 24 37 656 offenbaren ein weiteres Verfahren,
in welchem ein auf Harz basierendes Material und eine wäßrige Lösung aus Alkali-Metall-Alkyl-Benzolsulfonat
miteinander vermischt und durch Wärmeanwendung geschmolzen werden, wobei die geschmolzene Mischung
zur Erstellung einer wäßrigen Dispersion aus einem auf Harz basierenden Material in Wasser
dispergiert wird. Obwohl die wäßrige Dispersion verhältnismäßig gute Eigenschaften als Verleimungsmittel
für die Papierherstellung besitzt, bedarf die Stabilität der Dispersion selbst einer Verbesserung.
Aus dem Vorbeschriebenen isi ersichtlich, daß die durch herkömmliche Verfahren hergestellten wäßrigen
Dispersionen den Nachteil einer schlechten Stabilität insbesondere einer schlechten mechanischen Stabilität
und Verdünnungs-Stabilität, haben.
Die Verleimungsmittel werden im allgemeinen durch Pumpen gefördert und dadurch mechanischen Scherbelastungen ausgesetzt, bevor sie nach der Herstellung zur
Verwendung gelangen. Demzufolge müssen die Verleimungsmittel eine mechanische Stabilität besitzen. Die
vorgenannten wäßrigen Dispersionen haben jedoch nur eine geringe mechanische Stabilität, so daß die
Bestandteile, wenn sie z, B, einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, rauh werden und
Agglomerate bilden. Diese Agglomerate setzen sich in den Pumpen und den Zuleitungen für diese Dispersion
nen ab, und verursachen dadurch die Notwendigkeit einer Reinigung mit Unterbrechung des Belriebsablaufes.
Auch wenn die Dispersionett sorgfältig behandelt
30
werden, so werden doch diese Agglomerate unvermeidbar mit den oben beschriebenen Nachteilen erzeugt.
Das für die Papierherstellung verwendete Wasser ist normalerweise Flußwasser, Leitungswasser oder Quellwasser,
welches häufig einen hohen Härtegrad hat und somit ein Verleimungsmittel erfordert, das Stabilität in
hartem Wasser hat. Hinsichtlich der Transportkosten wird das Verleimungsmittel im allgemeinen in einer
hohen Konzentration hergestellt und verdünnt in geringen Mengen dem Faserbrei für die Papierherstellung
mit einer Konzentration von normalerweise 5 Gewichtsprozent für eine gute Dispersion beigegeben.
Die obig beschriebenen, vorgeschlagenen, wäßrigen Dispersionen auf Harz basierenden Materials haben
jedoch eine niedrige Stabilität, insbesondere in hartem Wasser. Aus Gründen dieser niedrigen Stabilität,
müssen die wäßrigen Dispersionen unmittelbar vor der Verwendung und Zuführung zum wäßrigen Faserbrei
innerhalb kurzer Zeit gleichmäßig verdünnt werden. Dies erfordert rine besondere Vorrichtung für die
erforderliche und zeitmäßig in bestimmten Grenzen zu haltende Verdünnung.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung wäßriger Dispersionen auf
Harz basierenden Materials 7u schaffen, das eine ausgezeichnete Stabilität, insbesondere mechanische
Stabilität und Verdünnungs-Stabilitäi besitzt
Eine andere Aufgabe liegt dieser Erfindung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung höchst stabiler, wäßriger
Dispersionen auf Harz basierenden Materials unter Verwendung einer Weinen Menge eines Dispersionsmittels
zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe liet,t diese Erfindung zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung wäßnger Dispersionen aus auf Harz basierendem Mal Hai mit außerge· J>
wohnlichen Eigenschaften als Verleimungsmittel für die Herstellung von Papier zu schaffen.
Es liegt schließlich eine weitere Aufgabe dieser Erfindung zugrunde, wäßrige Dispersionen auf Harz
basierenden Materials zu schaffen, die insbesondere der mechanischen Stabilität und der Verdünnungs-Stabilität
der bekannten und vorbeschriebenen wäßrigen Dispersionen weitaus überlegen sind, und neben einer
wirtschaftlichen Einsatzmöglichkeit besondere Vorteile für die Verwendung als Verleimungsmittel für Papier «
bieten.
Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung
stabiler, wäßriger Dispersionen aus einem auf Harz basierendem Material durch Auflösung eines auf Harz
basierenden Materials, bestehend aus 0 bis 95 Gewichtsprozent Harz, 100 bis 5 Gewichtsprozent eines
Additions-Reaktion.iprodukts des Harzes und α, /3-ungesättigter
Carbonsäure und/oder Anhydrid derselben, in einem mit Wasser nichtmischbaren organischen
Lösungsmittel, Dispergierurig der organischen Lösungsmittel-Lösung
in Wasser in Gegenwart eines Dispersionsmittels und Abtrennung des organischen Lösungsmittels
von der erhaltenen Dispersion, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß als Disper-
«Jonsmittel ein Alkälisälz eines Hälb-Alkylsulfäts mit
•iner Alkylgruppe von 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in
tiner Menge von 0,2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf
das auf Harz basierende Material, verwendet wird.
Es wurde festgestellt, daß die Verwendung eines
Alkalisaizes eines Halb-Alkylsulfats alle Nachteile der
herkömmlichen und obig beschriebenen Verfahren eliminiert, und ermöglicht, wäßrige Dispersionen eines
auf Harz basierenden Materials herzustellen, die besonders in ihrer mechanischen Stabilität und ihrer
Verdünnungs-Stabilität ausgezeichnet sind, eine hervorragende Verleimungsfähigkeit haben und demzufolge
außerordentlich gut für die Verleimung von Papier geeignet sind.
Es wird anspruchsgemäß ein auf Harz basierendes Material verwendet, das sich aus 0 bis 95 Gewichtsprozent
Harz und 5 bis 100 Gewichtsprozent eines Additions-Reaktionsprodukts des Harzes und <x, ^-ungesättigter
Carbonsäure und/oder einem Anhydrid desselben zusammensetzt (Das Additions-Reaktionsprodukt
wird nachfolgend als »Harz-Addukt« bezeichnet). Für die Konstitution des auf Harz basierenden
Materials sind z. B. Harze, wie Balsamharz, Holzharz,
Tallölharz, und modifizierte Produkte und Mischungen
dieser Harze nutzbar. Die modifizierten Produkte, die zur Verzögerung einer Kristallisierung modifiziert sind,
sind solche, in denen die konjugierte Doppelbindung der Harzsäure, der Hauptbestandteil des Harzes, modifiziert
wurde, während die Carboxylgruppen derselben darin verblieben. Beispiele derartiger modifizierter
Produkte sind hydrierte Harze, disproportionierte Harze, polymerisierte Harze, Aldehyd-modifizierte
Harze etc. unter welchen die Aldehyd-modifizierten Harze besonders zu bevorzugen sind. Die Aldehyd-modifizierten
Harze werden gewöhnlich durch Reaktion von einem Harz und 2 bis 8 auf das Harz bezogenen
Gewichtsprozent Formaldehyd oder Acetaldehyd bei einer Temperatur von 140 bis 2000C für OJ bis 3
Stunden in Gegenwart von Schwefelsäure, p-Toluol-Schwefelsäure
oder einem ähnlichen Säure-Katalysator zubereitet. Das Harz-Addukt als der andere Bestandteil
des auf Harz basierenden Materials wird üblicherweise als »verstärktes Harz« bezeichnet und kann durch
Reaktion eines Harzes (vorzugsweise Aldehyd-modifiziertes Harz) und einer α, ^-ungesättigten Carbonsäure
und/oder einem Anhydrid derselben normalerweise bei einer Temperatur von 150 bis 250rC aufbereitet werden.
Die verwendbaren α, ^-ungesättigten Carbonsäuren
und/oder Anhydride derselben sind zahlreich. Es sind jedoch vorzugsweise Acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
Itakonsäure, Anhydride dieser Säuren und Mischungen derselben zu verwenden, unter welchen
Furmarsäure, Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid am besten geeignet sind. Das auf Harz basierende Material
der Erfindung enthält vorzugsweise 2 bis 30 Gewichtsprozent bzw. bevorzugt 3 bis 15 Gewichtsprozent der
addierten α, ^-ungesättigten Carbonsäuren und/oder
des Anhydrids derselben, basierend auf dem Gesamtgewicht des in dem Material enthaltenem Harzes. Das auf
dem Harz basierende Material kann entweder direkt durch Reaktion einer spezifizierten Menge in dem
vorgenannten Bereich einer <x, ^-ungesättigten Carbonsäure
und/oder eines Anhydrids derselben mit Harz,
oder durch Reaktion einer angemessenen Menge der *. ^-ungesättigten Carbonsäure und/oder des Anhydrids
derselben mit Harz und Vermischung zusätzlichen Harzes mit dem sich ergebenden »Harz-Addukt«
aufbereitet werden. Die Menge des so zu vermischenden Harzes beträgt bis zu 95 Gewichtsprozent.
Es ist in dieser Erfindung erforderlich, daß das auf Harz basierende Material in Wasser dispergiert wird in
Form einer organischen Lösung, während bei Verwendung Von auf Harz basierenden geschmolzenen
Materials ein derartiges Resultat nicht eintritt Das Dispersionsmittel ist ein anspruchsgemäÖ bezeichnetes
Alkalisalz eines HalbrAJkylsulfats, Die Verwendung
anderer üblicher Dispersionsmittel führt nicht zu dem Ergebnis des anspruchsgemäßen Verfahrens. Die
Alkyl-Gruppe geeigneter Alkalisalze der Halb-AIkylsulfate
kann geradkettig oder verzweigt mit 8 bis 22 Kohlenstoff-Atomen sein, wie Octyl, Nonyl, Decyl,
Dodecyl, Myristyl, Cetyl, Stearyl, Eicosyl. Innerhalb der
Gruppe der geradkettigen oder verzweigten Alkyle sind diejenigen mit 10 bis 16 Kohlenstoff-Atomen vorzuziehen.
Insbesondere sind Dodecyl und Myristyl bestens geeignet Die ferner nutzbaren Alkalimetalle sind nicht
besonders limitiert, z. B. sind Lithium, Kalium, Natrium
verwendbar, von denen Natrium vorzugsweise einzusetzen ist Als Salze werden x'orzugsweise das Natriumsalz
der Halb-Dodecylsulfate und das Natriumsalz der
Halb-Myristylsulfate eingesetzt Das Alkalisalz des
Halb-Alkylsulfats (welches nachfolgend mit der Kurzbezeichnung
»Dispersionsmittel« benannt wird) wird in einer Menge von 0,2 bis 5 Gewichtsprozent, oder
bevorzugt 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent bezogen auf das zu dispergierende auf Harz basierende Material,
eingesetzt Wenn die Menge des Dispersionsmittel die 5 Gewichtsprozent weit überschreitet wird die wäßrige
Dispersion eine verbesserte mechanische Stabilität zwar erreichen, jedoch zu einer verringerten Verleimungswirkung
neigen.
Gemäß der Erfindung wird das auf Harz basierende Material mit dem anspruchsgemäßen Dispersionsmittel
in der nachfolgend beschriebenen Weise dispergiert. Das Material auf Harzbasis wird zuerst zur Aufbereitung
der Lösung in einem mit Wasser nichtmischbaren Lösungsmittel aufgelöst wobei die Lösung eine
Viskosität bei 25°C von vorzugsweise bis 0,1 Pa s, odrr besser bis zu 0,5 Pa s, und eine Konzentration von
vorzugsweise 20 bis zirka 70 Gewichtsprozent hat. Verwendbare, nicht mit Wasser mischbar, organische
Mittel sind bereits bekannte Lösungsmittel, unter welchen z. B. Benzol, Toluol, Cyclohexan, Tetrachlorkohlenstoff,
die mit Wasser ein Azeotrop binden können, vorzuziehen. Benzol ist besonders dafür
geeignet Unmittelbar darauf wird Wasser und das Dispersionsmittel oder eine wäßrige Lösung des
Dispersionsmittels der organischen Lösung zur Vordispersion des auf dem Harz basierenden Materials
zugesetzt Das Material ist dann voll dispergiert bei einer Temperatur von vorzugsweise 30 bis 6O0C. Das
dafür verwendete Wasser als Bestandteil der wäßrigen Lösung dieser Erfindung erfordert kein gereinigtes
Wasser, jedoch sollte es vorzugsweise weiches Wasser sein. Die zu verwendende Wassermenge ist so
bemessen, daß die Mischung des Materials mit M Harzbasis, das organische Lösungsmittel und das
Wasser 10 bis 40 Gewichtsprozent des Materials auf Harzbasis ausmacht. Für die Vordispersion ist es
vorzuziehen, kräftig zu rühren oder einen Homomixer zu verwenden, fiie der Vordispersion folgende Dispersion
wird unter Verwendung eines Homogenisier-Apparates der Kolben- oder der UHraschalltype durchgeführt.
Es ist hier insbesondere die Verwendung eines Homogenisierapparates der Kolbentype zu empfehlen,
in welchem der Durchgang, durch den die vordisper-Iierte
Emulsion mittels eines Kolbens gedruckt wird, an den gegenüberliegenden Seiten komprimiert und die
Dispersion unter' Druck erfolgt Der auf den Durchgang Wirkende Druck ist auch der Druck, mit der die
Emulsion austritt* und der normalerweise 98 bis 589 bar,
vorzugsweise \% bis 392 bar, beträgt.
Anschließend wird das in der Emulsion enthaltene Lösungsmittel, vorzugsweise bei einer Temperatur von
30 bis 90° C und bei reduziertem Druck, entfernt, wodurch die gewünschte wäßrige Dispersion erzielt
wird. Da gewöhnlich ein Teil des Wassers durch Destillation zusammen mit dem organischen Lösungsmittel
entweicht, besitzt die erzielte wäßrige Dispersion eine leicht erhöhte Konzentration.
Die erfindungsgemäß hergestellten Dispersionen enthalten gewöhnlich 1 bis 60 Gewichtsprozent,
vorzugsweise jedoch 30 bis 45 Gewichtsprozent, des Materials auf Harzbasis, und gewöhnlich 0,2 bis 5
Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent, eines Alkalisalzes eines Halb-Alkylsulfates,
bezogen auf das auf Harz basierende Material. Die Dispersionen enthalten das auf Harz basierende
Material dispergiert darin in Form von Partikeln in einer Größe von ca. 0,03 bis 4 μπι, vorzugsweise 0,03 bis
1 u.m. Die wäßrigen Dispersionen haben weißes bis milchigweißes Aussehen und einen pH-Wert von 3 bis 5.
Die Dispersionen bleiben bei Raumtemperatur für mindestens 6 Monate stabil und frei von Ausscheidungen,
und besitzen eine hohe mechanische Stabilität und eine hohe Verdünnungs-Stabilität w>e aus den später
beschriebenen Beispielen ersichtlich wird.
Die wäßrigen Dispersionen dieser Erfindung können als Verleimungsmittel für die Herstellung von Papier
nach den verschiedensten bekannten Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäß
aufbereitete, wäßrige Dispersion zusammen m>t Alaun oder einem ähnlichen Festigungsmittel dem
wäßrigen Faserbrei beigegeben werden, wobei der Brei mit einem pH-Wert von 4 bis 6 in die Papierbahn
gegeben wird. Alternativ kann die wäßrige Dispersion einen wäßrigen Faserbrei zusammen mit einer kleinen
Menge Alaun oder einem ähnlichen Festigungsmittel und einer sehr kleinen Menge eines kationischen
Hilfsfestigungsmittel zugeführt werden, wobei der Brei mit einem pH-Wert von 5 bis 7 in die Papierbahn
gegeben wird, wie in der japanischen Patent-Auslegeschrift
30201/1974 und der britischen Patentschrift 12 66 829 offenbar ist In dem Fall der Verwendung der
wäßrigen Dispersion gemäß dieser Erfindung wird die Menge vorzugsweise 0,1 bis 2 Gewichtsprozent
betragen, bezogen auf das Trockengewicht der Fasern. Da die wäßrigen Dispersionen dieser Erfindung, wenn
verdünnt, eine außergewöhnliche Stabilität besitzen, können die Dispersionen auch zufriedenstellend mit
Flußwasser, Leitungswasser oder Quellwasser verdünnt
werden, und sind fertig dispergierbar in wäßrigem Faserbrei. Die verdünnten Dispersionen verbleiben
stabil über einen langen Zeitraum. Während die bereits vorhergehend beschriebenen, bekannten Dispersionen
einen speziellen Apparat erfordern, benötigen die Dispersionen der voi liegenden Erfindung nicht einen
sol.'lwn Apparat und nicht den dafür erforderlichen
Platz.
Die wäßrigen Dispersionen nach dieser Erfindung sind auch für externe Verleimung verwendbar, wobei sie
auf die nassen Papierbahnen mittels Aufsprühen, Tauchen oder Auftragen aufgebracht wird.
In den folgenden Beispielen sind die Teile und Prozente, wenn nicht anders vermerkt, auf das Gewicht
bezogen, und der Erweichungspunkt, wird ilurch die Ring^ und Ballmethode gemessen.
Bezugsbeispiel 1
Tallölharz (1800 Teile), mit einer Säurezahl von 170 und einem Erweichungspunkt von 760C, wird durch
Aufheizung geschmolzen und 2,7 Teile p'ToluoNSulfon-
säure-Monohydral als ein Katalysator dem Harz
zugesetzt, während das Harz bei 165°C gerührt wird. Unmittelbar danach werden der Mischung 118 Teile
einer 37°/oigen wäßrigen Lösung Formaldehyd bei 160 bis 1700C über einen Zeitraum von SO Minuten
zugesetzt. Die Mischung wird bei gleicher Temperatur 15 Minuten gerührt, und 1,2 Teile Natriumhydroxyd in
12 Teilen Wasser zur Neutralisierung des Katalysators
beigegeben. Die Mischung wird für eine weitere Stunde gerührt, um ein Formaldehyd-modifiziertes Harz zu
erhalten. Dem so modifizierten Harz werden 1200 Teile Balsamharz mit einer Säurezahl 175 und einem
Erweichungspunkt von 77eC zugeführt, und die
Mischung für eine Stunde bei 175°C gerührt.
Die daraus entstandene Mischung (2950 Teile) und 177 Teile (6,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die
Mischung) Fumarsäure werden durch Aufheizen geschmolzen und bei 2000C für 3 Stunden zur Reaktion
^*»Ui-o^Ki ΠΊαο ArcviKi /»in auf I-Iar^ hncii»rPnHpc K/latprial
mit einer Säurezahl 208 und einem Erweichungspunkt von 103.50C Bezugsbeispiel 2
Hydriertes Harz (1800 Teile) mit einer Säurezahl 166, einem Erweichungspunkt von 70,5°C und einer Bromzahl
49, und 1200 Teile Holzharz mit einer Säurezahl und einem Erweichungspunkt von 75°C, werden durch
Aufheizung geschmolzen.
Unmittelbar danach werden 120 Teile Fumarsäure und 60 Teile Maleinsäureanhydrid der Mischung
zugesetzt, und diese auf 170° C erhitzt. Diese Mischung jo
wird für 4 Stunden bei gleicher Temperatur der Reaktion ausgesetzt. Die Menge der addierten Furmarsäure
und des Maleinsäureanhydrids beträgt zusammen 6,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
des hydrierten Harzes und des Holzharzes. Das damit aufbereitete, auf Harz basierende Material hat eine
Säurezahl 210 und einen Erweichung^punkt von 98" C
Bezugsbeispiel 3
Balsamharz (1000 Teile) mit der Säurezahl 175 und einem Erweichungspunkt von 77"C, und 190 Teile
Fumarsäure werden durch Aufheizung geschmolzen und bei 2000C für 4 Stunden zur Reaktion gebracht Das
damit aufbereitete Harz-Addukt hat die Säurezahl 286 und einen Erweichungspunkt von 1383° C.
Tallölharz (1000 Teile) mit der Säurezahl 170 und einem Erweichungspunkt von 76° C, wird durch
Aufheizung geschmolzen, und 2,2 Teile p-ToluoI-Sulfonsäure-Monohydrate
dem Harz zugesetzt, während das Harz bei 1800C gerührt wird. Unmittelbar danach
werden 94,6 Teile einer 37%igen, wäßrigen Lösung Formaldehyd zugesetzt und die Mischung bei 170 bis
1800C über einen Zeitraum von 2 Stunden gerührt. Diese Mischung wird danach für eine weitere Stunde bei
einer Temperatur von 170 bis 1800C zur Reaktion gebracht, was ein modifiziertes Harz mit der Säurezahl
Ϊ64 und einem Erweichungspunkt von 77° C ergibt.
Das Harz-Addukt (550 Teile) und 500 Teile des modifizierten Harzes werden auf 1700C aufgeheizt und
für 30 Minuten miteinander vermischt Dies ergibt ein «,
auf Harz basierendes Material mit einem Gehalt von 9,1% addierter Fumarsäure, bezogen auf das Gewicht
des Balsamharzes und des modifizierten Harzes
zusammen.
Das im S^rugsbcispiel ί aufbereitete, auf Harz
basierende Material (100 Teile) wird in 100 Teilen Benzol aufgelöst Eine durch Auflösung einer spezifizierten
Menge Natriumsatz des Halb-Dodecylsulfals in
200 Teilen weichen Wassers aufbereitete wäßrige Lösung Wird dann der benzolischen Lösung zugeführt.
Die Mischung wird in einem auf 40"C aufgeheizten Homomiser vordispergiert und dann in einem Homogenisier-Apparal
der1 Kolbentype bei 400C, eingestellt auf
einen Auslrillsdruck von 300 kg/cm2, mittels zweimaligen
Durchlaufs dispergiert Das Benzol wird von der Emulsion durch Destillation bei 40° C Unter reduziertem
Druck getrennt, wodurch eine wäßrige Dispersion (Dispersion E-I) nach der Erfindung aufbereitet ist In
derselben Weise, ausgenommen eine veränderte Menge des Dispersionsmittels, werden die Dispersionen E-2
und E-3 aufbereitet. Die Tafel 1 zeigt die Eigenschaften der Dispersionen und die Menge des Natriumsalzes des
Halb-Dodecylsulfats (bezeichnet als »SDS«) verwendet
Vergleichsbeispiel 1
Die wäßrigen Dispersionen werden in derselben Art wie in Beispiel 1 aufbereitet ausgenommen, daß 0,5, t
und 2 Teile Natrium-Dodecylbenzolsulfonat anstelle des Natriumsalzes des Halb-Dodecylsulfats als Dispersionsmittel
verwendet werden. Die so aufbereiteten Dispersionen werden als »Dispersionen C-I, C-2 und C-3«
bezeichnet Die Tafel 1 führt die Eigenschaften der Dispersionen auf. Auf ähnliche Weise, wie obig
beschrieben, v»rd eine wäßrige Dispersion aufbereitet mit der Ausnahme, daß Kaliumhydroxyd in einer Menge
verwendet wird, die erforderlich ist, 4% der in dem auf Harz basierenden Material enthaltenen Carbonsäure-Gruppen
zu verseifen. In diesem Fall dto*nt das erzeugte Kaliumsalz des Materials auf Harzbasis, d. h. Harz-Seife,
als ein Dispersionsmittel für das Material auf Harzbasis. Tafel 1 zeigt die Eigenschaften der Dispersion
(bezeichnet als »Dispersion C-4«) auf.
Vergleichsbeispiel 2
Das im Bezugsbeispiel 1 aufbereitete, auf Harz basierende Material (100 Teile). 200 Teile weiches
Wasser und eine spezifizierte Menge Natriumsalz des Halb-Dodecylsulfats, werden in einem mit dem Homogenister-Apparat
des Beispiels 2 verbundenen Autoklav eingegeben und durch Aufheizung auf 180° C für eine
Stunde unter Rühren vordispergiert Das vordispergierte Produkt wird dann durch einen Homogenisier-Apparat
bei gleicher Temperatur zur Bildung einer wäßrigen Dispersion geleitet und anschließend mittels eines
wassergekühlten Kondensators abgekühlt was eine wäßrige Dispersion (bezeichnet als »Dispersion C-5«^
ergibt Eine ähnliche Dispersion C-6 wird mit einer veränderten Menge des Dispersionsmittels aufbereitet
D<e Tafel 1 zeigt die Eigenschaften der Dispersionen.
Dieselbe Verfahrensweise, wie oben beschrieben, wird für eine andere Dispersion wiederholt ausgenommen,
daß 2 Teile Natrium-Dodecyibenzolsulfonat anstelle von Natriumsalz des Halb-Dodecylsulfats zur
Aufbereitung der Dispersion verwendet werden. Diese Dispersion wird als C-7 bezeichnet und deren
Eigenschaften sind in Tafel 1 aufgeführt
65 Das
Beispiel 2
im Bezugsbeispiel 1 aufbereitete, auf Harz
im Bezugsbeispiel 1 aufbereitete, auf Harz
basierende Material wird in 100 Teilen Toluol aufgelöst.
Eine durch Auflösung von 2 Teilen Natriumsalz des Halb-Myristylsulfats (bezeichnet als »SMS«) in 200
ίο
Teilen weichen Wassers aufbereitete wäßrige Lösung wird dec obigen Lösung zugesetzt Die Mischung wird
auf 55äC aufgeheizt, in einem Homomixer (5000 (Jpm)
für eine Minute vordispergieri, und dann zweimal durch
den im Beispiel i verwendeten Hömögenisier-Apparat bei 55° C geleitet Das Toluol wird von der daraus
resultierenden Dispersion durch Destillation bei 70eC und reduziertem Druck gelrennt, was eine wiißrige
Dispersion gemäß der Erfindung (bezeichnet als »Dispersion E-4«) ergibt. Die Tafel I zeigt die
Eigenschaften dieser Dispersion.
Eine wäßrige Dispersion (Dispersion E-5) gemäß der Erfindung wird in derselben Weise wie in Beispiel I
aufbereitet, ausgenommen, daß das im Bezugsbeispiel 2 aufbereitete, auf Harz basierende Material und ein Teil
Natriumsalz des Halb-Dodecylsulfats verwendet werden.
Die Eigenschaften dieser Dispersion sind in Tafel I dargestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Eine wäßrige Dispersion (Dispersion C-8) wird auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 aufbereitet, ausgenommen,
daß anstelle Natriumsalz des Dodecylsulfats, 15 Teile Polyaminopolyamid-Epichlorhydrin-Harz (beh
l A d d ^
alc
(
TuA verwende! wurden. ^Dss H«r« ist Adipinsäure und Diäthyltriamin und Modifizierung des sich daraus ergebenden Kondensats mit Epichlorhydrin hergestellt.) Die Tafel I zeigt die Eigenschaften dieser Dispersion C-8. Wenn dabei 5 Teile AAE verwendet UZtIt fS
TuA verwende! wurden. ^Dss H«r« ist Adipinsäure und Diäthyltriamin und Modifizierung des sich daraus ergebenden Kondensats mit Epichlorhydrin hergestellt.) Die Tafel I zeigt die Eigenschaften dieser Dispersion C-8. Wenn dabei 5 Teile AAE verwendet UZtIt fS
ein Polyaminopolyamid, modifiziert mit Epichlorhydrin. >o erhalten,
und wird auf übliche Weise durch Kondensierung von
Vergleichsbeispiel 4
Sngc Dispersion zu
100 Teile des im Bezugsbeispiel 1 erhaltenen Materials auf Naturharzbasis, 200 Teile weiches Wasser
und 0,832 Teile Kaliumhydroxid werden in einen mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Homogenisator
verbundenen Autoklaven gebracht und unter Erhitzen auf 1800C während 1 Stunde unter Rühren vordispergiert
Das vordispergierte Produkt wird dann bei der jo gleichen Temperatur durch den Homogenisator geführt,
wobei sich eine wäßrige Dispersion bildet, die mit einem wassergekühlen Kühler unter Erhalt einer wäßrigen
Dispersion (als »Dispersion C-9a« bezeichnet) gekühlt wird. In diesem Fall wird das Kaliumhydroxid zur
Das in Beispiel 3 aufbereitete Material auf Harzbasis zugesetzt. Darauf folgt diese Verfahrensweise, wie in
(100 Teile) wird in 100 Teilen Toluol aufgelöst Eine Beispiel 2 beschrieben, aus der hierbei eine wäßrige
durch Auflösung von einem Teil Natriumsalz des -40 Dispersion, bezeichnet als E-6, hervorgeht Die T?.fel 1
Halb-Dodecylsulfats in 200 Teilen weichen Wassers zeigt die Eigenschaften dieser Dispersion,
aufbereitete Lösung wird dann der obigen Lösung
aufbereitete Lösung wird dann der obigen Lösung
Tafel I
Verseifung von 4% der in dem Material auf Naturharzbasis enthaltenen Carboxylgruppen verwendet, und das
erhaltene Kaliumsalz des Materials auf Naturharzbasis, d. h, die Naturharzseife dient als Dispergiermittel.
Ähnliche Dispersionen C-9b und C-9c werden in der gleichen Weise wie oben mit der Ausnahme hergestellt,
daß 0,416 Teile (C-9b) und 1,66 Teile (C-9c) Kaliumhydroxid zur Verseifung von 2% bzw. 8% der in dem
Material auf Naturharzbasis enthaltenen Carboxylgruppen verwendet werden. In Tafel I sind die Eigenschaften
der Dispersionen wiedergegeben.
| Disper | Beispiele | Dispersionsmittel | Menge | Eigenschaften | der Dispersion | Feste Teile | Partikel- |
| sion | Art | (Teile) | Aussehen | pH | (Konz. in %) | gröQe in um | |
| 0,5 | 35,0 | <1 | |||||
| E-I | Bsp. 1 | SDS | I | milchig-weiß | 4,2 | 35,3 | <1 |
| E-2 | Bsp. 1 | SDS | 2 | milchig-weiß | 3,9 | 34,8 | <1 |
| E-3 | Bsp. 1 | SDS | 0,5 | milchig-weiß | 3,8 | 34,9 | <1 |
| C-I | Vbsp. 1 | DBS | I | milchig-weiß | 4,3 | 35.1 | <1 |
| C-2 | Vbsp. 1 | DBS | 2 | milchig-weiß | 4,2 | 35,0 | <1 |
| C-3 | Vbsp. I | DBS | milchig-weiß | 4,1 | 35,5 | <1 | |
| C-4 | Vbsp. 1 | Harz-Seife | 1 | milchig-weiß | 5,8 | 34,0 | 1-3 |
| C-5 | Vbsp. 2 | SDS | 2 | weiß | 4,0 | 34,2 | 1-3 |
| C-6 | Vbsp. 2 | SDS | 2 | weiß | 3,8 | 33,9 | 1-3 |
| C-7 | Vbsp. 2 | DBS | 2 | weiß | 4,0 | 35,0 | <1 |
| ΈΛ | Bsp. 2 | SMS | 1 | milchig-weiß | 3,8 | 35,0 | <! |
| E-5 | Bsp. 3 | SDS | 15 | milchig-weiß | 3,9 | 35,0 | 2-5 |
| C-8 | Vbsp. 3 | AAE | I | weiß | 2,1 | 34,8 | <I |
| E-6 | Bsp. 4 | SDS | milchig-weiß | 3,8 | |||
| Vbsp. 4 | 11 | 26 | 47 196 | der Dispersion | 12 | t'arlikcl- | |
| pll-Werl | größe in ·ιηι | ||||||
| Vbsp. 4 | Dispergiermittel | 2-5 | |||||
| Λ Π | Eigenschaften | 5.7 | FcsistolT- | ||||
| Tafel 1 (Forlsetzung) | Vbsp. 4 | Mennc | Aussehen | gchalt | 2-5 | ||
| Dispersion Beispiele | KOH (Nalurharz- | (Teile) | 5,4 | 34,1 | |||
| scife) | 0.832 | weiß | 2-5 | ||||
| KOH (Nalurharz- | 6,0 | 33,9 | |||||
| C-9a | seife) | 0.416 | weiß | ||||
| KOH (Harzseife) | 34,3 | ||||||
| C-9b | 1.6 | weiß | |||||
| C-9c | |||||||
Stabilitätsprüfung für die Dispersionen
Die 17 Arten wäßriger Dispersionen aufbereitet nach den vorgenannten Beispielen, wurden auf mechanische Sta-
Die 17 Arten wäßriger Dispersionen aufbereitet nach den vorgenannten Beispielen, wurden auf mechanische Sta-
oliitäi üfiü VcruunnüfigS-oiäbiniäi geprüft.
1. Mechanische Stabilität
Eine Menge von 50 g der wäßrigen Dispersion wird in dem Behalter eines Beständigkeits-Prüfgeräts der Type
Maron plaziert und die mechanische Scherfestigkeit bei <iner Temperatur von 25°C unter 10 kg Last, bei 1000
Upm für 5 Minuten geprüft. Das daraus resultierende
Agglomerat wird durch ein 100-Maschen-Prüfsieb aus rostfreiem Stahl gefiltert Die mechanische Stabilität
wird dann mittels der nachfolgend dargestellten Formel errechnet.
Mechanische Stabilität (%) = Trockengewicht des Agglomerats
Trockengewicht der Dispersion
100.
Die Tafel 2 zeigt die Ergebnisse.
2. Verdünnungs-Stabilität
Die wäßrige Dispersion wird mit Wasser, welches 35 verdünnten Dispersion wird ohne Hilfe eines Vergföße-
eine Härte von 5,10 und 20° DH hat, bis zu einer rungsgeräts die Zeit bis zur Bildung eines Agglomerats
Konzentration von 5% bei 25°C verdünnt. An der bestimmt. Die Tafel 2 zeigt die Ergebnisse.
Tafel 2
| Dispersion | Mechanische | Verdünnungsstabilitäl (hr) | 1O0DIi | 20° DH |
| Stabilität | 5° DII | 10 | 4 | |
| E-I | 0,32 | 16 | 24 | 6 |
| E-2 | 0,14 | 32 | 36 | 8 |
| E-3 | 0,10 | 48 | 3 | 1 |
| C-I | 0,80 | 4 | 4 | 2 |
| C-2 | 0,52 | 10 | 10 | 3 |
| C-3 | 0,36 | 24 | 2 | 1 |
| C-4 | 0,74 | 6 | 16 | 4 |
| C-5 | 0,91 | 26 | 24 | 6 |
| C-6 | 0,30 | 36 | 8 | 2 |
| C-7 | 1,08 | 16 | 36 | 8 |
| E-* | 0,12 | 48 | 22 | 6 |
| t-5 | 0.15 | 32 | 4 | 1 |
| C-8 | 2,0 | 8 | 20 | 8 |
| E-6 | 0,15 | 30 |
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, wäßrigen Dispersion eines auf Harz basierenden Materials durch Auflösung eines auf Harz basierenden Materials, bestehend aus 0 bis 95 Gewichtsprozent Harz und JOO bis 5 Gewichtsprozent eines Additions-Reaktionsproduktes des Harzes und α,β-ungesättigter Carbonsäure und/oder Anhydrid derselben, in einem mit Wasser nichtmischbaren ι ο organischen Lösungsmittel, Dispergierung der organischen Lösungsmittel-Lösung in Wasser in Gegenwart eines Dispersionsmittels und Abtrennung des organischen Lösungsmittels von der erhaltenen Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß ü als Dispersionsmittel ein Alkalisalz eines HaIb-AI-kylsulfats mit einer Alkylgruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in einer Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das auf Harz basierende Material, verwendet wird.Z Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Aikyigruppe 10 bis 16 Kohlenstoffatome aufweist3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisalz ein Natriumsalz 2s ist.4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumsalz ein Natriumsalz des Halb-Dodecylsulfats oder ein Natriumsalz des Halb-Myristylsulfats ist.5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisalz des Haib-Alkylsulfacs in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das auf Harz basierende Material, verwendet wird.6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel mindestens ein Glied aus der Gruppe von Benzol, Toluol. Cyclohexan und Tetrachlorkohlenstoff ist7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch <io gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Lösung 20 bis 70 Gewichtsprozent des auf Harz basierenden Materials enthält.8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Lösungsmittel-Lösung in Wasser bei einer Temperatur von 10 bis 8O0C dispergiert wird.9. Verfahren nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet daß die organische Lösungsmittel-Lösung unter Verwendung einer Hochdruck-Homo- w genisiervorrichtung vom Kolbentyp in Wasser dispergiert wird.10. Verfahren nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßdruck der Homogenisiervorrichtung 98 bis 589 bar beträgt.II. Verfahren nach Anspruch I bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die so hergestellte Dispersion «m Ende des Verfahrens 1 bis 60 Gewichtsprozent des auf Harz basierenden Materials enthält.12. Stabile, wäßrige Dispersion eines auf Harz ω basierenden Materials, erhalten gemäß Verfahren von Anspruch 1 bis 11.
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