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DE4324003C2 - Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels

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DE4324003C2
DE4324003C2 DE19934324003 DE4324003A DE4324003C2 DE 4324003 C2 DE4324003 C2 DE 4324003C2 DE 19934324003 DE19934324003 DE 19934324003 DE 4324003 A DE4324003 A DE 4324003A DE 4324003 C2 DE4324003 C2 DE 4324003C2
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Manfred Dr Gebauer
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LEUNA HARZE GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ober­ flächenleimungsmittels zur Leimung von Papier und Karton auf der Basis modifizierter Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate.
Es ist bekannt, daß modifizierte Maleinsäureanhydrid-Copolymeri­ sate zur Herstellung von Papierleimungsmitteln verwendet werden.
Bekannt ist, daß als Comonomere Styren, alpha-Methylstyren, Cyclopentadien, Dicyclopentadien, Isobuten, Diisobuten und Vinylether eingesetzt werden können.
Bekannt ist auch, daß diese Copolymerisate durch Lösungs-, Fällungs- oder Massepolymerisation herstellbar sind, wobei die Lösungspolymerisation in Aceton besonders vorteilhaft ist.
Bekannt ist weiterhin, daß die Halbamide alphatischer C₂ bis C₈- Amine solcher Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate besonders gute Leime ergeben.
Schwierigkeiten bei der Leimungsmittelherstellung treten ver­ fahrensseitig bei der Überführung der Anhydridgruppen im Poly­ meren in die Halbamide auf.
Es ist bekannt, daß das Polymere als klebrige Masse ausfällt und verklumpt, wenn man Amine oder Wasser zu einer acetonischen Polymerlösung gibt.
Nach DD 2 24 855 wird dieser Verfahrensschritt so gelöst, daß man zunächst das Polymere aus der Polymerlösung isoliert und das so erhaltene Copolymerisat in Form von Pulver in ein Gemisch aus Wasser und einem aliphatischen Amin bei 303 K suspendiert. Bei Überschreitung der Temperatur besteht auch hier die Gefahr der Klumpenbildung.
Einen wesentlichen Fortschritt stellt das Amidierungsverfahren nach DD 2 78 252 dar. Bei diesem Verfahren wird ein Amidierungs­ gemisch bestehend aus Wasser, einem aliphatischen Amin und Ammoniak vorgelegt und das Copolymerenpulver zudosiert. Eine Klumpenbildung tritt nach diesem Verfahren nicht auf.
Nachteilig ist allerdings, daß das Copolymere zunächst aus der Polymerlösung isoliert werden muß. Technisch setzt dies einen hohen Apparate- und Bedienungsaufwand voraus und verschlechtert dadurch die Ökonomie der Papierleimherstellung.
In DD 2 82 460 wird vorgeschlagen, an Stelle des Copolymeren­ pulvers die acetonische Polymerlösung in das Amidierungsgemisch aus Wasser, aliphatischem Amin und Ammoniak einzutragen. Nach­ teilig ist hierbei, daß ein Teil des Ammoniaks bei der Acetonab­ treibung mit dem Aceton abdestilliert wird und zu enormen Schwierigkeiten bei der Recyclisierung des Acetons führt. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die so hergestellten Leime beim längeren Stehen rotbraun verfärben und somit die Leimqualität negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alpha-Methylstyren- bzw. Styren/Maleinsäureanhydrid-Copolymere durch Umsetzung mit einem aliphatischen Amin zu amidieren und mit Ammoniak in die Ammoniumsalze zu überführen, ohne das Ausgangspolymere aus seiner acetonischen Lösung zu isolieren und daraus ein wirksames Oberflächenleimungsmittel für Papier und Karton herzustellen, dessen Qualität durch längeres Stehen nicht beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird durch Modifizierung von 1 Mol-Teil Anhydrid­ gruppen enthaltenden alpha-Methylstyren- bzw. Styren/Malein­ säureanhydrid-Copolymeren mit 0,5 bis 1,1 Mol-Teilen eines aliphatischen Amins und 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak gelöst, indem man erfindungsgemäß in einem Rührwerk 1 Mol-Teil anhydrid­ gruppenhaltiges Copolymerisat je nach Molekulargewicht als eine 10- bis 60%ige, vorteilhaft 20- bis 30%ige, acetonische Copolymer­ lösung vorlegt und mit einem Gemisch aus 0,5 bis 1,1 Mol-Teilen eines aliphatischen Amins, 5 bis 10 Mol-Teilen Wasser und 0,01 bis 0,3 Mol-Teilen, vorzugsweise 0,05 bis 0,15 Teilen, Natronlauge versetzt und 0,1 bis 3 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 1 Stunde, bei 20 bis 60°C rührt und danach 10 bis 20 Mol- Teile Wasser zusetzt und das Aceton zunächst bis zu einer Sumpf­ temperatur von 75 bis 85°C abdestilliert, danach den Ansatz mit einem Gemisch aus 10 bis 15 Mol-Teilen Wasser und 0,1 bis 0,3 Mol-Teilen Ammoniumsulfat versetzt und die Destillation so lange fortsetzt, bis der Restacetongehalt im Sumpf unter 0,3% liegt, dann den Ansatz mit Wasser verdünnt und unter Rühren mit 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak löst und den fertigen Leim auf die gewünschte Konzentration mit Wasser verdünnt.
Als aliphatisches Amin wird vorteilhafterweise n-Butylamin eingesetzt. Das Molekulargewicht der alpha-Methylstyren- bzw. Styren/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren liegt günstig im Bereich von 10 000 bis 400 000.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Amidierungsphase in einer homogenen Lösung erfolgt, und die Abdestillation des Acetons in Abwesenheit von Ammoniak, zunächst in einer dünnflüssigen wäßrigen Emulsion, erfolgt.
Das abdestillierte Aceton läßt sich durch Destillation sehr leicht recyclisieren und kann danach erneut als Polymerisations­ medium verwendet werden.
Die Ammoniumsulfatzugabe bewirkt ein feinkörniges Ausflocken der Emulsion im Endbereich der Destillation, so daß hohe Viskositäten und damit Rührprobleme umgangen werden. Die so hergestellten Leime verfärben sich nicht bei der Lagerung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die langwierige und aufwendige Feststoffisolierung umgangen und ein hochwertiger Oberflächenleim erhalten.
Ausführungsbeispiel 1
In einem Rührwerk werden 1135 g einer 23%igen acetonischen Polymerlösung eines alternierend copolymerisierten Styren/ Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einem MW von etwa 200 000 vorgelegt und mit einem Gemisch aus 95 g n-Butylamin, 150 ml Wasser sowie 3 g NaOH versetzt und 1 Stunde bei 30 bis 40°C gerührt. Danach wird der Ansatz mit 400 ml Wasser emulgiert und das Aceton bis zu einer Sumpftemperatur von 80°C abdestil­ liert.
Im Anschluß daran werden 30 g Ammoniumsulfat und 300 ml Wasser zugegeben, wobei die Emulsion ausflockt. Die Destillation wird weitergeführt, bis der Restacetongehalt im Sumpf unter 0,3% liegt. Nach beendeter Destillation werden 600 ml Wasser und 140 ml einer 25%igen Ammoniaklösung zugesetzt und so lange ge­ rührt, bis sich das Polymere gelöst hat und danach auf 3600 g aufgefüllt.
Feststoffgehalt|10,3%
pH-Wert 10,2
Jodfarbzahl 1-2
Viskosität 0,145 Pa · s
Restacetongehalt 0,08%
Ausführungsbeispiel 2
In einem Rührwerk werden 710 g einer 40%igen acetonischen alpha-Methylstyren/Maleinsäureanhydrid-Copolymerlösung mit einem MW von etwa 28 000 vorgelegt und mit einem Gemisch aus 95 g n-Butylamin 150 ml Wasser sowie 3 g NaOH versetzt und 1 Stunde bei 40 bis 50°C gerührt.
Danach wird der Ansatz mit 300 ml Wasser emulgiert und das Aceton bis zu einer Sumpftemperatur von 75°C abdestilliert. Im Anschluß werden 30 g Ammoniumsulfat und 300 ml Wasser zugegeben und die Destillation fortgesetzt, bis der Rest­ acetongehalt im Sumpf unter 0,3% liegt.
Nach beendeter Destillation werden 300 ml Wasser und 140 ml 25%iges Ammoniakwasser zugesetzt und so lange gerührt, bis sich das Polymere gelöst hat. Danach wird der Ansatz mit Wasser auf 1630 g aufgefüllt.
Feststoffgehalt|25,1%
pH-Wert 10,2
Viskosität 0,150 Pa · s
Jodfarbzahl 2-3
Restacetongehalt 0,2
Ausführungsbeispiel 3
Das Beispiel 3 wurde analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Als Ausgangspolymeres wurde eine 10%ige acetonische Polymerlösung eines Styren/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einem MW von etwa 400 000 eingesetzt.
Feststoffgehalt|10,1%
pH-Wert 10,1
Jodfarbzahl 1-2
Viskosität 0,354 Pa · s
Restacetongehalt 0,12%
Ausführungsbeispiel 4
Das Beispiel 4 wurde analog dem Beispiel 2 durchgeführt. Als Ausgangspolymeres wurde eine 60%ige acetonische Polymerlösung eines alpha-Methylstyren/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit einem MW von etwa 28 000 verwendet.
Feststoffgehalt|25%
pH-Wert 10,1
Jodfarbzahl 1-2
Viskosität 0,05 Pa · s
Restacetongehalt 0,1%

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Oberflächenleimungsmittels für Papier und Karton durch Modifizierung von 1 Mol-Teil Anhydridgruppen enthaltenden alpha-Methylstyren- bzw. Styren/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit 0,5 bis 1,1 Mol- Teilen eines aliphatischen Amins und 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Rührwerk 1 Mol-Teil anhydridgruppenhaltiges Copolymerisat je nach Molekulargewicht als eine 10- bis 60%ige acetonische Copoly­ merlösung vorlegt und mit einem Gemisch aus 0,5 bis 1,1 Mol- Teilen eines aliphatischen Amins, 5 bis 10 Mol-Teilen Wasser und 0,01 bis 0,3 Mol-Teilen Natronlauge 0,1 bis 3 Stunden bei 20 bis 60°C rührt und danach 10 bis 20 Mol-Teile Wasser zusetzt und das Aceton zunächst bis zu einer Sumpftemperatur von 75 bis 85°C abdestilliert, danach den Ansatz mit einem Gemisch aus 10 bis 15 Mol-Teilen Wasser und 0,1 bis 0,3 Mol- Teilen Ammoniumsulfat versetzt und die Destillation so lange fortsetzt, bis der Restacetongehalt im Sumpf unter 0,3% liegt, dann den Ansatz mit Wasser verdünnt und unter Rühren mit 0,9 bis 1,2 Mol-Teilen Ammoniak löst und danach den fertigen Leim auf die gewünschte Konzentration mit Wasser verdünnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man alpha-Methylstyren- bzw. Styren/Maleinsäureanhydrid-Copolymere im Molekulargewichtsbereich von 10 000 bis 400 000 verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aliphatisches Amin n-Butylamin verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine 20- bis 30%ige acetonische Copolymerlösung vorlegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gemisch 0,05 bis 0,15 Mol-Teile Natronlauge eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmischung 0,5 bis 1 Stunde gerührt wird.
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DD267049B5 (de) * 1987-12-05 1994-09-08 Leuna Werke Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Oberflaechenleimungsmittels

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