DE10322267A1 - Packaging material, useful for liquids and beverages, comprises an at least two layer laminate of paper or card sized with a polymer sizing agent and at least one water-impermeable film - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial aus einem mindestens zweischichtigen Verbund aus geleimtem Papier oder geleimtem Karton und mindestens einer wasserundurchlässigen Folie für die Verpackung von Flüssigkeiten und die Verwendung von Papierprodukten, die in der Masse geleimt und die ein- oder beidseitig mit einer Folie aus einem Kunststoff oder Metall laminiert sind, zur Herstellung von Behältern für die Verpackung von Flüssigkeiten, insbesondere von Getränken.The The invention relates to a packaging material comprising at least one two-layer composite made of glued paper or glued cardboard and at least one waterproof film for the packaging of liquids and the use of paper products that are glued in bulk and the one or both sides with a film made of a plastic or laminated metal to make containers for packaging of liquids, especially of beverages.
Aus der EP-B-O 292 975 ist die Verwendung einer Emulsion eines Alkylketendimeren in Kombination mit einem kationischen Harzleim und einem unlöslichmachenden Mittel wie Alaun, zur Herstellung von Karton für die Verpackung von Flüssigkeiten bekannt. Die Herstellung des Kartons erfolgt dabei durch Zugabe der Leimungsmittel und von Alaun zu einer wässrigen Aufschlämmung von Cellulosefasern und Entwässern des Papierstoffs auf einem Sieb.Out EP-B-O 292 975 is the use of an emulsion of an alkyl ketene dimer in combination with a cationic resin glue and an insolubilizing Means such as alum, for the production of cardboard for the packaging of liquids known. The carton is made by adding the sizing agent and alum to an aqueous slurry of Cellulose fibers and dewatering of the paper stock on a sieve.
Aus der EP-A-1 091 043 ist ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Verpackungskartons bekannt, wobei man eine wässrige Aufschlämmung von Cellulosefasern in der Masse mit einer wässrigen Dispersion eines Harzleims, eines synthetischen Leimungsmittels wie Alkylketendimer und mindestens einer Aluminiumverbindung leimt und die wässrige Aufschlämmung auf einem Sieb entwässert. Die wässrigen Dispersionen der Maseleimungsmittel können gegebenenfalls ein Dispergiermittel enthalten, z.B. kationische Stärke, Kasein, Cellulosederivate, Polyvinylalkohole, Polyacrylamide oder Polyethylenimine. Der Karton wird üblicherweise im Anschluß and die Leimung beschichtet.Out EP-A-1 091 043 is a process for producing a coated Packing boxes are known, wherein an aqueous slurry of Bulk cellulose fibers with an aqueous dispersion of resin glue, a synthetic sizing agent such as alkyl ketene dimer and at least an aluminum compound and the aqueous slurry drained from a sieve. The watery Dispersions of the shell size agents may optionally be a dispersant included, e.g. cationic starch, casein, Cellulose derivatives, polyvinyl alcohols, polyacrylamides or polyethyleneimines. The box is usually following and the sizing coated.
Beidseitig mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht laminierte Papierprodukte für die Verpackung von Lebensmitteln sind aus der WO-A-02/090206 bekannt. Die Papierprodukte sind in der Masse mit wässrigen Dispersionen von Alkylketendimeren geleimt. Die Menge an Alkylketendimeren beträgt mindestens 0,25 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 – 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Papierprodukte.both sides with a liquid impermeable layer laminated paper products for the packaging of foods is known from WO-A-02/090206. The paper products are bulk with aqueous dispersions of alkyl ketene dimers glued. The amount of alkyl ketene dimers is at least 0.25% by weight, preferably 0.25-0.4 % By weight, based on the weight of the dry paper products.
Weitere mehrschichtige Verpackungsmaterialien, deren Basis-Schicht aus Papier oder Karton besteht, werden beispielsweise in WO-A-97/02140, WO-A-97/02181 und WO-A-98/18680 beschrieben.Further multilayer packaging materials, the base layer of paper or cardboard, are described, for example, in WO-A-97/02140, WO-A-97/02181 and WO-A-98/18680 described.
Aus dem Stand der Technik ist außerdem bekannt, Leimungsmittelmischungen aus wässrigen Dispersionen von Alkylketendimeren und Polymerleimungsmitteln zur Mas seleimung von Papier und Karton zu verwenden, vgl. DE-A-32 35 529, WO-A-94/05855 und WO-A-96/31650.Out is also state of the art known, sizing mixtures from aqueous dispersions of alkyl ketene dimers and polymer sizing agents for mass sizing paper and cardboard to use, cf. DE-A-32 35 529, WO-A-94/05855 and WO-A-96/31650.
Aus der älteren DE-Anmeldung 10237913.0 ist ein Verfahren zur Herstellung von Karton für die Verpackung von Flüssigkeiten bekannt. Der Karton wird bei diesem Verfahren durch Masseleimung einer wässrigen Aufschlämmung von Cellulosefasern mit mindestens einem Masseleimungsmittel in Gegenwart mindestens eines Retentionsmittels und mindestens eines kationischen Polymeren und gegebenenfalls einer wasserlöslichen Aluminiumverbindung und Entwässern des Papierstoffs auf einem Sieb hergestellt. Als Leimungsmittel werden Alkylketendimere, Alkyl- und Alkenylbernsteinsäureanhydride, Alkylisocyanate, Kombinationen aus Harzleim und Alaun sowie Kombinationen aus Umsetzungsprodukten von Harzleim mit Carbonsäureanhydriden und Alaun beschrieben.Out the older DE application 10237913.0 is a process for the production of cardboard for the Packaging of liquids known. In this process, the box is made by mass gluing an aqueous slurry of cellulose fibers with at least one bulk sizing agent in Presence of at least one retention agent and at least one cationic polymers and optionally a water-soluble Aluminum connection and drainage of the paper stock on a sieve. As a sizing agent alkyl ketene dimers, alkyl and alkenyl succinic anhydrides, Alkyl isocyanates, combinations of resin glue and alum and combinations from reaction products of resin glue with carboxylic acid anhydrides and alum.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Verpackungsmaterialen auf Basis von Papierprodukten zur Verfügung zu stellen, wobei die Verpackungen insbesondere eine verbesserte Kantenpenetration und eine verbesserte Haftung der Laminate auf Papier oder Karton aufweisen sollen.The The present invention is based on the object of further packaging materials to provide on the basis of paper products, the Packaging in particular improved edge penetration and have an improved adhesion of the laminates to paper or cardboard should.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verpackungsmaterial aus einem mindestens zweischichtigen Verbund aus geleimtem Papier oder geleimtem Karton und mindestens einer wasserundurchlässigen Folie zur Herstellung von Behältern für die Verpackung von Flüssigkeiten, wenn das Papier oder der Karton jeweils in der Masse mit einem Polymerleimungsmittel geleimt ist.The The object is achieved with a Packaging material made of at least a two-layer composite made of glued paper or glued cardboard and at least one impermeable Foil for the production of containers for the Packaging of liquids, if the paper or cardboard is in bulk with a polymer sizing agent is glued.
Gegenstand
der Erfindung ist außerdem
die Verwendung von Papierprodukten, die jeweils erhältlich sind
durch
Masseleimung eines Papierstoffs aus einer wässrigen
Aufschlämmung
von Cellulosefasern mit mindestens einem Polymerleimungsmittel als
Masseleimungsmittel oder mit einem Polymerleimungsmittel und einer
wässrigen
Dispersion eines Alkylketendimeren oder deren Mischungen in Gegenwart
eines Retentionsmittels und gegebenenfalls einer wasserlöslichen
Aluminiumverbindung und gegebenenfalls mindestens eines kationischen
Polymeren,
Entwässern
des Papierstoffs auf dem Sieb einer Papiermaschine, Trocknen des
Papierprodukts und
ein- oder beidseitiges Laminieren des Papierprodukts
mit einer Folie aus einem Kunststoff oder Metall,
zur Herstellung
von Behältern
für die
Verpackung von Flüssigkeiten,
insbesondere von Getränken.The invention also relates to the use of paper products which are each obtainable from
Bulk sizing of a paper stock from an aqueous slurry of cellulose fibers with at least one polymer sizing agent as bulk sizing agent or with a polymer sizing agent and an aqueous dispersion of an alkyl ketene dimer or mixtures thereof in the presence of a retention aid and optionally a water-soluble aluminum compound and optionally at least one cationic polymer,
Dewatering the pulp on a paper machine screen, drying the paper product and
laminating the paper product on one or both sides with a film made of plastic or metal,
for the production of containers for the packaging of liquids, in particular beverages.
Für die Herstellung von geleimtem Papier oder geleimtem Karton kann man sämtliche, überlicherweise in der Papierindustrie verwendeten Cellulosefasern einsetzen, z.B. Fasern aus Holzstoff und allen Einjahrespflanzen. Unter Holzstoff versteht man beispielsweise Holzschliff, thermomechanischen Stoff (TMP), chemothermomechanischen Stoff (CTMP), Druckschliff, Halbzellstoff, Hochausbeutezellstoff, Refiner Mechanical Pulp (RMP) und Altpapier. Außerdem eignen sich Zellstoffe, die in gebleichter oder in ungebleichter Form verwendet werden können. Beispiele hierfür sind Sulfat-, Sulfit- und Natronzellstoffe. Vorzugsweise verwendet man ungebleichte Zellstoffe, die auch als ungebleichter Kraftzellstoff bezeichnet werden. Die Faserstoffe können allein oder in Mischung untereinander eingesetzt werden.For the production of glued paper or glued cardboard you can all, usually Use cellulose fibers used in the paper industry, e.g. Fibers from wood pulp and all annual plants. Under wood pulp one understands, for example, ground wood, thermomechanical material (TMP), chemothermomechanical material (CTMP), pressure grinding, semi-pulp, High yield pulp, refiner mechanical pulp (RMP) and waste paper. Moreover are suitable pulps that are bleached or unbleached Shape can be used. Examples of this are sulfate, sulfite and Natronzellstoffe. Unbleached cellulose is preferably used, which are also known as unbleached kraft pulp. The Fibers can used alone or in a mixture with each other.
Bei der Masseleimung von Papier oder Karton erfolgt die Leimung während des Herstellungsprozesses dieser Materialien, indem man zum Papierstoff ein sogenanntes Masseleimungsmittel zusetzt und ihn auf dem Sieb einer Papiermaschine unter Blattbildung entwässert. Erfindungsgemäß wird als Masseleimungsmittel ein Polymerleimungsmittel aus synthetischen Polymeren verwendet. Bei den aus der JP-A-58/115 196 bekannten Polymerleimungsmitteln handelt es sich um wässrige Polymerdispersionen, die ein Leimungsmittel für Papier sind und gleichzeitig die Festigkeit von Papier erhöhen. Diese Dispersionen werden durch Polymerisieren von beispielsweise Styrol und Alkylacrylaten in Gegenwart von Stärke und Radikale bildenden Polymerisationsinitiatoren in wässrigem Medium hergestellt. Die jeweils verwendete Stärke wird vor der Polymerisation aufgeschlossen oder auch abgebaut, so daß sie in Wasser löslich ist. Die Polymeren dieser Dispersionen sind Pfropfpolymerisate von Styrol und Alkylacrylaten auf Stärke bzw. modifizierter Stärke.at The mass gluing of paper or cardboard is done during the Manufacturing process of these materials by going to paper stock a so-called bulk sizing agent and puts it on the sieve dewatered in a paper machine with sheet formation. According to the invention is considered Bulk sizing agent is a polymer sizing agent made from synthetic Polymers used. In the polymer sizing agents known from JP-A-58/115 196 it is watery Polymer dispersions that are a sizing agent for paper and at the same time increase the strength of paper. These dispersions are made by polymerizing, for example Styrene and alkyl acrylates in the presence of starch and free radicals Polymerization initiators in aqueous Medium made. The starch used in each case is digested before the polymerization or broken down so that they soluble in water is. The polymers of these dispersions are graft polymers of Styrene and alkyl acrylates on starch or modified strength.
Weitere Polymerleimungsmittel sind aus der EP-B-0 257 412 und der EP-B-0 267 770 bekannt. Sie werden durch Copolymerisieren von Acrylnitril und/oder Methacrylnitril und mindestens einem Acrylsäureester eines einwertigen, gesättigten C3- bis C8-Alkohols nach Art einer Emulsionspolymerisation in einer wässrigen Lösung, die eine abgebaute Stärke enthält, in Gegenwart von Radikale bildenden Initiatoren, vorzugsweise Wasserstoffperoxid oder Redoxinitiatoren, hergestellt. Die abgebauten Stärken haben Viskositäten n; von 0,04 bis 0,50 dl/g. Solche Stärken werden beispielsweise bei einem oxidativen, thermischen, azidolytischen oder einem enzymatischen Abbau einer nativen, kationisch oder anionisch modifizierten Stärke erhalten. Mit Vorteil werden native Stärken aus Kartoffeln, Weizen, Mais. Reis oder Tapioka eingesetzt. Bevorzugt wird eine enzymatisch abgebaute Kartoffelstärke. Die abgebauten Stärken wirken als Emulgatoren bei der Copolymerisation von beispielsweise Styrol und n-Butylacrylat in wässrigem Medium. Die wässrige Lösung, in der die Copolymerisation durchgeführt wird, enthält beispielsweise 1 bis 25 Gew.-% mindestens einer abgebauten Stärke. In 100 Gew.-Teilen einer solchen Lösung polymerisiert man beispielsweise 10 bis 150, vorzugsweise 40 bis 100 Gew.-Teile der obengenannten Monomeren. Anstelle von Acrylnitril und/oder Methacrylnitril kann auch Styrol bei der Copolymerisation eingesetzt werden, vgl. WO-A-94/05855. Man erhält wässrige Dispersionen von Copolymeren mit einem mittleren Teilchendurchmesser von beispielsweise 50 bis 500 nm, vorzugsweise 100 bis 300 nm. Bei diesen Polymerdispersionen handelt es sich vermutlich um Pfropfpolymerisate der jeweils eingesetzten Monomeren auf abgebauter Stärke.Further polymer sizing agents are known from EP-B-0 257 412 and EP-B-0 267 770. They are obtained by copolymerizing acrylonitrile and / or methacrylonitrile and at least one acrylic acid ester of a monohydric, saturated C 3 to C 8 alcohol in the manner of an emulsion polymerization in an aqueous solution which contains a degraded starch in the presence of free radical initiators, preferably hydrogen peroxide or redox initiators. The mined starches have viscosities n; from 0.04 to 0.50 dl / g. Such starches are obtained, for example, in the case of oxidative, thermal, acidolytic or enzymatic degradation of a native, cationically or anionically modified starch. Native starches from potatoes, wheat, corn are advantageous. Rice or tapioca used. An enzymatically degraded potato starch is preferred. The degraded starches act as emulsifiers in the copolymerization of, for example, styrene and n-butyl acrylate in an aqueous medium. The aqueous solution in which the copolymerization is carried out contains, for example, 1 to 25% by weight of at least one degraded starch. In 100 parts by weight of such a solution, for example, 10 to 150, preferably 40 to 100 parts by weight of the above-mentioned monomers are polymerized. Instead of acrylonitrile and / or methacrylonitrile, styrene can also be used in the copolymerization, cf. WO-A-94 / 05,855th Aqueous dispersions of copolymers with an average particle diameter of, for example, 50 to 500 nm, preferably 100 to 300 nm, are obtained. These polymer dispersions are presumably graft polymers of the monomers used in each case on degraded starch.
Weitere Polymerleimungsmittel auf Basis von Copolymerisaten von Styrol und C3- bis C8-Alkyl(meth)acrylaten sind aus der WO 02/14393 bekannt. Sie werden durch Copolymerisieren der genannten Monomeren in wässrigem Medium in Gegenwart von abgebauter Stärke und Radikale bildenden Polymerisationsinitiatoren nach einem zweistufigen Verfahren hergestellt.Further polymer sizing agents based on copolymers of styrene and C 3 -C 8 -alkyl (meth) acrylates are known from WO 02/14393. They are prepared by copolymerizing the monomers mentioned in an aqueous medium in the presence of degraded starch and radical-forming polymerization initiators using a two-stage process.
Als Polymerleimungsmittel kommen auch solche wässrigen Polymerdispersionen in Betracht, die in Gegenwart von synthetischen polymeren Schutzkolloiden herstellbar sind. Sie sind beispielsweise erhältlich durch Copolymerisieren von 2 bis 32 Teilen einer Mischung aus
- (a) Styrol, Acrylnitril und/oder Methacrylnitril,
- (b) Acrylsäure- und/oder Methacrylsäureester von C1- bis C18-Alkoholen und/oder Vinylester von gesättigtem C2- bis C4-Carbonsäuren und ggf.
- (c) anderen monoethylenisch ungesättigten copolymerisierbaren Monomeren
- (1) Di-C1- bis C4-Alkylamino-C2- bis C4-Alkyl(meth)acrylaten, die ggf. protoniert oder quaterniert sein können,
- (2) nichtionischen, hydrophoben, ethylenisch ungesättigten Monomeren, bei diesen Monomeren, wenn sie für sich alleine polymerisiert werden, hydrophobe Polymerisate bilden und ggf.
- (3) monoethylenisch ungesättigten C3- bis C5-Carbonsäuren oder ihren Anhydriden, wobei das Molverhältnis von (1) : (2) : (3) = 1 : 2,5 bis 10 : 0 bis 1,5 beträgt, copolymerisiert.
- (a) styrene, acrylonitrile and / or methacrylonitrile,
- (b) acrylic and / or methacrylic acid esters of C 1 to C 18 alcohols and / or vinyl esters of saturated C 2 to C 4 carboxylic acids and optionally
- (c) other monoethylenically unsaturated copolymerizable monomers
- (1) di-C 1 -C 4 -alkylamino-C 2 -C 4 -alkyl (meth) acrylates, which may optionally be protonated or quaternized,
- (2) nonionic, hydrophobic, ethylenically unsaturated monomers, in the case of these monomers, if they are polymerized on their own, form hydrophobic polymers and, if appropriate,
- (3) monoethylenically unsaturated C 3 to C 5 carboxylic acids or their anhydrides, the molar ratio nis of (1): (2): (3) = 1: 2.5 to 10: 0 to 1.5, copolymerized.
Man stellt zunächst ein Lösungscopolymerisat her, in dem man die Monomeren der Gruppen (1) und (2) sowie ggf. (3) in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösemittel copolymerisiert. Geeignete Lösemittel sind beispielsweise C1- bis C3-Carbonsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure oder C1- bis C4-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol oder Isopropanol und Ketone wie Aceton. Als Monomere der Gruppe (1) verwendet man vorzugsweise Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminopropylmethacrylat und Dimethylaminopropylacrylat. Die Monomeren der Gruppe (1) werden vorzugsweise in protonierter oder in quaternierter Form eingesetzt. Geeignete Quaternierungsmittel sind beispielsweise Methylchlorid, Dimethylsulfat oder Benzylchlorid.A solution copolymer is first prepared by copolymerizing the monomers of groups (1) and (2) and, if appropriate, (3) in a water-miscible organic solvent. Suitable solvents are, for example, C 1 to C 3 carboxylic acids, such as formic acid, acetic acid and propionic acid, or C 1 to C 4 alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol or isopropanol, and ketones such as acetone. The group (1) monomers used are preferably dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl methacrylate and dimethylaminopropyl acrylate. The monomers of group (1) are preferably used in protonated or quaternized form. Suitable quaternizing agents are, for example, methyl chloride, dimethyl sulfate or benzyl chloride.
Als Monomere der Gruppe (2) verwendet man nichtionische, hydrophobe, ethylenisch ungesättigte Verbindungen, die, wenn sie für sich allein polymerisiert werden, hydrophobe Polymerisate bilden. Hierzu gehören beispielsweise Styrol, Methylstyrol, C1- bis C18-Alkylester von Acrylsäure oder Methacrylsäure, beispielsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, tert.Butylacrylat und Isobutylacrylat sowie Isobutylmethacrylat, n-Butylmethacrylat und tert.Butylmethacrylat. Außerdem eignen sich Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat. Man kann auch Mischungen der Monomeren der Gruppe 2 bei der Copolymerisation einsetzen, z.B. Mischungen aus Styrol und Isobutylacrylat. Die als Emulgator dienenden Lösungscopolymerisate können ggf. noch Monomeren der Gruppe (3) einpolymerisiert enthalten, z.B. monoethylenisch ungesättigte C3- bis C5-Carbonsäuren oder ihre Anhydride, z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid oder Itaconsäureanhydrid. Das Molverhältnis von (1) : (2) : (3) beträgt 1 : 2,5 bis 10 : 0 bis 1,5. Die so erhaltenen Copolymerisatlösungen werden mit Wasser verdünnt und dienen in dieser Form als Schutzkolloid für die Polymerisation der obenangegebenen Monomermischungen aus den Komponenten (a) und (b) und ggf. (c). Als Monomere der Gruppe (a) kommen Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril oder Mischungen aus Styrol und Acrylnitril oder aus Styrol und Methacrylnitril in Betracht. Als Monomere der Gruppe (b) verwendet man Acrylsäure- und/oder Methacrylsäureester von C1- bis C18-Alkoholen und/oder Vinylester von gesättigten C2- bis C4-Carbonsäuren. Diese Gruppe von Monomeren entspricht den Monomeren der Gruppe (2), die oben bereits beschrieben wurde. Vorzugsweise verwendet man als Monomer der Gruppe (b) Acrylsäurebutylester und Methacrylsäurebutylester, z.B. Acrylsäureisobutylacrylat, Acrylsäure-n-butylacrylat und Methacrylsäureisobutylacrylat. Monomere der Gruppe (c) sind beispielsweise C3- bis C5-monoethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Natriumvinylsulfonat, Vinylimidazol, N-Vinylformamid, Acrylamid, Methacrylamid und N-Vinylimidazolin. Pro 1 Gew.-Teil des Copolymerisates verwendet man 1 bis 32 Gew.-Teile einer Monomermischung aus den Komponen ten (a) bis (c). Die Monomeren der Komponenten (a) und (b) können dabei in einem beliebigen Verhältnis copolymerisiert werden, z.B. im Molverhältnis 0,1 : 1 bis 1 : 0,1.The group (2) monomers used are nonionic, hydrophobic, ethylenically unsaturated compounds which, when polymerized on their own, form hydrophobic polymers. These include, for example, styrene, methylstyrene, C 1 - to C 18 -alkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid, for example methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate and isobutyl acrylate as well as isobutyl methacrylate, n-butyl methacrylate and n-butyl methacrylate , Acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate are also suitable. Mixtures of the group 2 monomers can also be used in the copolymerization, for example mixtures of styrene and isobutyl acrylate. The solution copolymers used as emulsifiers may optionally also contain copolymerized monomers of group (3), for example monoethylenically unsaturated C 3 to C 5 carboxylic acids or their anhydrides, for example acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride or itaconic anhydride. The molar ratio of (1): (2): (3) is 1: 2.5 to 10: 0 to 1.5. The copolymer solutions thus obtained are diluted with water and, in this form, serve as a protective colloid for the polymerization of the above-mentioned monomer mixtures of components (a) and (b) and, if appropriate, (c). Monomers of group (a) are styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile or mixtures of styrene and acrylonitrile or of styrene and methacrylonitrile. The monomers of group (b) used are acrylic acid and / or methacrylic acid esters of C 1 to C 18 alcohols and / or vinyl esters of saturated C 2 to C 4 carboxylic acids. This group of monomers corresponds to the monomers of group (2), which has already been described above. Preferably used as the monomer of group (b) are butyl acrylate and butyl methacrylate, for example isobutyl acrylate, n-butyl acrylate and isobutyl methacrylate. Monomers of group (c) are, for example, C 3 - to C 5 -monoethylenically unsaturated carboxylic acids, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, vinylimidazole, N-vinylformamide, acrylamide, methacrylamide and N-vinylimidazoline. 1 to 32 parts by weight of a monomer mixture of components (a) to (c) are used per 1 part by weight of the copolymer. The monomers of components (a) and (b) can be copolymerized in any ratio, for example in the molar ratio 0.1: 1 to 1: 0.1.
Die Monomeren der Gruppe (c) werden im Bedarfsfalls zur Modifizierung der Eigenschaften der Copolymerisate verwendet.The Monomers of group (c) are used for modification if necessary the properties of the copolymers used.
Leimungsmittel dieser Art werden beispielsweise beschrieben in EP-B-0 051 144, EP-B-0 058 313 und EP-B-0 150 003.sizing agents of this type are described, for example, in EP-B-0 051 144, EP-B-0 058 313 and EP-B-0 150 003.
Als
Polymerleimungsmittel verwendet man vorzugsweise wässrige Polymerdispersionen,
die durch Copolymerisieren von
20 bis 65 Gew.-% Styrol, Acrylnitril
und/oder Methacrylnitril,
80 bis 35 Gew.-% Acrylsäure- und/oder
Methacrylsäureester
von einwertigen gesättigten
C3- bis C8-Alkoholen und
0
bis 20 Gew.-% anderen monoethylenisch ungesättigten copolymerisierbaren
Monomeren wie Acrylamid, Methacrylamid, Vinylformamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder
basischen Monomeren wie Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat,
Dimethylaminopropylacrylat oder Dimethylaminopropylmethacrylat,
wobei die basischen Monomeren meistens als Hydrochloride oder in
mit Methylchlorid, Dimeethylsulfat oder Benzylchlorid quaternierter Form
eingesetzt werden,
in Gegenwart von Radikale bildenden Initiatoren
nach Art einer Emulsionspolymerisation in einer wässrigen Lösung einer
abgebauten Stärke
als Schutzkolloid erhältlich
sind.Aqueous polymer dispersions which are obtained by copolymerizing
20 to 65% by weight of styrene, acrylonitrile and / or methacrylonitrile,
80 to 35 wt .-% acrylic acid and / or methacrylic acid esters of monohydric saturated C 3 to C 8 alcohols and
0 to 20% by weight of other monoethylenically unsaturated copolymerizable monomers such as acrylamide, methacrylamide, vinylformamide, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or basic monomers such as dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropylacrylate methacrylate or monoethyl acrylate, are mostly used as hydrochlorides or in a quaternized form with methyl chloride, dimeethyl sulfate or benzyl chloride,
are available as protective colloid in the presence of free radical initiators in the manner of an emulsion polymerization in an aqueous solution of a degraded starch.
Weiterhin
verwendet man bevorzugt als Polymerleimungsmittel wässrige Polymerdispersionen,
die durch Copolymerisieren von
60 bis 90 Gew.-% Styrol und/oder
Methylstyrol,
10 bis 40 Gew.-% Butadien-1,3 und/oder Isopren
und
0 bis 20 Gew.-% anderen monoethylenisch ungesättigten
copolymerisierbaren Monomeren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Acrylamid,
Methacrylamid oder N-Vinylpyrrolidon,
in
Gegenwart von Radikale bildenden Initiatoren nach Art einer Emulsionspolymerisation
in einer wässrigen Lösung einer
abgebauten Stärke
als Schutzkolloid erhältlich
sind.Furthermore, aqueous polymer dispersions which are obtained by copolymerizing
60 to 90% by weight of styrene and / or methylstyrene,
10 to 40 wt .-% 1,3-butadiene and / or isoprene and
0 to 20% by weight of other monoethylenically unsaturated copolymerizable monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, acrylamide, methacrylamide or N-vinylpyrrolidone,
are available as protective colloid in the presence of free radical initiators in the manner of an emulsion polymerization in an aqueous solution of a degraded starch.
Die Polymerleimungsmittel sind vorzugsweise kationisch oder anionisch. Die Ladung der wässrigen Dispersionen beruht entweder auf der Art der in die Copolymeren einpo lymerisierten Comonomeren, z.B. bei Verwendung von basischen Monomeren ist die Polymerleimungsmitteldispersion kationisch, während sie durch Einpolymerisieren von beispielsweise Acrylsäure oder ihrer Salze anionisch wird, oder aber auf der Ladung des jeweils verwendeten Schutzkolloids. So führt beispielsweise die Verwendung von kationischer Stärke als Emulgator zu kationisch eingestellten Polymerleimungsmittel-Dispersionen.The Polymer sizing agents are preferably cationic or anionic. The charge of the aqueous dispersions is based either on the type of polymerized into the copolymers Comonomers, e.g. when using basic monomers Polymer sizing agent dispersion cationic while being polymerized of, for example, acrylic acid or their salts becomes anionic, or on the charge of the respective protective colloid used. So leads for example the use of cationic starch as Emulsifier for cationic polymer size dispersions.
Für die Masseleimung von Papier oder Karton setzt man beispielsweise 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,2 bis 0,75 Gew.-% Polymerleimungsmittel (d.h. 100%iges Polymer), bezogen auf trockenes Papierprodukt ein.For mass sizing of paper or cardboard is used, for example, 0.1 to 2.0, preferably 0.2 to 0.75% by weight polymer sizing agent (i.e. 100% polymer), based on dry paper product.
Die Masseleimung von Papier und Karton kann zusätzlich in Gegenwart von wässrigen Dispersionen von Reaktivleimungsmitteln wie Alkylketendimeren, C5- bis C22-Alkyl- und/oder C5- bis C22-Alkenylbernsteinsäureanhydriden, Chlorameisensäureestern und C12- bis C36-Alkylisocyanaten sowie in Gegenwart von Kombinationen aus Harzleim und Alaun oder von Kombinationen aus Umsetzungsprodukten von Harzleim mit Carbonsäureanhydriden und Alaun vorgenommen werden. Anstelle von Alaun oder auch in Kombination mit Alaun kann man andere Aluminium enthaltende Verbindungen wie Polyaluminiumchloride oder die aus der EP-B-1 091 043 bekannten Polyaluminiumverbindungen einsetzen.The mass sizing of paper and cardboard can additionally in the presence of aqueous dispersions of reactive sizing agents such as alkyl ketene dimers, C 5 - to C 22 alkyl and / or C 5 - to C 22 alkenyl succinic anhydrides, chloroformic acid esters and C 12 - to C 36 alkyl isocyanates as well in the presence of combinations of resin glue and alum or of combinations of reaction products of resin glue with carboxylic anhydrides and alum. Instead of alum or in combination with alum, other aluminum-containing compounds such as polyaluminium chlorides or the polyaluminium compounds known from EP-B-1 091 043 can be used.
Von den Reaktivleimungsmitteln werden vorzugsweise C12- bis C22-Alkylketendimere eingesetzt, z.B. Stearyldiketen, Lauryldiketen, Palmityldiketen, Oleyldiketen, Behenyldiketen oder deren Gemische.Of the reactive sizing agents, C 12 to C 22 alkyl ketene dimers are preferably used, for example stearyldiketene, lauryldiketene, palmityldiketene, oleyldiketene, behenyldiketene or mixtures thereof.
Geeignete Bernsteinsäureanhydride sind z.B. Decenylbernsteinsäureanhydrid, Octenylbernsteinsäureanhydrid, Dodecenylbernsteinsäureanhydrid und n-Hexadecenylbernsteinsäureanhydrid.suitable succinic are e.g. decenylsuccinic, octenyl succinic anhydride, dodecenylsuccinic and n-hexadecenyl succinic anhydride.
Die Reaktivleimungsmittel werden üblicherweise in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt. Beispielsweise dispergiert man Alkylketendimere in einer wässrigen Lösung einer kationischen Stärke oder man verwendet nichtionische oder anionische Emulgatoren zur Stabilisierung der Alkylketendimeren. Je nach Art und Menge der verwendeten Emulgatoren bzw. Mischungen von miteinander verträglichen Emulgatoren sind die entstehenden Reaktivleimungsmitteldispersionen kationisch, neutral oder anionisch geladen.The Reactive sizes are common in the form of an aqueous Dispersion used. For example, alkyl ketene dimers are dispersed in an aqueous solution a cationic strength or nonionic or anionic emulsifiers are used Stabilization of the alkyl ketene dimers. Depending on the type and amount of used emulsifiers or mixtures of mutually compatible Emulsifiers are the resulting reactive size dispersions cationic, neutral or anionic.
Beispielsweise kann man zu Alkylketendimerdispersionen, die mit Hilfe von kationischer Stärke in Wasser emulgiert wurden, anionische Emulgatoren zusetzen. Sofern die Ladung der anionischen Emulgatoren die Ladung der kationischen Emulgatoren überwiegt, erhält man eine anionisch geladene Alkylketendimerdispersion. Anionisch geladene wässrige Alkyldiketendispersionen werden vorzugsweise durch Emulgieren von Alkylketendimeren in wässrigen Lösungen von anionischen Emulgatoren hergestellt. Als anionische Emulgatoren kann man beispielsweise Kondensate aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd, sulfoniertes Polystyrol, C10- bis C22-Alkylschwefelsäuren, Ligninsulfonsäure, Phenolsulfonsäure, Naphthalinsulfonsäure oder die Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze der genannten Säuren verwenden. Auch Copolymerisate aus Acrylsäure und Maleinsäure, Homopolymerisate der Acrylsäure, Homopolymerisate der Methacrylsäure, Copolymerisate aus Isobuten und Maleinsäure und/oder Acrylsäure, hydrolysierte Copolymerisate aus Isobuten oder Diisobuten und Maleinsäureanhydrid sind geeignete Emulgatoren für die Herstellung von anionischen Alkylketendimerdispersionen. Die Säuregruppen der Homo- und Copolymeren können beispielsweise partiell oder vollständig mit Natronlauge, Kalilauge oder mit Ammoniak neutralisiert sein und in dieser Form als anionische Emulgatoren eingesetzt werden. Die Molmasse Mw der Homo- und der Copolymeren beträgt beispielsweise 1000 bis 15000 und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1500 bis 10000. Die Emulgatoren werden beispielsweise in Mengen bis zu 3,5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das zu dispergierende Reaktivleimungsmittel eingesetzt.For example, anionic emulsifiers can be added to alkyl ketene dimer dispersions which have been emulsified in water with the aid of cationic starch. If the charge of the anionic emulsifiers outweighs the charge of the cationic emulsifiers, an anionically charged alkyl ketene dimer dispersion is obtained. Anionically charged aqueous alkyldiketene dispersions are preferably prepared by emulsifying alkylketene dimers in aqueous solutions of anionic emulsifiers. Anionic emulsifiers which can be used are, for example, condensates of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde, sulfonated polystyrene, C 10 -C 22 -alkylsulfuric acids, ligninsulfonic acid, phenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid or the sodium, potassium or ammonium salts of the acids mentioned. Copolymers of acrylic acid and maleic acid, homopolymers of acrylic acid, homopolymers of methacrylic acid, copolymers of isobutene and maleic acid and / or acrylic acid, hydrolyzed copolymers of isobutene or diisobutene and maleic anhydride are suitable emulsifiers for the preparation of anionic alkyl ketene dimer dispersions. The acid groups of the homopolymers and copolymers can, for example, be partially or completely neutralized with sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or with ammonia and used in this form as anionic emulsifiers. The molecular weight M w of the homo- and copolymers is, for example, 1000 to 15000 and is preferably in the range from 1500 to 10000. The emulsifiers are used, for example, in amounts of up to 3.5% by weight, preferably up to 2% by weight. , based on the reactive size to be dispersed.
Die Reaktivleimungsmittel werden bei der Masseleimung der erfindungsgemäß als Trägermaterial für die Verpackungsmaterialien einzusetzenden Papierprodukte wahlweise verwendet. Sie werden insbesondere dann eingesetzt, wenn Verpackungsmaterialien mit einer besonders guten Kantenpenetration gewünscht werden. Sie werden dann in Mengen eingesetzt, die üblicherweise für die Herstellung geleimter Papierprodukte erforderlich sind, z.B. 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf trockene Cellulosefasern. Pro 100 Gew.-Teile Polymerleimungsmittel setzt man beispielsweise 0 bis 90 Gew.-Teile, vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-Teile an Reaktivleimungsmitteln ein. Wenn man Mischungen aus einer Polymerleimungsmittel-Dispersion und einer wässrigen Dispersion eines Reaktivleimungsmittels einsetzt, so enthalten die Mischungen, jeweils bezogen auf den Polymergehalt, beispielsweise 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% Polymer (100%ig).The reactive sizing agents are optionally used in the mass sizing of the paper products to be used according to the invention as carrier material for the packaging materials. They are used particularly when packaging materials with particularly good edge penetration are required. They are then used in amounts which are usually required for the production of sized paper products, for example 0.1 to 2.0, preferably 0.1 to 0.5% by weight, based on dry cellulose fibers. Per 100 parts by weight of polymer sizing agent, for example 0 to 90 parts by weight, preferably 50 to 90 parts by weight, of reactive sizing agents are used. If one mixes from a polymer sizing dispersion one and an aqueous dispersion of a reactive sizing agent, the mixtures each contain, based on the polymer content, for example 5 to 50, preferably 10 to 30% by weight of polymer (100%).
Sofern Reaktivleimungsmittel zusammen mit einem Polymerleimungsmittel eingesetzt werden, kann man die Reaktivleimungsmittel, vorzugsweise Alkylketendimer-Dispersionen, zunächst zum Papierstoff zugeben und dann die Polymerleimungsmittel-Dispersionen dosieren. Man kann jedoch auch die Alkylketendimer-Dispersion und mindestens eine Polymerleimungsmittel-Dispersion gleichzeitig dem Papierstoff zufügen und ihn dann unter Blattbildung entwässern oder man setzt eine Mischung aus einem Reaktivleimungsmittel wie mindestens einer Alkylketendimer-Dispersion und mindestens einer Polymerleimungsmittel-Dispersion dem Papierstoff zu und entwässert ihn danach unter Blattbildung.Provided Reactive sizing agent used together with a polymer sizing agent be, the reactive sizes, preferably alkyl ketene dimer dispersions, first to Add paper stock and then meter the polymer size dispersions. However, one can also use the alkyl ketene dimer dispersion and at least a polymer size dispersion simultaneously with the paper stock inflict and then drain it to form leaves or a mixture of a reactive sizing agent such as at least one alkyl ketene dimer dispersion and at least one Polymer sizing agent dispersion to the paper stock and dewatered it thereafter with leaf formation.
Die Polymerleimungsmittel können selbstverständlich auch als Oberflächenleimungsmittel verwendet werden, indem man sie z.B. mit Hilfe einer Leimpresse auf die Oberfläche des Papiers aufbringt oder auf die Oberfläche des Papiers aufsprüht.The Polymer sizing agents can Of course also as a surface sizing agent used by e.g. with the help of a size press to the surface of the paper or sprayed onto the surface of the paper.
Das Entwässern des Papierstoffs erfolgt zusätzlich in Gegenwart eines Retentionsmittels. Neben anionischen Retentionsmitteln oder nichtionischen Retentionsmitteln wie Polyacrylamiden werden bevorzugt kationische Polymere als Retentions- und als Entwässerungshilfsmittel eingesetzt. Dadurch wird eine signifikante Verbesserung der Runnability der Papiermaschinen erreicht. Als kationische Retentionsmittel kann man sämtliche dafür im Handel erhältlichen Produkte verwenden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um kationische Polyacrylamide, Polydiallyldimethylammoniumchloride, Polyethylenimine, Polyamine mit einer Molmasse von mehr als 50 000, Polyamine, die gegebenenfalls durch Aufpfropfen von Ethylenimin modifiziert sind, Polyetheramide, Polyvinylimidazole, Polyvinylpyrrolidine, Polyvinylimidazoline, Polyvinyltetrahydropyrine, Poly(dialkylaminoalkylvinylether), Poly(dialkylaminoalkyl(meth)acrylate) in protonierter oder in quaternierter Form sowie um Polyamidoamine aus einer Dicarbonsäure wie Adipinsäure und Polyalkylenpolyaminen wie Diethylentriaminamin, die mit Ethylenimin gepfropft und mit Polyethylenglykoldichlorhydrinethern gemäß der Lehre der DE-B-24 34 816 vernetzt sind oder um Polyamidoamine, die mit Epichlorhydrin zu wasserlöslichen Kondensationsprodukten umgesetzt sind sowie um Copolymerisate von Acrylamid oder Methacrylamid und Dialkylaminoethylacrylaten oder -methacrylaten, beispielsweise Copolymerisate aus Acrylamid und Dimethylaminoethylacrylat in Form des Salzes mit Salzsäure oder in mit Methylchlorid quaternierter Form. Weitere geeignete Retentionsmittel sind sogenannte Mikropartikelsysteme aus kationischen Polymeren wie kationischer Stärke und feinteiliger Kieselsäure oder aus kationischen Polymeren wie kationischem Polyacrylamid und Bentonit.The Drain of the paper stock takes place additionally in the presence of a retention aid. In addition to anionic retention aids or nonionic retention agents such as polyacrylamides prefers cationic polymers as retention and drainage aids used. This will significantly improve runnability of paper machines. Can be used as a cationic retention agent one all for that in Commercially available Use products. These are, for example, cationic polyacrylamides, Polydiallyldimethylammoniumchloride, Polyethylenimine, Polyamine With a molecular weight of more than 50,000, polyamines, which if necessary are modified by grafting ethyleneimine, polyetheramides, Polyvinylimidazoles, polyvinylpyrrolidines, polyvinylimidazolines, Polyvinyltetrahydropyrins, poly (dialkylaminoalkyl vinyl ether), poly (dialkylaminoalkyl (meth) acrylates) in protonated or quaternized form and around polyamidoamines from a dicarboxylic acid like adipic acid and polyalkylene polyamines such as diethylene triamine amine which are mixed with ethylene imine grafted and with polyethylene glycol dichlorohydrin ethers according to the teaching DE-B-24 34 816 are cross-linked or to polyamidoamines, which with epichlorohydrin too water-soluble Condensation products are implemented and copolymers of Acrylamide or methacrylamide and dialkylaminoethyl acrylates or methacrylates, for example copolymers of acrylamide and Dimethylaminoethyl acrylate in the form of the salt with hydrochloric acid or in a quaternized form with methyl chloride. Other suitable retention aids are so-called microparticle systems made from cationic polymers like cationic starch and finely divided silica or from cationic polymers such as cationic polyacrylamide and Bentonite.
Die kationischen Polymerisate, die als Retentionsmittel eingesetzt werden, haben beispielsweise K-Werte nach Fikentscher von mindestens 140 (bestimmt in 5 %iger wäßriger Kochsalzlösung bei einer Polymerkonzentration von 0,5 Gew.%, einer Temperatur von 25°C und einem pH-Wert von 7). Sie werden vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 0,3 Gew.%, bezogen auf trockene Cellulosefasern, eingesetzt.The cationic polymers that are used as retention aids, have, for example, Fikentscher K values of at least 140 (determined in 5% aqueous saline solution a polymer concentration of 0.5 wt.%, a temperature of 25 ° C and a pH of 7). They are preferably used in amounts of 0.01 to 0.3 % By weight, based on dry cellulose fibers.
Zu der wäßrigen Aufschlämmung von Cellulosefasern kann man gegebenenfalls zusätzlich zu den bereits genannten Stoffen mindestens ein kationisches Polymer zusetzten. Beispiele für kationische Polymere sind Vinylamineinheiten enthaltende Polymere, Vinylguanidineinheiten enthaltende Polymere, Dialkylaminoal kyl(meth)acrylamideinheiten enthaltende Polymere, Polyethylenimine, mit Ethylenimin gepfropfte Polyamidoamine und/oder Polydiallyldimethylammoniumchloride. Die Menge an kationischen Polymeren beträgt beispielsweise 0,001 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf trockene Cellulosefasern.To the aqueous slurry of Cellulose fibers can optionally be added to those already mentioned Add at least one cationic polymer to the substances. Examples for cationic Polymers are polymers containing vinylamine units, vinylguanidine units containing polymers, dialkylamino alkyl (meth) acrylamide units containing polymers, polyethyleneimines, grafted with ethyleneimine Polyamidoamines and / or polydiallyldimethylammonium chlorides. The The amount of cationic polymers is, for example, 0.001 to 2.0 wt .-%, preferably 0.01 to 0.1 wt .-%, based on dry Cellulose fibers.
Vinylamineinheiten enthaltende Polymere sind bekannt, vgl. US-A-4,421,602, US-A-5,334,287, EP-A-0 216 387, US-A-5,981,689, WO-A-00/63295 und US-A-6,121,409. Sie werden durch Hydrolyse von offenkettigen N-Vinylcarbonsäureamideinheiten enthaltenden Polymeren hergestellt. Diese Polymeren sind z.B. erhältlich durch Polymerisieren von N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinyl-N-methylacetamid, N-Vinyl-N-ethylacetamid und N-Vinylpropionamid. Die genannten Monomeren können entweder allein oder zusammen mit anderen Monomeren polymerisiert werden.Vinylamine units containing polymers are known, cf. US-A-4,421,602, US-A-5,334,287, EP-A-0 216,387, US-A-5,981,689, WO-A-00/63295 and US-A-6,121,409. you will be by hydrolysis of open-chain containing N-vinylcarboxamide units Polymers. These polymers are e.g. available through Polymerizing N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylacetamide, N-vinyl-N-ethyl acetamide and N-vinyl propionamide. The monomers mentioned can either polymerized alone or together with other monomers.
Als monoethylenisch ungesättigte Monomere, die mit den N-Vinylcarbonsäureamiden copolymerisiert werden, kommen alle damit copolymerisierbaren Verbindungen in Betracht. Beispiele hierfür sind Vinylester von gesättigten Carbonsäuren von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen wie Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat und Vinylether wie C1- bis C6-Alkylvinylether, z.B. Methyl- oder Ethylvinylether. Weitere geeignete Comonomere sind Ester, Amide und Nitrite von ethylenisch ungesättigten C3- bis C6-Carbonsäuren, beispielsweise Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat und Ethylmethacrylat, Acrylamid und Methacrylamid sowie Acrylnitril und Methacrylnitril.Suitable monoethylenically unsaturated monomers which are copolymerized with the N-vinylcarboxamides are all compounds which can be copolymerized therewith. Examples include vinyl esters of saturated carboxylic acids of 1 to 6 carbon atoms, such as vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate, and vinyl ethers, such as C 1 -C 6 -alkyl vinyl ether, for example methyl or ethyl vinyl ether. Other suitable comonomers are esters, amides and nitrites of ethylenically unsaturated C 3 to C 6 carboxylic acids, for example methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate and ethyl methacrylate, acrylamide and methacrylamide, and acrylonitrile and methacrylonitrile.
Weitere geeignete Carbonsäureester leiten sich von Glykolen oder bzw. Polyalkylenglykolen ab, wobei jeweils nur eine OH-Gruppe verestert ist, z.B. Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylmethacrylat sowie Acrylsäuremonoester von Polyalkylenglykolen einer Molmasse von 500 bis 10000. Weitere geeignete Comonomere sind Ester von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit Aminoalkoholen wie beispielsweise Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Dimethylaminopropylmethacrylat, Diethylaminopropylacrylat, Dimethylaminobutylacrylat und Diethylaminobutylacrylat. Die basischen Acrylate können in Form der freien Basen, der Salze mit Mineralsäuren wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure, der Salze mit organischen Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder der Sulfonsäuren oder in quaternierter Form eingesetzt werden. Geeignete Quaternierungsmittel sind beispielsweise Dimethylsulfat, Diethylsulfat, Methylchlorid, Ethylchlorid oder Benzylchlorid.Further suitable carboxylic acid esters are derived from glycols or polyalkylene glycols, respectively only one OH group is esterified, e.g. Hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, Hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, Hydroxybutyl methacrylate and acrylic acid monoesters of polyalkylene glycols a molecular weight of 500 to 10,000. Other suitable comonomers are Esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids with amino alcohols such as dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, Diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, Dimethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl acrylate, dimethylaminobutyl acrylate and diethylaminobutyl acrylate. The basic acrylates can be used in Form of the free bases, the salts with mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid or Nitric acid, of salts with organic acids like formic acid, Acetic acid, propionic or the sulfonic acids or used in quaternized form. Suitable quaternizing agents are, for example, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, methyl chloride, Ethyl chloride or benzyl chloride.
Weitere geeignete Comonomere sind Amide ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren wie Acrylamid, Methacrylamid sowie N-Alkylmono- und Diamide von monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit Alkylresten von 1 bis 6 C-Atomen, z.B. N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Methylmethacrylamid, N-Ethylacrylamid, N-Propylacrylamid und tert.Butylacrylamid sowie basische (Meth)acrylamide, wie z.B. Dimethylaminoethylacrylamid, Dimethylaminoethylmethacrylamid, Diethylaminoethylacrylamid, Diethylaminoethylmethacrylamid, Dimethylaminopropylacrylamid, Diethylaminopropylacrylamid, Dimethylaminopropylmethacrylamid und Diethylaminopropylmethacrylamid.Further suitable comonomers are amides of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylamide, methacrylamide and N-alkyl mono- and diamides from monoethylenically unsaturated carboxylic acids with alkyl residues of 1 to 6 carbon atoms, e.g. N-methyl acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methyl methacrylamide, N-ethyl acrylamide, N-propylacrylamide and tert-butyl acrylamide as well as basic (meth) acrylamides, e.g. dimethylaminoethyl, Dimethylaminoethyl methacrylamide, diethylaminoethyl acrylamide, diethylaminoethyl methacrylamide, Dimethylaminopropylacrylamide, diethylaminopropylacrylamide, dimethylaminopropylmethacrylamide and diethylaminopropyl methacrylamide.
Weiterhin sind als Comonomere geeignet N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam, Acrylnitril, Methacrylnitril, N-Vinylimidazol sowie substituierte N-Vinylimidazole wie z.B. N-Vinyl-2-methylimidazol, N-Vinyl-4-methylimidazol, N-Vinyl-5-methylimidazol, N-Vinyl-2-ethylimidazol und N-Vinylimidazoline wie N-Vinylimidazolin, N-Vinyl-2-methylimidazolin und N-Vinyl-2-ethylimidazolin. N-Vinylimidazole und N-Vinylimidazoline werden außer in Form der freien Basen auch in mit Mineralsäuren oder organischen Säuren neutralisierter oder in quaternisierter Form eingesetzt, wobei die Quaternisierung vorzugsweise mit Dimethylsulfat, Diethylsulfat, Methylchlorid oder Benzylchlorid vorgenommen wird. In Frage kommen auch Diallyldialkylammoniumhalogenide wie z.B. Diallyldimethylammoniumchlorid.Farther are suitable as comonomers N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, Acrylonitrile, methacrylonitrile, N-vinylimidazole and substituted N-vinylimidazoles such as e.g. N-vinyl-2-methylimidazole, N-vinyl-4-methylimidazole, N-vinyl-5-methylimidazole, N-vinyl-2-ethylimidazole and N-vinylimidazolines such as N-vinylimidazoline, N-vinyl-2-methylimidazoline and N-vinyl-2-ethylimidazoline. N-vinylimidazoles and N-vinylimidazolines except in the form of the free bases also in neutralized or with mineral acids or organic acids used in quaternized form, the quaternization being preferred with dimethyl sulfate, diethyl sulfate, methyl chloride or benzyl chloride is made. Diallyldialkylammonium halides are also suitable such as. Diallyl dimethyl ammonium chloride.
Die Copolymerisate enthalten beispielsweise
- – 95 bis 5 mol-%, vorzugsweise 90 bis 10 mol% mindestens eines N-Vinylcarbonsäureamids und
- – 5 bis 95 mol-%, vorzugsweise 10 bis 90 mol-% andere, damit copolymerisierbare monoethylenisch ungesättigte Monomere in einpolymerisierter Form. Die Comonomeren sind vorzugsweise frei von Säuregruppen.
- - 95 to 5 mol%, preferably 90 to 10 mol% of at least one N-vinylcarboxamide and
- - 5 to 95 mol%, preferably 10 to 90 mol% of other monoethylenically unsaturated monomers copolymerizable therewith in copolymerized form. The comonomers are preferably free from acid groups.
Um Vinylamineinheiten enthaltende Polymerisate herzustellen, geht man vorzugsweise von Homopolymerisaten des N-Vinylformamids oder von Copolymerisaten aus, die durch Copolymerisieren von
- – N-Vinylformamid mit
- – Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, AcRYlnitril, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylharnstoff, N-Vinylpyrrolidon oder C1- bis C6-Alkylvinylethern
- - N-vinylformamide with
- - Vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, acRYL nitrile, N-vinyl caprolactam, N-vinyl urea, N-vinyl pyrrolidone or C 1 - to C 6 -alkyl vinyl ethers
und anschließende Hydrolyse der Homo- oder der Copolymerisate unter Bildung von Vinylamineinheiten aus den einpolymerisierten N-Vinylformamideinheiten erhältlich sind, wobei der Hydrolysegrad z.B. 5 bis 100 mol-%, vorzugsweise 70 bis 100 mol% beträgt. Die Hydrolyse der oben beschriebenen Polymerisate erfolgt nach bekannten Verfahren durch Einwirkung von Säuren, Basen oder Enzymen. Bei Verwendung von Säuren als Hydrolysemittel liegen die Vinylamineinheiten der Polymerisate als Ammoniumsalz vor, während bei der Hydrolyse mit Basen die freie Aminogruppen entstehen.and subsequent Hydrolysis of the homopolymers or copolymers to form vinylamine units are available from the polymerized N-vinylformamide units, the degree of hydrolysis e.g. 5 to 100 mol%, preferably 70 to Is 100 mol%. The hydrolysis of the polymers described above is carried out according to known ones Procedures by exposure to acids, Bases or enzymes. When using acids as hydrolysis agents the vinylamine units of the polymers as ammonium salt, while at the hydrolysis with bases the free amino groups are formed.
In den meisten Fällen beträgt der Hydrolysegrad der Homo- und Copolymerisate 80 bis 95 mol-%. Der Hydrolysegrad der Homopolymerisate ist gleichbedeutend mit dem Gehalt der Polymerisate an Vinylamineinheiten. Bei Copolymerisaten, die Vinylester einpolymerisiert enthalten, kann neben der Hydrolyse der N-Vinylformamideinheiten eine Hydrolyse der Estergruppen unter Bildung von Vinylalkoholeinheiten eintreten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn man die Hydrolyse der Copolymerisate in Gegenwart von Natronlauge durchführt. Einpolymerisiertes Acrylnitril wird ebenfalls bei der Hydrolyse chemisch verändert. Hierbei entstehen beispielsweise Amidgruppen oder Carboxylgruppen. Die Vinylamineinheiten enthaltenden Homo- und Copolymeren können gegebenenfalls bis zu 20 mol-% an Amidineinheiten enthalten, die z.B. durch Reaktion von Ameisensäure mit zwei benachbarten Aminogruppen oder durch intramolekulare Reaktion einer Aminogruppe mit einer benachbarten Amidgruppe z.B. von einpolymerisiertem N-Vinylformamid entsteht. Die Molmassen Mw der Vinylamineinheiten enthaltenden Polymerisate betragen z.B. 500 bis 10 Millionen, vorzugsweise 1000 bis 5 Millionen (bestimmt durch Lichtstreuung). Dieser Molmassenbereich entspricht beispielsweise K-Werten von 5 bis 300, vorzugsweise 10 bis 250 (bestimmt nach H. Fikentscher in 5 %iger wässriger Kochsalzlösung bei 25°C und einer Polymerkonzentration von 0,5 Gew.%).In most cases, the degree of hydrolysis of the homo- and copolymers is 80 to 95 mol%. The degree of hydrolysis of the homopolymers is synonymous with the vinylamine units in the polymers. In the case of copolymers which contain vinyl esters in copolymerized form, in addition to the hydrolysis of the N-vinylformamide units, hydrolysis of the ester groups can occur with formation of vinyl alcohol units. This is particularly the case if the copolymers are hydrolysed in the presence of sodium hydroxide solution. Polymerized acrylonitrile is also chemically changed during the hydrolysis. This creates, for example, amide groups or carboxyl groups. The homo- and copolymers containing vinylamine units may optionally contain up to 20 mol% of amidine units which are formed, for example, by reaction of formic acid with two adjacent amino groups or by intramolecular reaction of an amino group with an adjacent amide group, for example of polymerized N-vinylformamide. The molecular weights M w of the polymers containing vinylamine units are, for example, 500 to 10 million, preferably 1000 to 5 million (determined by light scattering). This molar mass range corresponds, for example, to K values of 5 to 300, preferably 10 to 250 (determined according to H. Fikentscher in 5% aqueous sodium chloride solution at 25 ° C. and a polymer concentration of 0.5% by weight).
Die Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren werden vorzugsweise in salzfreier Form eingesetzt. Salzfreie wässrige Lösungen von Vinylamineinheiten enthaltenden Polymerisaten können beispielsweise aus den oben beschriebenen salzhaltigen Polymerlösungen mit Hilfe einer Ultrafiltration an geeigneten Membranen bei Trenngrenzen von beispielsweise 1000 bis 500 000 Dalton, vorzugsweise 10 000 bis 300 000 Dalton hergestellt werden. Auch die unten beschriebenen wässrigen Lösungen von Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden anderen Polymeren können mit Hilfe einer Ultrafiltration in salzfreier Form gewonnen werden.The Polymers containing vinylamine units are preferably used in salt-free form used. Salt-free aqueous solutions of vinylamine units containing polymers for example from the salt-containing polymer solutions described above With the help of ultrafiltration on suitable membranes at separation limits for example 1000 to 500,000 daltons, preferably 10,000 up to 300,000 daltons. Also the ones described below aqueous solutions of amino and / or Other polymers containing ammonium groups can be ultrafiltration can be obtained in salt-free form.
Auch Derivate von Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren können als kationische Polymere eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, aus den Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren durch Amidierung, Alkylierung, Sulfonamidbildung, Harnstoffbildung, Thioharnstoffbildung, Carbamatbildung, Acylierung, Carboximethylierung, Phosphonomethylierung oder Michaeladdition der Aminogruppen des Polymeren eine Vielzahl von geeigneten Derivaten herzustellen. Von besonderem Interesse sind hierbei unvernetzte Polyvinylguanidine, die durch Reaktion von Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren, vorzugsweise Polyvinylaminen, mit Cyanamid (R1R2N-CN, wobei R1, R2 = H, C1- bis C4-Alkyl, C3- bis C6-Cycloalkyl, Phenyl, Benzyl, alkylsubstituiertes Phenyl oder Naphthyl bedeuten) zugänglich sind, vgl. US-A-6,087,448, Spalte 3, Zeile 64 bis Spalte 5, Zeile 14.Derivatives of polymers containing vinylamine units can also be used as cationic polymers. For example, it is possible to produce a large number of suitable derivatives from the polymers containing vinylamine units by amidation, alkylation, sulfonamide formation, urea formation, thiourea formation, carbamate formation, acylation, carboxymethylation, phosphonomethylation or Michael addition of the amino groups of the polymer. Of particular interest here are uncrosslinked polyvinylguanidines which are obtained by reacting polymers containing vinylamine units, preferably polyvinylamines, with cyanamide (R 1 R 2 N-CN, where R 1 , R 2 = H, C 1 - to C 4 -alkyl, C 3 - to C 6 -cycloalkyl, phenyl, benzyl, alkyl-substituted phenyl or naphthyl) are accessible, cf. US-A-6,087,448, column 3, line 64 to column 5, line 14.
Zu den Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren gehören auch hydrolysierte Pfropfpolymerisate von beispielsweise N-Vinylformamid auf Polyalkylenglykolen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkolhol, Polyvinylformamiden, Polysacchariden wie Stärke, Oligosacchariden oder Monosacchariden. Die Pfropfpolymerisate sind dadurch erhältlich, daß man beispielsweise N-Vinylformamid in wäßrigem Medium in Gegenwart mindestens einer der genannten Pfropfgrundlagen gegebenenfalls zusammen mit copolymerisierbaren anderen Monomeren radikalisch polymerisiert und die aufgepfropften Vinylformamideinheiten anschließend in bekannten Weise zu Vinylamineinheiten hydrolysiert.To the polymers containing vinylamine units also belong hydrolyzed graft polymers of, for example, N-vinylformamide on polyalkylene glycols, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinylformamides, Polysaccharides like starch, Oligosaccharides or monosaccharides. The graft polymers are available through that he for example, N-vinylformamide in an aqueous medium in the presence if necessary together at least one of the graft bases mentioned radically polymerized with copolymerizable other monomers and then the grafted vinylformamide units in known hydrolyzed to vinylamine units.
Als kationische Polymere kommen auch Polymerisate von Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamiden in Betracht. Geeignete Monomere für die Herstellung solcher Polymere sind beispielsweise Dimethylaminoethylacrylamid, Dimethylaminoethylmethacrylamid, Dimethylaminopropylacrylamid, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminoethylacrylamid, Diethylaminoethylmethacrylamid und Diethylaminopropylacrylamid. Diese Monomeren können in Form der freien Basen, der Salze mit anorganischen oder organischen Säuren oder in quaternisierter Form bei der Polymerisation eingesetzt werden. Sie können zu Homopolymerisaten oder zusammen mit anderen copolymerisierbaren Monomeren zu Copolymerisaten radikalisch polymerisiert werden. Die Polymerisate enthalten beispielsweise mindestens 30 Mol-%, vorzugsweise mindestens 70 Mol-.% der der genannten basischen Monomeren einpolymerisiert.As Cationic polymers also come from dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides into consideration. Suitable monomers for the production of such polymers are, for example, dimethylaminoethyl acrylamide, dimethylaminoethyl methacrylamide, Dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminopropylmethacrylamide, Diethylaminoethyl acrylamide, diethylaminoethyl methacrylamide and diethylaminopropylacrylamide. This Monomers can in the form of the free bases, the salts with inorganic or organic Acids or be used in quaternized form in the polymerization. You can to homopolymers or together with other copolymerizable Monomers to copolymers are radically polymerized. The Polymers contain, for example, at least 30 mol%, preferably at least 70 mol% of the basic monomers mentioned are copolymerized.
Weitere geeignete kationische Polymere sind Polyethylenimine, die beispielsweise durch Polymerisation von Ethylenimin in wässriger Lösung in Gegenwart von säureabspaltenden Verbindungen, Säuren oder Lewis-Säuren als Katalysator hergestellbar sind. Polyethylenimine haben beispielsweise Molmassen bis zu 2 Millionen, vorzugsweise von 200 bis 1.000 000. Besonders bevorzugt werden Polyethylenimine mit Molmassen von 500 bis 750 000 eingesetzt. Die Polyethylenimine können gegebenenfalls modifiziert werden, z.B. alkoxyliert, alkyliert oder amidiert werden. Sie können außerdem einer Michaeladdition oder einer Steckersynthese unterworfen werden. Die dabei erhältlichen Derivate von Polyethyleniminen sind ebenfalls als kationische Polymere geeignet.Further Suitable cationic polymers are polyethyleneimines, for example by polymerization of ethyleneimine in aqueous solution in the presence of acid-releasing agents Compounds, acids or Lewis acids can be produced as a catalyst. For example, polyethyleneimines Molar masses up to 2 million, preferably from 200 to 1,000,000. Polyethyleneimines with molecular weights of 500 are particularly preferred used up to 750,000. The polyethyleneimines can optionally be modified e.g. alkoxylated, alkylated or amidated. You can also choose one Michael addition or a connector synthesis. The thereby available Derivatives of polyethyleneimines are also available as cationic polymers suitable.
Außerdem kommen mit Ethylenimin gepfropfte Polyamidoamine in Betracht, die beispielsweise durch Kondensieren von Dicarbonsäuren mit Polyaminen und anschließendes Aufpfropfen von Ethylenimin erhältlich sind. Geeignete Polyamidoamine erhält man beispielsweise dadurch, daß man Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Polyalkylenpolyaminen umsetzt, die 3 bis 10 basische Stickstoffatome im Molekül enthalten. Beispiele für Dicarbonsäuren sind Bernsteinsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Korksäure, Sebacinsäure oder Terephthalsäure. Bei der Herstellung der Polyamidoamine kann man auch Mischungen von Dicarbonsäuren einsetzen, ebenso Mischungen aus mehreren Polyalkylenpolyaminen. Geeignete Polyalkylenpolyamine sind beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Dihexamethylentriamin, Aminopropylethylendiamin und Bis-aminopropylethylendiamin. Die Dicarbonsäuren und Polyalkylenpolyamine werden zur Herstellung der Polyamidoamine auf höhere Temperaturen erhitzt, z.B. auf Temperaturen in dem Bereich von 120 bis 220, vorzugsweise 130 bis 180°C. Das bei der Kondensation entstehende Wasser wird aus dem System entfernt. Bei der Kondensation kann man gegebenenfalls auch Lactone oder Lactame von Carbonsäuren mit 4 bis 8 C-Atomen einsetzen. Pro Mol einer Dicarbonsäure verwendet man beispielsweise 0,8 bis 1,4 Mol eines Polyalkylenpolyamins. Diese Polyamidoamine werden mit Ethylenimin gepfropft. Die Pfropfreaktion wird beispielsweise in Gegenwart von Säuren oder Lewis-Säuren wie Schwefelsäure oder Bortrifluoridetheraten bei Temperaturen von beispielsweise 80 bis 100°C durchgeführt. Verbindungen dieser Art werden beispielsweise in der DE-B-24 34 816 beschrieben.Polyamidoamines grafted with ethyleneimine are also suitable, which can be obtained, for example, by condensing dicarboxylic acids with polyamines and then grafting ethyleneimine. Suitable polyamidoamines are obtained, for example, by reacting dicarboxylic acids having 4 to 10 carbon atoms with polyalkylene polyamines which contain 3 to 10 basic nitrogen atoms in the molecule. Examples of dicarboxylic acids are succinic acid, maleic acid, adipic acid, glutaric acid, suberic acid, sebacic acid or terephthalic acid. Mixtures of dicarboxylic acids can also be used in the preparation of the polyamidoamines, as can mixtures of several polyalkylene polyamines. Suitable polyalkylene polyamines are, for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, dihexamethylenetriamine, aminopropylethylenediamine and bis-aminopropylethylenediamine. The dicarboxylic acids and polyalkylene polyamines are heated to higher temperatures to produce the polyamidoamines, for example to temperatures in the range from 120 to 220, preferably 130 to 180 ° C. The water generated during the condensation is removed from the system. Lactones or lactams of carboxylic acids having 4 to 8 carbon atoms can optionally also be used in the condensation. For example, 0.8 to 1.4 moles of a polyalkylene polyamine are used per mole of a dicarboxylic acid. These polyamidoamines are grafted with ethyleneimine. The grafting reaction is carried out, for example, in the presence of acids or Lewis acids such as sulfuric acid or boron trifluoride etherates at temperatures of, for example, 80 to 100.degree. Compounds of this type are described for example in DE-B-24 34 816.
Auch die gegebenenfalls vernetzten Polyamidoamine, die gegebenenfalls noch zusätzlich vor der Vernetzung mit Ethylenimin gepfropft sind, kommen als kationische Polymere in Betracht. Die vernetzten, mit Ethylenimin gepfropften Polyamidoamine sind wasserlöslich und haben z.B. ein mittleres Molgewicht Mw von 3000 bis 2 Million Dalton. Übliche Vernetzer sind z.B. Epichlorhydrin oder Bischlorhydrinether von Alkylenglykolen und Polyalkylenglykolen.The optionally crosslinked polyamidoamines, which are optionally additionally grafted with ethyleneimine before crosslinking, are also suitable as cationic polymers. The crosslinked polyamidoamines grafted with ethyleneimine are water-soluble and have, for example, an average molecular weight M w of 3000 to 2 million daltons. Typical crosslinkers are, for example, epichlorohydrin or bischlorohydrin ethers of alkylene glycols and polyalkylene glycols.
Als kationische Polymere kommen auch Polyallylamine in Betracht. Polymerisate dieser Art werden erhalten durch Homopolymerisation von Allylamin, vorzugsweise in mit Säuren neutralisierter Form oder durch Copolymerisieren von Allylamin mit anderen monoethylenisch ungesättigten Monomeren, die oben als Comonomere für N-Vinylcarbonsäureamide beschrieben sind.As cationic polymers are also suitable for polyallylamines. polymers of this type are obtained by homopolymerizing allylamine, preferably in with acids neutralized form or by copolymerizing allylamine with other monoethylenically unsaturated Monomers described above as comonomers for N-vinyl carboxamides.
Außerdem eignen sich wasserlösliche vernetzte Polyethylenimine, die durch Reaktion von Polyethyleniminen mit Vernetzern wie Epichlorhydrin oder Bischlorhydrinethern von Polyalkylenglykolen mit 2 bis 100 Ethylenoxid- und/oder Propylenoxid-Einheiten erhältlich sind und noch über freie primäre und/oder sekundäre Aminogruppen verfügen. Auch amidische Polyethylenimine sind geeignet, die beispielsweise durch Amidierung von Polyethyleniminen mit C1- bis C22-Monocarbonsäuren erhältlich sind. Weitere geeignete kationische Polymere sind alkylierte Polyethylenimine und alkoxylierte Polyethylenimine. Bei der Alkoxylierung verwendet man z.B. pro NH-Einheit im Polyethylenimin 1 bis 5 Ethylenoxid- bzw. Propylenoxideinheiten.Also suitable are water-soluble crosslinked polyethyleneimines which are obtainable by reacting polyethyleneimines with crosslinkers such as epichlorohydrin or bischlorohydrin ethers of polyalkylene glycols having 2 to 100 ethylene oxide and / or propylene oxide units and still have free primary and / or secondary amino groups. Amidic polyethyleneimines which are obtainable, for example, by amidating polyethyleneimines with C 1 -C 22 -monocarboxylic acids are also suitable. Other suitable cationic polymers are alkylated polyethyleneimines and alkoxylated polyethyleneimines. In alkoxylation, for example, 1 to 5 ethylene oxide or propylene oxide units are used per NH unit in the polyethyleneimine.
Die obengenannten kationischen Polymerisate haben z.B. K-Werte von 8 bis 300, vorzugsweise 15 bis 180 (bestimmt nach H. Fikentscher in 5 %iger wässriger Kochsalzlösung bei 25 % und einer Polymerkonzentration von 0,5 Gew.%). Bei einem pH-Wert von 4,5 haben sie beispielsweise eine Ladungsdichte von mindestens 1, vorzugsweise mindestens 4 mVal/g Polyelektrolyt.The The above-mentioned cationic polymers have e.g. K values of 8 to 300, preferably 15 to 180 (determined according to H. Fikentscher in 5% aqueous Saline at 25% and a polymer concentration of 0.5% by weight). At a For example, pH 4.5 they have a charge density of at least 1, preferably at least 4 meq / g polyelectrolyte.
Bevorzugt
in Betracht kommende kationische Polymere sind Vinylamineinheiten
enthaltende Polymere und Polyethylenimine. Beispiele hierfür sind:
Vinylamin-Homopolymere,
10 bis 100 % hydrolysierte Polyvinylformamide, partiell oder vollständig hydrolysierte
Copolymerisate aus Vinylformamid und Vinylacetat, Vinylalkohol,
Vinylpyrrolidon oder Acrylamid jeweils mit Molmassen von 3.000 – 2.000
000 sowie
Polyethylenimine, vernetzte Polyethylenimine oder
amidierte Polyethylenimine, die jeweils Molmassen von 500 bis 3.000.000
haben.Cationic polymers which are preferred are polymers containing vinylamine units and polyethyleneimines. Examples for this are:
Vinylamine homopolymers, 10 to 100% hydrolyzed polyvinylformamides, partially or completely hydrolyzed copolymers of vinylformamide and vinyl acetate, vinyl alcohol, vinylpyrrolidone or acrylamide, each with molecular weights from 3,000 to 2,000,000 and
Polyethyleneimines, crosslinked polyethyleneimines or amidated polyethyleneimines, each of which has a molecular weight of 500 to 3,000,000.
Der Polymergehalt der wäßrigen Lösung beträgt beispielsweise 1 bis 60, vorzugsweise 2 bis 15 und meistens 5 bis 10 Gew.-%.The The polymer content of the aqueous solution is, for example 1 to 60, preferably 2 to 15 and mostly 5 to 10% by weight.
Die Herstellung von Karton erfolgt üblicherweise durch Entwässern einer Aufschlämmung von Cellulosefasern. Bevorzugt ist die Verwendung von Kraftzellstoff. Von besonderem Interesse ist weiterhin der Einsatz von TMP und CTMP. Der pH-Wert der Cellulosefaseraufschlämmung beträgt beispielsweise 4 bis 8, vorzugsweise 6 bis B. Die Entwässerung des Papierstoffs kann diskontinuierlich oder kontinuierlich auf einer Papiermaschine vorgenommen werden. Die Reihenfolge der Zugabe von kationischem Polymer, Masseleimungsmittel und Retentionsmittel kann beliebig gewählt werden. Bevorzugt wird aber eine Verfahrensweise, bei der man zu der wäßrigen Cellulosefaseraufschlämmung zunächst das Retentionsmittel und dann das kationische Polymer, vorzugsweise Polyvinylamin, und anschließend mindestens ein Reaktivleimungsmittel wie Alkylketendimer, Alkyl- oder Alkenylbernsteinsäureanhydrid in Kombination mit einer Aluminiumverbindung oder eine Mischung dieser Masseleimungsmittel und ein Polymerleimungsmittel zusetzt. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird zunächst mindestens ein Polymerleimungsmittel, dann das Retentionsmittel und zuletzt das kationische Polymerisat dosiert.The Cardboard is usually produced by draining a slurry of cellulose fibers. The use of kraft pulp is preferred. The use of TMP and CTMP is also of particular interest. The pH of the cellulose fiber slurry is, for example, 4 to 8, preferably 6 to B. The drainage of the paper stock can be discontinuous or continuous a paper machine. The order of addition of cationic polymer, bulk sizing agent and retention aid can be chosen arbitrarily become. However, preference is given to a procedure in which the aqueous cellulose fiber slurry first Retention agent and then the cationic polymer, preferably Polyvinylamine, and then at least one reactive sizing agent such as alkyl ketene dimer, alkyl or alkenyl succinic anhydride in combination with an aluminum compound or a mixture this mass sizing agent and a polymer sizing agent are added. According to one another embodiment will first at least one polymer sizing agent, then the retention aid and finally metered the cationic polymer.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Papierprodukte kann man andere, üblicherweise in Betracht kommende Hilfsmittel mitverwenden, z.B. Fixiermittel, Farbstoffe, Bakterizide und Trocken- und/oder Naßverfestiger für Papier.at the production of the paper products to be used according to the invention you can do others, usually also use suitable aids, e.g. Fixer, Dyes, bactericides and dry and / or wet strength agents for paper.
Nach dem Entwässern des Papierstoffs und Trocknen des Papierprodukts erhält man einen in der Masse geleimten Karton mit einem Flächengewicht von 80 bis 400 g/m2, vorzugsweise 120 bis 220 g/m2. Der Karton wird ein- oder beidseitig mit einer Folie aus Kunststoff oder Metall wie Aluminium beschichtet. Geeignete Kunststoffolien können aus Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder Polyester hergestellt werden. Die Folien können beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs mit den geleimten Papierprodukten verbunden werden. In solchen Fällen verwendet man meistens Folien, die mit einem Klebemittel beschichtet sind und verpresst den Verbund. Man kann jedoch auch die Oberfläche der Papierprodukte mit einem Klebemittel beschichten und die Folien dann ein- oder beidseitig aufbringen und den entstehenden Verbund verpressen. Die Folien können jedoch auch direkt durch Einwirkung von Hitze und Druck mit dem Karton zu einem Verbund verarbeitet werden, aus dem dann die geeigneten Gebilde für die Herstellung der Verpackung für Flüssigkeiten ausgeschnitten werden. Die Verpackungen werden vorzugsweise auf dem Lebensmittelsektor eingesetzt, z.B. zum Verpacken von Getränken wie Mineralwasser, Säften oder Milch oder zur Herstellung von Trinkgefäßen wie Bechern. Bei diesen Verpackungen kommt es darauf an, daß sie über eine gute Kantenpenetration verfügen, d.h. der Karton soll möglichst wenig oder praktisch keine Flüssigkeit aufnehmen. Die Haftung von Folien auf den mit Polymerleimungsmitteln geleimten Papierprodukten ist besser als diejenige von Folien auf Papierprodukten, die ausschließlich mit Alkylketendimeren geleimt sind.After dewatering the paper stock and drying the paper product, you get one in the Mass glued cardboard with a basis weight of 80 to 400 g / m 2 , preferably 120 to 220 g / m 2 . The box is coated on one or both sides with a film made of plastic or metal such as aluminum. Suitable plastic films can be made from polyethylene, polypropylene, polyamide or polyester. For example, the foils can be bonded to the glued paper products using an adhesive. In such cases, films are usually used, which are coated with an adhesive, and the composite is pressed. However, one can also coat the surface of the paper products with an adhesive and then apply the films on one or both sides and press the resulting composite. However, the films can also be processed directly by the action of heat and pressure with the cardboard to form a composite, from which the suitable structures for the production of the packaging for liquids are then cut out. The packaging is preferably used in the food sector, for example for packaging drinks such as mineral water, juices or milk or for producing drinking vessels such as cups. It is important with these packages that they have good edge penetration, ie the box should absorb as little or practically no liquid. The adhesion of foils to paper products sized with polymer sizing agents is better than that of foils to paper products sized exclusively with alkyl ketene dimers.
Falls sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt, bedeuten die Prozentangaben in den Beispielen Gewichtsprozent. Die K-Werte wurden nach N. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Bd. 13, 58–64 und 71–74 (1932) in 5 %iger wäßriger Kochsalzlösung bei einer Temperatur von 25°C und einem pH-Wert von 7 bei einer Polymerkonzentration von 0,5 Gew.-% bestimmt. Die Molmassen Mw der Polymeren wurden durch Lichtstreuung gemessen.Unless the context indicates otherwise, the percentages in the examples mean percent by weight. The K values were according to N. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Vol. 13, 58-64 and 71-74 (1932) in 5% aqueous saline solution at a temperature of 25 ° C and a pH of 7 at a Polymer concentration of 0.5 wt .-% determined. The molecular weights M w of the polymers were measured by light scattering.
BeispieleExamples
Bestimmung der KantenpenetrationDetermination of edge penetration
Der jeweils hergestellte Karton wird beidseitig mit einem Klebeband aus Polyethylen laminiert. Man bestimmt dann die Dicke des Kartons. Aus dem Karton werden anschließend Teststreifen der Größe 25 x 75 mm geschnitten und jeweils gewogen. Um die Kantenpenetration zu ermitteln taucht man die Teststreifen in Bad ein, das eine auf 70°C temperierte 30 %ige Wasserstoffperoxidlösung enthält. Die Teststreifen werden dem Bad nach einer Verweilzeit von 10 Minuten entnommen. Überschüssiges Wasserstoffperoxid wird mit Filterpapier aufgenommen. Die Teststreifen werden wiederum gewogen. Aus der Gewichtszunahme berechnet man dann die Kantenpenetration in kg/m2.The cardboard produced is laminated on both sides with an adhesive tape made of polyethylene. The thickness of the cardboard is then determined. Test strips of size 25 x 75 mm are then cut from the box and weighed in each case. In order to determine the edge penetration, the test strips are immersed in a bath containing a 30% hydrogen peroxide solution heated to 70 ° C. The test strips are removed from the bath after a dwell time of 10 minutes. Excess hydrogen peroxide is absorbed with filter paper. The test strips are weighed again. The edge penetration in kg / m 2 is then calculated from the weight increase.
TintenschwimmdauerInk flotation time
Die Tintenschwimmdauer (gemessen in Minuten) ist diejenige Zeit, die eine Prüftinte nach DIN 53126 bis zum 50 %igen Durchschlag durch ein Testblatt benötigt.The Ink floating time (measured in minutes) is the time that a test ink according to DIN 53126 up to 50% breakthrough through a test sheet needed.
Cobb-WertCobb value
Bestimmung erfolgte nach DIN 53 132 durch Lagerung der Papierblätter für einen Zeitraum von 60 Sekunden in Wasser. Die Wasseraufnahme wird in g/m2 angegeben.Determination was carried out in accordance with DIN 53 132 by storing the paper sheets in water for a period of 60 seconds. The water absorption is given in g / m 2 .
Beispiele 1 bis 6Examples 1 to 6
Zu einem Papierstoff mit einer Stoffdichte von 10 g/l aus 100% ungebleichtem Kiefernsulfatzellstoff mit einem Mahlgrad von 20° SR (Schopper-Riegler) gab man, jeweils bezogen auf trockenen Papierstoff, 0,75% einer kationischen Stärke (Solvitose BPN) als Retentionsmittel und stellte den pH-Wert der Mischung auf 7 ein. Dann dosierte man jeweils die in der Tabelle angegebenen Mengen an Stearyldiketen in Form einer wässrigen Dispersion (Basoplast® 4118MC) und eine wässrige Dispersion der ebenfalls in Tabelle 1 genannten Polymerleimungsmittel. Die Faseraufschlämmungen wunden jeweils durchmischt und auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner entwässert. Man erhielt Blätter mit einem Flächengewicht von 150 g/m2.To a paper stock with a consistency of 10 g / l made of 100% unbleached pine sulfate pulp with a freeness of 20 ° SR (Schopper-Riegler), 0.75% of a cationic starch (Solvitose BPN) was added as a retention agent, based on dry paper stock and adjusted the pH of the mixture to 7. The amounts of stearyldiketene given in the table were then metered in in the form of an aqueous dispersion (Basoplast ® 4118MC) and an aqueous dispersion of the polymer sizes also mentioned in Table 1. The fiber slurries were mixed thoroughly and dewatered on a Rapid-Köthen sheet former. Sheets with a basis weight of 150 g / m 2 were obtained .
Folgende Polymerleimungsmittel wurden eingesetzt:The following polymer sizing agents were used:
Polymerleimungsmittel A: Basoplast® 250D (wässrige Dispersion eines Copolymerisates, hergestellt durch Emulsionspolymerisation von Acrylnitril und n-Butylacrylat in Gegenwart von abgebauter kationischen Stärke als Emulgator und Wasserstoffperoxid als Initiator).Polymer sizing agent A: Basoplast ® 250D (aqueous dispersion of a copolymer, prepared by emulsion polymerization of acrylonitrile and n-butyl acrylate in the presence of degraded cationic starch as emulsifier and hydrogen peroxide as initiator).
Polymerleimungsmittel B: Basoplast® 265D (wässrige Dispersion eines Copolymerisates, hergestellt durch Emulsionspolymerisation von Styrol und n-Butylacrylat in Gegenwart von abgebauter kationischer Stärke als Emulgator und Wasserstoffperoxid als Initiator).Polymer sizing agent B: Basoplast ® 265D (aqueous dispersion of a copolymer, prepared by emulsion polymerization of styrene and n-butyl acrylate in the presence of degraded cationic starch as emulsifier and hydrogen peroxide as initiator).
Polymerleimungsmittel C: Basoplast® PR8172 (wässrige Dispersion eines Copolymerisates, hergestellt durch Emulsionspolymerisation von Styrol und n-Butylacrylat in Gegenwart von kationischer Stärke als Emulgator und Wasserstoffperoxid als Initiator). Tabelle 1 Polymer sizing agent C: Basoplast ® PR8172 (aqueous dispersion of a copolymer, prepared by emulsion polymerization of styrene and n-butyl acrylate in the presence of cationic starch as emulsifier and hydrogen peroxide as initiator). Table 1
Die Blätter wurden anschließend auf einem mit Dampf beheizten Trockenzylinder bei einer Temperatur von 90°C auf einen Wassergehalt von 6–10% getrocknet. Nach dem Trocknen wurde der Cobb-Wert der Blätter bestimmt. Die Blätter wurden anschließend beidseitig mit einer Folie aus Polyethylen der Dichte 0,918 g/cm3 laminiert (Erhitzen des Verbundes unter Druck auf °C). Danach bestimmte man die Kantenpenetration des dreischichtigen Verbundes. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.The leaves were then dried on a steam-heated drying cylinder at a temperature of 90 ° C to a water content of 6-10%. After drying, the Cobb value of the leaves was determined. The sheets were then laminated on both sides with a film made of polyethylene with a density of 0.918 g / cm 3 (heating the composite under pressure to ° C.). The edge penetration of the three-layer composite was then determined. The results are shown in Table 3.
Vergleichsbeispiele 1 bis 4Comparative Examples 1 to 4
Zu einem Papierstoff mit einer Stoffdichte von 10 g/l aus 100% ungebleichtem Kiefernsulfatzellstoff mit einem Mahlgrad von 20° SR (Schopper-Riegler) gab man, jeweils bezogen auf trockenen Papierstoff, 0,75% einer kationischen Stärke (Solvitose BPN) als Retentionsmittel und stellte den pH-Wert der Mischung auf 7 ein. Dann dosierte man jeweils die in Tabelle 2 angegebenen Mengen an Stearyldiketen in Form einer wässrigen Dispersion (Basoplast® 4118MC). Danach durchmischte man jeweils die wässrigen Faseraufschlämmungen und entwässerte sie auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner zu einem Papierprodukt mit einem Flächengewicht von 150 g/m2. Tabelle 2 To a paper stock with a consistency of 10 g / l made of 100% unbleached pine sulfate pulp with a freeness of 20 ° SR (Schopper-Riegler), 0.75% of a cationic starch (Solvitose BPN) was added as a retention agent, based on dry paper stock and adjusted the pH of the mixture to 7. Then the amounts of stearyldiketene given in Table 2 were metered in the form of an aqueous dispersion (Basoplast ® 4118MC). The aqueous fiber slurries were then mixed in each case and dewatered on a Rapid-Koethen sheet former to give a paper product with a basis weight of 150 g / m 2 . Table 2
Die Blätter wurden anschließend auf einem mit Dampf beheizten Trockenzylinder bei einer Temperatur von 90°C auf einen Wassergehalt von 6–10% getrocknet. Nach dem Trocknen wurde der Cobb-Wert der Blätter bestimmt. Die Blätter wurden anschließend beidseitig mit einer Folie aus Polyethylen verklebt (Verpressen des Verbundes unter Druck). Danach bestimmte man die Kantenpenetration des dreischichtigen Verbundes gegenüber Wasserstoffperoxid. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 The leaves were then dried on a steam-heated drying cylinder at a temperature of 90 ° C to a water content of 6-10%. After drying, the Cobb value of the leaves was determined. The sheets were then glued on both sides with a film made of polyethylene (pressing the composite under pressure). The edge penetration of the three-layer composite against hydrogen peroxide was then determined. The results are shown in Table 3. Table 3
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