DE3102038A1 - POLYURETHANE POLYMER AMINE SALT AS A PAPER ADDITIVE - Google Patents
POLYURETHANE POLYMER AMINE SALT AS A PAPER ADDITIVEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Produkten, die aus wäßrigen Sus-Pensionen von Zellulosefasern, Holzpulpe oder synthetischen Fasern oder Mischungen derselben erhalten werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Naßfestigkeit von Papier, Karton, Pappe und anderen Produkten, die aus wäßrigen Suspensionen der zuvor genannten Rohmaterialien durch Formgebungsverfahren hergestellt werden. Um die Beschreibung der Erfindung zu vereinfachen, werden die Endprodukte dieser Verfahren im folgenden ganz allgemein als Papier bezeichnet .The invention relates to a method for improvement the properties of products made from watery sus pensions from cellulose fibers, wood pulp or synthetic Fibers or mixtures thereof are obtained. In particular, the invention relates to a method for Increases the wet strength of paper, cardboard and cardboard and other products obtained from aqueous suspensions of the aforesaid raw materials by molding processes getting produced. In order to simplify the description of the invention, the end products will be these Process hereinafter referred to generally as paper.
Es ist bereits bekannt, daß Papier eine charakteristische Eigenschaft besitzt, die es für viele Anwendungen ungeeignet macht, nämlich die begrenzte Beständigkeit seiner faserigen Struktur gegenüber der Einwirkung von Wasser und anderen Flüssigkeiten. Die Bindungen zwischen den papierbildenden Fasern werden durch Quellung gelockert oder zerstört, so daß die mechanische Festigkeit des Papiers, wenn es naß ist, erheblich verringert ist und das Papier selbst zurück in die ursprüngliche formloseIt is already known that paper has a characteristic Has property that makes it unsuitable for many applications, namely the limited durability of its fibrous structure against the action of water and other liquids. The bonds between the paper-forming fibers are loosened or destroyed by swelling, so that the mechanical strength of the The paper, when wet, is significantly reduced and the paper itself reverts to its original shapeless
25 Faserpulpe umgewandelt wird.25 fiber pulp is converted.
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Der große Verbrauch und die große Vielfalt von Papierprodukten hat einen großen Bedarf für fortgesetzte Anstrengungen auf dem Gebiet der chemischen Additive hervorgerufen, die den Papierprodukten verschiedene physikalische Eigenschaften verleihen. Zu den wichtigeren, die Festigkeit verbessernden, chemischen Additiven gehören die synthetischen oder sich von Stärke ableitenden kationischen Polymere, oxydativ vernetzte Stärkexanthate (US-PS 3 160 552) und Stärkepolyethyleniminothiourethan (US-PS 3 436 305), das durch Umsetzung von Stärkexanthat mit Polyethylenimin hergestellt wird. Es gibt mehrere Fe^tigkeitsfaktoren, die bei der Herstellung von Papierprolukten berücksichtigt werden müssen. Zu diesen gehören die Naß- und Trockenzugfestigkeit bzw. -reißfestigkeit, die Trockenberstfestigkeit, die Knitterfestigkeit, der Reißfestigkeatsfaktor, die Falzfestigkeit und die Rupffest3gkeit. Die meisten der zum Stand der Technik gehörenden Additive verbessern entweder die Naßfestigkeit oder bestimmte dieser Trockeneigenschaften, manchmal auf Kosten der anderen Eigenschaften. Ein Problem, das häufig auftritt, ist die geringe Retention des Additivs, das dann im Abwasser endet und Umweltprobleme hervorruft.The great consumption and variety of paper products has created a great need for continued efforts in the field of chemical additives, which impart various physical properties to paper products. Among the more important, strength Enhancing chemical additives include the synthetic or starch-derived cationic ones Polymeric, oxidatively crosslinked starch exanthates (US-PS 3,160,552) and starch polyethyleneiminothiourethane (US-PS 3 436 305), which is produced by reacting starch exanthate with polyethyleneimine. There are several activity factors which must be taken into account in the manufacture of paper products. These include the wet and dry tensile strength or tear strength, the dry burst strength, the crease resistance, the Tear strength factor, the folding strength and the Pick resistance. Most of the prior art belonging additives improve either the wet strength or certain of these drying properties, sometimes at the expense of the other properties. A problem that is common occurs is the low retention of the additive, which then ends up in the wastewater and causes environmental problems.
Es werden viele Substanzen zu wäßrigen Suspensionen von Papierpulpefasern gegeben, um zu versuchen, verbessertes Papier und verbesserte Papierprodukte herzustellen.Many substances are added to aqueous suspensions of paper pulp fibers in an attempt to improve them Manufacture paper and improved paper products.
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Chemikalien werden häufig zu verschiedenen Typen von Papierpulpen zugegeben, um fertiges Papier mit verbesserten Eigenschaften wie Naß- und Trockenfestigkeit, erhöhter Reißfestigkeit, besseren Oberflächeneigenschaften und ähnlichen herzustellen. Außerdem werden Chemikalien zu Papierpulpen gegeben, um die Verarbeitungse■genschaften der Pulpe bei der Verarbeitung einer wäßrigen Aufschlämmung zu einem fertigen Bogen zu verbessern. So werden beispielsweise Chemikalien zugesetzt, um die Retention der Feinteile und der Füllstoffe zu verbessern und um die Aufnahmefähigkeit des Papiers für verschiedene Additive zu verbessern. Hauptziel aller dieser Verfahren ist die Herstellung von besserem Papier unter Anfall von weniger Abfall oder besserer Ausnutzung des Rohmate-Chemicals are often added to various types of paper pulps to improve finished paper with Properties such as wet and dry strength, increased Tear resistance, better surface properties and to produce similar ones. In addition, chemicals are added to paper pulps to improve processing properties the pulp in processing an aqueous slurry to improve a finished arch. For example, chemicals are added to facilitate retention to improve the fines and the fillers and around the absorption capacity of the paper for various additives to improve. The main goal of all of these processes is to produce better paper with a yield less waste or better utilization of the raw material
15 rials.15 rials.
Es wäre ein wertvoller Fortschritt, wenn ein Papierherstellungsverfahren und ein Additiv oder Additive zur Verfugung gestellt werden könnten, wodurch fertige Papierprodukte mit verbesserten chemischen und mechanischen Eigenschaften hergestellt werden könnten, die entweder allein oder in Kombination mit anderen bekannten Additivtn für Papier in geringen ökonomischen Dosierungen verwendet werden könnten und die sich selbst in das Papier einlagern und innig mit diesem verbinden, um ein fertiges Papier mit verbesserten Eigenschaften zu liefern.It would be a valuable advancement if a papermaking process and an additive or additives could be made available, thereby creating finished paper products With improved chemical and mechanical properties, either alone or in combination with other known additives for paper that could be used in low economical dosages and that itself into the Store paper and bond closely to it to produce a finished paper with improved properties deliver.
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Ebenfalls von großer Bedeutung würde ein chemisches Additiv für Papierpulpe sein, das in verschiedenen Typen von Papierherstellungsverfahren wie zum Beispiel beim mechanischen Holzaufschluß, beim Natronverfahren, beim Sulfitverfahren, beim Sulfatverfahren und beim semichemischen Verfahren verwendet werden könnte. Von zusätzlicher Nützlichkeit wäre ein Additiv, das in einer großen Vielfalt von pH-Bereichen wirksam wäre, verhältnismäßig verträglich mit anderen bekannten Papierherstellungsadditiven wäre und sich selbst gleichförmig in der Pulpe verteilen würde, so daß das fertige Papier das Additiv als einen integralen Bestandteil enthielte.Also of great importance would be a chemical additive for paper pulp, which comes in various types of papermaking processes such as the mechanical wood digestion, with the soda process, with Sulphite process, the sulphate process and the semi-chemical process Procedure could be used. Of additional usefulness would be an additive that comes in a wide variety of pH ranges would be effective, proportionately compatible with other known papermaking additives and would distribute itself evenly in the pulp so that the finished paper would contain the additive as an integral part.
Die vorliegende Erfindung beruht nun auf dem Konzept, daß verbessertes Papier und verbesserte Papierprodukte erhalten werden, indem entweder (1) zu einer wäßrigen Pulpeaufschlämmung ein neues wärmehärtbares Polyurethanpolymeraminsalz gegeben, die Papierbahn gebildet und die Papierbahn gehärtet wird oder indem (2) eine Papierbahn vor der Trocknungsstufe im Papierherstellungsverfahren mit einem wärmehärtbaren PolyurethanpolymeraminsaIz in einem wäßrigen System besprüht oder mit diesem imprägniert wird.The present invention is based on the concept that improved paper and improved paper products can be obtained by either (1) adding a novel thermosetting polyurethane polymer amine salt to an aqueous pulp slurry given, the paper web is formed and the paper web is cured or by (2) a paper web prior to the drying stage in the papermaking process a thermosetting polyurethane polymer amine salt in one aqueous system is sprayed or impregnated with this.
Die neuen Polyurethanpolymeraminsalze sind Gegenstand der DE-OS 30 15 143, auf die bezüglich der über die vorliegende Anmeldung hinausgehenden Ausführungen ausdrücklich Bezug genommen wird.The new polyurethane polymer amine salts are the subject of DE-OS 30 15 143, to which with respect to the present Registration is explicitly referenced.
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Das Polyurethanpolymeraminsalz besteht im wesentlichen aus dem Reaktionsprodukt eines Prepolymeren mit oximblockierten NCO-Endgruppen mit einem Amin und anschließend mit einer Säure, wobei unbegrenzt mit Wasser verdünnbare wäßrige Po 1 yurethanpolyrnere erhalten werden.The polyurethane polymer amine salt consists essentially of the reaction product of a prepolymer with oxime-blocked ones NCO end groups with an amine and then with an acid, with unlimited dilution with water Aqueous Po 1 yurethanpolyrnere are obtained.
Im Rahmen dieser Anmeldung bedeutet die Bezeichnung "wäßrig" ("waterborne") das Vorliegen der Aminsalze des Aminreaktionsprodukts mit den oxim-blockierten Isocyanatprepolymeren in einem wäßrigen Medium. Es ist nämlich nicht immer offensichtlich, ob die Polyurethanpolymere in Wasser eine mikroskopisch heterogene Mischung aus zwei oder mehreren feinteiligen Phasen, das heißt Flüssigkeit in Flüssigkeit und damit eine Dispersion oder ob die Polyurethanpolymere teilweise oder ganz in dem wäßrigen Medium gelöst sind und somit eine Lösung bilden.In the context of this application, the term “waterborne” means the presence of the amine salts of the amine reaction product with the oxime blocked isocyanate prepolymers in an aqueous medium. Indeed, it is not always obvious whether the polyurethane polymers in water a microscopically heterogeneous mixture of two or more finely divided phases, that is Liquid in liquid and thus a dispersion or whether the polyurethane polymers are partially or entirely are dissolved in the aqueous medium and thus form a solution.
Es werden Polyurethanpolymere in Wasser beobachtet, bei denen das resultierende Produkt optisch klar erscheint, was eine homogene Lösung vermuten läßt. In diesem Fall wird angenommen, daß die individuellen Moleküle der F'olyurethanpolymere nicht miteinander verbunden sind. Andererseits werden auch Polyurethanpolymere in Wasser beobachtet, bei denen das resultierende Produkt trüb ist, was eine Dispersion vermuten läßt. Wenn alsoPolyurethane polymers are observed in water, in which the resulting product appears optically clear, which suggests a homogeneous solution. In this case it is assumed that the individual molecules the polyurethane polymers are not bonded to one another are. On the other hand, polyurethane polymers are also observed in water, in which the resulting product is cloudy, suggesting a dispersion. If so
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im Rahmen dieser Anmeldung die Bezeichnung "wäßrig" ("waterborne") verwendet wird, bedeutet dies, daß die neuen Aminsalze in einem wäßrigen System vorliegen und entweder eine homogene Lösung, eine Dispersion oder eine Kombination derselben bilden.In the context of this application, the term "aqueous" ("waterborne") is used, this means that the new amine salts are present in an aqueous system and either a homogeneous solution, a dispersion or form a combination of the same.
Es wurd'.1 gefunden, daß für den Erhalt eines zufriedenstellenden Endprodukts mit guten Filmbildungseigenschaften verzweigte Reaktanten bei der Herstellung der wäßrigen Polyurethane mitverwendet werden müssen, um die erforderliche Vernetzung für den Erhalt einer 3-dimensionalen polymeren Struktur beim Härten sicherzustellen. Deshalb sei darauf hingewiesen, daß in der folgenden Beschreibung entweder das Polyol, das polyfunktionelle Amin, das Prepoly Tiere, ein Teil derselben oder jede beliebige Kombination derselben eine reaktive Funktionalität von mehr als 2 besitzt.It was'. 1 found that, in order to obtain a satisfactory end product with good film-forming properties, branched reactants must also be used in the preparation of the aqueous polyurethanes in order to ensure the necessary crosslinking for obtaining a 3-dimensional polymeric structure on curing. Therefore, it should be noted that in the following description either the polyol, the polyfunctional amine, the prepoly animals, a portion thereof, or any combination thereof, has a reactive functionality greater than two.
Das neue Polyurethanpolymeraminsalζ wird in vier grundlegenden Verfahrensschritten hergestellt. Zuerst wird ein Polyol mit einem Polyisocyanat umgesetzt, um ein Prepolymeres rrit endständigen NCO-Gruppen herzustellen. Das Prepol^mere wird im zweiten Verfahrensschritt mit einem Oxim blockiert. Im dritten Verfahrensschritt wird das oxim-blockierte, NCO-verkappte Prepolymere mit einem oder mehreren ausgewählten polyfunktionellen Aminen umgesetzt.The new polyurethane polymer amine sal comes in four basic Process steps produced. First will be a Polyol reacted with a polyisocyanate to form a prepolymer rrit to produce terminal NCO groups. That Prepol ^ mere is in the second step with a Oxime blocked. In the third process step this will be oxime-blocked, NCO-capped prepolymers with an or implemented several selected polyfunctional amines.
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Das Aminreaktionsprodukt wird dann mit einer Säure umgesetzt. Es wurde gefunden, daß für den Erhalt eines Produkts mit guten Eigenschaften ein Reaktant mit einer Funktionalität von mehr als 2 in der ersten und/oder dritten Verfahrensstufe eingesetzt werden sollte. Dementsprechend beträgt die Funktionalität des NCO-Prepolymeren plus der Funktionalität des polyfunktionellen Amins mehr a 1 s ν i e r .The amine reaction product is then reacted with an acid. It has been found that in order to obtain a product with good properties, a reactant with a Functionality of more than 2 in the first and / or third procedural stage should be used. Accordingly is the functionality of the NCO prepolymer plus the functionality of the polyfunctional amine more a 1 s ν i e r.
Es wurde ferner gefunden, daß das Reaktionsprodukt der polyfunktionellen Amine mit dem oxim-blockierten, NCO-verkappten Prepolymer dazu neigt, im Laufe der Zeit einen Viskositätsanstieg zu zeigen, bis eine vollständige Gelierung bzw. Erstarrung des Produkt erfolgt. Dement- .It was also found that the reaction product of the polyfunctional amines with the oxime-blocked, NCO-capped Prepolymer tends to show an increase in viscosity over time to a complete one Gelation or solidification of the product takes place. Demented.
sprechend wurde überraschend gefunden, daß die Gelierzeit und die Viskosität der wäßrigen Polyurethanpolymer-Dispersion durch die Zugabe eines sekundären Amins zu dem Reaktionsprodukt reguliert und/oder eingestellt werden kann.Speaking, it was surprisingly found that the gel time and the viscosity of the aqueous polyurethane polymer dispersion regulated and / or adjusted by the addition of a secondary amine to the reaction product can.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren isocyanat-verhappten Polyoxyalkylenpolyole, Prepolymere mit endständigen NCO-Gruppen oder Urethan-Prepolymere werden durch Umsetzung von Polyoxyalkylenpolyol mit einem Überschuß an Polyisocyanat zum Beispiel Toluoldiisocyanat hergestellt. Das Polyol soll ein MolekulargewichtThe isocyanate-masked ones which can be used in the process according to the invention Polyoxyalkylene polyols, prepolymers with terminal NCO groups or urethane prepolymers toluene diisocyanate, for example, by reacting polyoxyalkylene polyol with an excess of polyisocyanate manufactured. The polyol should have a molecular weight
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von etwa 200 bis 200.000 und vorzugsweise etwa 600 bis 6.000 besitzen. Die Hydroxylfunktionalität des Polyols und die entsprechende Isocyanatfunktionalität nach erfolgter Reaktion beträgt 2 bis 8. Wenn die Isocyanatfunktionalität des Prepolymeren zwei ist, muß die Funktionalität des in der dritten Verfahrensstufe eingesetzten Amins größer als zwei sein. Wenn die Isocyanatfunktionalität des Prepolymeren größer als zwei ist, kann die Funktionalität des Amins in der dritten Verfahrensstufe bis herunter zu zwei betragen.from about 200 to 200,000, and preferably from about 600 to 6,000. The hydroxyl functionality of the polyol and the corresponding isocyanate functionality after the reaction is 2 to 8. If the isocyanate functionality of the prepolymer is two, the functionality of the Amine used in the third process stage is larger than be two. If the isocyanate functionality of the Prepolymer is greater than two, functionality can of the amine in the third process stage down to to be two.
Das bevorzugte isocyanat-verkappte Prepolymer oder Prepolymer nit endständigen NCO-Gruppen besteht aus einer
Mischung aus
(1) einen isocyanat-verkappten, hydrophilen Polyoxyethylendiol
mit einem Ethylenoxidgehalt von mindestens 40 Mol.%The preferred isocyanate-capped prepolymer or prepolymer with terminal NCO groups consists of a mixture of
(1) an isocyanate-capped, hydrophilic polyoxyethylene diol with an ethylene oxide content of at least 40 mol.%
(2) einem isocyanat-verkappten Polyol mit einer Hydroxyfunktionalität im Bereich von 3 bis 8 vor dem Verkappen, wobei das isocyanat-verkappte Polyol in einer Menge von 2,9 bis 50 Gew.%, bezogen auf die Mischung aus M)(2) an isocyanate-capped polyol with a hydroxy functionality ranging from 3 to 8 prior to capping, with the isocyanate capped polyol in an amount from 2.9 to 50% by weight, based on the mixture of M)
und (2) vorliegt.and (2) is present.
Das Polyoxyethylendiol ist das Reaktionsprodukt von Alkylenoxiden, von denen mindestens 40 Mol.% Ethylenoxid sind, mit einem Initiator wie Ethylenglykol, Propylen-The polyoxyethylene diol is the reaction product of alkylene oxides of which at least 40 mole percent is ethylene oxide with an initiator such as ethylene glycol, propylene
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glykol, Tetramethylenglykol, Hexamethylenglykol oder Mischungen derselben. Vorzugsweise beträgt das Molekulargewicht des Diols etwa 400 bis 6.000.glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol or Mixtures of the same. Preferably the molecular weight of the diol is from about 400 to 6,000.
Beispiele für geeignete Polyole (/um Verkappen mit Polyisocyanaten) sind unter anderem: (A) Im wesentlichen lineare 3olyole, die z.B. durch Umsetzung von Ethylenoxid mit :thylenglykol als Initiator erhalten werden. Mi .chungen von Ethylenoxid mit anderen Alkylenoxiden könne ι ebenfalls verwendet werden, so lange der Mol.%-Anteil des Ethylenoxids mindestens 40 % beträgt. Wenn die linearen Polyether Mischungen von Ethylenoxid mit zum Beispiel Propylenoxid sind, kann das Polymer entweder ein statistisches (random) oder ein Block-Copolymeres sein. Zu einer zweiten Klasse von geeigneten Polyolen (B) gehören unter anderem solche mit einer Hydroxyfunktionalitat von 3 odar mehr. Derartige Polyole werden üblicherweise hergestellt, indem Alkylenoxide mit einem polyfunktionellen [nitiator wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit usw. umgesetzt werden. Bei der Herstellung der Polyole B kann Jas verwendete Alkylenoxid aus Ethylenoxid oder Mischungen von Ethylenoxid mit anderen Alkylenoxiden wie oben beschrieben bestehen. Weitere geeignete Polyole (C) sind beispielsweise linear verzweigte polyfunktionelle Polyole wie unter A und B angegeben zusammen mit einem Initiator oder einem Vernetzungsmittel. Ein spezielles Beispiel für (C) istExamples of suitable polyols (/ to be capped with polyisocyanates) include: (A) Essentially linear 3 olyols, which are obtained, for example, by reacting ethylene oxide with ethylene glycol as initiator. Mixing ethylene oxide with other alkylene oxides can also be used as long as the mol% proportion of ethylene oxide is at least 40 % . When the linear polyethers are mixtures of ethylene oxide with, for example, propylene oxide, the polymer can be either a random or a block copolymer. A second class of suitable polyols (B) includes, inter alia, those with a hydroxyl functionality of 3 or more. Such polyols are usually prepared by reacting alkylene oxides with a polyfunctional initiator such as trimethylolpropane, pentaerythritol, and the like. In the preparation of the polyols B, the alkylene oxide used can consist of ethylene oxide or mixtures of ethylene oxide with other alkylene oxides as described above. Further suitable polyols (C) are, for example, linearly branched polyfunctional polyols as indicated under A and B together with an initiator or a crosslinking agent. A specific example for (C) is
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eine Mischung von Polyethylenglykol (Molekulargewicht etwa 1.000) mit Trimethylolpropan, Trimethylöl ethan oder Glycerin. Diese Mischung kann anschließend mit einem Überschuß Polyisocyanat zu einem erfindungsgemäß geeigneten Prepolymeren umgesetzt werden. Alternativ können die linearen oder verzweigten Polyole (zum Beispiel Polyethylenglykol) getrennt mit einem Überschuß Polyisocyanat umgesetzt werden. Der Initiator, zum Beispiel Trimethylolpropan, kann ebenfalls separat mit Polyisocyanat umgesetzt werden. Anschließend können die btiden verkappten Substanzen zur Bildung des Prepolymeren kombiniert werden.a mixture of polyethylene glycol (molecular weight about 1,000) with trimethylol propane, trimethyl oil ethane or glycerin. This mixture can then be combined with an excess of polyisocyanate to form one according to the invention suitable prepolymers are implemented. Alternatively, the linear or branched polyols (for example Polyethylene glycol) are reacted separately with an excess of polyisocyanate. The initiator, for example Trimethylolpropane, can also be used separately with polyisocyanate implemented. Then the btiden masked substances combined to form the prepolymer will.
Das Polyoxyalkylenpolyol wird abgeschlossen (terminated) oder verkappt (capped) durch Umsetzung mit e:nem Polyisocyanat. Die Reaktion kann in einer inerten feuchtigkeitsfreien Atmosphäre wie unter Stickstoff bei atmosphärischem Druck und einer Temperatur im Bereich von etwa 0 bis 1200C, je nach Temperatur und Intensität der Durchmischung in einem Zeitraum von etwa 20 Stunden durchgeführt werden. Diese Reaktion kann auch unter atmosphärischen Bedingungen durchg'iführt werden, vorausgesetzt, daß Produkt wird keiner übermäßigen Feuchtigkeit ausgesetzt.The polyoxyalkylene polyol is terminated or capped by reaction with a polyisocyanate. The reaction can be carried out in an inert, moisture-free atmosphere such as under nitrogen at atmospheric pressure and a temperature in the range from about 0 to 120 ° C., depending on the temperature and intensity of the mixing, over a period of about 20 hours. This reaction can also be carried out under atmospheric conditions, provided that the product is not exposed to excessive moisture.
Das Verkappen des Polyoxyalkylenpolyols kann durch Verwendung stöchiometrischer Mengen an Reaktanten erfolgen.Capping of the polyoxyalkylene polyol can be accomplished using stoichiometric amounts of reactants.
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Bevorzugt wird jedoch ein Überschuß an Isocyanac verwendet, um eine vollständige Verkappung des Polyols sicherzustellen. Dementsprechend beträgt das molare Veriältnis von Isocyanatgruppen zu Hydroxylgruppen etwa 2 )is 4 und vorzugsweise etwa 2 bis 2,5.However, preference is given to using an excess of isocyanac, to ensure complete capping of the polyol. Accordingly, the molar ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups is about 2 to 4 and preferably about 2 to 2.5.
Zur Erzielung der maximalen Festigkeit, Lösungsmitte 1-best.ändigkeit, Hitzebeständigkeit und ähnlichen Eigenschaften werden die isocyanat-verkappten Polyoxyalkylenpolyol-Reaktionsprodukte in der Weise formuliert, daß ein vernecztes Polymernetzwerk erhalten wird.To achieve maximum strength, solvent 1 resistance, Heat resistance and similar properties are the isocyanate-capped polyoxyalkylene polyol reaction products formulated in such a way that a cross-linked polymer network is obtained.
Alle Ketoxime, wie beispielsweise Acetonoxim, Butanonoxim, Cyclohexanonoxim und ähnliche sind geeignet. Man nimmt an, daß auf verhältnismäßig flüchtigen Ketonen basierende Oxime zu bevorzugen sind. Das am meisten bevorzugte Oxim ist Butanonoxim, das auch üblicherweise als Methylethylketoxim bezeichnet wird. Es können auch Mischungen von Oximen verwendet werden. Die Menge an verwendetem Oxim kann etwa 0,7 bis 1,2 Äquivalente, bezogen auf die vorhandenen Isocyanatgruppen, betragen. Ein bevorzugter Bereich sind 1,05 bis 1,15 Äquivalente.All ketoximes, such as acetone oxime, butanone oxime, Cyclohexanone oxime and the like are suitable. One takes suggest that oximes based on relatively volatile ketones are preferred. The most preferred Oxime is butanone oxime, also commonly called methyl ethyl ketoxime referred to as. Mixtures of oximes can also be used. The amount of oxime used can be about 0.7 to 1.2 equivalents, based on the isocyanate groups present. A preferred one Range is 1.05 to 1.15 equivalents.
Zur Herstellung der blockierten Prepolymere werden das Oxim und das Prepolymere einfach bei Temperaturen von 50 bis 70°C über einen Zeitraum von etwa 1/2 bis 1 1/2To prepare the blocked prepolymers, the oxime and prepolymer are simply at temperatures of 50 to 70 ° C over a period of about 1/2 to 1 1/2
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Stunden vermischt. Ein Lösungsmittel ist im allgemeinen nicht erforderlich, wenngleich Materialien wie Butylzellosolveacetat verwendet werden können. Weitere geeignete Lösungsmittel sind solche, die weder mit den Oxim- noch den Urethangruppen reagieren. Bezogen auf die Molzahl an reaktiven Oxim- und NCO-Gruppen soll das molare NOH/NCO-Verhältnis etwa 0,7 bis 1,2 und vorzugsweise etwa 1,05 bis 1,15 betragen. Im allgemeinen ist es am wirksamsten, ausreichend Oxim zu verwenden, um die NCO-Gruppen vollständig umzusetzen.Hours mixed. Solvent is generally not required, although materials such as butyl cellosolve acetate are required can be used. Other suitable solvents are those that neither with the oxime nor the urethane groups react. The molar NOH / NCO ratio should be based on the number of moles of reactive oxime and NCO groups about 0.7 to 1.2, and preferably about 1.05 to 1.15. In general, it is most effective Use sufficient oxime to completely remove the NCO groups to implement.
FUr die Herstellung des blockierten Prepolymers wird das Oxim so ausgewählt, daß ein Produkt erhalten wird, das in einem vernünftigen Zeitraum und bei einer vernünftigen Temperatur härtet. Eine Vielzahl von Oximen und Katalysatoren, die verwendet werden können, sind in Petersen. Liebigs Ann. Chem., 562 (1949), Seite 215; Wicks, Progress in Organic Coatings, 3_ (1975), Seiten 73-99 und Hill et al, Journal of Paint Tech., 43 (1971), Seite 55 beschrieben. Oxime mit den obigen Entblockungstemperaturen sind flüssige Substanzen bei Temperaturen von etwa 800G und die Kondensationsprodukte mit Urethanprepolymeren sind mischbar mit Wasser oder können mit Hilfe von Tensiden in Wasser dispergiert werden. Im allgemeinen sind die Ox ims aliphatische, cyclische, geradkettige oder verzweigte Verbindungen mit 2 bis 8 und vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen.For the preparation of the blocked prepolymer, the oxime is selected so that a product is obtained which cures in a reasonable time and at a reasonable temperature. A variety of oximes and catalysts that can be used are in Petersen. Liebigs Ann. Chem., 562, p. 215 (1949); Wicks, Progress in Organic Coatings, 3_ (1975), pp. 73-99 and Hill et al, Journal of Paint Tech., 43 (1971), p. 55. Oximes with the above Entblockungstemperaturen are liquid substances at temperatures of about 80 0 G and the condensation products with urethane prepolymers are miscible with water or can be dispersed by means of surfactants in water. In general, the oxides are aliphatic, cyclic, straight-chain or branched compounds having 2 to 8 and preferably 3 to 6 carbon atoms.
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Die oxim-blockierten, NCO-verkappten Prepolymere werden mit einem Amin umgesetzt, das in der Lage ist, die Härtung des Polymeren bei einer niedrigen Temperatur zu bewirken. Viele der geeigneten Amine sind allgemein bekannt und werden als polyfunktionelIe Amine bezeichnet. Spezielle Beispiele für geeignete Amine sind unter anderen Ethylendiamin, 1,3-Propandiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Iminobispropy Iamin , Tetraethylenpentarr in , MethyliminobispropyIamin, 2(2-AminoethyIamin)-eihanol und die Polyoxypropylenamine hergestellt von Jefferson Chemical Company, Inc. und vertrieben unter den Handelsbezeichnungen JEFFAMINE D-400, D-2000 und T-403. Die Polyoxypropy1enamine sind aliphatische Polyether-(primäre di- und tr ifunktione11e)-amine abgeleitet von Propylenoxid-The oxime-blocked, NCO-capped prepolymers are reacted with an amine capable of curing the polymer at a low temperature. Many of the suitable amines are well known and are referred to as polyfunctional amines. Specific Examples of suitable amines include ethylenediamine, 1,3-propanediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, IminobispropyIamin, Tetraethylenpentarrin, MethyliminobispropyIamin, 2 (2-AminoethyIamin) -eihanol and the polyoxypropylene amines manufactured by Jefferson Chemical Company, Inc. and sold under the tradenames JEFFAMINE D-400, D-2000 and T-403. the Polyoxypropylene amines are aliphatic polyether (primary di- and trifunctional11e) amines derived from propylene oxide
15 addukten von Diolen und Triolen.15 adducts of diols and triplets.
Wie sich aus der Aufzählung der Amine ergibt, können einige dieser Amine durch die allgemeinen Formeln NH?R'-NH_ und HO-R'-NH_ wiedergegeben werden, wobei R1 iine C -C_-Gruppe ist.As can be seen from the list of amines, some of these amines can be represented by the general formulas NH ? R'-NH_ and HO-R'-NH_ are shown, where R 1 is a C -C_ group.
Es wurde gefunden, daß polyfunktionelle Amine mit einer Funktionalität von mindestens 2 primären Amin-Endgruppen die bevorzugten Amine für die Erzielung einer geeigneten Härtung der anschließend hergestellten Polyurethanpolymere sind.It has been found that polyfunctional amines with a Functionality of at least 2 primary amine end groups the preferred amines for achieving suitable curing of the subsequently produced polyurethane polymers are.
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Einige der geeigneten polyfunkt ioneilen Amine können durch die FormelSome of the suitable polyfunctional amines can by the formula
H0N-(C H0n-N) -Cn 2 η 2n . ζ ηH 0 N- (CH 0n -N) -C n 2 η 2n. ζ η
wiedergegeben werden, in der ζ eine ganze Zahl von 1 bis 4, η eine ganze Zahl größer als 1 und R Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.in which ζ is an integer from 1 up to 4, η is an integer greater than 1 and R is hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms mean.
Die Polyoxypropylenamine können durch die FormelThe polyoxypropyleneamines can be by the formula
15 NH2CH(CH3)CH2--[OCH2CH15 NH 2 CH (CH 3 ) CH 2 - [OCH 2 CH
in der χ größer als 2 ist und durch die Formelin which χ is greater than 2 and by the formula
20 ru ru,—C-CHp- 20 ru ru , —C-CHp-
CH2 OCH2-CH-(CH3)-CH 2 OCH 2 -CH- (CH 3 ) -
wiedergegeben werden, in der χ + y + ζ etwa 5,3 sind. Die Molekulargewichte dieser Polyoxypropylenamine betragen etwa 200 bis 2.000 oder mehr, wobei bevorzugte Polyoxy-in which χ + y + ζ is about 5.3. The molecular weights of these polyoxypropyleneamines are about 200 to 2,000 or more, preferred polyoxy-
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propylenamine Molekulargewichte von etwa 400 bis 2.000 besitzen.propylenamine molecular weights from about 400 to 2,000 own.
Die Menge an polyfunktionellern Amin, die dem oxim-blockierten, NCO-verkappten Prepolymeren zugesetzt wird, soll im Bereich von 0,6 bis 1,5 Äquivalenten und vorzugsweise 0,P bis 1,1 Äquivalenten, bezogen auf die gesaiten Äquivaler te aller in dem NCO-verkappten Prepolymeren vorhandenen Istcyanatgruppen, liegen.The amount of polyfunctional amine that the oxime-blocked, NCO-capped prepolymers are added, should be in the range of 0.6 to 1.5 equivalents and preferably 0, P to 1.1 equivalents based on the stringed equivalents te of all actual cyanate groups present in the NCO-capped prepolymer.
Wer η die Isocyanatfunktionalität des NCO-verkar. pten Prepolymeren zwei beträgt, ist ein polyfunktiorelles Amin mit einer Funktionalität von mehr als zwei erforderlich, um zufriedenstellend vernetzte Produkte zu erhalten.Who η the isocyanate functionality of the NCO-Verkar. pten Prepolymer is two is a polyfunctional one Amine with a functionality of more than two is required to obtain satisfactorily crosslinked products.
Wenn die Isocyanatfunktionalität des NCO-verkappten Prepolymeren mehr als zwei beträgt, kann die Funktionalität dee polyfunktionellen Amins einen so kleinen Wert wie zwei besitzen. Hieraus ergibt sich, daß in dem reaktiven System die Funktionalität von NCO-verkapptem Prepolymer und Amin oder Polyoxypropylenaminen insgesamt größer als vier ist.When the isocyanate functionality of the NCO capped Prepolymer is more than two, the functionality the polyfunctional amine has such a small value like own two. It follows from this that the functionality of NCO-capped prepolymer in the reactive system and amine or polyoxypropylene amines is greater than four in total.
Die Reaktion zwischen dem oxim-blockierten Prepolymer und dem polyfunktionellen Amin wird reguliert durch Zusatz einer Säure oder einer Mischung von Säure und Wasser vor Vervollständigung der Reaktion. Das VersäumenThe reaction between the oxime blocked prepolymer and the polyfunctional amine is regulated by Adding an acid or a mixture of acid and water before completing the reaction. Failure
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der Regulierung der Reaktion zwischen Amin und oximblockiertem Prepolymer zum richtigen Zeitpunkt kann zu einem Aminreaktionsprodukt führen, das zu viskos ist. Dementsprechend werden geeignete Mengen an blockiertem Prepolymsr und polyfunktionellem Amin in ein Reaktionsgefäß gegeben und unter kontrollierten Erwärmungs- und Rührbedingungen umgesetzt. Der Reaktionsverlauf kann durch Beobachtung des Anstiegs der Viskosität bestimmt werden. Bei Verwendung geeigneter Vorrichtungen kann die Reaktion bei erhöhten Temperaturen schneller durchgeführt werden. Die Reaktionszeiten können beispielsweise bei etwa 95 C etwa 3 Minuten, bei 80°C etwa 4 Minuten usw. betragen. Bevorzugte Reaktionszeiten liegen zwischen etwa 1/2 bis Stunde bei Temperaturen zwischen etwa 40 und 60 C. Um den pH-Wert auf etwa 5 oder weniger zu verringern, wird ausreichend Säure oder Wasser-Säure-Gemisch in das Aminreaktionsprodukt eingerührt.regulating the reaction between amine and oxime blocked Timing prepolymer can result in an amine reaction product that is too viscous. Accordingly, appropriate amounts of blocked prepolymer and polyfunctional amine are added to a reaction vessel and under controlled heating and control Stirring conditions implemented. The course of the reaction can be determined by observing the increase in viscosity. With the use of suitable devices, the reaction can be carried out more quickly at elevated temperatures. The reaction times can be, for example, at about 95.degree about 3 minutes, at 80 ° C about 4 minutes and so on. Preferred reaction times are between about 1/2 to Hour at temperatures between about 40 and 60 C. To reduce the pH to about 5 or less, will sufficient acid or water-acid mixture in the amine reaction product stirred in.
Die kationisch stabilisierten wäßrigen Polyurethanpolymere.werden hergestellt, indem das Aminreaktionsprodukt in Gegenwart ausreichender Mengen an Säure zur Einstellung eines pH-Wertes von etwa 5 oder weniger in Wasser dispergiert wird. Bei der Herstellung der wäßrigen Polymere kann eine konzentrierte Säurelösung direkt zu dem Aminreaktionsprodukt gegeben werden und mit diesem vermischt werden, worauf anschließend die Verdünnung mit WasserThe cationically stabilized aqueous polyurethane polymers.will prepared by the amine reaction product in the presence of sufficient amounts of acid for adjustment a pH of about 5 or less is dispersed in water. In the preparation of the aqueous polymers can add a concentrated acid solution directly to the amine reaction product are given and mixed with this, followed by dilution with water
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erfolgt. Dies ist die bevorzugte Verfahrensweise. Es ist jedoch auch möglich, zuerst die Säure zum Wass;r zu geben und anschließend das Aminroaktionsprodukt zu dispergieren. Andere Zusätze wie Tenside, UV-Absorptionsmittel, Stabili:,atoren, Pigmente usw. können den wäßrigen Polyurethanpolymeren erforderlichenfalls zugegeben werden.he follows. This is the preferred practice. It is however, it is also possible to add the acid to the water first and then to disperse the amine reaction product. Other additives such as surfactants, UV absorbers, stabilizers, ators, Pigments, etc. can be added to the aqueous polyurethane polymers if necessary.
Es wurde gefunden, daß Absetzungsprobleme auftreten und/oder Teile des Aminreaktionsprodukts unter Bildung einer Kruste mit dem Wasser reagieren, wenn der pH-Wert nicht in dem oben angegebenen weiten Bereich reguliert wird. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß etwa 1 bis 10 Teile oder mehr an Säure je 100 Teilen Aminreaktionsprodukt verwendet werden können. Bevorzugt ist die Verwendung von 4 bis 8 Teilen Säure je 100 Teile Aminreaktionsprodukt. Diese wäßrigen Polymere haben sich als über mehrere Monate bei Raumtemperatur (z.B. 20°C) stabil erwiesen und zeigen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Frost-Tau-Zyklen.It has been found that settling problems arise and / or parts of the amine reaction product are formed a crust react with the water if the pH value is not regulated in the wide range given above will. In this regard, it has been found that about 1 to 10 parts or more of acid per 100 parts of amine reaction product can be used. The use of 4 to 8 parts of acid per 100 parts is preferred Amine reaction product. These aqueous polymers have proved to be stable for several months at room temperature (e.g. 20 ° C) and show excellent Resistance to freeze-thaw cycles.
Wenngleich jede organische oder anorganische Säure zur Bildung des Aminsalzes führt und zur Regulierung des ■ pH-Wertes geeignet ist, wurden insbesondere Eisessig, Acrylsäure, Zitronensäure, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Ameisensäure, Glycin (Aminoessigsäure) , Salzsäure, Milchsäure (Q^-Hydroxypropionsäure), OrthophosphorsäureAlthough every organic or inorganic acid leads to the formation of the amine salt and to the regulation of the ■ Suitable pH values were, in particular, glacial acetic acid, acrylic acid, citric acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), formic acid, glycine (aminoacetic acid), hydrochloric acid, Lactic acid (Q ^ -hydroxypropionic acid), orthophosphoric acid
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(H0PO.), phosphorige Säure (H0PO0), Amidoschwefelsäure, Schwefelsäure, Weinsäure (Dihydroxybernsteinsäure), p-Toluolsulfonsäure und Mischungen derselben verwendet.(H 0 PO.), Phosphorous acid (H 0 PO 0 ), amidosulfuric acid, sulfuric acid, tartaric acid (dihydroxysuccinic acid), p-toluenesulfonic acid and mixtures thereof are used.
Einige dieser Säuren, zum Beispiel Schwefelsäure, Salzsäure und Essigsäure neigen zur Verfärbung. Wenn jedoch weitere Zusätze wie Pigmente und UV-Absorptionsmittel zu den wäßrigen Polyurethanen gegeben werden, kann die Neigung dieser Säuren zur Verfärbung durch diese zusätzliehen Additive maskiert werden. Es wurde gefunden, daß eine Mischung von Essigsäure und Phosphorsäure zu einer geringeren Verfärbung führt als andere Säuren oder Kombinationen anderer Säuren. Phosphorsäure allein liefert eine gute Farbstabilität.Some of these acids, for example sulfuric acid, hydrochloric acid and acetic acid are prone to discoloration. But when further additives such as pigments and UV absorbers can be added to the aqueous polyurethanes These acids tend to discolour Additives are masked. It has been found that a mixture of acetic acid and phosphoric acid increases too results in less discoloration than other acids or combinations of other acids. Phosphoric acid alone provides good color stability.
Es wurde gefunden, daß bereits so geringe Mengen wie 0,1 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Fasern, des PoIyurethanprepolymeraminsalzes die physikalischen Eigenschaften des Papierprodukts verbessern. Der bevorzugte Bereich liegt bezogen auf den Fasergehalt des Papiers bei etwa 0,1 bis 2 Gew.% Aminsalz, aber es können auch soviel wie 10 % verwendet werden. Anders ausgedrückt beträgt die Menge des Polyurethanprepolymeramirisalzes etwa 0,02 bis 0,2 Gew.%, bezogen auf die Wassermenge in der bei der Papierherstellung zu verwendenden wäßrigen Aufschlämmung.It has been found that amounts as low as 0.1% by weight, based on the weight of the fibers, of the polyurethane prepolymer amine salt improve the physical properties of the paper product. The preferred one The range is based on the fiber content of the paper at about 0.1 to 2% by weight of amine salt, but it can also as much as 10% can be used. In other words, the amount of the polyurethane prepolymer amine salt is about 0.02 to 0.2% by weight, based on the amount of water in the aqueous to be used in papermaking Slurry.
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Wenngleich im Rahmen der Erfindung alle bekannten Papierherstellungsmaterialien verwendet werden könner , gehören zu den bevorzugten Papierherstellungsfasern Stoff aus gebrauchtem Zeitungspapier, Wellpappestoff (corrugated carton slock), gebleichte und ungebleichte Pulpen wie Southern Western Kraft, High Alpha Southern Sulfite und Hardwood Kraft. Fs kann auch vorteilhaft sein, dem Papieransatz Glasfasern zuzusetzen, um dem fertigen Frodukt gewünschte Eigenschaften /u verleihen.Although all known papermaking materials are within the scope of the invention Preferred papermaking fibers include fabric used newsprint, corrugated cardboard material (corrugated carton slock), bleached and unbleached pulps such as Southern Western Kraft, High Alpha Southern Sulphite, and Hardwood Kraft. Fs can also be beneficial to the paper approach Add glass fibers to give the finished product the desired properties / u.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden, wobei darauf hingewiesen wird, daß entsprechend verbesserte Ergebnisse auch mit anderen Kombinationen abweichender Zusammensetzung, wie obenIn the following, the invention is to be explained in more detail by means of examples, it being pointed out that that correspondingly improved results also with other combinations of different compositions, as above
15 angegeben, erhältlich sind.15 specified, are available.
Herstellung des Polyurethanprepolymeraminsalzes Herste Settin g of Polyurethanprepolymeraminsalzes
Ein bevorzugtes Polyolprepolymer mit endständigen Isocyanatgruppen wird hergestellt, indem ein hydrophiles Polyoxyethylendiol mit einem Ethylenoxidgehalt von mindestens 40 Mol.% mit einem Polyol mit einer Hydroxylfunktionalität im Bereich von 3 bis 8 vermischt wird, wobei das Folyol in der Mischung in einer Menge im Bereich von 1,0 bis 20 Gew.% vorhanden ist. Die Mischung wird bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 120 C ausreichend lange mit einer Menge an Diisocyanat entsprechendA preferred isocyanate-terminated polyol prepolymer is produced by a hydrophilic polyoxyethylene diol with an ethylene oxide content of at least 40 mole percent with a polyol with a hydroxyl functionality in the range of 3 to 8, with the polyol in the mixture in an amount in the range from 1.0 to 20 weight percent is present. The mixture becomes sufficient at a temperature in the range of 0 to 120 ° C long with an amount of diisocyanate accordingly
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1,8 bis 1,9 NCO- zu OH-Äquiva]enten zur Reaktion gebracht, um im wesentlichen alle Hydroxylgruppen der Mischung zu Verkappen. Es wird zusätzliches Diisocyanat zugegeben, um 0,1 bis 0,3 Äquivalente NCO je anfänn1ichem Äquivalent OH im Überschuß zu der für die Reaktion mit den Hydroxylgruppen theoretisch erforderlichen Menge zu liefern.1.8 to 1.9 NCO to OH equivalents] ducks reacted, to cap substantially all of the hydroxyl groups in the mixture. Additional diisocyanate is added, by 0.1 to 0.3 equivalents of NCO per initial Equivalent OH in excess to that for the reaction with the hydroxyl groups theoretically required amount to deliver.
Zu 100 g des NCO-verkappten Polyolprepolymers werden bei 240C in einem Kessel aus rostfreiem Stahl 22 g Butanonoxim unter Rühren zugegeben. Die Reaktion des Oxims mit dem Isocyanat ist exotherm und die Temperatur steigt auf 600C. Es wird ein heißes Wasserbad verwendet, um die Temperatur 20 Minuten lang zwischen 80 und 90 C zu regu]ieren.To 100 g of the NCO-capped Polyolprepolymers 22 g of butanone oxime was added at 24 0 C in a stainless steel vessel with stirring. The reaction of the oxime with the isocyanate is exothermic and the temperature rises to 60 ° C. A hot water bath is used to regulate the temperature between 80 and 90 ° C. for 20 minutes.
Nach 20 Minuten und bei einer Temperatur von 90 C werden unter Rühren 12 g Diethylentriamin zugesetzt. Die Reaktion mit dem Amin ist ebenfalls exotherm, was die Ketten-Verlängerung beschleunigt.After 20 minutes and at a temperature of 90 ° C., 12 g of diethylenetriamine are added with stirring. The reaction with the amine is also exothermic, which is the chain lengthening accelerated.
Die Viskosität nimmt weiter zu und nach 10 Minuten bei 90 bis 95 C werden zur Regulierung der Viskosität langsam 7,1 g Eisessig und 7,1 g Orthophosphorsäure gelöst in 100 g entionisiertem Wasser zugegeben. Nach vollständiger Zugabe eier gesamten Säure/Wasser-Mischung wird das Mate-The viscosity continues to increase and after 10 minutes it increases At 90 to 95 C, 7.1 g of glacial acetic acid and 7.1 g of orthophosphoric acid are slowly dissolved in to regulate the viscosity 100 g deionized water added. After complete Adding all of the acid / water mixture will
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rial gekühlt und verpackt. Zur Erzielung des gewünschten Prozentsatzes an ηichtf1üehtigen Bestandteilen '%N.V) und der gewünschten Viskosität kann Wasser zugeyeben werden.rial chilled and packaged. To achieve the desired Percentage of non-hazardous components'% N.V) and water can be added to the desired viscosity.
Typische physikalische Eigenschaften des hergestellten Emulgators sind:Typical physical properties of the manufactured Emulsifiers are:
% N.V. 10 pH Viskosität (Brookfield LVF) Aussehen% N.V. 10 pH viscosity (Brookfield LVF) Appearance
52,052.0
4,5-6,9 600-1000 cps klar, strohfarbene Lösung4.5-6.9 600-1000 cps clear, straw-colored solution
15 Beispiel 115 Example 1
Eine Mischung von Zeitungspapier- und Wellpappestoff (corrugated carton stock) wurde in einem Waring-Mischer auf einen Mahlgrad von 550 Canadian Standard aufgeschlämmt. Das Polyurethanprepolymeraminsalz wurde zu der Pulpe gegeben und die Aufschlämmung wurde 5 Minuten lang gerührt, [n einer 30,5 χ 30,5 cm Williams Bogenformvorrichtung wurden Bögen (25 g, trocken) hergestellt, eine MinuteA mixture of newsprint and corrugated cardboard (corrugated carton stock) was in a Waring mixer Slurried to a grind of 550 Canadian Standard. The polyurethane prepolymer amine salt became the Pulp was added and the slurry became 5 minutes stirred, [in a 30.5 30.5 cm Williams arch former Sheets (25 g, dry) were made, one minute
bei einem Druck von 106 kg/cm gepreßt und in einempressed at a pressure of 106 kg / cm and in one
Wi]liam-Bogentrockner bei 93,3°C getrocknet. Nach einstündiger Härtung bei 101,6 C und 16-stündigem Konditionieren bei 22,80C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit wurden dieWi] liam sheet dryer dried at 93.3 ° C. After one hour of curing at 101.6 C and 16 hours of conditioning at 22.8 0 C and 50% relative humidity, were the
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Bögen getestet. Zur Bestimmung der Naßzugfestigkeit bzw. ~reißfestigkeit wurden die Proben 6 Stunden in einer 1 %igen Lösung von AEROSOL OT Benetzungsmittel eingeweicht. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle für eine Reihe von Bögen wiedergegeben, wobei die der Pulpe zugesetzten Mengen an PolyurethanprepolymeraminsaLz ansteigen.Arches tested. To determine the wet tensile strength or The samples became tear-resistant for 6 hours in one Soaked 1% solution of AEROSOL OT wetting agent. The test results are in the table below for a series of sheets, the amounts of polyurethane prepolymer amine salt added to the pulp increase.
Probesample
T r ο c k e η —T r ο c k e η -
% Polyurethan- zug- Naßzug- Gurley prepolymer- festig- festig- Elmen- Steif igaminsalz in keit keit dorf keit der Pulpe #/2,54cm #/2,54cm g mg % Polyurethane tensile- wet tensile- Gurley prepolymer- strength- strength- Elmen- stiff igamine salt in ability village ability of pulp # / 2.54cm # / 2.54cm g mg
20 Beispiel 220 Example 2
Es wurden Bögen wie in Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, daß 50 g-Bögen hergestellt wurden und verschiedene Pulpen verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.Sheets were made as in Example 1 with the difference that 50 g sheets were made and different ones Pulps were used. The results are given in the table below.
0050/04780050/0478
% Poly- Trocken- % Poly dry
urethan- zug- Naßzug- Gurleyurethane train wet train Gurley
prepolymer- festig- festig- Steifig-prepolymer- firm- firm- stiff-
Bcgen verwendete aminsalz in keit keit keitBcgen used amine salt in the ability
Nr. _PulP?___ I*er_Pu lpe_ |/2_,_54£m #_/_2^b4c_m _ mg No. _ Pul P? ___ I * er_Pu lpe_ | / 2 _, _ 54 £ m # _ / _ 2 ^ b4c_m _ mg
NH432-1 ungebleichte ONH432-1 unbleached O
-2 Western Kraft 2,0 5 -2 Western Force 2.0 5
-7 gebleichte O-7 bleached O
-8 Western Kraft 2,0-8 Western Force 2.0
-10 High Alpha 0 -11 Southern-10 High Alpha 0 -11 Southern
Sulfite 2,0Sulfites 2.0
-13 gebleichte Southern 0 -14 Hardwood Kraft 2,0-13 Bleached Southern 0 -14 Hardwood Kraft 2.0
BeJ spΛ e .1 3BeJ sp Λ e .1 3
50 g-Bögen wurden wie in Beispiel 1 unter Verwendung einer Mischung von Zeitungspapier- und Wellpappestoff50 g sheets were used as in Example 1 a mixture of newsprint and corrugated cardboard
15 hergestellt mit dem Unterschied, daß nach dem Zusatz des Polyurethanprepolymeraminsalzes und vor der Formung des Bogens in der Williams-Bogenform ein 90/10-Styrol/Butadien-l.alex zu der Aufschlämmung gegeben wurde. Die zugesetzten Mengen an Polyurethanprepolytneraminsal ζ und15 produced with the difference that after the addition of the polyurethane prepolymer amine salt and before the molding of the bow in the Williams bow shape a 90/10 styrene / butadiene 1.alex was added to the slurry. The added ones Amounts of polyurethane prepolytneraminsal ζ and
Latex wurden variiert.Latex were varied.
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- 38 -- 38 -
% Poly- Trocken- % Poly dry
urethan- zug- Naßzug- Gurleyurethane train wet train Gurley
prepolymer- % Latex festig- festig- Steifig-prepolymer-% latex solid- solid- stiff-
Nr.arc
No.
der Pulpearnine salt in
the pulp
Pulpein the
Pulp
#/?,54cmspeed
# / ?, 54cm
#/2,54cmspeed
# / 2.54cm
mgspeed
mg
Es wurden 50 g-Bögen wie in Beispiel 3 unter Verwendung ungebleichter Western Kraft Pulpe und unter Zusatz von Polyvinylacetat-Latices hergestellt.50 g sheets as in Example 3 were used made of unbleached Western Kraft pulp and with the addition of polyvinyl acetate latices.
% Poly- Trocken-% Poly dry
urethan- zug- Naß/ug-urethane-wet / ug-
prepolymer- % Latex festig- festig-prepolymer-% latex solid- solid-
Bogen aminsalz in in der PVAc- keit keit Nr. der Pulpe Pulpe Latex #/2,54cmArc amine salt in the PVActivity No. of pulp pulp latex # / 2.54cm
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B = DARATAK B, eine PolyvinylacetatcopolymeremulsionB = DARATAK B, a polyvinyl acetate copolymer emulsion
61 = DARATAK 61L, eine hochmolekulare Polyνinylacetathomopolymeremu1s i on61 = DARATAK 61L, a high molecular weight polyvinyl acetate homopolymer i on
DARATAK ist ein registriertes Warenzeichen der Firma W. R. Grace & Co.DARATAK is a registered trademark of W. R. Grace & Co.
Be j spie 1 5 Be j played 1 5
50 g-Bögen wurden wie in Beispiel 3 unter Verwtndung
urmebleichter Kraftpulpe und Acrylpolymerlatic(s hergestellt.
1050 g sheets were produced as in Example 3 using pure bleached Kraft pulp and acrylic polymer (see p.
10
% Poly- Trocken-% Poly dry
urethan- zug- Nißzug-urethane pull
prepolymer- % Latex festig- festig-prepolymer- % latex solid- solid-
Nr.arc
No.
der Pulpeamine salt in
the pulp
Pulpein the
Pulp
latexacrylic
latex
#/2,54cmspeed
# / 2.54cm
#/2,54cmI-eit
# / 2.54cm
-4NH440-1
-4
2,00.5
2.0
15,05.0
15.0
410410
410
64,036.9
64.0
28,115.5
28.1
-5NH440-2
-5
2,00.5
2.0
15,05.0
15.0
400400
400
99,752.8
99.7
53,818.9
53.8
-6NH440-3
-6
2,00.5
2.0
15,05.0
15.0
442442
442
114,748.3
114.7
54,516.7
54.5
410 = DAREX X410, ein vinylmodifizierter Acrylpolymerlatex 400 = DAREX X400, ein selbsthärtender Polyacry latex 442 = DAREX X442 , ein Styrol/Acrylat-Copolymer1atex410 = DAREX X410, a vinyl modified acrylic polymer latex 400 = DAREX X400, a self-curing polyacrylic latex 442 = DAREX X442, a styrene / acrylate copolymer latex
DAREX ist ein registriertes Warenzeichen der Firma W. R. Grace & Co.DAREX is a registered trademark of the company W. R. Grace & Co.
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50 g-Bögen wurden wie in Beispio1 3 unter Verwendung einer Mischung von Zeitungspapier- und Wellpappestoff, der Glasfasern zugesetzt wurden, hergestellt. Es wurden wechselnde Mengen an Polyurethanprepolymeraminsaiz und einem 90/10 SBR-Latex zugesetzt.50 g sheets were prepared as a mixture of newsprint and corrugated board material, the glass fibers were added manufactured in Beispi o 1 3 using. Alternating amounts of polyurethane prepolymer amine and a 90/10 SBR latex were added.
fasern
in der
Pulpe% Glass
fibers
in the
Pulp
fasertypGlass
fiber type
prepolymer
aminsaiz in
der Pulpe Ό polyurethane
prepolymer
aminsaiz in
the pulp
in der
Pulpe% Latex
in the
Pulp
fest ig-
keit
M/2,54cmDry train
solid
speed
M / 2.54cm
festig-
keit
#/2,54cmWet draft
consolidate
speed
# / 2.54cm
Steifig
keit
mgGur j.ey
Stiff
speed
mg
IO
I.
-J;
α>.ρ »
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- 1- 2
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1515th
15th
ItDE636-1 / 4
It
4O
4th
OO
O
38,721.0
38.7
16.00.5
16.0
41.40034,100
41,400
ι D■ * ZZ
ι D
Claims (34)
Cambridge, Mass./V.St.A.6; Whittemore Avenue
Cambridge, Mass./V.St.A.
5Process is intimately dispersed in the paper stock in a sufficient amount so that the salt is present in a concentration of about 0.1 to 10 % based on the dry fiber weight.
5
Form eines wäßrigen Systems vorliegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the salt in the distribution in the paper stock in
Is in the form of an aqueous system.
A. /υ einer Papierpulpe etwa 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von ofengetrockneten Pulpefasern, oines Polyurethanpolymeraminsalzes gegeben werden, das eine wäßrige Zusammensetzung darstellt, die im wesentlichen aus den nacheinander erhaltenen Reaktionsprodukten der folgenden Reaktionen besteht, wobei10. A process for the manufacture of paper products, characterized in that
A. / υ of a paper pulp about 0.1 to 10% by weight, based on the weight of oven-dried pulp fibers, of a polyurethane polymer amine salt, which is an aqueous composition consisting essentially of the successively obtained reaction products of the following reactions, wherein
(1) ein isocyanat-verkapptes Prepolymer hergestelltNated paper, based on 100 parts by weight of the paper, consists essentially of about 0.1 to 10 parts of a polyurethane polymer amine salt prepared by
(1) made an isocyanate-capped prepolymer
5the group consisting of styrene / butadiene latices, polyvinyl acetate latices, acrylic polymer latices and mixtures thereof is mixed with the paper pulp.
5
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