DE102009000978A1 - Aqueous compositions containing amino functional organopolysiloxanes and starch - Google Patents
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Abstract
Beschrieben werden wässrige Zusammensetzungen, enthaltend (A) wasserunlösliches, lineares oder verzweigtes Organopolysiloxan mit einer Aminzahl von mindestens 0,1 mequiv./g, das mindestens einen SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest mit basischem Stickstoff und mindestens eine Silylendgruppe mit einem Alkoxy- oder Hydroxyrest aufweist, (B) Protonierungsmittel, (C) Stärke und (D) Wasser mit der Maßgabe, dass weitere Emulgatoren und/oder Lösungsmittel in Mengen von jeweils höchstens 1 Gewichtsteil je 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A), vorzugsweise keine weiteren Emulgatoren und Lösungsmittel, eingesetzt werden.Described are aqueous compositions comprising (A) water-insoluble, linear or branched organopolysiloxane having an amine number of at least 0.1 mequiv./g, having at least one SiC-bonded hydrocarbon radical with basic nitrogen and at least one silyl end group with an alkoxy or hydroxy radical, (B) protonating agent, (C) starch and (D) water with the proviso that further emulsifiers and / or solvents in amounts of at most 1 part by weight per 100 parts by weight of organopolysiloxane (A), preferably no further emulsifiers and solvents are used.
Description
Die Erfindung betrifft wässrige Zusammensetzungen enthaltend aminofunktionelle Organopolysiloxane und deren Verwendung als Leimungsmittel für Papier.The The invention relates to aqueous compositions containing amino-functional organopolysiloxanes and their use as sizing agents for paper.
Silicone eignen sich bekanntermaßen hervorragend als Hydrophobiermittel. Ihre Verwendung z. B. als Bautenschutzmittel oder zur Textilausrüstung ist seit Jahrzehnten Stand der Technik.silicones As is known, they are outstandingly suitable as water repellents. Your use z. B. as building protection or textile equipment has been state of the art for decades.
Ihre Verwendung in Papierleimungsmitteln ist ebenfalls bekannt. Sie werden dazu bevorzugt in wasserbasierenden Formulierungen eingesetzt. Insbesondere sind auch Emulsionen aminofunktioneller Polydimethylsiloxane für diese Anwendung beschrieben worden.Your Use in paper sizing agents is also known. you will be preferably used in water-based formulations. Especially are also emulsions of amino-functional polydimethylsiloxanes for this application has been described.
Die
in
Es bestand daher die Aufgabe wässrige Zusammensetzungen aus aminofunktionellen Organopolysiloxanen und geeigneten Emulgatoren bereitzustellen, die die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweisen. Weiterhin bestand die Aufgabe Zusammensetzungen bereitzustellen, die vorzugsweise zur hydrophobierenden Behandlung von Zellulosen, insbesondere als Leimungsmittel für Papier verwendet werden können.It The task therefore consisted of aqueous compositions amino-functional organopolysiloxanes and suitable emulsifiers to provide that do not have the disadvantages described above. Farther The object was to provide compositions which are preferably for the hydrophobic treatment of celluloses, in particular as Sizing agent for paper can be used.
Ein Gegenstand der Erfindung sind wässrige Zusammensetzungen, enthaltend
- (A) wasserunlösliches, lineares oder verzweigtes Organopolysiloxan mit einer Aminzahl von mindestens 0,1 mequiv./g, das mindestens einen SiC-gebundenen Kohlenwasserstoffrest mit basischem Stickstoff und mindestens eine Silylendgruppe mit einem Alkoxy- oder Hydroxyrest aufweist,
- (B) Protonierungsmittel,
- (C) Stärke und
- (D) Wasser
- (A) water-insoluble, linear or branched organopolysiloxane having an amine number of at least 0.1 mequiv./g, which has at least one SiC-bonded hydrocarbon radical with basic nitrogen and at least one silyl end group with an alkoxy or hydroxy radical,
- (B) protonating agent,
- (C) strength and
- (D) water
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind auf wasserunlöslichen, einfach herstellbaren, aminofunktionellen Polydimethylsiloxanen mit stark hydrophobierender Wirkung aufgebaut, sind in Stärke emulgiert und enthalten sonst keine der im Stand der Technik beschriebenen Zusatzstoffe wie Tenside, Lösemittel oder andere flüchtige Hilfsmittel, die die hydrophobierende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen herabsetzen oder den Papierherstellungsprozess in anderer Weise beeinträchtigen können.The compositions according to the invention are based on water-insoluble, easily preparable, amino-functional polydimethylsiloxanes having a strong hydrophobic effect and are emulsified in starch Otherwise, they do not contain any of the additives described in the prior art, such as surfactants, solvents or other volatile auxiliaries which may reduce the hydrophobizing effect of the compositions according to the invention or otherwise impair the papermaking process.
Die Stärke wird als Emulgator oder Schutzkolloid eingesetzt.The Starch is used as emulsifier or protective colloid.
Als
Organopolysiloxan (A) wird vorzugsweise solche aus Einheiten der
Formel
R'
ein Wasserstoffaom oder einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,
bedeutet,
R2 gleich oder verschieden
ist und einen lineare, cyclische oder verzweigte, unsubstituierte
oder substituierte Aminoalkylreste, vorzugsweise einen Aminoalkylrest
der allgemeinen Formel
R4 ein Wasserstoffatom oder
einen einwertige linearen, cyclischen oder verzweigten, unsubstituierten
oder substituierten, gesättigten oder ungesättigten
Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen bedeutet,
R5 den Rest R4 oder
einen Rest der allgemeinen Formel
x 0 oder eine ganze Zahl von
1 bis 40 ist,
a 0, 1, 2 oder 3 ist,
b 0, 1, 2 oder 3 ist,
mit
der Maßgabe, dass die Summe a + b einen durchschnittlichen
Wert von 1,5 bis 2,5 hat, und dass das Verhältnis von a
zu b so gewählt ist, dass das Organopolysiloxan mindestens
eine Aminzahl von 0,1 mequiv./g Organopolysiloxan aufweist
und
dass in mindestens einer endständigen Einheit R1 ein Rest der Formel -OR' ist,
eingesetzt
wird.As organopolysiloxane (A) is preferably those of units of the formula
R 'is a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 18 carbon atoms,
R 2 is the same or different and is a linear, cyclic or branched, unsubstituted or substituted aminoalkyl, preferably an aminoalkyl of the general formula
R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent linear, cyclic or branched, unsubstituted or substituted, saturated or unsaturated hydrocarbon radical having 1 to 40 carbon atoms,
R 5 is the radical R 4 or a radical of the general formula
x is 0 or an integer from 1 to 40,
a is 0, 1, 2 or 3,
b is 0, 1, 2 or 3,
with the proviso that the sum of a + b has an average value of 1.5 to 2.5, and that the ratio of a to b is such that the organopolysiloxane has at least an amine number of 0.1 meq./g of organopolysiloxane having
and that in at least one terminal unit R 1 is a radical of the formula -OR ',
is used.
R' ist vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.R ' is preferably a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms.
Beispiele für Alkylreste R' sind der Methyl- oder Ethylrest.Examples for alkyl radicals R 'are the methyl or ethyl radical.
Der Alkylrest R1 ist vorzugsweise ein linearer, verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt ein Methylrest.The alkyl radical R 1 is preferably a linear, branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably a methyl radical.
R1 kann auch ein Alkoxyrest, vorzugsweise ein Methoxy- oder Ethoxyrest, oder ein Hydroxylrest sein.R 1 can also be an alkoxy radical, preferably a methoxy or ethoxy radical, or a hydroxyl radical.
Bevorzugt ist R1 ein Methylrest oder ein Alkoxyrest, vorzugsweise ein Methoxy- oder Ethoxyrest, oder ein Hydroxylrest.Preferably, R 1 is a methyl radical or an alkoxy radical, preferably a methoxy or ethoxy radical, or a hydroxyl radical.
Bevorzugt enthält mindestens eine endständige Einheit im Organopolysiloxan (A) einen Alkoxyrest, vorzugsweise ein Methoxy- oder Ethoxyrest, oder einen Hydroxylrest.Prefers contains at least one terminal unit in the Organopolysiloxane (A) an alkoxy radical, preferably a methoxy or ethoxy radical, or a hydroxyl radical.
Der zweiwertige Kohlenwasserstoffrest R3 kann linear, zyklisch, verzweigt, aromatisch, gesättigt oder ungesättigt sein. Vorzugsweise weisen die Reste R3 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf. Bevorzugt ist der Rest R3 ein Alkylenrest, besonders bevorzugt ein Propylenrest.The divalent hydrocarbon radical R 3 may be linear, cyclic, branched, aromatic, saturated or unsaturated. The radicals R 3 preferably have 1 to 6 carbon atoms. The radical R 3 is preferably an alkylene radical, particularly preferably a propylene radical.
Der einwertige Kohlenwasserstoffrest R4 kann linear, zyklisch, verzweigt, aromatisch, gesättigt oder ungesättigt sein. Vorzugsweise weisen die Kohlenwasserstoffreste R4 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf, wobei Alkylrest bevorzugt sind. Bevorzugte Beispiele für Reste R4 sind Wasserstoff, Methyl- oder Ethylreste.The monovalent hydrocarbon radical R 4 may be linear, cyclic, branched, aromatic, saturated or unsaturated. Preferably, the hydrocarbon radicals R 4 have 1 to 6 carbon atoms, with alkyl radical being preferred. Preferred examples of radicals R 4 are hydrogen, methyl or ethyl radicals.
Vorzugsweise ist der zweiwertige Kohlenwasserstoffrest R6 ein Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methylen- oder Ethylenrest.Preferably, the divalent hydrocarbon radical R 6 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, such as methylene or ethylene radical.
Vorzugsweise ist x 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 18, bevorzugt 0, 1, 2, 3, 4, 5 oder 6.Preferably x is 0 or an integer from 1 to 18, preferably 0, 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
Bevorzugte
Reste R2 sind
-CH2NR4 2, -(CH2)3NR4 2,
-(CH2)3NR4(CH2)2NR4 2,
wobei R4 die oben dafür angegebene Bedeutung
hat.Preferred radicals R 2 are
-CH 2 NR 4 2 , - (CH 2 ) 3 NR 4 2 , - (CH 2 ) 3 NR 4 (CH 2 ) 2 NR 4 2 ,
wherein R 4 has the meaning given above.
Beispiele
für Reste R2 sind
H2N(CH2)3-
H2N(CH2)2NH(CH2)3-
H2N(CH2)2NH(CH2)CH(CH3)CH2-
(Cyclohexyl)NH(CH2)3-
CH3NH(CH2)3-
(CH3)2N(CH2)3-
CH3CH2NH(CH2)3-
(CH3CH2)2N(CH2)3-
CH3NH(CH2)2NH(CH2)3-
(CH3)2N(CH2)2NH(CH2)3-
CH3CH2NH(CH2)2NH(CH2)3-
(CH3CH2)2N(CH2)2NH(CH2)3-Examples of radicals R 2 are
H 2 N (CH 2 ) 3 -
H 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -
H 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) CH (CH 3 ) CH 2 -
(Cyclohexyl) NH (CH 2 ) 3 -
CH 3 NH (CH 2 ) 3 -
(CH 3 ) 2 N (CH 2 ) 3 -
CH 3 CH 2 NH (CH 2 ) 3 -
(CH 3 CH 2) 2 N (CH 2) 3 -
CH 3 NH (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -
(CH 3 ) 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -
CH 3 CH 2 NH (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -
(CH 3 CH 2 ) 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -
Bevorzugt ist das Organopolysiloxan (A) aus mindestens 3, insbesondere aus mindestens 10 Einheiten der Formel (I) aufgebaut.Prefers is the organopolysiloxane (A) from at least 3, in particular from at least 10 units of the formula (I) built.
Bevorzugt
werden als Organopolysiloxane (A) lineare Organopolysiloxane der
allgemeinen Formel
R einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
ein Methylrest, bedeutet,
R2 die oben
dafür angegebene Bedeutung hat,
Z ein Rest -OR' ist,
wobei R' ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder einen Methyl- oder Ethylrest,
bedeutet,
k und l ganze Zahlen sind,
mit der Maßgabe,
dass k und l solche Werte annehmen, dass das Organopolysiloxan mindestens
eine Aminzahl von 0,1 mequiv./g Organopolysiloxan aufweist.Preferred organopolysiloxanes (A) are linear organopolysiloxanes of the general formula
R is an alkyl radical having 1 to 18 carbon atoms, preferably a methyl radical,
R 2 has the meaning given above,
Z is a radical -OR ', where R' is a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 18 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or a methyl or ethyl radical,
k and l are integers,
with the proviso that k and I assume such values that the organopolysiloxane has at least an amine number of 0.1 mequiv./g organopolysiloxane.
Bevorzugt ist die Summe (k + l) eine ganze Zahl von 2 bis 2000, insbesondere von 2 bis 200.Prefers the sum (k + l) is an integer from 2 to 2000, in particular from 2 to 200.
Im Rahmen dieser Erfindung soll Formel (IV) so verstanden werden, dass k Einheiten -(R2SiO)- und l Einheiten -(RR2SiO)- in beliebiger Weise, beispielsweise als Block oder statistisch, im Organopolysiloxanmolekül verteilt sein können.In the context of this invention, formula (IV) should be understood such that k units - (R 2 SiO) - and l units - (RR 2 SiO) - can be distributed in any desired manner, for example as a block or randomly, in the organopolysiloxane molecule.
Innerhalb bzw. entlang der Siloxankette der Siloxane der oben angegebenen Formel können, was durch derartige Formeln üblicherweise nicht dargestellt wird, zusätzlich zu den Diorganosiloxaneinheiten R2SiO noch andere Siloxaneinheiten vorliegen. Beispiele für solche anderen, meist nur als Verunreinigung vorliegenden Siloxaneinheiten sind solche der Formeln RSiO3/2, R3SiO1/2 und SiO2, wobei R die oben dafür angegebene Bedeutung hat.Within or along the siloxane chain of the siloxanes of the formula given above, which is usually not represented by such formulas, other siloxane units may be present in addition to the diorganosiloxane units R 2 SiO. Examples of such other, mostly only as impurity present siloxane units are those of the formulas RSiO 3/2 , R3SiO 1/2 and SiO 2 , wherein R has the meaning given above.
Vorzugsweise weisen die Organopolysiloxane (A) eine Aminzahl von mindestens 0,3 mequiv/g Organopolysiloxan auf, wobei die Aminzahl höchstens 7 mequiv/g Organopolysiloxan beträgt.Preferably the organopolysiloxanes (A) have an amine number of at least 0.3 mequiv / g organopolysiloxane, wherein the amine number is at most 7 mequiv / g organopolysiloxane.
Die Viskosität des Organopolysiloxans beträgt vorzugsweise 1 bis 100 000 mPa·s bei 25°C, bevorzugt 10 bis 10 000 mPa·s bei 25°C.The Viscosity of the organopolysiloxane is preferably 1 to 100,000 mPa · s at 25 ° C, preferably 10 to 10 000 mPa · s at 25 ° C.
Es können in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weitere Organopolysiloxane enthalten sein. Diese können SiC-gebundene Glucosidgruppen enthalten oder zusätzlich zu den Aminogruppen im Molekül auch SiC-gebundene Polyethergruppen, bevorzugt Polyoxyethylen- und/oder Polyoxypropylengruppen enthalten.It may be contained in the compositions of the invention further organopolysiloxanes. These may contain SiC-bonded glucoside groups or, in addition to the amino groups in the molecule, SiC-bonded polyether groups, preferably polyoxyethylene and / or polyoxypropylene groups contain.
Das
Protonierungsmittel (B) ist eine einprotonige oder mehrprotonige,
wasserlösliche oder wasserunlösliche, organische
oder anorganische Säure,
bevorzugt eine einprotonige,
wasserlösliche, organische Säure, besonders bevorzugt
Essigsäure.The protonating agent (B) is a monoprotic or polyprotic, water-soluble or water-insoluble, organic or inorganic acid,
preferably a monoprotic, water-soluble, organic acid, more preferably acetic acid.
Protonierungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2 mol Proton pro mol basisches Stickstoffatom der Reste R2 zugesetzt.Protonating agent is preferably added in an amount of 0.05 to 2 moles of proton per mole of basic nitrogen atom of R 2 .
Die als Emulgatoren und Schutzkolloide verwendeten Stärken (C) können von einer Vielzahl von Pflanzen stammen. Beispiele sind Mais-, Kartoffel-, Weizen-, Reis- oder Tapiocastärken.The starches used as emulsifiers and protective colloids (C) can come from a variety of plants. Examples are corn, potato, wheat, rice or tapioca starches.
Es kann sich dabei um native, teilweise abgebaute oder chemisch veränderte Stärke handeln. Besonders bevorzugt sind teilweise abgebaute, chemisch veränderte Mais- oder Kartoffelstärken, insbesondere anionische, teilabgebaute, chemisch modifizierte Kartoffelstärken. Bevorzugt sind nicht retrogradierende, amylopektinreiche Stärken.It may be native, partially degraded or chemically altered Act strength. Particularly preferred are partially degraded, chemically modified corn or potato starches, in particular anionic, partially degraded, chemically modified potato starches. Preference is given to non-retrograding, amylopectin-rich starches.
Stärke wird in Mengen von vorzugsweise 1 bis 50 Gewichtsteilen, bevorzugt von 3 bis 10 Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) eingesetzt.Strength is preferred in amounts of preferably 1 to 50 parts by weight from 3 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight organopolysiloxane (A) used.
Das Wasser (D) ist vollentsalztes oder salzhaltiges Wasser, bevorzugt vollentsalztes Wasser.The Water (D) is deionized or saline water, preferably completely desalinated water.
Wasser wird in Mengen von vorzugsweise 30 bis 99 Gewichtsteilen, bevorzugt von 50 bis 90 Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) eingesetzt.water is preferred in amounts of preferably 30 to 99 parts by weight from 50 to 90 parts by weight, per 100 parts by weight organopolysiloxane (A) used.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ein von Silanol- und Si-Alkoxy-Gruppen im Wesentlichen freies MQ-Siliconharz (E) enthalten.The Composition according to the invention may be one of Silanol and Si alkoxy groups substantially free MQ silicone resin (E) included.
Das
MQ-Siliconharz (E) enthält Einheiten der Formeln
M
= R3SiO1/2, wobei
R die oben angegebene Bedeutung hat, und
Q = SiO4/2,
wobei
das Verhältnis der Einheiten M zu Q zwischen 0,5 und 1,5
liegt und das MQ-Siliconharz noch unwesentliche Anteile an Alkoxyresten
-OR' und Hydroxyresten -OH und
unwesentliche Anteile an Einheiten
der Formeln
D = R2SiO2/2 und
T
= RSiO3/2 aufweisen darf.The MQ silicone resin (E) contains units of the formulas
M = R 3 SiO 1/2 , wherein R has the meaning given above, and
Q = SiO 4/2 ,
wherein the ratio of the units M to Q is between 0.5 and 1.5 and the MQ silicone resin still insignificant proportions of alkoxy radicals -OR 'and hydroxy radicals -OH and
insignificant proportions of units of the formulas
D = R 2 SiO 2/2 and
T = RSiO may have 3/2 .
Vorzugsweise sind höchstens 2,5 Gew.-% der Reste R im MQ-Harz Alkoxyreste -OR' oder Hydroxyreste -OH.Preferably At most 2.5% by weight of the radicals R in the MQ resin are alkoxy radicals -OR 'or hydroxy radicals -OH.
Vorzugsweise sind höchstens 5 Gew.-% der Einheiten im MQ-Harz D- oder T-Einheiten.Preferably are at most 5% by weight of the units in the MQ resin D or T units.
Wenn MQ-Harze mitverwendet werden, werden sie in Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 20 Gewichtsteilen, bevorzugt 0,5 bis 10. Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan (A) eingesetzt.If MQ resins are used, they are in amounts of preferably 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, used per 100 parts by weight of organopolysiloxane (A).
Ferner können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Biozide und in der Papierherstellung übliche weitere Zusatzstoffe wie Füllstoffe, optische Aufheller, Nassfestiger und dergleichen enthalten.Further can the compositions of the invention Biocides and other additives commonly used in papermaking such as fillers, optical brighteners, wet strength and the like contain.
Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können
mit üblichen Emulgierverfahren bei Temperaturen unterhalb
von 60°C hergestellt werden. Ein Erhitzen auf Temperaturen über
60°C, wie in
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben den Vorteil, dass sie lagerstabile und verdünnungsstabile Öl-Wasser-Gemische, vorzugsweise Öl-in-Wasser Emulsionen, sind.The Compositions according to the invention have the Advantage that they are storage-stable and dilution-stable oil-water mixtures, preferably oil-in-water emulsions.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eignen sich zur hydrophobierenden Behandlung von porösen und nicht porösen, saugfähigen und nicht saugfähigen Substraten, bevorzugt Zellulosen, insbesondere Papier.The Compositions according to the invention are suitable for the hydrophobic treatment of porous and not porous, absorbent and non-absorbent Substrates, preferably celluloses, in particular paper.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur hydrophobierenden Behandlung von Zellulosen und Papier mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.One Another object of the invention is therefore a process for hydrophobicizing Treatment of celluloses and paper with the invention Compositions.
Bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als Leimungsmittel für Papier.Prefers is the use of the compositions of the invention as a sizing agent for paper.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Leimung von Papier, indem die Oberfläche von Papier mit Leimungsmitteln enthaltend die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Kontakt gebracht wird und anschließend getrocknet wird.One Another object of the invention is therefore the sizing of paper, by containing the surface of paper with sizing agents the compositions of the invention in contact is brought and then dried.
Die Trocknung erfolgt dabei bei Temperaturen von vorzugsweise 20 bis 200°C, bevorzugt 75 bis 110°C.The Drying takes place at temperatures of preferably 20 to 200 ° C, preferably 75 to 110 ° C.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können entsprechend des zu erzielenden Leimungsgrades verdünnt und gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Stärken oder andere in der Papierherstellung übliche Zusatzstoffe durch die in der Papierherstellung bekannten Verfahren als Oberflächenleimungsmittel oder Masseleimungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugt ist die Verwendung als Oberflächenleimungsmittel. Bevorzugt ist der Auftrag mittels eines Rakels, insbesondere bevorzugt der Auftrag mittels einer Leimpresse.The Compositions according to the invention can diluted according to the degree of sizing to be achieved and optionally after the addition of further starches or others in papermaking conventional additives by the in papermaking processes known as a surface sizing agent or engine sizing agent. The use is preferred as a surface sizing agent. The order is preferred by means of a doctor blade, in particular the order by means of a size press.
Als Papiere können alle Arten von zellulosehaltigen Papieren wie Officepapiere, Druckpapiere, Furnierrohpapiere, Verpackungspapiere oder Kartonagen verwendet werden. Sie eignen sich besonders für Furnierrohpapiere, Verpackungspapiere und Kartonagen, insbesondere für Kartonagen.When Papers can contain all types of cellulosic papers such as office papers, printing papers, veneer base papers, packaging papers or cardboard boxes are used. They are particularly suitable for Veneer base papers, packaging papers and cardboard, in particular for cardboard boxes.
BeispieleExamples
Beschreibung der Einsatzstoffe:Description of the starting materials:
Aminofunktionelles Organopolysiloxan (A1):Aminofunctional organopolysiloxane (A1):
Das eingesetzte lineare aminofunktionelle Dimethylpolysiloxan weist eine Viskosität von ca. 1000 mm2/s bei 25°C, mit seitenständigen funktionellen Resten -(CH2)3NH(CH2)2NH2 und eine Aminzahl von 0,3 mequiv./g Organopolysiloxan auf. Zudem enthält das Organopolysiloxan als Endgruppen reaktive OMe/OH-Reste.The employed linear aminofunctional dimethylpolysiloxane has a viscosity of about 1000 mm 2 / s at 25 ° C, with pendant functional radicals - (CH 2 ) 3 NH (CH 2 ) 2 NH 2 and an amine number of 0.3 mequiv./g Organopolysiloxane on. In addition, the organopolysiloxane contains as end groups reactive OMe / OH radicals.
SiC-gebundene Polyethergruppen enthaltendes Polysiloxan (A2):SiC-bonded polyether groups containing Polysiloxane (A2):
Das eingesetzte Dimethylpolysiloxan weist eine Kettenlänge von ca. 75 Si-O Einheiten auf, enthält als seitenständige funktionelle Reste ca. zwei funktionelle Gruppen -(CH2)3O-CH2-CH(OH)-CH2-N-(CH2-CH2-OH)2 und ca. 2 funktionelle Gruppen -(CH2)3O-(CH2-CH2-O)2O-(CH2-CH(CH3)-CH2O)20-H.The dimethylpolysiloxane used has a chain length of about 75 Si-O units, contains as side-functional radicals about two functional groups - (CH 2 ) 3 O-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -N- (CH 2 -CH 2 -OH) 2 and about 2 functional groups - (CH 2 ) 3 O- (CH 2 -CH 2 -O) 2 O- (CH 2 -CH (CH 3 ) -CH 2 O) 20 -H ,
Zudem enthält das Organopolysiloxan als Endgruppen -Si(CH3)3 Reste.In addition, the organopolysiloxane contains -Si (CH 3 ) 3 radicals as end groups.
Glucosidfunktionelles Organopolysiloxan (A3):Glucoside-functional organopolysiloxane (A3):
Das eingesetzte Dimethylpolysiloxan weist eine Kettenlänge von ca. 55 Si-O Einheiten auf und enthält als seitenständige, funktionelle Reste ca. 25 funktionelle Gruppen -(CH2)3O-CH2-CH2-O-Glucosid. Zudem enthält das Organopolysiloxan als Endgruppen -Si(CH3)3 Reste. Es wird in einer 50%-igen wässrigen Lösung eingesetzt.The dimethylpolysiloxane used has a chain length of about 55 Si-O units and contains as lateral, functional radicals about 25 functional groups - (CH 2 ) 3 O-CH 2 -CH 2 -O-glucoside. In addition, the organopolysiloxane contains -Si (CH 3 ) 3 radicals as end groups. It is used in a 50% aqueous solution.
Im Vergleichsversuch eingesetztes, nach Protonierung wasserlösliches, aminofunktionelles Organopolysiloxan (A4):Used in the comparative experiment, according to Protonation of water-soluble, amino-functional organopolysiloxane (A4):
Das eingesetzte aminofunktionelle Dimethylpolysiloxan ist ein Äquilibrat aus einem Dimethylpolysiloxan mit -OH Endgruppen und einer Viskosität von ca. 80 mm2/s bei 25°C sowie 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan im Verhältnis von etwa 2:1, das eine Viskosität von ca. 30 mm2/s bei 25°C und eine Aminzahl von ca. 3 mequiv./g Organopolysiloxan aufweist. Es enthält als Endgruppen reaktive OMe/OH-Reste.The amino-functional dimethylpolysiloxane used is an equilibrium of -OH endblocked dimethylpolysiloxane having a viscosity of about 80 mm 2 / s at 25 ° C. and 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane in a ratio of about 2: 1, which has a viscosity of about 30 mm 2 / s at 25 ° C and an amine value of about 3 mequiv./g organopolysiloxane has. It contains as end groups reactive OMe / OH residues.
Zum Emulgieren verwendete Stärke:Starch used for emulsification:
Bei der Stärke handelt es sich um Perfectafilm X 115, Fa. AVEBE, einem anionischen Kartoffelstärkederivat.The starch is Perfectafilm X 115, AVEBE, an anionic potato starch derivative.
Beispiele B1 bis B4 und Vergleichsversuch V1:Examples B1 to B4 and comparative experiment V1:
Herstellung der verschiedenen Zusammensetzungen:Preparation of the various compositions:
Schritt 1:Step 1:
Zuerst
wird die Stärkelösung wie folgt hergestellt:
Das
kalte Wasser wird in einem beheizbarem Gefäß vorgelegt,
dann das Stärkepulver Perfectafilm X 115 dazugegeben und
mittels Flügelrührer gut eingerührt.First, the starch solution is prepared as follows:
The cold water is placed in a heatable vessel, then the starch powder Perfectafilm X 115 added and stirred well by means of paddle stirrer.
Das Stärkepulver löst sich nicht im kalten Wasser, wird aber durch gutes Rühren dispergiert.The Starch powder does not dissolve in cold water, but is dispersed by good stirring.
Wenn die Stärke gut verteilt ist wird langsam bis ca. 80–85°C aufgeheizt.If the starch is well distributed slowly until about 80-85 ° C heated.
Bei dieser Temperatur wird die Stärke aufgeschlossen und es entsteht eine dickflüssige, klare Stärkelösung.at At this temperature, the starch is opened up and it A thick, clear starch solution is produced.
Schritt 2:Step 2:
Bei einer Temperatur zwischen 50–60°C wird zu dieser Stärkelösung zuerst das Aminosiloxan A1 bzw. A4 zugegeben und mittels Ultra-Turrax einemulgiert. Anschließend wird ggf. die weitere Siloxankomponente A2 oder A3 zugegeben und ebenfalls mittels Ultra-Turax einemulgiert.at a temperature between 50-60 ° C becomes this Starch solution first the aminosiloxane A1 or A4 added and emulsified by means of Ultra-Turrax. Subsequently If necessary, the additional siloxane component A2 or A3 is added and also emulsified by means of Ultra-Turax.
Nach gutem Vermischen wird die Essigsäure zugegeben und die Emulsion nochmals gut homogenisiert.To the acetic acid is added and the Emulsion well homogenized again.
Dann wird langsam und portionsweise mit Wasser verdünnt und zum Schluss werden die Konservierungsmittel zugegeben.Then is diluted slowly and in portions with water and Finally, the preservatives are added.
Varianten mit MQ-Harz:Variants with MQ resin:
In einem 3. Schritt wird das MQ-Harz (aus (CH3)3SiO1/2-Einheiten und SiO2-Einheiten in einem Verhältnis von 0,5:1,0) in Form einer 55%-igen Lösung in Exxol 100 DS (Kohlenwasserstoff) zur fertigen Emulsion zugegeben und mittels Flügelrührer eingearbeitet.In a third step, the MQ resin (of (CH 3 ) 3 SiO 1/2 units and SiO 2 units in a ratio of 0.5: 1.0) is prepared in the form of a 55% solution in Exxol 100 DS (hydrocarbon) was added to the finished emulsion and incorporated by means of paddle stirrer.
Erfindungsgemäße, wässrige Zusammensetzung B1:According to the invention, aqueous Composition B1:
- 15,00% aminofunktionelles Organopolysiloxan A115.00% of amino-functional organopolysiloxane A1
- 35,00% Perfectafilm X 115 (20%ige Lösung, entsprechend 7% Stärke)35.00% Perfectafilm X 115 (20% solution, according to 7% strength)
- 0,13% Essigsäure konz.0.13% acetic acid conc.
- 0,08% Biozid Kathon LXE (Fa. Rohm and Haas)0.08% biocide Kathon LXE (Rohm and Haas)
- 0,05% Konservierer (Methylisothiazolone) MIT 100.05% preservative (methylisothiazolone) with 10
- 49,74% VE-Wasser49.74% deionized water
Erfindungsgemäße, wässrige Zusammensetzung B2:According to the invention, aqueous Composition B2:
- 15,00% aminofunktionelles Organopolysiloxan A115.00% of amino-functional organopolysiloxane A1
- 0,90% MQ-Harz Lösung0.90% MQ resin solution
- 35,00% Perfectafilm X 115 (20%ige Lösung, entsprechend 7% Stärke)35.00% Perfectafilm X 115 (20% solution, according to 7% strength)
- 0,13% Essigsäure konz.0.13% acetic acid conc.
- 0,08% Biozid Kathon LXE (Fa. Rohm and Haas)0.08% biocide Kathon LXE (Rohm and Haas)
- 0,05% Konservierer MIT 10 (10%ige Lösung von 2-Methyl-4- isothiazolin-3-on in Wasser, Fa. Rohm and Haas)0.05% preservative with 10 (10% solution of 2-methyl-4) isothiazolin-3-one in water, Rohm and Haas)
- 48,84% VE-Wasser48.84% deionized water
Erfindungsgemäße, wässrige Zusammensetzung B3:According to the invention, aqueous Composition B3:
- 15,00% aminofunktionelles Organopolysiloxan A115.00% of amino-functional organopolysiloxane A1
- 5,00% SiC-gebundene Polyethergruppen enthaltendes Polysiloxan (A2)5.00% SiC-bonded polyether-containing polysiloxane (A2)
- 30,00% Perfectafilm X 115 (20%ige Lösung, entsprechend 7% Stärke)30.00% Perfectafilm X 115 (20% solution, corresponding to 7% strength)
- 0,13% Essigsäure konz.0.13% acetic acid conc.
- 0,08% Biozid Kathon LXE (Fa. Rohm and Haas)0.08% biocide Kathon LXE (Rohm and Haas)
- 0,05% Konservierer MIT 10 (10%ige Lösung von 2-Methyl-4- isothiazolin-3-on in Wasser, Fa. Rohm and Haas)0.05% preservative with 10 (10% solution of 2-methyl-4) isothiazolin-3-one in water, Rohm and Haas)
- 49,74% VE-Wasser49.74% deionized water
Erfindungsgemäße, wässrige Zusammensetzung B4:According to the invention, aqueous Composition B4:
- 20,00% aminofunktionelles Organopolysiloxan A120.00% of amino-functional organopolysiloxane A1
- 3,00% Glucosidfunktionelles Organopolysiloxan (A3), wässrige Lösung3.00% Glucoside-functional organopolysiloxane (A3), aqueous solution
- 27,00% Perfectafilm X 115 (20%ige Lösung, entsprechend 7% Stärke)27.00% Perfectafilm X 115 (20% solution, corresponding to 7% strength)
- 0,18% Essigsäure konz.0.18% acetic acid conc.
- 0,08% Biozid Kathon LXE (Fa. Rohm and Haas)0.08% biocide Kathon LXE (Rohm and Haas)
- 0,05% Konservierer MIT 10 (10%ige Lösung von 2-Methyl-4- isothiazolin-3-on in Wasser, Fa. Rohm and Haas)0.05% preservative with 10 (10% solution of 2-methyl-4) isothiazolin-3-one in water, Rohm and Haas)
- 49,69% VE-Wasser49.69% deionized water
Vergleichsversuch V1 mit einem nach Protonierung wasserlöslichen, aminofunktionellen Organopolysiloxan:Comparative experiment V1 with one after protonation water-soluble, amino-functional organopolysiloxane:
- 20,00% nach Protonierung wasserlösliches aminofunktionelles Organopolysiloxan (A4)20.00% after protonation of water-soluble amino-functional Organopolysiloxane (A4)
- 30,00% Perfectafilm X 115 (20%ige Lösung, entsprechend 7% Stärke)30.00% Perfectafilm X 115 (20% solution, corresponding to 7% strength)
- 1,80% Essigsäure konz.1.80% acetic acid conc.
- 0,08% Biozid Kathon LXE (Fa. Rohm and Haas)0.08% biocide Kathon LXE (Rohm and Haas)
- 0,05% Konservierer MIT 10 (10%ige Lösung von 2-Methyl-4- isothiazolin-3-on in Wasser, Fa. Rohm and Haas)0.05% preservative with 10 (10% solution of 2-methyl-4) isothiazolin-3-one in water, Rohm and Haas)
- 48,31% VE-Wasser48.31% deionized water
Oberflächenleimung – Versuchsdurchführung:Surface sizing - test procedure:
Alle Leimungsversuche wurden in der Regel innerhalb von einem Tag nach Herstellung der Emulsionen durchgeführt.All Sizing attempts were usually made within one day Preparation of the emulsions carried out.
Herstellen der Leimungsflotten:Making the sizing fleets:
a) Leimung ohne Stärke:a) Sizing without starch:
Die
zu prüfenden Emulsionen werden in voll entsalztem Wasser
verdünnt auf das Papier aufgetragen.
Dazu werden je
nach Wirkstoffgehalt der Emulsionen Verdünnungsflotten
hergestellt, so dass die Wirkstoffauflage auf Papier ca. 0,2% des
100%igen Aminöls beträgt.The emulsions to be tested are diluted in demineralized water and applied to the paper.
Depending on the active ingredient content of the emulsions, dilution liquors are prepared for this purpose so that the active substance coating on paper is about 0.2% of the 100% strength amine oil.
b) Leimung mit Stärke:b) sizing with starch:
Verwendet wurde eine oxidierte Kartoffelstärke, Perfectamyl A 4692, Fa. AVEBE.used was an oxidized potato starch, Perfectamyl A 4692, Fa. AVEBE.
Zur Leimung mit Stärke wird diese in kaltem Wasser dispergiert und dann unter langsamen Erhitzen aufgeschlossen. Es wird eine Lösung von 6–8% eingesetzt.to Starch sizing is dispersed in cold water and then open with slow heating. It becomes a solution used by 6-8%.
Danach werden die zu prüfenden Emulsionen in der Leimungsflotte mit der Stärkelösung so verdünnt, dass die Wirkstoffauflage auf Papier ca. 0,2% des 100%igen Aminöls beträgt.After that become the emulsions to be tested in the sizing liquor diluted with the starch solution so that the active ingredient coating on paper about 0.2% of 100% amine oil is.
Leimung der Papiere:Gluing the papers:
Verwendet wurde ein ungeleimtes Furnierrohpapier (Flächengewicht 50 g/m2), ein Testliner (Flächengewicht 164 g/m2) und ein Wickelkarton (Flächengewicht 178 g/m2). Die Leimung erfolgt mittels einer Leimpresse (auch Foulard genannt), welche aus zwei gegenläufigen Walzen mit einem einstellbaren Walzenspalt besteht. Das Papier wird durch den Walzenspalt, in dem die Leimungsflotte ist, mit einer eingestellten Geschwindigkeit von 3 m/min und einen Anpressdruck der Walzen von 2 bar geführt. Die Temperatur der Flotte beträgt dabei Raumtemperatur bzw. 55°C bei stärkehaltigen Flotten. Durch Wiegen des Papiers vor und nach dem Foulardieren wird die Flottenaufnahme in % bestimmt.An unsized veneer base paper (basis weight 50 g / m 2 ), a testliner (basis weight 164 g / m 2 ) and a winding cardboard (basis weight 178 g / m 2 ) were used. The sizing is carried out by means of a size press (also called padder), which consists of two counter-rotating rollers with an adjustable nip. The paper is guided through the nip in which the sizing liquor is at a set speed of 3 m / min and a contact pressure of the rollers of 2 bar. The temperature of the liquor is at room temperature or 55 ° C in starchy liquors. By weighing the paper before and after the padding, the liquor pickup is determined in%.
Trocknen der Papiere:Drying the papers:
Nach dem Foulardieren werden die Papiere in einem Bandtrockner getrocknet.To For padding, the papers are dried in a belt dryer.
Getrocknet wird 45 s bei einer Temperatur von ca. 90°C.Dried It is heated for 45 s at a temperature of approx. 90 ° C.
Prüfung der Leimungswirkung:Testing the sizing effect:
Cobb
Test: Wasseraufnahme nach
Das
Papier wird über Nacht im Normklima (23°C und
ca. 50% relative Luftfeuchtigkeit) gelagert und am nächsten
Tag geprüft.Cobb test: Water absorption after
The paper is stored overnight in standard climate (23 ° C and about 50% relative humidity) and tested the next day.
Aus den behandelten Papierstücken werden mit einer Schablone Prüfstücke ausgerissen und an einer Analysenwaage gewogen.Out the treated pieces of paper are covered with a template Teared test pieces and on an analytical balance weighed.
Anschließend wird die Papierprobe in den Cobb Tester eingelegt. Dieser besteht aus einem Metallgefäß in dem 240 ml Wasser sind.Subsequently the paper sample is placed in the Cobb Tester. This one exists from a metal jar containing 240 ml of water.
Darauf wird die Papierprobe gelegt und das Gerät geschlossen und umgeschwenkt, so dass das Papier mit dem Wasser beaufschlagt wird. Gemessen wird ein Cobb60, d. h. die Einwirkzeit des Wassers auf die Papieroberfläche beträgt 60 sec.Then the paper sample is placed and the device is closed and swiveled so that the paper is supplied with the water. A Cobb 60 is measured, ie the exposure time of the water to the paper surface is 60 sec.
Nach Ablauf der Zeit wird das Gerät zurückgeschwenkt, die Papierprobe entnommen und dann zwischen 2 Filterpapierschichten gelegt und mit einer 10 kg Rolle abgegautscht (abgequetscht). Danach wird das Papier wieder gewogen.To Time lapse, the device is swung back, taken the paper sample and then between 2 filter paper layers placed and with a 10 kg roll abgegautscht (squeezed). After that the paper is weighed again.
Die Gewichtszunahme entspricht dem Cobb Wert in g/m2.The weight gain corresponds to the Cobb value in g / m 2 .
Die
Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 zusammengefasst. Tabelle 1: Leimung von Furnierrohpapier:
Die Ergebnisse zeigen, dass mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen der Cobb60-Wert am geringsten, d. h. die hydrophobierende Wirkung und damit die Leimungswirkung am größten ist.The results show that with the compositions according to the invention the Cobb 60 value is the lowest, ie the hydrophobizing effect and thus the sizing action is the greatest.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - EP 1088939 A1 [0005] EP 1088939 A1 [0005]
- - US 7319119 B [0006] US7319119 B [0006]
- - EP 0099049 A1 [0007] EP 0099049 A1 [0007]
- - EP 0099049 A [0046] EP 0099049A [0046]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- 2010-02-15 WO PCT/EP2010/051829 patent/WO2010094638A1/en active Application Filing
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