DE69111034T2 - Kationische Dispersion und Verfahren zur Kationisierung von fein verteilten Teilchen. - Google Patents

Kationische Dispersion und Verfahren zur Kationisierung von fein verteilten Teilchen.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei in der Papierindustrie verwendeten feinverteilten Teilchensubstanz, um die optischen und physikalischen Eigenschaften von Papier zu verbessern, wobei die Modifikation der Oberfläche solcher Teilchensubstanz so gesteuert wird, um ihr eine stärkere Affinität für Cellulosefasern zu verleihen.
  • Teilchenfüllstoffe und -pigmente werden typischerweise bei der Papierherstellung verwendet, nicht nur um die optischen und physikalischen Eigenschaften der Celluloseplatten bzw. -folien zu verbessern, sondern auch in einigen Fällen, um die Kosten der Herstellung des Papiers zu verringern, wenn die Füllstoffe weniger teuer sind als die Cellulosefaser.
  • Das Einbringen von Füllstoffen oder Pigmenten durch Naßzugabe (bevor eine Folie gebildet wird) erfordert eine wirksame Abscheidung auf in Wasser suspendierten Fasern. Da die meisten der Füllstoffe und/oder Pigmente negativ geladen sind, lagern sie sich nicht den gleich geladenen Zellstoffasern ohne die Zugabe von wenig Retentionshilfsstoffen und vorsichtiger Verfahrenssteuerung ab. Die Ablagerung bzw. Abscheidung dieser Füllstoffe und Pigmente wird verstärkt, wenn die Füllstoffe oder Pigmente kationisch gemacht werden.
  • Diese Füllstoffe oder Pigmente können durch verschiedene Standardtechniken einschl. der Verwendung anorganischer Salze, kationischer oberflächenaktiver Mittel, natürlicher Polymere und Polyethylenimin kationisch gemacht werden. Während diese Techniken die Füllstoffe oder Pigmente in die Lage versetzen, kationisch zu werden, können diese die Eigenschaften der Füllstoffe oder Pigmente nachteilig beeinflussen. Einige der beeinflußten Eigenschaften beinhalten die Naßeigenschaften des Füllstoffmaterials, die Schäumtendenz, die Naßfestigkeit, die Trockenfestigkeit, die Tintenpenetration und die Sichtung bzw. Leimung. Ein anderer Nachteil dieser Verfahren kann es sein, daß der Füllstoff oder Pigment nur seinen kationischen Charakter über einen engen ph-Bereich beibehält.
  • So beschreibt z. B. die US-A-4,874,466 eine Papierherstellfüllstoff-Zusammensetzung aus einem Pigment, vorzugsweise Titandioxid, und einem kationischen wasserlöslichem Polymer, das aus der Gruppe der Polymere ausgewählt ist, die aus zumindest 50 Gew.-% sich wiederholender Einheiten quaternärer Ammoniumsalzbestandteile und von 2 bis 10 Kohlstoffatomen besteht, in denen die Kohlenstoffatome Alkyl- oder Aryl-Bestandteile oder Kombinationen aus Alkyl- und Aryl-Bestandteilen bilden, die mit Hydroxyamin oder -halogenid und Polyaluminiumchlorid und deren Mischung substituiert sein können. Die Substituenten an den Stickstoffatomen sind Methylgruppen und sind so wirksam inert für jede weitere Reaktion. Aus diesem Grund befindet sich and dem Stickstoffatom kein Substituent, der eine reaktive Funktionalität zur Förderung der Bindung an das Pigment enthält.
  • Die EP-A-0 382 427 beschreibt eine Säureaufschlämmung enthaltend Teilchen calcinierten Kaolins, das ein Dispergiermittel eines wasserlöslichen kationischen quaternären Ammoniumpolymersalzes in einer Menge enthält, die dem Pigment ein positives Zetapotential verleiht. Die Verwendung durch Copolymerisierung aliphatischer sekundärer Amine mit Epichlorhydrin erhaltener kationischer quaternärer Ammoniumpolyelektrolyte wird beschrieben. Es wird vorgeschlagen, daß die kationisierten Tone bei Papierbeschichtungen verwendet werden können. Papierbeschichtungen sind erheblich höher in der Fesstoffkonzentration als die für Füllpapier nötige Konzentration und es ist nicht nur reversible Ladung erforderlich, sondern ein hohes Niveau an Ladung benötigt.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit für kationische Teilchenfüllstoffe oder Pigmente zur Verwendung in der Papierherstellungs, die durch ein wirksames und ökonomisches Verfahren der Umwandlung der natürlichen negativen Ladung solcher Materialien ohne nachteilige Beeinflussung solch wünschenswerter Eigenschaften des Papiers, das die Füllstoffe oder Pigmente enthält, wie Naßeigenschafte, Festigkeit, Tintenpenetration und Leimung, kationisiert werden können, während der kationische Charakter über einen breiten ph-Bereich beibehalten bleibt.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Füllstoff- oder Pigmentdispersion zur Verwendung in der Papierherstellung bereitgestellt, die ein Kaolin, einen Bentonit, Titandioxid, Calciumcarbonat oder ein synthetisches amorphes Siliciumdioxid oder Siliciumaluminate enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein wasserlösliches kationisches Polymer umfaßt, das aus von 30 bis 80% aus den viergliedrigen cyclischen quaternären, die Struktur
  • enthaltenden Azetidiniumionen, in denen R&sub1; und R&sub2; Reste der Polymerkette sind, und den fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen mit der Struktur 5-gliedriger Ring
  • in denen R eine C&sub1;-C&sub5;-Alkylgruppe ist, ausgewählt ist, wobei die die viergliedrigen cyclischen Azetidiniumionen enthaltenden kationischen Polymeren durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit einer aus (i) einem Polyalkylenpolyamin, (ii) einem aus Adipinsäure und Diethylentriamin sich herleitenden Aminopolyamid und (iii) einem sich aus der Umsetzung von Diethylentriamin mit Cyanoguanidin herleitenden Kondensat ausgewählten Verbindung hergestellt sind, und wobei die die fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen enthaltenden kationischen Polymeren durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Methyldiallylamin hergestellt worden sind.
  • Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Kationisieren von Füllstoffen oder Pigmenten zur Verwendung bei Papierherstellungsverfahren zum Zusetzen einer wirksamen Menge eines wasserlöslichen kationischen Polymers, enthaltend das Reaktionsprodukt von Epichlorohydrin mit einer aus den viergliedrigen cyclischen quaternären, die Struktur
  • enthaltenden Azetidiniumionen, in denen R&sub1; und R&sub2; Reste der Polymerkette sind, und den fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen mit der Struktur 5-gliedriger Ring
  • in denen R eine C&sub1;-C&sub5;-Alkylgruppe ist, ausgewählten Verbindungen zu einem aus Kaolin, Bentonit, Titandioxid, Calciumcarbonat, Siliciumdioxiden und Siliciumaluminaten ausgewählten Füllstoff oder Pigment, und Behandeln dieser Füllstoffe oder Pigmente mit einem wasserlöslichem kationischem Polyamidharz bereitgestellt.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird die Ladungsumkehr der feinverteilten Pigmente und Füllstoffe wie Tone, TiO&sub2;, CACO&sub3;, Siliciumdioxide und Siliciumaluminate durch die Adsorption wasserlöslicher kationischer Polyelectrolytpolymere an der Füllstoff-/Pigmentlösungsgrenzfläche erreicht.
  • Im allgemeinen sind kationische wasserlösliche Polymere des Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin und Verbindungen, die cyclische quaternäre funktionelle Gruppen enthalten, zur Verwendung in der Beeinflussung der Ladungsumkehr gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet. Diese cyclischen Gruppen können die Struktur
  • enthaltende viergliedrige Azetidiniumionen, in denen R&sub1; und R&sub2; Reste der Polymerkette sind, oder können fünfgliedrige cyclische quaternäre Ionen mit der Struktur
  • sein, in welchen R eine C&sub1; - C&sub5;-Alkylgruppe ist.
  • Vorzugsweise ist R eine C&sub1; - C&sub3;-Alkylgruppe. Es hat sich gezeigt, daß 30 bis 80 % cyclische quaternäre Gruppen wirksam für die Kationisierung der Füllstoffe und Pigmente sind. Vorzugsweise enthält die Verbindung 50 bis 80 % cyclische quaternäre Gruppen. Beispiele der in der vorliegenden Erfindung verwendeten kationischen Polymere sind (1) das Reaktionsprodukt von Methyldiallylamin und Epichlorhydrin und (2) das Reaktionsprodukt von einer Polyalkylenamin-Verbindung wie Bis(hexamethylentriamin) (BHMT) und Epichlorhydrin. Die in den nachfolgenden Beispielen verwendeten kationischen Polymere werden wie folgt beschrieben:
  • Polymer A - das Reaktionsprodukt von BHMT und Epichlorhydrin.
  • Polymer B - das Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und einem Aminopolyamid, das sich aus Adipinsäure und Diethylentriamin herleitet.
  • Polymer C - das Reaktionsprodukt eines Kondensats, das sich aus der Reaktion von Diethylentriamin und Cyanoguanidin herleitet, das anschließend mit Epichlorhydrin umgesetzt wird.
  • Polymer D - das Reaktionsprodukt von Methyldiallylamin und Epichlorhydrin.
  • Gemäß der Erfindung wird eine 20 bis 60 Gew.-% Feststoffe enthaltende kationische Füllstoffdispersion wie folgt hergestellt: (1) Dispergieren des kationischen Polymers in einer geeigneten Menge Wasser, (2) Rühren der Mischung während etwa 2 Minuten unter Verwendung eines elektrischen Rührers mit einem Cowlsblatt, (3) Einsprühen des Füllstoffs in die Mischung während des Rührens, bis die geeignete Menge an Füllstoff zugesetzt worden ist, (4) Rühren der Dispersion während etwa 30 Minuten nachdem der gesamte Füllstoff zugesetzt worden ist, und (5) Messen der Viskosität und/oder des Zetapotentials.
  • Das kationische Polymer liegt in einer Menge von etwa 0,1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Pigment oder den Füllstoff, vor.
  • Die Größe und das Vorzeichen (positiv oder negativ) der elektrischen Ladung auf den in den Beispielen genannten Teilchen und überall sonst werden unter Verwendung des Laser-Zeemeters, Model 501 von Pen Kem, Inc. gemessen. Die Messung beinhaltet die Bestimmung der Migrationsgeschwindigkeit der geladenen Teilchen bei einem bekannten Potentialgradienten. Die Messung wird in einer verdünnten Suspension der Aufschlämmung durchgeführt. Aus der gemessenen elektrophoretischen Geschwindigkeit kann die Teilchenladung (Zetapotential) berechnet werden. Kationische und anionische Teilchen wandern in entgegengesetzte Richtungen bei Geschwindigkeiten proportional zur Ladung. Andere Verfahren zur Bestiminung der Größe und der Vorzeichen der elektrischen Ladung an den Teilchen können verwendet werden.
  • Typischerweise wird, wenn konzentrierte anionische Dispersionen von Füllstoffen mit einem wie vorstehend genannten kationischen Polymer titriert werden, die Viskosität drastisch zunehmen. Wenn das Molekulargewicht des kationischen Polymers nicht so hoch ist und es als ein Dispergiermittel wirkt, kann die weitere Zugabe des kationischen Polymers die Viskosität verringern, um ein "redispergiertes System" zu erzeugen. Diese Kurve der Viskosität gegen die Konzentration des kationischen Polymers wird gewöhnlicherweise eine hohe maximale Viskosität aufweisen, welche im Bereich des Punkts der Nulladung auftritt, wenn die Teilchen ihre Ladung neutralisiert haben. Sobald die Teilchen beginnen, eine positive Ladung zu zeigen, beginnt auch die Viskosität wegen der Redispersion abzunehmen. Diese Viskositätskurve ist als "Breakover"-Kurve (Kippkurve) bezeichnet worden. Beispiele dieser "Breakover"-Kurven sind in den Fig. 1 bis 6 gezeigt.
  • Fig. 1 zeigt die Breakover- und Zetapotential-Kurve von mit Polymer A behandeltem Klondyketon.
  • Fig. 2 zeigt die Breakover- und Zetapotential-Kurve von mit Polymer A behandeltem TiO&sub2; vom Rutiltyp.
  • Fig. 3 zeigt die Breakover- und Zetapotential-Kurve von mit Polymer A behandeltem CaCO&sub3;.
  • Fig. 4 zeigt die Breakover- und Zetapotential-Kurve von mit Polymer A behandelten Bentonitton.
  • Fig. 5 zeigt die Breakover-Kurve von mit Polymer A behandelten Hydrafine-Ton.
  • Fig. 6 zeigt die Breakover- und Zetapotential-Kurve von mit Polymer D behandeltem Klondyketon.
  • Die Beispiele erläutern die Erfindung.
    • Beispiel 1
  • Ein als Klondyketon bekannter Ton vom Kaolintyp wird mit dem Reaktionsprodukt von Bis(hexamethylentriamin) und Epichlorhydrin behandelt (Polymer A). Klondyketan wird normalerweise als ein Füllstoffton verwendet und hat eine größere Teilchengröße als für die Papierbeschichtung verwendeter Ton. Der Klondyketon wird wie folgt mit Polymer A behandelt, um ihn zu kationisieren: (a) 30 g Klondyketon werden in 100 ml Wasser dispergiert, (b) 0 bis 0,7 % Polymer A pro Gewichtseinheit Ton zunehmend zugegeben und (c) die Dispersion während etwa 30 Minuten gerührt.
  • Viskositäts- und Zetapotentialmessungen werden zu diesem Zeitpunkt durchgeführt.
  • Fig. 1 zeigt die Breakoverkurve (durchgezogene Kurve) und die Zetapotentialkurve (gestrichelte Kurve) für Klondyketon. Die Breakoverkurve geht durch ein Maximum und anschließend nimmt die Viskosität ab. Der Klondyketon wird bei etwa 29 % Feststoffen dispergiert. Aliquots werden periodisch genommen und verdünnt, um das Zetapotential zu messen. Die gestrichelte Kurve der Fig. 1 zeigt Zetapotentialmessungen, welche mit verdünnten Aliquots der für die Breakoverkurve verwendeten konzentrierten Probe ausgeführt worden sind.
  • Im ersten Teil der Breakoverkurve (Kippkurve) nimmt die Viskosität zu, während das negative Zetapotential gegen Null geht. Die maximale Viskosität tritt nahe dem Punkt der Nulladung auf. Nach diesem Punkt beginnt eine Redispersion einzutreten und die Viskosität nimmt erneut ab. Bei etwa 0,5 ml Polymer A ist die Viskosität minimal und das Zetapotential am höchsten. Dies ist der Punkt der maximalen Dispersion. An diesem Punkt ist die Viskosität niedriger als die Ausgangsviskosität.
    • Beispiel 2
  • TiO&sub2; wird durch Behandlung mit den Polymeren gemäß der vorliegenden Erfindung kationisiert. TiO&sub2; vom Rutiltyp wird mit Polymer A wie folgt behandelt: (a) 30 g TiO&sub2; vom Rutiltyp werden in 100 ml Wasser dispergiert, (b) 0 bis 0,4 % Polymer A pro Gewichtseinheit Ton zunehmend hinzugegeben und (c) die Dispersion während etwa 30 Minuten gerührt.
  • Die Viskosität wird gemessen und eine Kippkurve erzeugt.
  • Fig. 2 zeigt die Kippkurve (durchgezogene Kurve) und die Zetapotentialkurve (gestrichelte Kurve) für TiO&sub2; vom Rutiltyp. Die Viskosität der Enddispersion ist erheblich höher als das anfänglich dispergierte Material. Dies läßt den Schluß zu, daß sehr hoch konzentrierte Aufschlämmungen von TiO&sub2; durch Verwendung von Polymer A möglich sein können. Kationisches TiO&sub2; hat eine erhöhte Retention und eine erhöhte opazifierende Wirkung.
    • Beispiel 3
  • Fig. 3 zeigt die Kippkurve (durchgehende Kurve) und die Zetapotentialkurve (gestrichelte Kurve) für handelsüblich erhältlichen CACO&sub3;-Papierfüllstoff von OMYA, Inc. (Hydracarb ). Hydracarb wird mit Polymer A behandelt und auf eine ähnliche Weise gemäß den Beispielen 1 und 2 hergestellt. 30 g Hydracarb werden in 100 ml Wasser dispergiert und gerührt. 0 bis 0,7 % Polymer A pro Einheit Hydracarb R werden zunehmend zugesetzt. Die Viskosität wird anschließend gemessen. Die Kurve zeigt ein typisches Kippen. Vollständige Redispersion scheint bei etwa 0,6 ml (0,5 %) oder mehr einzutreten.
  • Wie in den Beispielen 1 bis 3 gezeigt kann vorliegende Erfindung verwendet werden, um anorganische Teilchen zu kationisieren. Einige der Verwendungen für diese kationischen Teilchen liegen in Papierbeschichtungen, Füllstoffen und Pigmenten.
    • Beispiel 4
  • Dieses Beispiel zeigt den kationischen Charakter von behandeltem Kaolin in sauerem bis alkalischem pH-Bereich. Eine 10%-ige Dispersion von Kaolinton, einem Ton niederer Ionenaustauschkapazität, der nicht stark in Wasser quillt, wird durch Ultrabeschallung in Wasser bei neutralem pH dispergiert. Das Zetapotential wird mit einem Laser-Zee-Meter wie vorstehend gemessen. Unbehandelter Kaolin hat ein Zetapotential von -31 mV. Nach Behandlung der Kaolindispersion mit den kationischen Polymeren wurde die Ladungsumkehr wie in Tabelle 1 gezeigt beobachtet. Tabelle 1 Polymer % Behandlung ph Zetapotential (m Volt)
  • Wie die Ergebnisse zeigen, sind die Polymere A und C ziemlich stabil bei etwa ph 4 bis etwa pH 9. Polymere A und C bewahren einen hohen Anteil Ihrer Ladung bei hohem ph, wohingegen Polymer B viele schwache Amingruppen aufweist, so daß logischerweise sein Zetapotential bei hohem pH abnimmt.
    • Beispiel 5
  • Bentonit ist ein Beispiel eines Tons von hoher Ionenaustauschkapazität. Er wird in die Montmorillonit-Familie klassifiziert. Bentonit, insbesondere in der Natriumaustauchform quillt dramatisch in Wasser. Wenn dies zugelassen wird, ist es sehr schwierig, die Ladung durch Adsorption an ionischen Spezies zu neutralisieren. Es würde daher sogar erheblich schwieriger sein, die Ladung des Bentonits umzukehren, insbesondere nachdem der Ton hydratisiert ist.
  • Eine kationische Bentonitaufschlämmung mit 2 % Feststoffen wird auf herkömmliche Weise hergestellt. Polymer A wird der Tonsuspension in Inkrementen zugesetzt; bei jeder Zugabe während 10 Minuten gerührt und die Viskosität und das Zetapotential gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Polymer A/Ton Viskosität @ 20 rpm kein Polymer Ton
  • Wenn Polymer A dem Wasser vor der Zugabe von dem Ton zugegeben wurde, würde der Ton nicht dispergieren, stattdessen würde er absinken. Eine redispergierte, kationische Form von Bentonit wird bei 0,0769 Polymer A/g Ton oder 7,6 % erreicht. Die Kipp- (durchgehende Kurve) und Zetapotential-(gestrichelte Kurve) Kurven sind in der Fig. 4 gezeigt.
  • Der kationische Bentonit wird anschließend als ein Füllstoff in einem Zeitungspapier-Handfolienexperiment bei einer 3 % Beladung verwendet. Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften des Zeitungspapiers, wenn kationischer Bentonit als ein Füllstoff verwendet wird. Tabelle 3 Probe zurückgehaltener Füllstoff Weißgrad Opazität Trockenziehen Naßziehen Kontrolle (Zeitungspapier) Bentonit Kationischer Bentonit
  • Die Retention wird erhöht und die Zugeigenschaften kehren zurück. Tatsächlich werden die Zugeigenschaften erhöht, was entgegen dem zu erwarten ist, wenn irgendein Füllstoff verwendet wird.
  • Kationische Bentonite können ebenfalls als Radikalfänger für anionischen Abfall und als mikropartikuläre Retentionshilfsstoffe nützlich sein.
    • Beispiel 6
  • Eine kationische Papierbeschichtung wird durch Kationisierung eines Beschichtungspigments und unter Verwendung eines kationischen Viskosifizierbindemittels formuliert. Hydrafine- Ton, ein herkömmlicher Beschichtungston mit einer Teilchengröße von 90 bis 92 Gew.-% weniger als 2 um (microns) der J.M. Huber Corporation, Ton Division, wird wie nachfolgend behandelt, um ihn zu kationisiern.
  • 132 g Hydrafine-Ton wird zu 510 g Wasser gegeben und mit einem mit Cowlesblatt ausgestattetem Caframo-Rührer gerührt. Nachdem der gesamte Ton zugegeben ist werden 18 g Polymer A (38 % Feststoff) der Aufschlämmung zugegeben und während 10 Minuten gemischt. Die Tonpolymer A-Aufschlämmung wird während 30 Minuten bei 2500 rpm zentrifugiert und der Überstand dekantiert. Das Zentrifugat wird in einem Ofen bei 105ºC während 4 Stunden getrocknet. Die Probe wird anschließend abgekühlt und mit Mörser und Pistill zerkleinert. Der getrocknete Ton wird anschließend zur Herstellung einer 60 %-igen Feststoffdispersion (120 g Polymer A behandeltem Ton in 80 g destilliertem Wasser) verwendet.
  • Der behandelte Ton wird anschließend in eine kationische Papierbeschichtung wie folgt eingebracht.
  • Acht Teile Staley J-4 Stärke/100 Teile Ton werden der Hydrafine-Tonaufschlämmung zugesetzt, wobei eine Brookfieldviskosität von 2 Pa s (2000 cps) bei 100 rpm (unter Verwendung einer Spindel # 6) erhalten wird. Ein Aliquot der Beschichtung wird verdünnt, um eine Zetapotential-Messung mit einem Laser-Zee- Meter, Modell 501, durchzuführen. Das Zetapotential wird +40,9 mV gemessen, was einen hohen kationischen Charakter anzeigt.
  • Die Kippkurve ist in der Fig. 5 gezeigt.
    • Beispiel 7
  • Eine gemessene Menge Siliciumdioxid oder Silicatpigment wird unter Rühren destilliertem Wasser zugegeben, um eine Dispersion eines wie in Tabelle 4 gezeigten gewissen Feststoffgehalts zu bilden. Die Dispersionen werden während 30 Minuten gerührt. Polymer A wird inkrementell der Pigmentdispersion zugegeben. Bei jeder Zugabe wird die Dispersion während 10 Minuten gerührt und das Zetapotential gemessen. Die durch Ihre Markennamen in Tabelle 4 gezeigten Siliciumdioxide oder Silicate sind handelsüblich von der J. M. Huber Corporation erhältlich. Es sind alles synthetische amorphe prezipitierte Siliciumdioxide oder Silicate. Zeofreer 80 ist Siliciumdioxid, Hydrex und Huberfil 96 sind Natriummagnesiumaluminosilicate und Hysnap ist Natriummagnesiumaluminiosilicat. Tabelle 4 Siliciumoxid oder Silicat Gew.-% Polymer/Gew.-% Pigment % Feststoff Zeofree Huberfil Hydrex Hysnap
  • Die benötigten Behandlungen, um +20 bis +25 zu erzielen, können von 0,2 % bis 7,6 % variieren. Die meisten Behandlungen sind weniger als 2 %.
  • Zeolex 23P ist ein handelsüblich erhältliches Natriumaluminosilicat der J. M Huber Corporation, welches ebenfalls mit Polymer A kationisiert werden kann. Wenn dieses in Zeitungspapier bei einer 3 % Beladung als ein Füllstoff verwendet wird, werden die Opazität und das Naßziehen wie in Tabelle 5 gezeigt erhöht. Tabelle 5 Probe Weißgrad Opazität Trockenziehen Naßziehen Kontrolle (Zeitungspapier) Zeolex Kationisches Zeolex
    • Beispiel 8
  • Dieses Beispiel zeigt die Kationisierung eines Tons vom Kaolintyp mit dem Umsetzungprodukt von Methyldiallylamin und Epichlorhydrin (Polymer D). Eine Tonaufschlämmung mit einer Endkonzentration von 50% Feststoff wird hergestellt und gemäß Beispiel 1 mit der in der nachfolgenden Tabelle 6 angegebenen Menge an Polymer D behandelt . Das Zetapotential einer jeden Probe wird bestimmt und ist ebenfalls in der Tabelle 6 gezeigt. Fig. 6 zeigt die Zetapotentialkurve bezogen auf die in der Tabelle 6 angegebenen Daten. Tabelle 6 Polymer D g/g Ton

Claims (8)

1. Füllstoff- oder Pigmentdispersion zur Verwendung in der Papierherstellung, die ein Kaolin, einen Bentonit, Titandioxid, Calciumcarbonat oder ein synthetisches amorphes Siliciumdioxid oder Siliciumaluminate enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein wasserlösliches kationisches Polymer umfaßt, das aus von 30 bis 80% aus den viergliedrigen cyclischen quaternären, die Struktur
enthaltenden Azetidiniumionen, in denen R&sub1; und R&sub2; Reste der Polymerkette sind, und den fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen mit der Struktur 5-gliedriger Ring
in denen R eine C&sub1;-C&sub5;-Alkylgruppe ist, ausgewählt ist, wobei die die viergliedrigen cyclischen Azetidiniumionen enthaltenden kationischen Polymeren durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit einer aus (i) einem Polyalkylenpolyamin, (ii) einem aus Adipinsäure und Diethylentriamin sich herleitenden Aminopolyamid und (iii) einem sich aus der Umsetzung von Diethylentriamin mit Cyanoguanidin herleitenden Kondensat ausgewählten Verbindung hergestellt sind, und wobei die die fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen enthaltenden kationischen Polymeren durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Methyldiallylamin hergestellt worden sind.
2. Dispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das R in dem fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ion eine C&sub1;-C&sub3;-Alkylgruppe ist.
3. Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche kationische Polymer von 50 bis 80% cyclische quaternäre Gruppen aufweist.
4. Dispersion nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion 20 bis 60 Gew.-% Feststoffe des Füllstoffs oder Pigments und 0,1 bis 8 Gew.-% des wasserlöslichen kationischen Polymers, bezogen auf das Gewicht des Pigments oder Füllstoffs, enthält.
5. Dispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche kationische Polymer das Reaktionsprodukt von Bis(hexamethylentriamin) [BHMT] und Epichlorhydrin umfaßt, in welchem das Verhältnis von Epichlorhydrin zu Bis(hexamethylentriamin) [BHMT] von 2,5/1 bis 7,5/1 ist.
6. Dispersion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche kationische Polymer das Reaktionsprodukt von Methyldiallylamin und Epichlorhydrin umfaßt.
7. Dispersion nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer etwa 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf Pigment, des Reaktionsproduktes von Bis (hexamethylentriamin) [BHMT] und Epichlorhydrin umfaßt, in welchem das Verhältnis von Epichlorhydrin zu Bis(hexamethylentriamin) [BHMT] von 2,5/1 bis 7,5/1 ist.
8. Verfahren zum Kationisieren von Füllstoffen oder Pigmenten zur Verwendung bei Papierherstellungsverfahren durch Zusetzen einer wirksamen Menge eines wasserlöslichen kationischen Polymers, enthaltend das Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin mit einer aus den viergliedrigen cyclischen quaternären, die Struktur
enthaltenden Azetidiniumionen, in denen R&sub1; und R&sub2; Reste der Polymerkette sind, und den fünfgliedrigen cyclischen quaternären Ionen mit der Struktur 5-gliedriger Ring
in denen R eine C&sub1;-C&sub5;-Alkylgruppe ist, ausgewählten Verbindung zu einem aus Kaolin, Bentonit, Titandioxid, Calciumcarbonat, Siliciumdioxiden und Siliciumaluminaten ausgewählten Füllstoff oder Pigment und Behandeln dieser Füllstoffe oder Pigmente mit einem wasserlöslichen kationischen Polyamidharz.
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