DE102012111719A1 - Preparation, useful in sheet-shaped substrate for producing decorative paper, decorative laminate and/or decorative coating material, comprises finely divided inorganic pigment, and microcapsules formed in the presence of inorganic pigment - Google Patents

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Abstract

Preparation comprises a finely divided inorganic pigment, and microcapsules, which are formed in the presence of finely divided inorganic pigment. An independent claim is included for a sheet-shaped substrate comprising the preparation.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung, die ein anorganisches Pigment und Mikrokapseln enthält, sowie blattförmige Substrate auf Zellstoffbasis, die diese Zubereitung enthalten.The invention relates to a process for the preparation of a preparation containing an inorganic pigment and microcapsules and to sheet-like pulp-based substrates containing this preparation.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Mineralische Pigmente werden in einer Vielzahl von Anwendungen insbesondere zur Erzeugung von undurchsichtigen Materialien und zur Einfärbung von Materialien eingesetzt. Die Undurchsichtigkeit oder Opazität wird dabei durch Lichtstreuung an den Pigmentteilchen verursacht. Für ein hohes Lichtstreuvermögen ist es einerseits vorteilhaft, Pigmentteilchen mit einer bestimmten Größe und einer engen Größenverteilung zu verwenden. Des Weiteren ist es auch vorteilhaft, wenn die lichtstreuenden Pigmentteilchen möglichst gleichmäßig in dem undurchsichtig zu machenden Medium verteilt sind. Zusammenballungen der Pigmentteilchen vermindern die Lichtstreuung. Insbesondere beim Einbringen von Pigmenten bei der Papierherstellung beobachtet man aber üblicherweise eine Zusammenballung der Pigmentteilchen mit der Folge, dass es mikroskopische Bereiche im Papier gibt, in denen sehr viele Pigmentteilchen dicht beieinander angeordnet sind. Andere Bereiche im Blatt enthalten dagegen nur wenige Pigmentteilchen mit der Folge, dass durch solche Bereiche das Licht weitgehend ungehindert und nicht gestreut durchtritt. Aus dieser Ungleichverteilung folgt eine verringerte Opazität des Papiers, die mit einem erhöhten Einsatz des Pigments kompensiert werden muss. Dies bedeutet neben einem höheren Materialeinsatz häufig auch eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Papierblatts. Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, die gleichmäßige Verteilung von Pigmentteilchen zu verbessern.Mineral pigments are used in a variety of applications, in particular for the production of opaque materials and for the coloring of materials. The opacity or opacity is caused by light scattering on the pigment particles. On the one hand, for high light scattering power, it is advantageous to use pigment particles having a specific size and a narrow size distribution. Furthermore, it is also advantageous if the light-scattering pigment particles are distributed as uniformly as possible in the medium to be rendered opaque. Clusters of pigment particles reduce light scattering. In particular, when introducing pigments into papermaking, however, a conglomeration of the pigment particles is usually observed with the consequence that there are microscopic areas in the paper in which a large number of pigment particles are arranged close to one another. In contrast, other areas in the leaf contain only a few pigment particles, with the result that the light passes through such areas largely unhindered and not scattered. From this unequal distribution follows a reduced opacity of the paper, which must be compensated with an increased use of the pigment. In addition to a higher use of material, this frequently also means a deterioration in the mechanical properties of the paper sheet. Various proposals have been made to improve the uniform distribution of pigment particles.

Gemäß der US 2009/107362 A1 wird die Oberfläche von Titandioxid-Pigmentteilchen mit anorganischen Nanopartikeln, bevorzugt Zinkoxid-Nanopartikeln, belegt, die als Abstandshalter funktionieren und ein allzu dichtes Zusammenballen der Titandioxid-Pigmentpartikel zum Beispiel in Anstrichen und Beschichtungen verhindern. Wegen der geringen Größe der Abstandshalter ist der Effekt in einem nur vergleichsweise gering gefüllten System wie Papier nicht ausreichend.According to the US 2009/107362 A1 For example, the surface of titanium dioxide pigment particles is coated with inorganic nanoparticles, preferably zinc oxide nanoparticles, which function as spacers and prevent too dense aggregation of the titanium dioxide pigment particles, for example in paints and coatings. Because of the small size of the spacers, the effect is not sufficient in a system that is only comparatively slightly filled, such as paper.

Die US 4 608 401 beschreibt das Bedecken von Titandioxidteilchen mit einer voluminösen Polymerhülle, um den Abstand zwischen den Teilchen zu vergrößern. In ähnlicher Weise wird in der US 2006/009546 A1 die Ummantelung von Pigmenten mit mehrlagigen Polymerhüllen beschrieben. Auch in DE 199 61 964 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen Dispersion von Kompositpartikeln, bestehend aus einem feinteiligen anorganischen Feststoff und einem Polymersiat, beschrieben. Für Anwendungen in porösen Systemen mit vergleichsweise geringen Pigmentfüllgraden sind die beschriebenen Lehren aber nicht vorteilhaft einsetzbar, weil einerseits die erzielbaren Abstände zwischen den Pigmentteilchen zu gering sind und andererseits das Porenvolumen des Mediums durch die weichen Polymerlatexbestandteile der Pigmentzubereitung verringert wird.The US 4,608,401 describes covering titanium dioxide particles with a voluminous polymer shell to increase the distance between the particles. Similarly, in the US 2006/009546 A1 describes the coating of pigments with multilayer polymer shells. Also in DE 199 61 964 A1 discloses a process for producing a stable dispersion of composite particles consisting of a finely divided inorganic solid and a polymerate. For applications in porous systems with comparatively low pigment fill levels, however, the described teachings can not be used advantageously because, on the one hand, the achievable distances between the pigment particles are too low and, on the other hand, the pore volume of the medium is reduced by the soft polymer latex components of the pigment preparation.

In der US 2008/266646 A1 wird die Herstellung von mikroverkapselten Pigmentpartikeln wie Ruß und Titandioxid zur Herstellung elektrophoretischer Displays beschrieben. In der genannten Ausführungsform sind die Pigmentteilchen in einem hochsiedenden Öl dispergiert. Ziel ist dabei nicht, eine hohe Deckkraft und Opazität der Pigmentteilchen durch die Zubereitungsform zu bewirken, was durch den vergleichsweise hohen Brechungsindex des Dispergiermediums Öl auch nicht erwartet wird.In the US 2008/266646 A1 the production of microencapsulated pigment particles such as carbon black and titanium dioxide for the production of electrophoretic displays is described. In the mentioned embodiment, the pigment particles are dispersed in a high-boiling oil. The aim is not to bring about a high opacity and opacity of the pigment particles by the preparation form, which is not expected due to the comparatively high refractive index of the dispersing medium oil.

Die DE 103 44 660 A1 beschreibt verkapselte Pigmente, die aus einer äußeren wasserlöslichen Hülle und einem Kern aus organischen und/oder anorganischen Pigmenten und gegebenenfalls Lösemittel und/oder üblichen Additiven bestehen. Die Verkapselung erfolgt durch Filmbildner aus wasserlöslichen Harzen, Cellulose und Cellulosederivative, Zucker, Sorbit, Stärke, Alginate und/oder Chitosan, insbesondere Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon.The DE 103 44 660 A1 describes encapsulated pigments which consist of an outer water-soluble shell and a core of organic and / or inorganic pigments and optionally solvents and / or customary additives. The encapsulation is carried out by film formers of water-soluble resins, cellulose and cellulose derivatives, sugar, sorbitol, starch, alginates and / or chitosan, in particular polyvinyl alcohol or polyvinylpyrrolidone.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zubereitungsform für ein Pigment zu finden, deren Anwendung in einem blattartigen Material eine homogene Verteilung des Pigments und damit eine hohe Deckkraft oder Opazität ermöglicht.It is therefore an object of the invention to find a formulation for a pigment whose application in a sheet-like material allows a homogeneous distribution of the pigment and thus a high hiding power or opacity.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Zubereitungsform eines anorganischen Pigments, in der Pigmentteilchen und Mikrokapseln als Dispersion vorliegen, wobei die Mikrokapseln in Gegenwart des feinteiligen anorganischen Pigments gebildet sind. This object is achieved by a preparation of an inorganic pigment in which pigment particles and microcapsules are present as a dispersion, wherein the microcapsules are formed in the presence of the finely divided inorganic pigment.

Gegenstand der Erfindung ist somit auch eine Pigment-Zubereitung, enthaltend ein feinteiliges anorganisches Pigment und Mikrokapseln, wobei die Pigment-Zubereitung erhalten wird durch Dispergieren eines feinteiligen anorganischen Pigments in der wässrigen Phase einer Wasser-in-Öl-Emulsion oder in der nichtwässrigen Phase einer Öl-in-Wasser-Emulsion und Bildung von Mikrokapseln in Gegenwart des feinteiligen anorganischen Pigments.The invention thus also provides a pigment preparation containing a finely divided inorganic pigment and microcapsules, the pigment preparation being obtained by dispersing a finely divided inorganic pigment in the aqueous phase of a water-in-oil emulsion or in the nonaqueous phase of a Oil-in-water emulsion and formation of microcapsules in the presence of the finely divided inorganic pigment.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein blattartiges Substrat auf Zellstoffbasis, das ein anorganisches Pigment in einer Zubereitung enthält, die Pigmentteilchen und Mikrokapseln enthält, die in Gegenwart zumindest eines Teils der Pigmentteilchen gebildet wurden. De Mikrokapseln sind in Gegenwart des feinteiligen anorganischen Pigments gebildet worden.The invention further provides a pulp-based sheet-like substrate containing an inorganic pigment in a preparation containing pigment particles and microcapsules formed in the presence of at least a portion of the pigment particles. The microcapsules have been formed in the presence of the finely divided inorganic pigment.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung einer Pigmentzubereitung, die ein anorganisches Pigment in einer Zubereitung enthält, die neben den Pigmentteilchen Mikrokapseln enthält, die in Gegenwart zumindest eines Teils der Pigmentteilchen gebildet wurden, in dekorativen Beschichtungen, Anstrichmitteln und Lacken.Finally, the invention relates to the use of a pigment preparation which contains an inorganic pigment in a preparation which, in addition to the pigment particles, contains microcapsules which have been formed in the presence of at least part of the pigment particles in decorative coatings, paints and varnishes.

Überraschend wurde gefunden, dass der Einsatz einer erfindungsgemäßen Zubereitung von Pigmentteilchen und Mikrokapseln, die in Gegenwart von Pigmentteilchen gebildet wurden, bei der Herstellung blattförmiger Substrate auf Zellstoffbasis eine erhöhte Opazität bewirkt. Die damit erreichte Opazität ist deutlich erhöht gegenüber dem Einsatz gleicher Mengen Pigmentteilchen und Mikrokapseln, die nicht in Gegenwart der Pigmentteilchen hergestellt wurden. Auch wenn der Effekt nicht im Detail verstanden wird, wird angenommen, dass sich die Pigmentteilchen bei der Herstellung der Mikrokapseln in der Kapselwand, im Inneren der Mikrokapseln oder angelagert an die Kapselwand anreichern und so vor einer Zusammenballung bei der Bildung des blattförmigen Substrates geschützt sind.It has surprisingly been found that the use of a preparation according to the invention of pigment particles and microcapsules, which have been formed in the presence of pigment particles, produces increased opacity in the production of sheet-like cellulose-based substrates. The resulting opacity is significantly increased compared to the use of equal amounts of pigment particles and microcapsules, which were not prepared in the presence of the pigment particles. Although the effect is not understood in detail, it is believed that the pigment particles accumulate in the capsule wall, in the interior of the microcapsules or attached to the capsule wall in the production of the microcapsules and are thus protected from aggregation in the formation of the sheet substrate.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Für die Zwecke der Erfindung versteht man unter dem Begriff Pigmente feinteilige mineralische Stoffe, die natürlich oder synthetisch gewonnen werden und zu Farbgebungszwecken oder als Füllstoff verwendbar sind.For the purposes of the invention is meant by the term pigments finely divided mineral substances, which are obtained naturally or synthetically and are suitable for coloring purposes or as a filler.

Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung anwenden auf mineralische Pigmente, die zur Erhöhung der Opazität in Anstrichen und Beschichtungen, in blattförmigen Materialien wie Papier oder Kunststofffolie oder dergleichen eingesetzt werden.The invention can be applied particularly advantageously to mineral pigments which are used to increase the opacity in paints and coatings, in sheet-like materials such as paper or plastic film or the like.

Solche Pigmente können beispielsweise Kaoline, Calciumcarbonat in seiner natürlichen Form wie Kalkstein, Marmor oder Dolomitstein, gefälltes Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Talkum, Silica, Aluminiumoxid und deren Gemische sein. Wegen der hohen Deckkraft und Opazität wird Titandioxid für viele Anwendungen bevorzugt.Such pigments may be, for example, kaolins, calcium carbonate in its natural form, such as limestone, marble or dolomite, precipitated calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, talc, silica, alumina and mixtures thereof. Because of its high hiding power and opacity, titanium dioxide is preferred for many applications.

Neben weißen oder farblosen Pigmenten lässt sich die Erfindung auch vorteilhaft auf farbige anorganische Pigmente anwenden, beispielsweise auf solche auf Eisenoxid-Basis.In addition to white or colorless pigments, the invention can also be advantageously applied to colored inorganic pigments, for example those based on iron oxide.

Die Teilchengröße der Pigmente, die in erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten sind, liegt im Bereich von 100 nm bis 10 μm, bevorzugt im Bereich 200 nm bis 3 μm. Für die Fälle, in denen die Pigmentpartikel eine nicht-sphärische Form aufweisen, wird unter „Teilchengröße” der Durchmesser einer mit dem Teilchen volumengleichen Kugel verstanden.The particle size of the pigments contained in preparations according to the invention is in the range from 100 nm to 10 .mu.m, preferably in the range from 200 nm to 3 .mu.m. For the cases in which the pigment particles have a non-spherical shape, "particle size" is understood to mean the diameter of a sphere which is the same volume as the particle.

Die erfindungsgemäße Pigmentzubereitung enthält neben den Pigmenten Mikrokapseln. Für die Zwecke der Erfindung versteht man unter dem Begriff Mikrokapseln Hohlkörper, deren Hülle vorwiegend aus einem festen Stoff, vorzugsweise einem Kunstharz oder einem hochmolekularen organischen Stoff natürlichen Ursprungs, gebildet ist. In einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Hülle aber auch vorwiegend aus einem mineralischen festen Stoff, beispielsweise Siliziumdioxid, bestehen.The pigment preparation according to the invention contains microcapsules in addition to the pigments. For the purposes of the invention is meant by the term microcapsules hollow body whose shell is mainly made of a solid material, preferably a synthetic resin or a high molecular weight organic material of natural origin. In a particular embodiment of the invention, however, the sheath can also consist predominantly of a mineral solid substance, for example silicon dioxide.

Das zahlenmäßige Verhältnis von Pigmentteilchen und Mikrokapselm kann im Mittel bei unter 500:1, vorzugsweise unter 100:1 Pigmentteilchen je Mikrokapsel liegen. Der mittlere innere Durchmesser der Mikrokapseln kann um den Faktor 1 bis 100 größer sein als der mittlere Durchmesser der darin enthaltenen Pigmentteilchen. Vorzugsweise wird ein Innendurchmesser der Mikrokapsel mindestens doppelt so groß sein wie das Pigmentteilchen. Besonders bevorzugt werden Innendurchmesser, die größer als der fünffache Pigmentteilchendurchmesser sind. Das Gewichtsverhältnis von Kapselmaterial zu Pigment beträgt 1:10 bis 10:1, vorzugsweise 4:1 bis 1:1.The numerical ratio of pigment particles and microcapsule may be on average below 500: 1, preferably below 100: 1 pigment particles per microcapsule. The mean inner diameter of the Microcapsules may be larger by a factor of 1 to 100 than the average diameter of the pigment particles contained therein. Preferably, an inner diameter of the microcapsule will be at least twice as large as the pigment particle. Internal diameters which are greater than five times the pigment particle diameter are particularly preferred. The weight ratio of capsule material to pigment is 1:10 to 10: 1, preferably 4: 1 to 1: 1.

In einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das restliche Innenvolumen der Mikrokapseln im Endprodukt mit Luft oder Wasser gefüllt.In a particular embodiment of the invention, the residual internal volume of the microcapsules in the final product is filled with air or water.

Die Mikrokapseln können vollständig geschlossene Körper sein, sie können in ihrer Oberfläche aber auch Öffnungen aufweisen.The microcapsules may be completely closed bodies, but they may also have openings in their surface.

Bevorzugt werden Mikrokapseln, deren Oberfläche keine Öffnungen aufweisen.Preference is given to microcapsules whose surface has no openings.

Die Herstellung der Mikrokapseln erfolgt nach an sich bekannten Verfahren der Sprühtrocknung oder der Polymerverkapselung im Rührkessel durch Grenzflächenpolymerisation oder -vernetzung. Solche Verfahren sind beispielsweise beschrieben in „H. Mollet und A. Grubemann: Formulierungstechnik”, Weinheim (2006), Seiten 241 bis 252 .The preparation of the microcapsules is carried out by per se known methods of spray drying or polymer encapsulation in the stirred tank by interfacial polymerization or crosslinking. Such methods are described, for example, in "H. Mollet and A. Grubemann: Formulation Technology ", Weinheim (2006), pages 241 to 252 ,

Als Hüllmaterialien sind dabei Harze wie Polymethylmethacrylate, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polystyrol (PS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyamid (PA) geeignet. Besonders bevorzugt wird als Hüllmaterial Melamin-Formaldehydharz eingesetzt. Die Kapselbildung kann wie in der DE 198 35 114 A1 beschrieben bei einem pH-Wert von 3 bis 5 erfolgen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hüllmaterialien organische Stoffe oder Stoffgemische, die als natürliche Rohstoffe gewonnen oder aus solchen hergestellt sind, wie Stärke, Dextrine, Gelatine, Chitosan, Cellulose und deren Derivate wie Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxypropylcellulose (HPC) oder Methylhydroxycellulose (MHC). In einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung kann das Hüllenmaterial auch vorwiegend ein anorganischer Feststoff wie Silica sein.As shell materials, resins such as polymethyl methacrylates, polyurethanes, polyureas, polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA) are suitable. Particularly preferred melamine-formaldehyde resin is used as the shell material. The capsule formation can as in the DE 198 35 114 A1 described at a pH of 3 to 5 done. According to a further preferred embodiment of the invention, the shell materials are organic substances or mixtures obtained as natural raw materials or produced from such as starch, dextrins, gelatin, chitosan, cellulose and their derivatives such as carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose (HPC) or Methylhydroxycellulose (MHC). In a particular embodiment of the invention, the shell material may also be predominantly an inorganic solid such as silica.

Die Herstellung der Mikrokapseln erfolgt erfindungsgemäß in Gegenwart zumindest eines Teils der Pigmentteilchen, vorzugsweise in Gegenwart der gesamten Menge der Pigmentteilchen. Die Pigmentteilchen können beispielsweise als wässrige Dispersion vorliegen, aus der mit Hilfe geeigneter Netzmittel und Verfahren eine Wasser-in-Öl-Emulsion hergestellt wird. Die Bildung der polymeren Hülle erfolgt an der Öl-Wasser-Grenzfläche durch Fällungs-, Gelbildungs-, Vernetzungs- oder Polymerisationsreaktionen. Die Pigmentteilchen können aber auch in der wässrigen Phase einer Öl-in-Wasseremulsion vorliegen, in der die Mikrokapseln an der Grenzfläche gebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Pigmentteilchen in die nichtwässrige Phase einer Öl-in-Wasser- oder Wasser-in-Öl-Emulsion eingebracht, bevor die Bildung der Mikrokapseln erfolgt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen mikroverkapselten Pigmente kann in allen Anwendungsbereichen erfolgen, in denen ein gleichmäßiges Einbringen eines Pigments in eine Matrix erfolgt und in denen ein Zusammenballen der Pigmentteilchen vermieden werden soll. Solche Einsatzbereiche umfassen das Einfärben von plastischen und elastischen Kunststoffmassen, Beschichtungsmassen insbesondere für dekorative Beschichtungen, Lacken und Anstrichfarben. Weiterhin vorteilhaft ist der Einsatz der mikroverkapselten Pigmente als Füllstoff bei der Papierherstellung, da damit eine wesentliche Verbesserung bei der Gleichmäßigkeit der Pigmentverteilung und damit eine Erhöhung der Opazität des Papierblatts erzielt werden kann. Erfindungsgemäße mikroverkapselte Pigmente werden besonders vorteilhaft als Füllstoff und als Imprägnierungs- und Beschichtungsmasse für Dekorrohpapiere und Dekorfolien eingesetzt.The preparation of the microcapsules according to the invention is carried out in the presence of at least a portion of the pigment particles, preferably in the presence of the total amount of the pigment particles. The pigment particles can be present, for example, as an aqueous dispersion from which a water-in-oil emulsion is prepared by means of suitable wetting agents and processes. The formation of the polymeric shell occurs at the oil-water interface by precipitation, gelation, crosslinking or polymerization reactions. However, the pigment particles may also be present in the aqueous phase of an oil-in-water emulsion in which the microcapsules are formed at the interface. In another embodiment of the invention, the pigment particles are incorporated into the non-aqueous phase of an oil-in-water or water-in-oil emulsion prior to the formation of the microcapsules. The use of the microencapsulated pigments according to the invention can be carried out in all application areas in which uniform introduction of a pigment into a matrix takes place and in which agglomeration of the pigment particles is to be avoided. Such applications include the coloring of plastic and elastic plastic compositions, coating compositions in particular for decorative coatings, paints and paints. Also advantageous is the use of the microencapsulated pigments as a filler in papermaking, as it can be achieved a significant improvement in the uniformity of the pigment distribution and thus an increase in the opacity of the paper sheet. Microencapsulated pigments of the invention are used particularly advantageously as a filler and as impregnating and coating composition for decorative base papers and decorative films.

Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following embodiments serve to further explain the invention.

BEISPIELEEXAMPLES

Zubereitung A (Erfindung): Dispersion von Mikrokapseln hergestellt in Gegenwart von wässrig dispergiertem TitandioxidPreparation A (Invention): Dispersion of microcapsules prepared in the presence of aqueous dispersed titanium dioxide

Titandioxiddispersion: 146 g TiO2 (Ti-Pure® R-796+ Laminate Grade Titanium Dioxide Pigment, Hersteller DuPont) werden mit 254 g Wasser vermischt und mit einem Rotor-Stator-Dispergiersystem ULTRA-TURRAX® Modell T25 fünf Minuten lang bei 9600 Umdrehungen pro Minute (U/min) dispergiert, der pH-Wert der Dispersion wird anschließend mit 10 Gew.-% Natriumhydroxidlösung auf 8,5 eingestellt. Der Feststoffgehalt der so erhaltenen Dispersion beträgt 36,5 Gew.-%.Titanium dioxide dispersion: 146 g TiO2 (Ti-Pure ® R-796 + laminates Grade Titanium Dioxide pigment manufacturer DuPont) are mixed with water with 254 g and with a rotor-stator dispersion ULTRA-TURRAX ® Model T25 for five minutes at 9600 revolutions per minute (RPM), the pH of the dispersion is then adjusted to 8.5 with 10 wt .-% sodium hydroxide solution. The solids content of the dispersion thus obtained is 36.5% by weight.

Vorkondensat: 87,8 g (entsprechend 17,6 g Feststoff) LUPASOL® PA 140 (Polymer auf Basis Acrylamidosulfonat, Hersteller BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland) und 93,6 g (entsprechend 65,5 g Feststoff) LURACOLL® SD (methoxymethyliertes Melamin, Hersteller BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland) werden mit Wasser auf 500 g aufgefüllt und bei 30°C unter Rühren Ameisensäure bis zu einem pH-Wert von 4,1 ± 0,5 zugefügt. Die Mischung wird für weitere 60 Minuten bei 30°C gerührt, bis eine sichtbare Trübung eintritt. Precondensate: 87.8 g (corresponding to 17.6 g solid) LUPASOL ® PA 140 (polymer based Acrylamidosulfonat, manufacturer BASF SE, Ludwigshafen, Germany) and 93.6 g (corresponding to 65.5 g solid) LURACOLL ® SD (methoxymethylated Melamine, manufactured by BASF AG, Ludwigshafen, Germany) are made up to 500 g with water and formic acid is added at 30 ° C. with stirring to a pH of 4.1 ± 0.5. The mixture is stirred for an additional 60 minutes at 30 ° C until visible turbidity occurs.

Kapselbildung: Mit der gesamten Vorkondensatmenge (500 g mit 83,1 g Feststoff) werden 100 g (entsprechend 36,5 g Titandioxid) der im ersten Schritt hergestellten Titandioxiddispersion vermischt und anschließend 136 g n-Hexan zugefügt und mittels eines Dispergierscheibenrührers bei 6000 U/min 15 Minuten lang emulgiert. Die erhaltene Emulsion wird 60 Minuten bei 30°C mit 1000 U/min weiter gerührt, die Temperatur mit einer Aufheizrate von 2°C/min auf 90°C gesteigert und dann 90 Minuten weiter gerührt. Dabei vernetzt das Melaminharz und n-Hexan verdampft. Nach dem Abkühlen auf 50°C wird die Dispersion mit Natriumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von > 8 eingestellt. Man erhält eine Dispersion von Mikrokapseln mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% und einem Titandioxidgehalt von 6 Gew.-%.Capsule formation: 100 g (corresponding to 36.5 g of titanium dioxide) of the titanium dioxide dispersion prepared in the first step are mixed with the entire amount of precondensate (500 g with 83.1 g of solid), and then 136 g of n-hexane are added and the mixture is stirred at 6000 rpm using a dispersing disk stirrer. Emulsified for 15 minutes. The emulsion obtained is further stirred for 60 minutes at 30 ° C. at 1000 rpm, the temperature is raised to 90 ° C. at a rate of 2 ° C./min and then further stirred for 90 minutes. This melts the melamine resin and evaporated n-hexane. After cooling to 50 ° C., the dispersion is adjusted to a pH of> 8 with sodium hydroxide solution. This gives a dispersion of microcapsules having a solids content of 20 wt .-% and a titanium dioxide content of 6 wt .-%.

Zubereitung B (Erfindung): Dispersion von Mikrokapseln hergestellt in Gegenwart von in der Ölphase dispergiertem TitandioxidPreparation B (Invention): Dispersion of microcapsules prepared in the presence of titanium dioxide dispersed in the oil phase

Titandioxiddispersion: Es werden 36,5 g hydrophobes Titandioxid (KRONOS® 2450, erhältlich von KRONOS TITAN GmbH, Leverkusen, Deutschland) in 136 g n-Heptan eingerührt.Titanium dioxide dispersion: There are 36.5 g hydrophobic titanium dioxide (Kronos ® 2450, available from KRONOS TITAN GmbH, Leverkusen, Germany) are stirred in 136 g of n-heptane.

Kapselbildung: Die Kapselbildung erfolgt in gleicher Weise wie im Beispiel B, nur dass keine wässrige Titandioxid-Dispersion vorgegeben wird und statt des n-Heptans die im vorigen Schritt erzeugte Titandioxiddispersion in n-Heptan bei Beginn der Kapselbildung einemulgiert wird. Man erhält eine Dispersion von Mikrokapseln mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% und einem Titandioxidgehalt von 6 Gew.-%.Capsule formation: The capsule formation takes place in the same manner as in Example B, except that no aqueous titanium dioxide dispersion is prescribed and instead of the n-heptane, the titanium dioxide dispersion produced in the previous step is emulsified in n-heptane at the start of capsule formation. This gives a dispersion of microcapsules having a solids content of 20 wt .-% and a titanium dioxide content of 6 wt .-%.

Zubereitung C (Vergleich): Mischung einer Mikrokapseldispersion, die nicht in Gegenwart von Titandioxid-Pigment hergestellt wird, mit einer Titandioxid-Dispersion.Preparation C (comparative): Mixture of a microcapsule dispersion which is not prepared in the presence of titanium dioxide pigment with a titanium dioxide dispersion.

Es wird eine wässrige Titandioxiddispersion in gleicher Weise wie im Beispiel A beschrieben hergestellt.An aqueous titanium dioxide dispersion is prepared in the same way as described in Example A.

Separat wird eine Kapseldispersion in gleicher Weise wie in Beispiel A hergestellt, jedoch ohne Zugabe einer Titandioxid-Dispersion vor der Kapselbildung.Separately, a capsule dispersion is prepared in the same manner as in Example A, but without adding a titania dispersion prior to capsule formation.

Die fertige Kapseldispersion wird nach dem Abkühlen mit der wässrigen Titandioxiddispersion gemischt. Man erhält eine Dispersion von Mikrokapseln und Titandioxid mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% und einem Titandioxidgehalt von 6 Gew.-%.The finished capsule dispersion is mixed after cooling with the aqueous titanium dioxide dispersion. This gives a dispersion of microcapsules and titanium dioxide having a solids content of 20 wt .-% and a titanium dioxide content of 6 wt .-%.

Herstellung eines DekorpapierblattsProduction of a decorative paper sheet

50 g Eukalyptuszellstoff (Jacarei von Firma Fibria) werden in einem 3-Liter-Dispergiergefäß mit 1,5 Litern Wasser aufgefüllt, sodass sich eine Stoffdichte von etwa 3 einstellt. Mit einem Labordissolver und einer Dispergierscheibe (Durchmesser 50 mm) wird der Zellstoff bei 3700 U/min 30 Minuten aufgeschlagen. Anschließend wird der entstandene Zellstoffbrei in ein Verteilergerät gefüllt und mit Wasser auf 8 Liter Gesamtmenge aufgefüllt, sodass sich eine Stoffdichte von etwa 1 einstellt. In den Verteiler wird zusätzlich 25 g einer 1,5 gew.-%igen Lösung eines Adipinsäurediethylentriaminepichlorhydrin-copolymers (Giluton® XP 14, erhältlich von BK Giulini GmbH) als Nassfestmittel gegeben und die Suspension mit 10%-iger Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 6 eingestellt.50 g of eucalyptus pulp (Jacarei from Fibria) are filled in a 3 liter dispersion vessel with 1.5 liters of water, so that a consistency of about 3 sets. Using a laboratory dissolver and a dispersing disc (diameter 50 mm), the pulp is beaten at 3700 rpm for 30 minutes. Subsequently, the resulting pulp is filled in a distributor and filled with water to 8 liters total, so that sets a consistency of about 1. In the distributor 25 g of a 1.5 wt .-% solution of a is additionally Adipinsäurediethylentriaminepichlorhydrin copolymer (Giluton XP ® 14, available from BK Giulini GmbH) as a wet strength agent and the suspension with 10% sulfuric acid to a pH-value set by 6.

Aus der so hergestellten Zellstoffsuspension werden zur Erzeugung von Dekorrohpapierblättern am Blattbildner (Hersteller ERNST HAAGE Apparatebau) Einzelansätze in folgender Weise hergestellt.From the pulp suspension produced in this way individual formulations are produced in the following manner to produce decorative base paper sheets on the sheet former (manufacturer ERNST HAAGE Apparatebau).

Zu 300 g der Zellstoffsuspension werden 21,3 g der Titandioxid-Zubereitung A, B oder C entsprechend 1,6 g TiO2 zugegeben und die Suspension mit einem Flügelrührer 15 Sekunden durchmischt. Danach werden weitere 0,95 g der 1,5 Gew.-% Adipinsäurediethylentriaminepichlorhydrincopolymer-Lösung zugesetzt und weitere 45 Sekunden lang durchmischt.21.3 g of the titanium dioxide preparation A, B or C corresponding to 1.6 g of TiO 2 are added to 300 g of the pulp suspension and the suspension is mixed with a paddle stirrer for 15 seconds. Thereafter, another 0.95 g of the 1.5% by weight adipic acid diethylenetriaminepichlorohydrin copolymer solution is added and the mixture is mixed for a further 45 seconds.

Der so hergestellte Einzelansatz wird in die Füllkammer des Blattbildners zu 2 l Wasser gegeben, auf 4 l Gesamtvolumen aufgefüllt und der Blattbildungsprozess wird gestartet.The single batch thus prepared is added to the filling chamber of the sheet former to 2 l of water, made up to 4 l total volume and the sheet forming process is started.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Titandioxid-Zubereitung A wurden so die Einzelblätter A1 bis A12 hergestellt, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Titandioxid-Zubereitung B die Einzelblätter B1 bis B12 hergestellt aus der Vergleichs-Titandioxiddispersion C die Einzelblätter C1 bis C12. Using the titanium dioxide preparation A according to the invention, the individual sheets A1 to A12 were thus produced, using the inventive titanium dioxide preparation B, the individual sheets B1 to B12 prepared from the comparative titanium dioxide dispersion C, the individual sheets C1 to C12.

Tränken und Verpressen der DekorrohpapierblätterImpregnation and compression of the decorative paper sheets

Zum Tränken der Einzelblätter wird eine Lösung mit 52 Gew.-% Melamin-Formaldehydharz (KAURAMIN® 773 der BASF SE) in Wasser verwendet, der 1,6 Gew.-% Netzmittel (Hypersal® VXT 3797 der Surface Specialities Germany) und 0,8 Gew.-% MADURIT®-Härter MH 835/70W, erhältlich von Ineos Melamines, Deutschland zugesetzt wird.For the impregnation of the single sheets, a solution having 52 wt .-% of melamine-formaldehyde resin (Kauramin ® 773 from BASF SE) are used in water, of 1.6 wt .-% of wetting agent (Hypersal ® VXT 3797 of Surface Specialties Germany) and 0, 8 is added wt .-% Madurit ® hardener MH 835 / 70W, available from Ineos Melamines, Germany.

Die Dekorrohpapierblätter werden bis zur völligen Durchtränkung, mindestens aber 60 Sekunden lang auf die Harzlösung aufgelegt und anschließend komplett ins Harzbad getaucht. Überschüssiges Harz wird danach abgerakelt und das Blatt 25 Sekunden bei 130°C getrocknet. Danach wird das Blatt nochmals komplett in die Harzlösung getaucht, überschüssiges Harz wieder abgerakelt und bei 130°C bis zu einer Restfeuchte von 6 Gew.-% getrocknet.The decorative paper sheets are placed on the resin solution until fully soaked for at least 60 seconds and then completely immersed in the resin bath. Excess resin is then doctored off and the sheet dried at 130 ° C for 25 seconds. Thereafter, the sheet is again completely immersed in the resin solution, excess resin is again doctored off and dried at 130 ° C to a residual moisture content of 6 wt .-%.

Die getränkten Dekorpapierbögen werden nach dem Hochdruckverfahren (HPL) bei eine Temperatur von 140°C und einen Pressdruck von 234 bar mit einer Schichtstoffplatte von 40 × 40 cm Größe 4 Minuten lang verpresst und in der Presse auf 60°C abgekühlt. Unter das zu prüfende Blatt werden dabei an zwei verschiedenen Stellen ein wesentlich kleinerer schwarzer und ein weißer Dekorpapierbogen zur Messung der Opazität mit verpresst.The impregnated decor paper sheets are pressed by the high-pressure process (HPL) at a temperature of 140 ° C and a pressure of 234 bar with a 40 × 40 cm size plate for 4 minutes and cooled in the press to 60 ° C. Under the sheet to be tested, a much smaller black and a white decor paper sheet for measuring the opacity are pressed in at two different places.

Die Opazität des zu prüfenden Dekorpapierblatts wird ermittelt, indem die Reflexionsdichte der Platte, gemessen mit einem Farbmessgerät Color Eye 3000 der Firma Macbeth, über dem teilweise unter dem zu messenden Blatt einlaminierten weißen Blatt durch die über dem teilweise unter dem zu messenden Blatt einlaminierten schwarzen Blatt gemessene Dichte geteilt und das Ergebnis mit 100 multipliziert wird.The opacity of the decorative paper sheet to be tested is determined by measuring the reflection density of the plate, measured with a Color Eye 3000 Macbeth colorimeter, over the white sheet partially laminated under the sheet to be measured through the black sheet laminated over the sheet partially under the sheet to be measured divided density is divided and the result is multiplied by 100.

Das Flächengewicht der erhaltenen Blätter, deren Aschegehalt und die erzielte Opazität sind in nachstehender Tabelle zusammengestellt, wobei der Aschegehalt ( DIN 54370 ) gleichgesetzt werden kann mit der Menge Titandioxid, die bezogen auf das Blattgewicht oder die Blattfläche enthalten ist. Tabelle 1: Versuchsergebnisse Blatt Blattgewicht [g/m2] Aschegehalt [%] Aschegehalt [g/m2] Opazität [%] A1 73,9 6,1 4,5 64,6 A2 82,6 10,2 8,4 77,8 A3 94,7 13,3 12,6 83,3 A4 102,5 15,5 15,9 86,8 A5 112,1 17,0 19,1 89,3 B1 77,6 6,5 5,0 63,1 B2 82,6 10,5 8,7 76,2 B3 93,2 13,4 12,5 83,3 B4 104,0 16,3 17,0 88,4 B5 111,2 18,1 20,1 90,1 C1 72,7 8,8 6,4 63,3 C2 77,3 12,5 9,7 74,1 C3 82,3 14,6 12,0 79,4 C4 88,2 15,8 13,9 81,7 C5 91,0 17,4 15,8 83,8 The basis weight of the resulting leaves, their ash content and the achieved opacity are summarized in the table below, the ash content ( DIN 54370 ) can be equated with the amount of titanium dioxide contained in terms of leaf weight or leaf area. Table 1: Test results leaf Leaf weight [g / m2] Ash content [%] Ash content [g / m 2 ] Opacity [%] A1 73.9 6.1 4.5 64.6 A2 82.6 10.2 8.4 77.8 A3 94.7 13.3 12.6 83.3 A4 102.5 15.5 15.9 86.8 A5 112.1 17.0 19.1 89.3 B1 77.6 6.5 5.0 63.1 B2 82.6 10.5 8.7 76.2 B3 93.2 13.4 12.5 83.3 B4 104.0 16.3 17.0 88.4 B5 111.2 18.1 20.1 90.1 C1 72.7 8.8 6.4 63.3 C2 77.3 12.5 9.7 74.1 C3 82.3 14.6 12.0 79.4 C4 88.2 15.8 13.9 81.7 C5 91.0 17.4 15.8 83.8

Wird die erzielte Opazität gegen den flächenbezogenen Titandioxidgehalt aufgetragen ( ), stellt man fest, dass durch die erfindungsgemäße Titandioxidzubereitungen A und B, die Mikrokapseln enthalten, die in Gegenwart von Titandioxid hergestellt wurden, eine deutlich höhere Opazität als bei Einsatz der Vergleichszubereitung C bei vergleichbarem Titandioxidgehalt erzielt wird. Umgekehrt kann zur Erzielung einer vorgegebenen Opazität unter Ausnutzung der Erfindung eine Einsparung von Titandioxid von mindestens 20% der Menge vorgenommen werden.If the achieved opacity is plotted against the area-related titanium dioxide content ( ), it can be seen that the titanium dioxide preparations A and B according to the invention, which contain microcapsules, which were prepared in the presence of titanium dioxide, a significantly higher opacity than when using the comparative preparation C is achieved at a comparable titanium dioxide content. Conversely, in order to achieve a given opacity by utilizing the invention, a saving of titanium dioxide of at least 20% of the amount can be made.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DIN 54370 [0044] DIN 54370 [0044]

Claims (14)

Zubereitung, enthaltend ein feinteiliges anorganisches Pigment und Mikrokapseln, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln in Gegenwart des feinteiligen anorganischen Pigments gebildet sind.Preparation containing a finely divided inorganic pigment and microcapsules, characterized in that the microcapsules are formed in the presence of the finely divided inorganic pigment. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pigment ein Weißpigment ist.Preparation according to claim 1, characterized in that the inorganic pigment is a white pigment. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pigment Titandioxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat oder ein Gemisch derselben ist.A preparation according to claim 2, characterized in that the inorganic pigment is titanium dioxide, barium sulfate, calcium carbonate or a mixture thereof. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln durch Grenzflächenreaktion in einer Emulsion aus einer wässrigen und einer nichtwässrigen Phase hergestellt werden.Preparation according to claim 1, characterized in that the microcapsules are prepared by interfacial reaction in an emulsion of an aqueous and a non-aqueous phase. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln aus einem vernetzten Polymer bestehen.Preparation according to claim 1, characterized in that the microcapsules consist of a crosslinked polymer. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Kapselpolymer zu Pigment 10:1 bis 1:10 beträgt.A preparation according to claim 5, characterized in that the weight ratio of capsule polymer to pigment is 10: 1 to 1:10. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Kapselpolymer zu Pigment 4:1 bis 1:1 beträgt.A preparation according to claim 5, characterized in that the weight ratio of capsule polymer to pigment is 4: 1 to 1: 1. Zubereitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapselpolymer ein vernetztes Formaldehyd-Melaminharz ist.Preparation according to claim 5, characterized in that the capsule polymer is a crosslinked formaldehyde-melamine resin. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feinteilige anorganische Pigment bei der Bildung der Mikrokapseln in der wässrigen Phase dispergiert vorliegt.A preparation according to claim 1, characterized in that the finely divided inorganic pigment is dispersed in the formation of microcapsules in the aqueous phase. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das feinteilige anorganische Pigment bei der Bildung der Mikrokapseln in der nichtwässrigen Phase dispergiert vorliegt.A preparation according to claim 4, characterized in that the finely divided inorganic pigment is dispersed in the formation of the microcapsules in the nonaqueous phase. Blattförmiges Substrat, enthaltend eine Zubereitung aus einem feinteiligen anorganischen Pigment und Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 9.A sheet-shaped substrate containing a preparation of a finely divided inorganic pigment and microcapsules according to any one of claims 1 to 9. Blattförmiges Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blatt mit Zellstofffasern gebildet ist.Leaf-shaped substrate according to claim 8, characterized in that the sheet is formed with pulp fibers. Verwendung eines blattförmigen Substrats nach Anspruch 11 oder 12 zur Herstellung eines Dekorpapiers.Use of a sheet-shaped substrate according to claim 11 or 12 for the production of a decorative paper. Verwendung eines blattförmigen Substrats nach Anspruch 11 oder 12 zur Herstellung eines dekorativen Laminats oder dekorativen Beschichtungswerkstoffs.Use of a sheet-form substrate according to claim 11 or 12 for the production of a decorative laminate or decorative coating material.
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