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Überzugsmasse für Papier
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überzugsmasse für Papier, die aus Wasser, Klebstoff, Mineralpigment und einem leimenden Agens besteht.
Die in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Bezeichnung "Papier" bedeutet, dass auch Pappe und alle andern Erzeugnisse, die ganz oder teilweise aus Zellulosefilz bestehen, der aus Wasser abgeschieden worden ist, darunter fallen sollen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Bahn oder Tafel aus Papier gleichzeitig zu leimen und zu überziehen, u. zw. in einem einzigen Arbeitsgang, indem die Papierbahn mit einer wässerigen Mischung behandelt wird, welche Teile eines mineralischen, nachstehend als Pigment bezeichneten Füllstoffes und einen oder mehrere Leimstoffe aufweist, die zu einer nachstehend noch näher zu definierenden Klasse gehören. Wenn die wässerige Mischung auf die Papierbahn gebracht wird, dann wird das Leimmaterial mindestens teilweise aus der wässerigen Mischung auf die Zellulosefasern der Faserbahn übertragen, wodurch diese geleimt wird.
Dies wird erfindungsgemäss mit einer Überzugsmasse aus Wasser, Klebstoff, Mineralpigment und einem leimenden Agens dadurch erreicht, dass das leimende Agens aus einem leimenden Dimeren eines aliphatischen Ketens besteht, welches in Wasser unlöslich, darin dispergierbar und aus der Masse auf das Papier, auf das die Masse aufgebracht wird, übertragbar ist, wobei sein Anteil an der Masse ausreicht, um einen im wesentlichen ungeleimten Papiergrundstoff, der mit der Masse überzogen wird, zu leimen.
Hiebei kann die aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe des Dimeren eine Kohlenstoffkette mit 6-20 Kohlenstoffatomen enthalten. Die Kohlenstoffkette kann ferner gesättigt sein oder mindestens eine ungesättigte Bindung aufweisen. Bei vorzugsweisen Ausführungsformen beträgt das Gewicht des Dimeren mindestens 0, 250/0 des Gesamtgewichtes der in der Masse vorhandenen Feststoffe.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auf die Anwendung von Alaun oder andern sauren Mitteln beim Leimen verzichtet werden kann, ohne dass dies eine Voraussetzung für die Anwendung der Erfindung ist. Es kann daher bei der Herstellung der Faserbahn auf dem Drahtsieb einer Foudrinier- oder andern Papiermaschine eine wässerige Suspension oder ein Brei aus Zellulosefasern verwendet werden, welche einen PH-Wert von mindestens 7, vorzugsweise über 8, 5, aufweisen. Der PH-Wert kann im Bereich von 8, 5 bis 12, 5 liegen. Auf diese Weise wird ein wesentlich verbessertes Papier hergestellt.
Die erfindungsgemässe wässerige Überzugs- und Leimmischung wird mit der Faserbahn zusammengebracht, nachdem sie vorher teilweise getrocknet worden ist, so dass sie maximal 50 Gew. -0/0 Wasser enthält.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von mineralstoffüberzogenem Druckpapier eine. wässerige Suspension zu verwenden, die ein mineralisches Pigment, wie Ton oder Kalziumkarbonat, und ausserdem ein in Wasser dispergiertes Bindemittel oder einen Klebstoff, z. B. Stärke oder Kasein, enthält. Das Trockengewicht des in einer Überzugsmischung benutzten Klebstoffes ist im allgemeinen gering im Vergleich mit dem Gewicht des in der Überzugsmischung enthaltenen Pigments, da gewöhnlich die geringste Klebstoffmenge verwendet werden soll, die das Überzugspigment sicher in der Papiermasse bindet. Folglich enthält die Endschicht des Trockenüberzuges kapillare Poren, in die gewöhnlich flüssige Tinte und Drucktinte leicht eintreten kann.
Die mineralstoffüberzogenen Papiere und Überzugsverfahren sind in zwei grosse Klassen einzuteilen.
Die erste und ältere umfasst Papiere, die verschiedentlich'als übliche, beiderseitig oder voll überzogene
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Papiere bezeichnet werden. Derartige überzogene Papiere werden nach den älteren Verfahren mittels Überzugsmaschinen erzeugt, die nicht mit der Papiermaschine verbunden sind.
Die zweite und jüngere Klasse der mineralstoffüberzogenen Papiere umfasst die "maschinell über- zogenen"Papiere, welche in der Papiermaschine überzogen werden.
Es ist klar ; dass für ein erfolgreiches Arbeiten beim maschinellen Überziehen gewisse Bedingungen hinsichtlich der Zusammensetzung der Überzugsmischung und des Aufbaues der zur Papierherstellung dienenden Masse zu beachten sind, welche bei der älteren, üblichen, zur Herstellung des Überzuges dienenden Arbeitsweise nicht in Betracht kommen.
Die gemäss der vorliegenden Erfindung verwendeten Mischungen sind für die Herstellung von mineral- stoffüberzogenen Papieren beider Klassen brauchbar. Sie sind von besonderem Wert bei der Herstellung maschinell überzogener Papiere, wenn das Verfahren kontinuierlich in derselben Maschine in verschiedenen Arbeitsgängen ausgeführt wird.
Beim maschinellen Überziehen wird die wässerige Überzugsmischung in abgemessener Menge der Oberfläche der Faserbahn zugeführt. In weniger als einer Sekunde wird der nasse Überzug mit einer erhitzten Trockentrommel in Berührung gebracht, auf der er nicht hängenbleiben soll. Diese Bedingung verlangt eine sehr saugkräftige Faserbahn oder-masse und/oder eine Überzugskomposition mit einem sehr grossen Anteil an festen Stoffen, so dass der Überzug in einen feuchten festen Zustand gelangt, fast unmittelbar nachdem die Überzugsmischung auf die Faserbahn gebracht worden ist, was durch die Absorption von Wasser aus der Überzugsmischung durch die Faserbahn bedingt ist.
Die besten Arbeitsbedingungen ergeben sich beim maschinellen Überziehen bei der Verwendung eines vollständig ungeleimten und sehr absorptionsfähigen Materials, d. h. einer Faserbahn, welche keine wasserabweisenden Eigenschaften hat. Maschinell überzogenes Papier, das aus einer vollständig ungeleimten oder wasserhaltigen Masse oder Faserbahn besteht, kann nicht mit normaler Tinte beschrieben werden, ohne dass ein Klecks entsteht.
In vielen Fällen soll aber das überzogene Papier mit gewöhnlicher flüssiger Tinte beschrieben werden können. Bisher ist es daher üblich, in der zur Papierherstellung dienenden Masse oder Faserbahn, welche maschinell überzogen werden soll, einen gewissen Gehalt an Leim vorzusehen, trotz der bekannten grösseren Arbeitsschwierigkeiten, die bei einem derartigen teilgeleimten Papier beim maschinellen Überziehen auftreten.
Gemäss der Erfindung kann ein geleimtes, maschinell überzogenes Papier aus einer Papiermasse oder Faserbahn hergestellt werden, welche zu dem Zeitpunkt, an dem die Überzugs- und Leimmischung aufgebracht wird, noch völlig ungeleimt oder wasserhaltig ist. Das fertig überzogene Papier kann mit flüssiger Tinte beschrieben werden, ohne dass diese zerfliesst. Es ist durch die Anwendung der kombinierten Mischung geleimt und besitzt einen wesentlichen Gehalt an Leim in der Papierbahn.
Es ist bekannt, eine wasserhaltige oder ungeleimte Papierbahn durch Oberflächenleimung der Faserbahn zu leimen, wie die USA-Patentschrift Nr. 2, 192, 488 zeigt, gemäss der wässeriger Ammoniumresinatleim auf die Oberfläche einer ungeleimten Faserbahn gebracht wird. Ein derartiges Papier mit Oberflächenleimung ist jedoch nicht immer für das maschinelle Überziehen erwünscht, da es nicht ausreichend absorptionsfähig ist.
Es ist ferner bekannt, ein Leimmittel, wie Ammoniumresinat, in eine mineralische Überzugsmasse einzubringen, wie es die USA-Patentschrift Nr. 2, 651, 580 zeigt. Ein solches Einverleiben erfolgt im allgemeinen nur zu dem Zweck, um den Überzug des Papiers zu verbessern, das für lithographischen Druck bestimmt ist, und hat keine Leimwirkung auf die Faserbahn oder Papiermasse. Mit einer derartigen Überzugsmischung kann kein geleimtes und überzogenes Papier, das in zufriedenstellender Weise mit flüssiger Tinte beschrieben werden kann, aus einer ungeleimten Faser- oder Papierbahn erzeugt werden, da das Leimmittel nicht von dem Überzug in die Papierbahn übergeht.
Durch die Verwendung der erfindungsgemässen Leimmittel in der mineralischen Leim- und Überzugs- mischung ergibt sich ein Papier, das mit gewöhnlicher flüssiger Tinte beschrieben werden kann, ohne dass diese zerfliesst, und das eine ausreichende Leimung aufweist, da die verbesserten Leimmittel von der Überzugsmischung auf die Papierbahn übertragen werden.
Die Bezeichnung "Keten" definiert eine Klasse organischer Verbindungen von der allgemeinen Formel :
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Wenn beide"R"organische Radikale darstellen, dann handelt es sich um ein Ketoketen. Wenn dagegen
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ein"R"ein Wasserstoffatom und das andere"R"ein organisches Radikal darstellt, dann handelt es sich um ein Aldoketen.
Als Beispiele von Alkylgruppen, die 6 - 20 Kohlenstoffatome haben, seien folgende genannt : Hexyl (6), Eicosanyl (20), Decayl (10), Tetradecayl (14) und Hexadecayl (16).
Das Keten, von dem das Dimere gebildet wird, kann von der Ölsäure abgeleitet sein. Dann wird das Symbol"R"in der Keten-Formel und in der entsprechenden Dimer-Formel wiedergegeben durch : CHs (CHzhCH : CH (CHz) 6 oder CHg
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und als solche im Sinne der Erfindung verwendet werden.
Die Verwendung von Emulsionen, welche derartige höhere Alkylketendimere enthalten, ergibt sich aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 627, 477, welche die Bildung einer Emulsion solcher Dimerer in Wasser mit Hilfe von Seife, synthetischen Reinigungsmitteln und andern Mitteln behandelt.
Viele Ketene dieser Klasse sind in der brit. Patentschrift Nr. 522,204 erwähnt.
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gleich wahrscheinlich angenommen worden sind. In dieser Formel stellt"R"das aliphatische Kohlenwasserstoffradikal des betreffenden Ketens dar, wie z. B. das Hexadecylradikal oder irgendein Kohlenwasserstoffradikal, das in einem oder mehreren Teilen der Kette ungesättigt ist.
Bei normalen Raumtemperaturen von 20 bis 30 C stellen die Dimere, welche aus den aliphatischen Ketenen gebildet worden sind, die 6 - 20 Atome in ihren Kohlenwasserstoffketten enthalten, ölige Flüssigkeiten oder feste und wachsähnliche Substanzen dar, welche bei niedrigen Temperaturen schmelzen und in geschmolzenem Zustande stabil sind. Diese physikalischen Eigenschaften hängen von dem Grad an Ungesättigtheit der Fettsäuren ab, die zur Herstellung der Anfangsketene Verwendung finden.
Diese Dimere sind wasserunlöslich und gute Leimmittel. Die öligen Flüssigkeiten sind leicht in Wasser emulgierbar. Die Dimere, welche bei 20 - 300 C fest sind, können bei niedriger Temperatur geschmolzen werden und sind dann leicht in Wasser emulgierbar oder dispergierbar. Derartige Emulsionen oder Dispersionen können mittels bekannter Emulgierungs- und Dispergierungsmittel stabil gemacht werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Dimere gleichmässig in einer wässerigen Leim-und Überzugsmischung zu verteilen.
Versuche haben gezeigt, dass das Dimere in einer solchen Mischung gleichmässig verteilt ist, und dass, wenn diese auf eine ungeleimte oder teilweise geleimte oder völlig geleimte Papierbahn gebracht wird, mindestens ein Teil des Dimeranteiles zu der Papierbahn wandert und eine Leimung oder zusätzliche Leimung bewirkt. Ein Teil des Dimergehaltes verbleibt bei Verwendung der weiter nachstehend angegebenen, gewissen Formeln entsprechenden Mischung in dem getrockneten fertigen Überzug, wodurch dessen Wasserabsorptionsfähigkeit verringert wird.
Der Hinweis auf die Verwendung von Dimeren soll auch den Gebrauch von Mischungen aus zwei oder mehr Dimeren erfassen.
Die vorliegende Erfindung kann zum ausreichenden Leimen einer völlig ungeleimten Papierbahn oder - tafel oder zum Vergrössern der Leimung einer teilweise oder sogar ausreichend vorgeleimten Papierbahn oder-tafel angewendet werden.
Falls erwünscht, kann das flüssige-falls notwendig-erhitzte Ketendimere in eine wässerige Überzugsmischuhg hineingerühr : werden, welche Pigmente und Klebstoffe enthält, u. zw. mit oder ohne Emulgierungsmittel. Vorzugsweise wird eine wässerige Emulsion des Dimeren hergestellt und diese in die wässerige Überzugsmischung hineingemischt. Nachstehend wird ein Beispiel für die Herstellung einer wässerigen Dimeremulsion beschrieben.
Die Bezeichnung "Einheit" bezieht sich im folgenden auf eine Gewichtseinheit, wie Pfund, Kilogramm od. dgl.
Herstellung einer wässerigen Dimeremulsion :
60 Einheiten von Hexadecylketendimer und 12 Einheiten eines Emulgierungsmittels werden gemischt und auf eine Temperatur von 550 C erhitzt. Diese Arbeit, wie alle folgenden, wird bei normalem atmosphärischen Druck von 760 mm Quecksilbersäule ausgeführt. Im Beispiel wird als Emulgierungsmittel Polyoxyäthylensorbitantrioleat verwendet, das im Handel unter der Bezeichnung "Tween 85" erhältlich ist. Diese Mischung ist wasserfrei.
128 Einheiten Wasser, das destilliert sein kann und auf 550 C erwärmt ist, werden langsam bei 55 - 600 C der oben erwähnten Mischung hinzugegeben. Die sich bildende Emulsion hat zuerst eine gelbe Farbe und ist eine Emulsion vom Typ Wasser in Öl. Wenn etwa die Hälfte Wasser hinzugegeben worden ist,
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dann ändert sich die ursprüngliche gelbe Farbe in weiss. Diese Emulsion kann für die Zwecke der Erfindung verwendet werden. Andere verwendbare Emulsionen sind in der USA-Patentschrift Nr. 2, 627, 477 beschrieben.
Im obigen Beispiel sind 60 Dimereinheiten in einer Emulsion enthalten, deren Gesamtgewicht 200 Einheiten beträgt. Das ist eine ausreichende Dimerkonzentration in der Emulsion. Dieses Verhältnis ist aber kein scharfes Kriterium.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält eine besondere Kombination von Schritten, von denen einige sich erheblich von den üblichen Papierherstellungsverfahren unterscheiden.
Die Zellulosefasern werden in wässeriger Suspension geschlagen oder in anderer Weise mechanisch bearbeitet, damit sie quellen und hydratisieren'und sich feine Fibrillen auf ihnen bilden. Diese Bearbeitung erfolgt nach bevorzugter Methode in alkalischem Wasser, dessen pH-Wert mindestens 8, 5, vorzugsweise 9 oder höher bis zu 12, 5 beträgt.
Das Schlagen von Zellulosefasern in Wasser unter alkalischen Bedingungen ergibt bei einem bestimmten Leistungsaufwand ein wesentlich schnelleres Ansteigen der Papierfestigkeit als das Schlagen unter sauren Bedingungen. Ein Teil der guten Wirkung des Schlagens der Zellulosefasern unter alkalischen Bedingungen geht verloren, wenn das Wasser der wässerigen Suspension später, z. B. durch Zugabe von Alaun, sauer gemacht wird. Daher wird nach der Erfindung vorteilhaft auf jede- Anwendung von Alaun verzichtet, um diesen unerwünschten Festigkeitsverlust der Zellulosefaser zu vermeiden. Infolgedessen wird die Faserbahn vorzugsweise aus einer wässerigen alkalischen Suspension von Zellulosefasern gebildet.
Zu der nach der Erfindung bevorzugten Anwendung des Schlagens der Faser in der wässerigen alkalischen Suspension kommt, ebenfalls bevorzugt, die Zugabe eines mineralischen Füllstoffes hinzu, welcher vollständig oder zum grossen Teil aus Kalziumkarbonat besteht. Es sind aber auch, falls gewünscht, andere gegen Säure unempfindliche Füllstoffe, wie Ton oder Titandioxyd, ganz oder teilweise verwendbar.
Damit eine ungeleimte Papierbahn entsteht., die etwa 5-15 Gew.-% Füllstoff, zweckmässig 10-12 Gew.- -, enthält, ist eine ausreichende Füllstoffmenge hinzuzugeben. Wenn höhere Prozentsätze an Füllstoff gewünscht werden, dann wird zweckmässig ein Mittel verwendet oder hinzugegeben, durch das die Füllstoffbindung in der Bahn verbessert wird. Zu diesem Zweck können verschiedene organische, kolloidale Stoffe Verwendung finden. Es kann jedes Verfahren zum Zurückhalten oder Binden des Füllstoffes in der Bahn Anwendung finden, vorausgesetzt, dass kein Alaun benutzt wird, und dass der PH-Wert der wässerigen Suspension oder Masse nicht unter 7, vorzugsweise nicht unter 8, 5, fällt ; als guter PH-Wert gilt ein solcher, der zwischen 8, !) und 9 liegt.
Um ein gutes Zurückhalten oder Binden des Füllstoffes in der Papierbahn oder-tafel bei alkalischen Bedingungen zu gewährleisten, wird am besten die wässerige Suspension von fein verteiltem mineralischen Füllstoff mit einem vorher in heissem Wasser dispergierten Mannogalactan behandelt und dann der behandelte Füllstoff mit der geschlagenen wässerigen Fasersuspension oder Masse gemischt, kurz bevor diese auf das Drahtsieb der Papiermaschine gebracht wird. Um ein gutes Zurückhalten oder Binden des vorher behandelten Füllstoffes in der sich bildenden Faserbahn zu erreichen, ist ein PH-Wert des Manno- galactans von 7 und höher erforderlich.
Für ein gutes Zurückhalten genügt eine nur geringe Manno- galactanmenge. Dabei ist 0, 5 Gew.-% Mannogalactan oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht der festen Füllstoffteilchen der wässerigen Suspension oder Masse, mehr als ausreichend, um in der sich bildenden Faserbahn ein gutes Zurückhalten oder Binden des Füllstoffes zu gewährleisten. Das Mannogalactan überzieht die Füllstoffteilchen. Die bekanntesten Mannogalactane sind beispielsweise enthalten in oder werden abgeleitet von oder sind modifiziette Erzeugnisse aus : a) Gummi aus unechter Akazie (locust bean gum), der auch als Johannisbrotfruchtgummi oder Johannisbrotgummi bezeichnet wird ; b) Guar-Gummi. Dieser wird aus Cyamposis psoralioides oder Cyamposis tetragonaloba (psoralioides) gewonnen.
Vorzugsweise wird eine lange und/oder kräftige Bewegung der wässerigen Fasersuspension aus Zellulosefasern nach der Zugabe der vorher überzogenen Füllstoffteilchen vermieden. In der Praxis wird vorteilhaft der vorher überzogene Füllstoff, der sich in der wässerigen Suspension befindet, in den Strom der wässerigen Fasersuspension, die aus Zellulosefasern besteht, gemischt, wenn dieser auf das Sieb der Papiermaschine fliesst. Es wird zu der Papiermasse oder Faserbahn genug vorher überzogener Füllstoff hinzugegeben, so dass nachher in der fertigen Bahn oder Masse etwa 10-12 Gew.-% Füllstoff vorhanden sind, bezogen auf das normale Trockengewicht der fertigen unüberzogenen Papierbahn.
Die alkalische wässerige Suspension der Zellulosefasern und des vorher überzogenen Füllstoffes wird auf der Papiermaschine zu einer Bahn ausgebreitet, die getrocknet und vorzugsweise kalandert wird.
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Sie hat eine gute Festigkeit und sehr gute weisse Farbe, verglichen mit einer Bahn oder Tafel, die aus einer ähnlichen wässerigen Suspension oder Masse unter Verwendung von Alaun gebildet worden ist. Die Papiertafel ist jedoch völlig ungeleim : oder wasserhaltig, da kein Leim oder Alaun darin vorhanden ist und jedes natürliche Harz, welches unbeabsichtigt in der wässerigen Suspension der Zellulosefasern und des Füllstoffes enthalten sein sollte, keine Leimwirkung unter den alkalischen Bedingungen der Suspension oder Masse hat. Die Papierbahn ist also bis zu diesem Punkt völlig ungeleimt und verhindert während der folgenden Verfahrensschritte nicht die Entwicklung einer zufriedenstellenden Leimung.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht jedoch darin, dass die Papierbahn vor Ausführung der folgenden Verfahrensschritte ungeleimt oder wasserhaltig oder im wesentlichen ungeleimt ist, so dass Kleckse entstehen, wenn mit flüssiger Tinte darauf geschrieben wird.
Besonders. bei dem kontinuierlichen Verfahren des maschinellen Überziehens, bei dem in einer kontinuierlichen Folge die Faserbahn in derselben Maschine gebildet, überzogen und getrocknet wird, ist es wichtig, dass die Papierbahn schnell einen grossen Teil Wasser absorbiert, sobald die wässerige Überzugsmischung auf die Bahn gebracht wird. Das kontinuierliche Verfahren des maschinellen Überziehens enthält bekanntlich eine oder mehrere Trockenstufen, die auf das Aufbringen der wässerigen Überzugsmischung folgen. Die absorbierende Faserbahn muss in weniger als einer Sekunde ausreichend Wasser von der wässerigen Überzugsmischung absorbieren, damit der feuchte und feste Rückstand der Mischung nicht an der Oberfläche der heissen Trockentrommel oder-trommeln hängenbleibt.
Die neue Kombination der Leim- und Überzugsmischung kann in beliebiger Weise auf eine oder beide Seiten des Papiers aufgebracht werden. Die Mischung enthält als wesentlichste Bestandteile Wasser, ein Klebe-oder Bindemittel, Teilchen eines wasserunlöslichen Überzugsmaterials, z. B. eines Pigments, wie Ton, Kalziumkarbonat u. dgl., und einen geeigneten Anteil eines Dimers der vorstehend erwähnten Gattung oder Klasse. Das Klebe- oder Bindemittel ist in Wasser löslich oder dispergierbar. Die Teilchengrösse des Pigments soll vorteilhaft'in einem Bereich von 0,2 bis 8 Mikron liegen. Das Dimer ist gleichmässig in der wässerigen Mischung verteilt, u. zw. entweder in dem Wasser oder als Überzug der Pigmentteilchen, oder aber im Wasser und auf dem Pigment.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, gemäss der das mineralische Pigment mit mindestens einem Teil des Klebemittels vor der Zugabe des Ketendimers zu der Überzugsmischung gemischt wird, bleibt ein grosser Teil des Dimers in der wässerigen Komponente der Überzugsmischung bis zu dem Augenblick und während desselben suspendiert, in dem die Mischung auf die Faserbahn gebracht wird.
Die wässerige Überzugsmischung hat statt der niedrigen Viskosität der bekannten Mischungen eine hohe Viskosität, da sie 30-65 Gew.-jo oder mehr vollkommen fester Teilchen und einen hohen Prozentsatz fester Mineral- oder Pigmentteilchen enthält. Die festen Pigmentteilchen stellen mehr als 50 Gew.- der Gesamtmenge der festen Teilchen in der Mischung dar. Wenn versucht wird, die bekannten Leimmittel zu einer, derartigen Überzugsmischung hinzuzugeben, bleiben sie wirkungslos, weil sie nicht in die Papierbahn eindringen und sie nicht leimen. Diese üblichen Leimmittel werden von den Teilchen der festen Mineralstoffe oder Pigmente absorbiert oder in anderer Weise zurückgehalten.
Die Viskosität der Überzugsmischung nach der Erfindung liegt bei 20 bis 300 C im Bereich von 200 bis 10000 Centipoise.
Die Dimere, welche gemäss der Erfindung verwendet werden, werden - abgesehen von andern Vorteilen-ausreichend in dem getrockneten fertigen Überzug zurückgehalten und verschaffen, mindestens zeitweise, jedem in diesem Überzug enthaltenen alkalischen Füllmittel einen Schutz gegen die saure Ätzlösung, wenn das überzogene Papier in einer lithographischen Offsetpresse bedruckt wird.
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befindlichen Pigments, ergibt schon eine ausreichende Leimwirkung. Die normale Menge liegt zwischen 0,25 und 4 Gew.-o. Der bevorzugte Prozentsatz liegt zwischen 1 und 2(mu. Über 2% ist die Verbesserung hinsichtlich der Leimung und des Schutzes des Überzuges gegen Säure geringer, so dass in der Praxis aus wirtschaftlichen Gründen ein darüber liegender Dimeranteil nicht empfehlenswert ist.
Durch Trocknen der überzogenen Bahn bei erhöhten Temperaturen, z. B. auf einer dampfbeheizten Trockentrommel bei'etwa 1000 C, entwickelt sich die Leimung sehr schnell. Sie setzt sich beim Altern bei 20 - 300 C während mehrerer Stunden fort. Es hat den Anschein, als ob das Ketendimer während des Trocknens auf die Zellulosefasern des Papiergrundstoffes übertragen wird oder zu ihnen wandert. Der Grad der Leimung des vorher vollständig ungeleimten oder wasserhaltigen Papiergrundstoffes ist zufriedenstellend, so dass die endgültige überzogene, getrocknete Papierbahn während mehrerer Stunden in einer wässerigen Enzyme-Lösung eingeweicht liegen kann, um die Klebekomponente des trockenen
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und fertigen Überzuges zu lösen.
Hierauf kann anschliessend die Bahn mit einer Bürste geschrubbt werden, um im wesentlichen alle restlichen Pigmentkomponenten des ursprünglich trockenen Überzuges zu entfernen, so dass die verbleibende Papierbahn jetzt mit gewöhnlicher flüssiger Tinte beschreibbar ist, ohne dass ein Schmieren oder Klecksen erfolgt. Dies beweist, dass die ursprünglich ungeleimte Bahn gut geleimt ist. Mindestens ist sie an ihren Oberflächen ausreichend geleimt, da eine normalerweise ungeleimte oder wasserhaltige Bahn diese Prüfung nicht bestehen kann.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 :
Stufe l : 2 Einheiten von Dimethylolharnstoff und 0, 1 Einheiten Kalziumkarbonat werden in 100 Einheiten Wasser gelöst.
Stufe 2 : 47 Einheiten eines niedrig viskosen Stärke-Klebemittels werden mit der wässerigen Lösung nach Stufe 1 gemischt. Diese Mischung wird unter Umrühren auf 88 C erwärmt, damit die 47 Einheiten des stärkehaltigen Klebstoffes sich in den 100 Einheiten Wasser lösen oder dispergieren.
Stufe 3 : 10 Einheiten von fein verteiltem Kalziumkarbonat und 90 Einheiten von fein verteiltem Ton werden in 210 Einheiten Wasser suspendiert.
Stufe 4 : Die wässerige Lösung oder Dispersion des stärkehaltigen Klebemittels nach Stufe 2 wird zwecks Mischung bei 20 - 300 C in die nach Stufe 3 hergestellte Suspension aus Kalziumkarbonat und Ton eingerührt.
Stufe 5 : Eine wässerige Emulsion des Dimers des Hexadecylketens wird, wie vorher beschrieben, unter Verwendung von "Tween 85" als Emulgierungsmittel hergestellt. Wie vorstehend bemerkt,'beträgt das Gewicht des Dimers 300'10 desjenigen der Emulsion. Daher sind 1, 5 Dimereinheiten in 4, 5 Einheiten der Emulsion enthalten.
Stufe 6 : 4, 5 - 5 Einheiten der Emulsion nach Stufe 5, die im wesentlichen 1, 5 Dimereinheiten entsprechen, werden bei einer Temperatur von 20 bis 300 C in die wässerige Mischung hineingerührt, die aus dem stärkehaltigen Klebstoff und den mineralischen festen Teilchen nach Stufe 4 besteht. Dann werden bei dieser Temperatur 160 Einheiten Wasser unter Rühren hinzugegeben. Damit ist die wässerige Überzugsmischung fertig.
Sie ist im wesentlichen zusammengesetzt aus :
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<tb>
<tb> Wasser <SEP> 470 <SEP> Einheiten
<tb> Klebemittel......... <SEP> 47 <SEP> Einheiten
<tb> mineralischen <SEP> Feststoffen... <SEP> 100 <SEP> Einheiten
<tb> Dimer.... <SEP> CI <SEP> CI.. <SEP> 0 <SEP> 0.... <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> Einheiten
<tb> 618,5 <SEP> Einheiten.
<tb>
Diese Überzugsmischung hat bei 270 C eine Viskosität von. 289 Cern : ipoise, gemessen mit einem Brookfield-Viskometer, das 30 Umdrehungen in der Minute macht.
Die Papierbahn wurde an beiden Seiten mit dieser Leim- und Überzugsmischung überzogen. Wenn diese Papierbahn getrocknet und kalandert wird, wird sie ausserordentlich hell und hat eine gute Festig-
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oder Schmieren zu verzeichnen ist. Die erhaltene Bahn ist ausgezeichnet für lithographischen Druck geeignet, weil ein Teil des Dimers im Überzug verbleibt. Sie ist ferner sehr geeignet als Basis zum weiteren Überziehen in einer Konversions-Überzugsvorrichtung.
In dem vorstehenden Beispiel ist das normale Trockengewicht des unübsrzogenen, ungeleimten, mit Füllstoff versehenen Papiers im wesentlichen 63 g pro m2 und das Trockengewicht der Überzugsmischung 6 g pro m2. Diese 6 g der trockenen Überzugsmischung setzen sich im wesentlichen wie folgt zusammen :
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<tb>
<tb> Stärkehaltiger <SEP> Klebstoff <SEP> ....... <SEP> 1,87 <SEP> g
<tb> mineralische <SEP> Feststoffe <SEP> ....... <SEP> 4,06 <SEP> g
<tb> Dimer <SEP> .............. <SEP> 0,06 <SEP> g
<tb> 5, <SEP> 99 <SEP> g. <SEP>
<tb>
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sprünglich völlig ungeleimter Papierbahn aus. Das maximale Dimergewicht in dem fertigen Papier beträgt etwa 0, 1% des Papiergewichts.
Dieses Beispiel lässt-ebenso wie die übrigen Beispiele - die grosse Leimwirkung des Dimers und den Schutz der Überzugsfeststoffe durch einige Dimere erkennen, welche in dem trockenen und fertigen Überzug verbleiben.
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Beispiel 2 :
Stufe 1 : 0, 4 Einheiten von Alpha-Amylase werden in 600 Einheiten Wasser dispergiert. AlphaAmylase ist ein Enzym, das Stärke abbaut.
, Stufe 2 : 160 Einheiten Perlkorn-Stärke werden bei etwa 20 - 300 C in der Dispersion nach Stufe 1 dispergiert.
Stufe 3 : Die Mischung nach Stufe 2 wird auf 66, 50 C erwärmt und auf dieser Temperatur 8 Minuten lang gehalten, worauf dann eine weitere Erwärmung auf 76, 70 C erfolgt, welche Temperatur 15 Minuten lang gehalten wird. Dann wird die Mischung auf 960 C erwärmt und während 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten.
Dadurch wird die Umwandlung der Stärke in die gewünschte wasserlösliche oder wasserdispergierbare Form vollendet, so dass die umgewandelte Stärke in der Überzugsmischung das Klebemittel darstellt.
Stufe 4 : 800 Einheiten aus fein verteiltem Ton und 200 Einheiten aus fein verteiltem, gefälltem Kalziumkarbonat werden bei 20 - 300 C in die wässerige, gemäss Stufe 3 hergestellte Lösung oder Dispersion aus Stärke hineingerührt, die, wie vorstehend bemerkt, 600 Einheiten Wasser enthält.
Stufe 5 : Ein wässeriger Latex aus einem emulgierten, polymerisierten Mischpolymerisat von Styrol und Butadien wird bei 20'-300 C in die Mischung nach Stufe 4 eingerührt. Auf diese Weise werden 104 Einheiten des flüssigen Latex zugegeben, die 50 Einheiten von Styrol-Butadien-Mischpolymerisat enthalten, das im emulgierten Zustand copolymerisiert worden ist.
Das Mischpolymerisat gehört zu den Elastomeren, die eine Materialklasse darstellen, zu der Naturgummi, künstlicher Gummi und Gummiabkömmlinge mit gummiartigen Eigenschaften gehören. Es können auch andere synthetische Elastomere dieser Klasse benutzt werden. Es wirkt hier hauptsächlich als Klebemittel.
Stufe 6 : 50 Einheiten der wässerigen Emulsion von Hexadecyldimer oder einer andern wässerigen Emulsion dieses Dimers werden mit einer nach Stufe 5 hergestellten Mischung bei 20 - 300 C gemischt.
Diese wässerige Emulsion enthält 15 Dimereinheiten.
Die fertige Überzugsmischung besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen :
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<tb>
<tb> Benötigtes <SEP> Wasser <SEP> für
<tb> Herstellung <SEP> einer <SEP> Stärkelösung <SEP> 600 <SEP> Einheiten
<tb> Wasser <SEP> in <SEP> flüssigem <SEP> Latex <SEP> 54 <SEP> Einheiten
<tb> Wasser <SEP> in <SEP> der <SEP> Dimeremulsion........ <SEP> 35 <SEP> Einheiten
<tb> Stärkeklebemittel........ <SEP> "... <SEP> 160 <SEP> Einheiten
<tb> Mineralfeststoffe <SEP> 1000 <SEP> Einheiten
<tb> Mischpolymerisat....,.. <SEP> "..... <SEP> 50 <SEP> Einheiten
<tb> Dimer <SEP> 15 <SEP> Einheiten
<tb> 1914 <SEP> Einheiten.
<tb>
In dem fertigen Überzug ist der Gesamtgehalt an Feststoffen exklusive der 15 Dimereinheiten folgender :
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<tb>
<tb> Stärkeklebemittel............. <SEP> 160 <SEP> Einheiten
<tb> Mineralfeststoffe............. <SEP> 1000 <SEP> Einheiten <SEP>
<tb> Mischpolymerisat. <SEP> 11..,.......... <SEP> 50 <SEP> Einheiten
<tb> 1210 <SEP> Einheiten.
<tb>
Etwa 15-18 g trockener Überzugsmischung können pro m2 bei einem Papier verwendet werden, dessen Trockengewicht. 75 oder mehr Gramm pro m2 beträgt.
Beispiel 3 :
Stufe 1 : 2 Einheiten Ammoniumhydroxyd und 3 Einheiten Harnstoff-Werden in 75 Einheiten Wasser gelöst.
Stufe 2 : 15 Einheiten Soja-Eiweiss geringer Viskosität werden bei 20-30 C in die Lösung Nr. l eingerührt.
Stufe 3 : Die nach Stufe 2 gewonnene Dispersion wird unter Umrühren auf 600 C erwärmt, bis das Soja-Eiweiss, das hier das Klebemittel darstellt, vollständig in dem Wasser gelöst oder dispergiert ist.
Stufe 4 : 95 Einheiten von feinem Ton und 5 Einheiten von gefälltem Kalziumkarbonat werden bei 20 - 300 C in die nach Stufe 3 hergestellte Lösung oder Dispersion eingerührt.
Stufe 5 : 1, 5 Einheiten des flüssigen Ketendimers, das von Ölsäure abgeleitet worden ist, werden gründlich bei einer Temperatur von 20 bis 300 C in die nach Stufe 4 hergestellte Mischung eingerührt.
Stufe 6 : 10, 5 Einheiten eines wässerigen Latex des emulgierten copolymerisierten Styrol- und Butadien-Mischpolymerisats werden bei 20 - 300 C in die Mischung nach Stufe 5 eingerührt. Das Mischpolymerisat wirkt hier, ebenso wie in dem andern Beispiel, hauptsächlich als Klebemittel.
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Der wässerige Latex enthält 5 Einheiten des Styrol-Butadien-Mischpolymerisates.
Damit ist dann die Überzugsmischung fertig. Sie enthält folgende Teile :
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<tb>
<tb> Wasser <SEP> ................. <SEP> 80, <SEP> 5 <SEP> Einheiten
<tb> Harnstoff <SEP> 3 <SEP> Einheiten
<tb> Soja-Klebstoff <SEP> 15 <SEP> Einheiten
<tb> Mineralfeststoffe., <SEP> CI..... <SEP> 100 <SEP> Einheiten
<tb> Dimer <SEP> ................. <SEP> 1,5 <SEP> Einheiten
<tb> , <SEP> Mischpolymerisat. <SEP> Q <SEP> 0.... <SEP> CI <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> Einheiten
<tb> 205 <SEP> Einheiten.
<tb>
Das mit Hilfe dieser Mischung hergestellte getrocknete fertige Papier ist besonderes gut für den lithographischen Druck geeignet. Ein Teil des Dimers verbleibt in dem trockenen fertigen Überzug und macht ihn wasserabweisender oder vermindert seine Wasseraffinität. Daher absorbiert das auf diese Weise überzogene und geleimte Papier viel weniger wässerige Ätzlösungen von der lithographischenDruckpresse, so dass letztere besser arbeitet. Nach der Erfindung wird also ein besser geleimtes und überzogenes Papier erzeugt, wenn der überzogene Papiergrundstoff völlig ungeleimt oder teilweise oder sogar in wirksamem Masse geleimt ist, ehe die kombinierte Leim- und Überzugs mischung aufgebracht wird.
Durch das Ketendimer, das sich auf den Pigmentteilchen oder in der den mineralischen Füllstoff enthaltenden Überzugsmischung befindet, wird die Qualität des Glanzdruckes auf der überzogenen Bahn wesentlich verbessert. Glanzdruckfarbe wird hauptsächlich auf sehr glänzendem Papier verwendet. Um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erreichen, muss der Druck glänzend bleiben im Gegensatz zu der gewöhnlichen Druckfarbe, die ein mattes Aussehen hat. Glanzdruck-Farbe enthält einen hohen Prozentsatz von Viskose-Lack, der-wenn zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden sollen-nicht in die Zwischenräume des Überzuges eindringen darf, auf den er aufgebracht wird, sondern hauptsächlich an seiner Oberfläche verbleiben muss.
Der aliphatische Ketendimerüberzug auf den Pigmentteilchen des fertigen, trockenen Überzuges fördert die Oberflächenbindung der Glanzdruck-Farbe. Das bedeutet nicht, dass ein Überzug, der zum Bedrucken mit Glanzdruckfarbe völlig ungeeignet ist, durch Anreicherung mit einem Dimer in zufriedenstellender Weise glanzdruckfähig wird, sondern dass Überzüge, welche fast glanzdruckfähig sind, durch Zugabe eines solchen Dimers zu den Pigmentteilchen oder zu dem Überzug derart umgewandelt werden können, dass sie sich ausgezeichnet für den Glanzdruck eignen.
Das folgende Beispiel gibt eine Überzugsmischung wieder, die sich zur Verwendung bei einer Konversions-Überzugsvorrichtung eignet und ein Papier ergibt, das in hohem Masse für den lithographischen Druck brauchbar ist.
Beispiel 4 :
Stufe 1 : 0, 4 Einheiten Natriumtetraphosphat werden in 70 Einheiten Wasser gelöst. Das gelöste Phosphat ist ein bekanntes Dispergierungsmittel.
Stufe 2 : 60 Einheiten von fein verteiltem Ton und 40 Einheiten von fein verteiltem Kalziumkarbonat werden bei 20-30 C mit der Lösung der Stufe 1 gemischt.
Dadurch wird eine stabile und flockenlose Suspension der Überzugsfeststoffe erhalten.
Stufe 3 : 1 Einheit Ammoniak und 3 Einheiten Dicyandiamid werden in 45 Einheiten Wasser gelöst.
Das Dicyandiamid ist ein Polymer des Cyanamids. Es verhält sich für die Zwecke dieses Beispiels wie eine schwache Base.
Stufe 4 : 15 Einheiten Kasein, das in diesem Beispiel den Klebstoff bildet, werden bei 20 - 300C in der Lösung der Stufe 3 gelöst oder dispergiert.
Stufe 5 :' 5 Einheiten der Lösung oder Dispersion der Stufe 4 werden entfernt. Diese 5 Einheiten werden'bei 550 C zusammen mit einer Einheit des geschmolzenen Hexadecyl-Ketendimers verrührt, wodurch das Dimer mit den 5 Einheiten emulgiert wird.
Stufe 6 : Die restlichen 59 Einheiten der Mischung nach Stufe 5 werden bei 20 - 300 C gut mit der wässerigen Suspension nach Stufe 2 gemischt. Dann werden die 6 Einheiten der Mischung nach Stufe 5 bei 30-400 C hinzugegeben. Schliesslich werden 12, 5 Einheiten vom wässerigen Latex des GummiMischpolymerisates des emulgierten, copolymerisierten Styrols und Butadiens hinzugegeben, das 6 Einheiten des Copolymerisates enthält.
Damit ist die Überzugsmischung fertig. Sie besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen :
EMI8.2
<tb>
<tb> Wasser <SEP> ................. <SEP> 115 <SEP> Einheiten
<tb> Kasein-Klebstoff <SEP> 15 <SEP> Einheiten
<tb> Mischpolymerisat <SEP> .............. <SEP> 6 <SEP> Einheiten
<tb> Mineralfeststoffe <SEP> ............... <SEP> 100 <SEP> Einheiten
<tb> Dimer................. <SEP> l <SEP> Einheit
<tb> 237 <SEP> Einheiten. <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Etwa 15 - 30 g dieses Mischungstrockengewichts können bei einem Papiertrockengewicht von 90 g pro m2 auf den Quadratmeter Anwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Überzugsmasse für Papier, die aus Wasser, Klebstoff, Mineralpigment und einem leimenden Agens besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das leimende Agens aus einem leimenden Dimeren eines aliphatischen Ketens besteht, welches in Wasser unlöslich, darin dispergierbar und aus der Masse auf das Papier, auf das die Masse aufgebracht wird, übertragbar ist, wobei sein Anteil an der Masse ausreicht, um einen im wesentlichen ungeleimten Papiergrundstoff, der mit der Masse überzogen wird, zu leimen.