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Verfahren zur Herstellung von streichfähigen, satinweisshaltigen
Papierbestrichmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von streichfähigen, satinweisshaltigen Papierbestrichmitteln aus wässerigen Pigmentsuspensionen, wie z. B. Kasein, Stärkelösungen oder Kunstharzdispersionen.
Zur Beschichtung von Papieren für bestimmte Verwendungszwecke werden Beschichtungsmassen verwendet, in deren Rezeptur die Verwendung von Satinweiss eine bedeutende Rolle spielt. Es ist bekannt, dass sowohl Satinweisspasten als auch satinweisshaltige Bestrichmittel grosse Mengen Wasser benötigen, damit sie für die modernen Streichverfahren verwendet werden können. Man hat nun verschiedentlich versucht, durch Verwendung von Dispergiermitteln aus der Klasse der kondensierten Phosphate streichfähige Beschichtungsmassen mit hohem Feststoffanteil herzustellen. Diese Verbindungen haben zwar den Vorteil, dass sie sehr wirksam sind, jedoch den Nachteil, dass satinweisshaltige Farben beim Stehen stark eindicken.
Es wurde nun gefunden, dass die Viskosität von Satinweisspasten herabgesetzt und konstant gehalten werden kann, wenn geringe Anteile einer Kombination von Alkali - einschliesslich der Ammonsalze der Citronensäure und Salze der Naphthalinsulfosäure in die Paste eingearbeitet werden. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Kondensationsprodukt der Naphthalinsulfosäure in einem
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bis 20 Trinatriumcitrat benötigt, wobei dieser Prozentsatz auf die handelsübliche Paste mit einem Feststoffgehalt von 20 bis 300 bezogen ist. Zur Erzielung dieses Effektes sind Mengen notwendig, die etwa dem Bedarf an Salzen der kondensierten Phosphorsäuren entsprechen, um eine genügende Viskositätserniedrigung zu erzielen.
Es ist zwar schon bekannt, citronensaure Salze zu verwenden, um den Wassergehalt von Zementrohschlämmen bei gleicher Viskosität herabzusetzen. Nun besitzen aber Satinweisspasten und satinweisshaltige Papierbestrichmassen von den Zementrohschlämmen so verschiedene physikalische Eigenschaften, dass es nicht naheliegend war, diese Verbindungen auch in Satinweiss und satinweisshaltigen Bestrichmassen zu verwenden. Dies geht z. B. schon daraus hervor, dass sich Zementrohsch1ämme permanent verflüssigen lassen, wenn Salze der kondensierten Phosphorsäuren in geringen Mengen den Zementrohschlämmen zugesetzt werden. Die Satinweisspasten bzw. satinweisshaltigen Papierbestrichfarben lassen sich mit kondensierten Phosphaten nur kurzzeitig verflüssigen.
Es ist bereits bekannt, zur Herstellung von streichfähigen Papierbestrichmassen Kaseinlösungen als Bindemittel zu verwenden und als Pigmentanteil Titandioxyd, Ton oder Calciumcarbonat einzusetzen, wobei derpigmenthaltigenMasseein lösliches Schwermetallcitrat.z.B. FeCHsO , zugesetzt wird. Man hat zur Herstellung von Papierstreichfarbe auf der Basis von Primärton als Zusatzmittel auch schon eine Kombination von Tetranatriumpyrophosphat und einem neutralen Salz des Kondensationsproduktes aus Formaldehyd und einer Sulfosäure eines aromatischen Kohlenwasserstoffes als Dispergiermittel verwendet.
Als weiteren Vorteil bei Bestrichmassen, die mit der erfindungsgemässen Kombination versetzt wur-
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den, hatsich eine verbesserte Abriebfestigkeit erwiesen. Ausserdem ist durch Satinage eine gleichmässige, ebene, glänzende Oberfläche zu erzielen.
Satinweisspasten, die industriell mit einem Feststoffgehalt von etwa 20 bis 30%, zuweilen bis zu 40%, hergestellt werden, können durch Einrühren geringer Mengen der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Zusätze derart verflüssigt werden, dass eine Förderung durch Pumpwerke gewährleistet ist. Ein besonderer Vorteil liegt in der leichten Handhabung während der Fabrikation, während des Transportes und während der Verarbeitung zu Bestrichmassen.
Beispiel l : In 320 kg einer Satinweisspaste mit 31% Feststoffgehalt werden 0, 25 kg methy1ennap tahlinsulfosaures Natrium und 2, 25 kg Trinatriumciuat trocken als Pulver eingerührt. Nach einer Rührzeit von etwa 5 min haben sich die Zusätze soweit gelöst und in der Masse vermischt, dass die Viskosität der Satinweisspaste, die vorher mit dem Rotationsviskosimeter nicht messbar war, einen Wert von 30 cP bei 20 C erreicht.
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2 : 3, 5thylennaphthalinsulfosaures Natrium zugegeben werden. In beiden Fällen erreicht man eine Viskosität der Bestrichfarbe von 33 cP.
Die gleiche Bestrichfarbe, aber mit der gleichen Menge von 1 kg methylennaphthalinsulfosaurem Natrium versetzt, besitzt eine Viskosität von 55 cP.
Beispiel 3: Eine Bestrichfarbe aus 50 kg Kaolin, 50 kg Satinweisspaste (31lig), 70 1 Wasser, 17 kg einer 20% gen Stärkelösung und einer Zugabe von 0,35 kg einer Mischung, bestehend aus 0, 315 kg Trina-
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l20% gen Stärkelösung wird eine Bestrichfarbe hergestellt. Sie besitzt eine Viskosität von 830 cP.
Alle diese Papierbestrichmassen, die mit den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Zusätzen versehen wurden. besitzen eine gute Streichfähigkeit. Der trockene Aufstrich zeichnet sich durch gute Flexibilität und Haftfestigkeit aus.
Beispiel 4 : Eine Bestrichfarbe wird hergestellt, indem man in 20 1 Wasser 50 kg Streichkaolin, 50 kg Bariumsulfat und 50 kg Satinweiss mit 30% Feststoffgehalt dispergiert. Dann werden 100 kg 20% ige Kaseinlösung und 7 kg einer 50% igen Polyacrylesterdispersion zugegeben und so lange durchgearbeitet. bis eine homogene Bestrichmasse entsteht. Diese Bestrichmasse besitzt eine Viskosität von 1500 cP. Dem Ansatz obiger Zusammensetzung werden 1, 38 kg eines Dispergiermittels, das aus 9 Teilen Trinatriumcitrat und 1 Teil Natriumdinaphthyl-methandisulfonat besteht, trocken zugegeben und bis zur maximalen Ver- flüssigung durchgerührt.
Diese Viskosität dieser Bestrichmasse beträgt danach 1000 cP.
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und 30 kg einer 50%oigen Dispersion eines Vinylidenchloridmischpolymerisates versetzt und bis zur Homogenität durchgerührt werden. Diese Bestrichmasse besitzt eine Viskosität von 103 cP. Wird der Ansatz obiger Zusammensetzung gemäss der Erfindung mit 0, 27 kg einer Mischung aus 8 Teilen Natriumcitrat und 2 Teilen methylennaphthalinsulfosaurem Natrium versetzt, besitzt dieser eine Viskosität von 63 cP.
Die Vertlussigung von Satinweiss wird während oder nach der Fabrikation vorgenommen. Vorzugsweise wird man die erfindungsgemässe Behandlung von Satinweiss entweder sofort nach der Entwässerung der Satinweisssuspension in der Filterpresse, Zentrifuge oder sonstigen Entwässerungsvorrichtungen, oder nach einer zuvor durchgeführten mechanischen Bearbeitung der Filterkuchen durchführen.
Während man zur Verflüssigung eines Teiges mit 20-30% Feststoffgehalt mit einer Zusatzmenge von 0,8 bis 1,5go auf den Teig berechnet, auskommt, werden zur Verflüssigung von Satinweisspresskuchen grössere Mengen der erfindungsgemäss verwendeten Zusatzmittel benötigt, wie aus folgenden Beispielen hervorgeht :
Beispiel 6: 1 kg homogenisiertes Satinweiss (Feststoffgehalt 20%) wird mit 10 g einer Mischung aus 9 g Trinatriumcitrat und 1 g Natriumdinaphthy1-methandisulfonat versetzt und gut durchgerührt. Die Viskosität fällt von einem schwer messbaren Bereich bis auf 20 cP.
Beispiel 7 : Die gleiche Satinweissmenge mit gleichem Feststoffgehalt wie in Beispiel 5 wird mit 18 g Trinatriumcitrat und 2 g Natriumdinaphthy1-methandisulfonat versetzt und gut durchgerührt. Die Viskosität fällt ebenfalls bis auf 20 cP ab.
Diese Unterschiede im Verbrauch an Verflüssigungsmitteln sind durch das strukturviskose Verhalten der Satinweisspasten bzw. des Presskuchens zu erklären. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren verflüssig- te Satinweiss besitzt dagegen nahezu die Eigenschaften von Newton'schen Flüssigkeiten.
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Infolge dieser Veränderungen im rheologischen Verhalten wird das nach dem erfindungsgemässen Ver- fahren behandelte Satinweiss pumpfähig, so dass es ohne Schwierigkeit von einem Vorratsgefäss in ein an- deres überführt werden kann. Ausserdem wird der Transport vom Herstellungsort zum Ort des Endverbrau- ches, z. B. zur Papierstreicherei, dadurch wirtschaftlicher, dass das verflüssigte Material in Kesselwagen abgefüllt werden kann, was mit nicht verflüssigtem Satinweiss in der gleichen Einfachheit nicht durchge- führt werden kann.
Die Einarbeitung der beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Mittel lässt sich mit den ver- schiedensten Apparaturen, die für das Durchmischen, Durchrühren, Kneten, Umwälzen usw. geeignet sind, durchführen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Zusatzmittel dort zuzusetzen, wo die hauptsächliche Einwirkung der Apparatur auf die Paste erfolgt.
Die Erniedrigung der Viskosität von Satinweisspasten lässt sich mit einer Kombination von Alkalisal- zen der Citronensäure und Kondensationsprodukten der Naphthalinsu1fosäuren durchfUhren, wobei alle Mi- schungsverhältnisse möglich sind.
Günstig auf die Konstanz der Viskosität bei längerer Lagerzeit wirkt sich die Wahl eines Mischungsverhältnisses citronensaures. Salz : Kondensationsprodukt der Naphthalinsulfosäure bzw. deren Salze von 95 : 5. bis 80 : 20 aus. Während bei Erniedrigung der Viskosität von Satinweisspasten durch andere Mittel, wie z. B. durch Polyphosphate oder Kondensationsprodukte der Naphthalinsulfosäuren, nach kurzer Lagerzeit ein Viskositätsanstieg zuweilen bis auf den ursprünglichen Zustand eintritt, ändert sich die Viskosität bei der Verflüssigung gemäss der Erfindung selbst nach mehrwöchiger bzw. mehrmonatiger Lagerzeit nicht oder nur wenig. Diese Verhältnisse werden aus folgenden Beispielen ersichtlich.
.. Beispiel 8 : Vergleiche : a) 200 g Satinweisspaste mit einem Feststoffgehalt von 2'2pro wurden mit 2 g Trinatriumcitrat versetzt und durchgerührt bis zur maximalen Verflüssigung. Die Viskosität betrug nach dieser Behandlung 104 cP. b) Die Viskosität der unbehandelten Paste betrug 46170 cP. c) 200 g Satinweiss der gleichen Art wie unter a) wurden in gleicher Weise mit 2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat behandelt. Das so behandelte Satinweiss besass eine Viskosität von 128 cP.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wurden 200 g Satinweiss der gleichen Art wie unter a) und c) in gleicher Weise, jedoch mit 1, 8 g Trinatriumcitrat und 0, 2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat behandelt. Das so behandelte Satinweiss zeigte eine Viskosität von 29 cP.
Beispiel 9 : 200 g Satinweiss mit einem Feststoffgehaltvon 20lozeigtennach der Verflüssigung mit 1, 8 g Trinatriumcitrat und 0,2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat 27 cP.
Dieses Material besass nach einer Lagerzeit von 7 Monaten im verschlossenen Gefäss eine Viskosität von 33 cP.
Die Viskositätsmessungen in obigen Beispielen wurden bei gleicher Temperatur (20 C) und bei gleichem Schergefälle durchgeführt.
Beispiel 10 : Eine Satinweisspaste von einem Feststoffgehalt von 2'2pro wurde in der Weise verflüssigt, dass in 200 g Paste 1, 8 g Trinatriumcitrat und 0, 2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat eingerührt wurden. Die Viskosität wurde bei verschiedenem Schergefälle gemessen. Die gefundenen Viskositätswerte sind nahezu konstant, wie aus folgender Tabelle 1 hervorgeht.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Schergefälle <SEP> (sec-l) <SEP> Viskosität <SEP> (cP) <SEP>
<tb> 122, <SEP> 3 <SEP> 31, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 367 <SEP> 32
<tb> 1100 <SEP> 32, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
Bei der Behandlung von Satinweisspasten nach dem erfindungsgemässen Verfahren, insbesondere mit einer Kombination aus 9 Teilen Trinatriumcitrat und 1 Teil Natriumdinaphthy1-methandisulfonat, stellt sich ein PH-Wert ein, der zwischen 11,5 und 12,5 liegt. Es hat sich an Hand von Vergleichsversuchen herausgestellt, dass in diesem pH-Bereich eine grösstmögliche Verflüssigung erzielt wird.
Diese Verhältlisse werden aus Tabelle 2 deutlich :
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Tabelle 2
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<tb> PH-Wert <SEP> Viskosität <SEP> (cP)
<tb> 14 <SEP> 42110
<tb> 12 <SEP> 30, <SEP> 6
<tb> 10 <SEP> 282
<tb> 8 <SEP> 270
<tb>
In obigen Vergleichsversuchen wurden die Verhältnisse wie in Beispiel 8 gewählt.
Die pH-Werte wurden nach der Zugabe des Verflüssigungsmittels mit konzentrierter Salzsäure bzw.
50% iger Natronlauge eingestellt.
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von streichfähigen, satinweisshaltigen Papierbestrichmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass man der Satinweisspaste oder der satinweisshaltigen Bestrichmasse Alkalisalze einschliesslich der Ammoniumsalze der Citronensäure und Salze eines Naphthalinsulfosäurekondensationsproduktes zusetzt.