DE10037845B4

DE10037845B4 - Streichmasse für bedruckbare Papiere und Verfahren zur Herstellung bedruckbarer Papiere

Info

Publication number: DE10037845B4
Application number: DE10037845A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. Baumeister
Original assignee: CTP GmbH
Current assignee: CTP GMBH, 86830 SCHWABMUENCHEN, DE
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: DE10037845A1

Abstract

Beschrieben wird Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen in Form einer wässerigen Dispersion von Pigmenten und Hilfs- und Zuschlagstoffen mit einem Feststoffanteil von 50 bis 80%. Die Streichmasse ist durch eine hohe Thioxtropie gekennzeichnet bzw. durch den Einsatz spezieller und amin- oder amidgruppenhaltiger Polymerer, die als Schutzkolloide die Pigmentteilchen umhüllen. DOLLAR A Die Streichmasse enthält bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gewichts-Prozent einer gepfropften Gelatine.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Streichmasse zur Herstellung bedruckbarer Papiere, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Papieren.

Das aus Einzelfasern zusammengesetzte Papier hat Oberflächenrauhigkeiten in der Größenordnung der Faserdimensionen. Diese Rauhigkeit macht sich beim Bedrucken der Papiere störend bemerkbar. Um diese Rauhigkeiten zu beseitigen, werden Papiere gestrichen, d.h. es wird ein- oder beidseitig eine Streichmasse aufgebracht, meist in Form einer wässrigen Dispersion aus Pigmenten, überwiegend Weißpigmenten, wie Kaolin oder Calciumcarbonat und aus Dispergierhilfsmitteln und gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zuschlagstoffen. Der Auftrag der Streichmasse kann auch in mehreren Stufen, zum Beispiel als Vorstrich und Deckstrich, erfolgen.

Die Streichmasse bedeckt dabei im Idealfall vollständig und gleichmäßig die Oberfläche des Papiers und dringt nicht in die Poren des Rohpapiers ein. Diese Streichmasse wird beispielsweise durch Auftragwalzen auf die bis zu 1800 m/min schnell laufende Papierbahn aufgebracht und dann der Überschuss mittels einer Rakel abgestrichen. Anschließend erfolgt eine Trocknung der Papierbahn nach bekannten Techniken.

Dieser Prozess kann in den Papierbildungsprozess integriert sein oder als getrennter Arbeitsgang erfolgen.

Die Verarbeitungseigenschaften der Streichmasse werden wesentlich vom Feststoffgehalt der Dispersion bestimmt, der Feststoffgehalt bestimmt überwiegend die Viskosität und das Streichverhalten. Ein hoher Feststoffgehalt spart Trockenenergie, zu hohe Viskositäten führen aber zu Problemen beim Auftrag durch die Walzen und es baut sich ein zu hoher Druck an der Rakel auf. Diese Probleme würden dann geringere Auftragsgeschwindigkeiten bedingen. Eine zu geringe Konzentration führt nicht nur zu einem zu niedrigen Auftragsgewicht, sondern auch zu einer zu starken Durchfeuchtung der Papierbahn und damit zu höherem Trocknungsaufwand und im Extremfall sogar zu Abrissen. Die Streichmasse muss darüber hinaus zeitlich stabil sein und darf keine Viskositätsschwankungen aufweisen

Diese Kombination aus möglichst hohem Feststoffgehalt und einer gut verarbeitbaren und stabilen Viskosität der Streichmasse soll durch den Einsatz des Dispergierhilfsmittels und der anderen Hilfsstoffe erreicht werden.

Aus dem Stand der Technik sind Dispergierhilfsmittel aus natürlichen Rohstoffen bekannt. Die größte wirtschaftliche Bedeutung hat die Carboxymethylcelfulose erlangt.

Besonders für Streichmassen auf Basis Calciumcarbonat, z.B. ultrafein gemahlenes Calciumcarbonat, wird aber auch Gelatine beschrieben, z.B. in der Patentschrift DE-C-195 29 661. Ebenso wurden auch Dispergierhilfsmittel auf synthetischer Basis beschrieben, in oben zitierter Patentschrift z.B. Polyvinylpyrrolidon.

Aus der US-A-4,812,550 sind Latices bekannt, bei deren Herstellung an Stelle der üblicherweise bei Emulsionspolymerisationen eingesetzten Tenside in Ammoniak ein Protein mit emulgierenden bzw. suspendierenden Eigenschaften eingesetzt wird. Durch Pfropfung wird das Protein als unlösliche Polymerphase in das Emulsionspolymer eingebaut und das solvatisierte und in Wasser gelöste Protein wird in ein völlig unreaktives Emulsionspolymer umgewandelt.

Die US-A-5,340,441 beschreibt ein vernetztes, wasserunlösliches Polymer auf Basis von Acrylamid, das als Wasser in Öl Emulsion hergestellt wird.

Schließlich beschreibt DE-A-40 22 651 den Einsatz eines kationischen Polymeren auf Basis homo- oder copolymerer Benzyldimethylammoniumethylmethacrylate als kationisches Mahl- oder Dispergierhilfsmittel für Pigmente. Das Polymer dient dazu, kationische Pigmentanschlämmungen zur Herstellung kationischer Streichfarben zur Verfügung zu stellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Streichmasse zur Verfügung zu stellen, die sowohl eine Qualitätsverbesserung des Papiers, besonders in Bezug auf Weißgrad und Glanz, bewirkt als auch eine weitere Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften, d.h. weniger Störungen des Prozesses und eine geringere Durchnässung der Papierbahn. Die erfindungsgemässe Streichmasse soll sich besonders für Calciumcarbonat, insbesondere für ultrafein gemahlenes Calciumcarbonat, eignen, das immer mehr Bedeutung gegenüber Kaolin erlangt. CaCO₃ ist preiswerter als Kaolin und führt zu weißeren Papieren, kann aber durch einen hohen Anteil an Feinstteilchen zu Verarbeitungsschwierigkeiten führen.

Bei der Formulierung von Streichfarben werden Pigment oder Pigmentmischungen, Bindemittel und lösliche Polymere miteinander vermischt. Damit kommt es zu Veränderungen in der Stabilität der dispersen Phase bzw. Fraktionen der dispersen Phase und damit der Nasspackung. Beim Mischen von z.B. zwei Pigmentanschlämmungen mit unterschiedlichem optimalen Dispergiermittelgehalt kommt es bei einem Teil der Mischung zur Unter- im anderen Fall zur Überdispergierung. Als Ergebnis werden Agglomeratstrukturen erhalten, die z.B. das Wasserabgabevermögen der Streichfarbe massiv erhöhen können. Überdispergiereffekte, also Pigmentagglomerationen, können auch durch den überwiegend aus anionischen Polyelektrolyten bestehenden Serumteil eines Kunststoffbinders ausgelöst werden.

Es wurde nun gefunden, dass im Gegensatz zu der vor allem bei der Pigmentdispergierung eingesetzten elektrostatischen Stabilisierung eine sterische Stabilisierung der Dispersion weitgehend unabhängig vom Festkörpergehalt als auch von Veränderungen des anionischen Polyelektrolyt- und Gesamtelektrolytgehalts der wässrigen Phase der Streichfarbe ist. Bei der sterischen Stabilisierung von Streichfarben treten hohe Strukturviskositäten auf (d.h. die Streichfarbe ist hochviskos bei niedrigen und niederviskos bei hohen Scherraten) und die Pigmentteilchen werden mit Polymeren umhüllt, die eine Agglomeration und/oder Koagulation der Pigmentteilchen verhindern.

Ferner wurde gefunden, dass bei der erfindungsgemäße Streichfarbe beim Auftragen auf das Papier ein schneller Strukturaufbau erfolgt, Feinteilchen des Pigments werden zurückgehalten und dringen nicht nennenswert in Grobporen des Papiers ein. Das hat eine geringe Dickenvarianz der Grenzschicht zur Folge, eine geringe Schuppigkeit und als Folge eine leichte Glättbarkeit und einen erhöhten Glanz. Im Gegensatz dazu erfolgt bei vorbekannten Streichfarben ein langsamerer Strukturaufbau, so dass Feinteilchen beim Entwässerungsimpuls beim Auftrag in die Rohpapierporen gedrückt werden. Es resultiert eine erhöhte Dickenvarianz der Grenzschicht, sowie erhöhte Schuppigkeit und schiechtere Glättbarkeit sowie ein geringerer Glanz.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen in Form einer wässerigen Dispersion von Pigmenten und Hilfs- und Zuschlagstoffen mit einem Feststoffanteil von 50 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die wässrige Dispersion, deren Viskosität (gemessen nach der Methode von Brookfield) bei einem Schergefälle von 10 s^–1 mehr als 10³ mPa s, bevorzugt mehr als 10⁴, besonders bevorzugt mehr als 10⁵ mPa s, ganz besonders bevorzugt 10⁵ bis 10⁸ mPa s beträgt, und bei einem Schergefälle von 5·10⁵ s^–1 auf Werte von 30 bis 100 mPa s abfällt.

Die Viskositätsmessung kann nach unterschiedlichen Methoden erfolgen, beispielsweise mit einem Stress Tec Viskosimeter (Hersteller: Reo Logica, Lund, Stockholm), mit einem Brookfield Viskosimeter (Hersteller: Brookfield Engineering Laboratories, 240 Cushing St. Strougthon, MA 02072 USA) und mit einem HACAV II Kapillarviskosimeter. Die Viskositätsmessungen nach diesen Methoden sind dem Fachmann allgemein bekannt. Für die Zwecke dieser Erfindung wird die Viskosität nach der Methode von Brookfield bestimmt. Das Schergefälle bestimmt sich dabei aus der Wahl der Spindel und ihrer Drehzahl. Die in dieser Anmeldung genannten Werte wurden mit Spindel Nr. 4 ermittelt; als Spindeldrehzahlen wurden 10 min^–1 bzw. 100 min^–1 verwendet. Die Viskositätswerte wurden bei Temperaturen von 20°C ermittelt.

Bevorzugt sind Streichmassen, die als Pigment Kaolin oder insbesondere bevorzugt Calciumcarbonat enthalten.

Ganz besonders bevorzugt wird Calciumcarbonat mit einem hohen Anteil an Feinstteilchen, insbesondere mit einem Gewichtsanteil von 90 bis 99% an Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 2 μm. Derartige Pigmente werden bei der Herstellung von bedruckbaren Papieren mit besonders hohem Glanz eingesetzt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Streichmasse enthaltend Pigmentteilchen, die von einer Hülle aus ausgewählten Polymeren umgeben sind, welche die Tendenz zur Ausbildung von Agglomeraten in der Streichfarbe erschwert.

Bevorzugt werden Streichmassen, deren Pigmentteilchen von Pfropfpolymeren umhüllt sind, die sich von Proteinen ableiten und mit ethylenisch ungesättigten Monomeren, die Amid- und/oder primäre, sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen enthalten, gepfropft worden sind. Derartige Polymere sind starke Lewis-Basen (Elektronen-Donatoren) und besitzen eine ausgeprägte Tendenz zum Anhaften an die Pigmentteilchen. Es wurde gefunden, dass diese Pfropfpolymeren die Pigmentteilchen umhüllen und eine Stabilisierung der Pigmentdispersion, insbesondere bei feinteiligen Pigmenten, bewirken.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polymere sind Proteine, wie Sojaprotein, Kasein und bevorzugt Gelatine, die mit Acrylsäureamiden bzw. Methacrylsäureamiden oder mit Acrylsäureaminoalkylestern oder Methacrylsäureaminoalkylestern oder mit Gemischen dieser Monomeren gepfropft worden sind.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Polymeren können Aminogruppen aufweisen; dabei kann es sich um primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen handeln.

Weitere Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugt einsetzbare Polymere sind Proteine, wie Sojaprotein und bevorzugt Gelatine, die mit Lactamen enthaltend ethylenisch ungesättigte Gruppen, wie N-Vinylcaprolactam oder N-Vinylpyrrolidon oder mit Gemischen dieser Monomeren gepfropft worden sind.

Ganz besonders bevorzuge Komponenten für die erfindungsgemäßen Streichmassen sind mit amidgruppenhaltigen und/oder mit primären, sekundären und/oder tertiären aminogruppenhaltigen ethylenisch ungesättigen Monomeren gepfropfte Gelatinen. Dabei beträgt das Gewichtsverhältnis von amidgruppenhaltigem oder aminogruppenhaltigem ethylenisch ungesättigem Monomeren zu Gelatine bis zu 1 : 1, vorzugsweise 0,1–1 : 1.

Neben den A-Typen (Säure-Typen) der Gelatine werden vorzugsweise B-Typen (Base-Typen) als Pfropfgrundlage eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Gelatine-Typen mit einem Bloom-Wert von 80–240, insbesondere 100–160, eingesetzt.

Beispiele für ethylenisch ungesättigte amidgruppenhaltige Monomere zum Propfen der Gelatine sind Amide der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure, N-Vinylamide, wie N-Vinylpyrrolidon, oder N-Vinyllactame, wie N-Vinylcaprolactam.

Die Pfropfreaktion wird im allgemeinen in wässriger Phase und unter Verwendung an sich bekannter Initiatoren durchgeführt, beispielsweise des Redoxpaares Peroxodisulfat/Natriumdithionit. Bei der Reaktionsführung ist darauf zu achten, daß Propfpolymere mit keiner oder nur geringer Vernetzung erhalten werden, so daß das erhaltene Polymer ausreichend löslich bleibt, um als Schutzkolloid für die Pigmentteilchen dienen zu können. Sehr gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die Pfropfung in Gegenwart von Harnstoff oder einer ähnlich wirkenden Substanz, wie z.B. Guanidinsalz, Dicyandiamid oder Melamin durchgeführt wird. Dabei wird einerseits die Gelatine gelöst, aber auch die gewünschte, gut lösliche gepfropfte Gelatine erhalten. Der Löslichkeitsvermittler, wie der Harnstoff wird dabei im Gewichtsverhältnis 1 : 1 zur Gelatine zugegeben oder in leichtem Überschuss.

Ganz besonders bevorzugt sind Streichmassen, die 0,1 bis 1,0 Gewichts-Prozent, bezogen auf den Feststoffanteil, der oben definierten Pfropfpolymeren, insbesondere einer gepfropften Gelatine enthalten, bevorzugt ist dabei der Bereich von 0,2 bis 0,5 Gewichts-%.

Besonders bevorzugt sind gepfropfte Gelatinen mit N-Vinyllactamen, besonders mit N-Vinylpyrrolidon und ganz besonders bevorzugt mit N-Vinylcaprolactam.

Beispiele für Hilfs- bzw. Zuschlagstoffe sind Bindemittel, wie Styrol-Butadien-Dispersionen oder Styrol-Acrylat-Dispersionen, optische Aufheller, wie 4,4'-Diaminostilben-disulfonsäurederivate, Konservierungsmittel, Dispergiermittel, wie Natrium-polyacrylate, Gleitmittel, wie langkettige Natrium-, Ammonium- oder Calciumcarboxylate, z.B. Stearate, Entschäumer, Entlüfter oder pH-Regulatoren, wie Natronlauge oder Ammoniak, sowie Vernetzer bzw. Härtungsmittel für das Bindemittel, wie Melamin-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Glyoxal bzw. Glyoxalderivate oder Polyglycidether.

Die erfindungsgemäße Streichmasse erhält als Dispergiermittel üblicherweise Wasser.

Eine ebenso bevorzugte Streichmasse mit ähnlichen Viskositätseigenschaften für bedruckbare Papierbahnen enthält 0,1 bis 1,0 Gewichts-Prozent, bevorzugt 0,2 bis 0,5 Gewichts-% eines primäre, sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen enthaltenden Polymeren, insbesondere eines Polymeren abgeleitet von dem Ester einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure mit einem Aminoalkohol, wie einem Aminoalkylenalkohol. Beispiele dafür sind Poly-(aminoalkylacrylate) bzw. Poly-(aminoalkylmethacrylate), insbesondere die N,N-Dialkylsubstitutierten Derivate. Derartige Polymere können durch an sich bekannte radikalische Polymerisation der Monomeren, wie Dimethylaminoethylmethacrylat oder -acrylat in Gegenwart eines Radikalstarters, wie einer Azoverbindung, nach an sich bekannten Verfahren erhalten werden. Der pH-Wert der Reaktionsmischung kann dabei durch Carbonsäuren, wie Essigsäure, eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Polymerisation in Polyvinylalkohol durchgeführt. Das entstehende Polymer bildet mit dem Polyvinylalkohol Wasserstoffbrückenbindungen aus und dieser Komplex bildet das Schutzkolloid für die Pigmentteilchen.

Bevorzugt wird die Reaktion in 100 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol zusammen mit einem Anteil von 10 bis 25 Gew.-Teilen N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat oder -acrylat in der Gegenwart von 0,05 bis 0,5 Teilen eines Azo-Radikalstarters durchgeführt.

Die Viskosität nach Brookfield, gemessen mit einer Spindeldrehzahl von 100 min^–1 liegt für die erfindungsgemäßen Streichmassen unter 1100 mPa s, bevorzugt unter 900 mPa s, und bei einem Schergefälle von 10 min^–1 zwischen 2000 und 7000 mPa s.

Die erfindungsgemäße Streichmasse bewährt sich besonders bei Streichmassen mit einem hohen Anteil an feinen Pigmenten, die sonst häufig zur Streifenbildung und zu geringerem Glanz auf dem Papier führen: Sie eignet sich deshalb besonders für Calciumcarbonat, das zu weißeren Papieren führt, aber bei Streichmassen nach dem Stand der Technik durch einen hohen Anteil an Feinstteilchen zu Verarbeitungsschwierigkeiten führen kann.

Ohne auf den Wirkungsmechanismus festgelegt zu werden, könnte die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Streichmasse durch eine adsorptive Brückenbildung zwischen Pigment und Dispersionsteilchen hervorgerufen werden, die zu einer dreidimensionalen Struktur führt und so zu einer Stabilisierung der Feinstkorn- und Dispersionsbinderteilchen ohne störende Agglomeration. Man könnte von einer sterischen Stabilisierung sprechen, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo nur eine äussere Verdickung durch das Dispergierhilfsmittel erfolgt. Unter der hohen Scherung beim Auftrag und unter dem Rakel erfolgt in diesem Modell ein Abbau zu Gelbereichen mit freiem Wasser.

Bei sehr niedrigen Schergefällen verhindert die hohe statische Viskosität der erfindungsgemäßen Streichmasse ein Eindringen in die Faserzwischenräume, d.h. die Poren des Papiers. Auch wenn thixotrope Streichmassen bereits beschrieben wurden, weisen sie nicht den hohen Viskositätsunterschied auf wie die erfindungsgemäße Streichmasse.

Die Abbildung zeigt den Verlauf der Viskosität einer erfindungsgemäßen Streichmasse mit gepfropfter Gelatine ( Kurve 1 nach Beispiel 3) und einer Streichmasse nach dem Stand der Technik mit Carboxy-Methylcellulose als Dispergierhilfsmittel (Kurve 2 nach Beispiel 1).

In diesem Beispiel beträgt das Verhältnis der Viskositäten in den beiden relevanten Bereichen der Scherung, d.h. geringe Scherung und im Bereich hoher Scherung von etwa 10⁶ s^–1 jeweils etwa eine Zehnerpotenz.

Das hohe Wasserrückhaltevermögen der erfindungsgemäßen Streichmasse verhindert, dass die Streichmasse zwischen Auftrag und Egalisierung an der Rakel zu stark entwässert wird.

Zur Bestimmung des „Wasserrückhaltevermögens WRV" (statische Messung) wird ein mit der Streichmasse versehenes Papier zwischen zwei Elektroden gebracht und die Zeit in Sekunden bestimmt, die bis zum Erreichen einer vorgegebenen Stromstärke von 1 mA benötigt wird. Eine längere Zeit entspricht dabei dem erwünschten höheren Wasserrückhaltevermögen der Streichmasse.

Eine weitere, dynamische Methode zur Bestimmung einer Maßzahl für das Wasserrückhaltevermögen erfolgt mit einem Modul C Penetration Dynamic Analyzer der Firma Mutek Analytic GmbH in Herrsching. Diese Messmethode wird im Wochenblatt für die Papierfabrikation, Heft 16, 1999, S. 1023 ff. beschreiben. Die erfindungsgemäßen Streichmassen weisen beim zeitlichen Intensitätsverlauf des Schallsignals ein ausgeprägtes Maximum im Bereich zwischen 200 ms und 2 s auf.

Die erfindungsgemäßen Streichmassen ergeben beim Vorstrich einen besseren Strichstand in Verbindung mit weniger Wasserverlust ins Rohpapier. Der Rakeldruck ist deutlich verringert und führt zu besseren Laufeigenschaften. Diese Streichmassen mit hoher Strukturviskosität decken deutlich besser ab und ergeben eine gleichmäßige Fixierung des Deckstriches. Der verbesserte Vorstrich führt zu einer gleichmäßigeren Farbannahme des deckgestrichenen Papiers mit weniger Druckfleckigkeit.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Streichmassen liegt darin, dass eine deutlich geringere Abhängigkeit des Glanzes von der Höhe des Auftrags festzustellen ist. Dadurch werden produktionsbedingte Auftragsschwankungen weniger sichtbar.

Beim Deckstrich können durch die erfindungsgemäße Streichmasse hohe Feststoffgehalte bis zu 73% gefahren werden. Es werden keine störenden Rheologiestreifen beobachtet. Die Satinagedrücke können reduziert werden.

Die optimale Pigmentpackung führt zu hohem Glanz. Die so hergestellten Papiere weisen eine deutlich verbesserte Glätte und eine höhere Weiße auf. Am bedruckten Papier ergibt sich ein höherer Druckglanz und eine gleichmäßigere Bedruckbarkeit.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Beispielen weiter erläutert, ohne dass dieses eine Einschränkung darstellen soll. Tabellarisch werden dabei die relevanten Parameter aufgeführt. Dabei ist unter dem Begriff „Viskosität 100" die Viskosität nach Brookfield in mPa sec bei einer Spindeldrehzahl von 100 Umdrehungen/1 min zu verstehen. Der „Glanz" entspricht dem Wert nach Lehmann unter 75°.
Die Druckbildwolkigkeit wird quantitativ am fertig bedrucktem Papier visuell bestimmt. Der Auftrag wird in g/m² angegeben. Alle Meßwerte sind innerhalb einer Versuchsreihe streng vergleichbar. Die Mengenangaben in den Tabellen sind in Gewichts-% zu verstehen, ebenso der Feststoffgehalt.
Die Ermittlung der Weisse erfolgt mit einem Meßgerät der Firma Minolta gegen einen BaSO₄ Standard nach TAPPI bei R457.
Es wird eine Reihe von Abkürzungen benutzt:

SB-Latex: Styrol-Butadien-Latex
CMC: Carboxy-Methylcellulose
PVOH: Polyvinyl-Alkohol
WRV: Wasserrückhaltevermögen
DBW: Druckbildwolkigkeit
PVP: Polyvinylpyrrolidon

Beispiele 1 bis 3 vergleichen am Beispiel des Deckstriches auf einem vorgestrichenem Karton zwei Streichmassen nach dem Stand der Technik.
Beispiel 1 mit Carboxy-Methylcellulose
Beispiel 2 nach DE-C-195 29 661 mit Gelatine als Dispergierhilfsmittel
Beispiel 3, wo die Streichmasse erfindungsgemäß mit N-Vinylcaprolactam gepfropfte Gelatine enthält.
Herstellung der gepfropften Gelatine:
Es wurden 70 Teile einer durch sauere Hydrolyse hergestellten Gelatine mit einem Bloom-Wert von 240 sowie 30 Teile N-Vinylcaprolactam und 100 Teile Harnstoff in 290 Teilen Wasser vorgelegt und unter Rühren erwärmt bis sich die Gelatine gelöst hatte. Anschließend wurden 0,2 Teile Ammoniumpersulfat, gelöst in 10 Teilen Wasser zugesetzt und diese Mischung auf 75°C erwärmt und 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Man erhielt ein leicht gelbliches Produkt.
Erst die erfindungsgemäße Streichmasse ergab den deutlichen Anstieg im Glanz und in der Weiße ohne störende Druckbildwolkigkeit. Neben diesem Qualitätszuwachs ergab das hohe Wasserrückhaltevermögen bei geringer Viskosität ein gutes Laufverhalten an der Maschine.
Beispiele 4 und 5 vergleichen die Verbesserungen im Laufverhalten und in der Qualität im erfindungsgemäßen Beispiel 5 gegenüber einer Streichmasse nach dem Stand der Technik auf Basis Polyvinylpyrrolidon in der zitierten Anmeldung DE-C195 29 661 (dort Beispiel 3, Versuch 8 und 9), dargestellt im Beispiel 4.
Bei diesem Vergleich erkennt man das hohe Wasserrückhaltevermögen und die deutlich geringere Viskosität der erfindungsgemäßen Streichmasse. Ein so gestrichenes Papier zeigte wie gewünscht einen deutlich erhöhten Glanz und eine höhere Weiße.
Beispiele 6 und 7 vergleichen die Verbesserungen im Laufverhalten und in der Qualität für eine Vorstrichformulierung im erfindungsgemäßen Beispiel 7 für die Streichmasse mit einem tertäre Aminogruppen enthaltenden Polymeren [Poly-(dimethylaminoethyl-methacrylat)] gegenüber Beispiel 6, einer Streichmasse auf Basis Carboxy-Methylcellulose nach dem Stand der Technik.
Herstellung des „Hilfsmittels 7"
Es wurden 200 Teile Polyvinylalkohol in 800 Teilen Wasser unter Rühren 10 gelöst. Zu dieser Lösung wurde ein Gemisch aus 30 Teilen Dimethylaminoethylmethacrylat, 15 Teilen 600%-iger Essigsäure, sowie 0,2 Teilen 2,2-Azo-bis-(amidinopropan)-dihydroxychlorid in 70 Teilen Wasser während eines Zeitraums von 90 Minuten bei 75°C eingetropft. Anschließend ließ man noch 180 Minuten bei 75°C unter Rühren nachreagieren. Es entstand ein viskoses gelbliches Polymer.
Auch hier fielen die geringere Viskosität und das deutlich höhere Wasserrückhaltevermögen der erfindungsgemäßen Streichmasse auf. Sie führten zu einer hohen Glätte und zu einem geringeren Anpressdruck der Rakel.

Claims

Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen in Form einer wässrigen Dispersion von Pigmenten und Hilfsstoffen mit einem Feststoffanteil von 50 bis 80 Gew.-%, worin die Viskosität dieser Streichmasse (gemessen nach der Methode von Brookfield) bei einem Schergefälle von 10 s^–1 mehr als 10³ mPa s beträgt und bei einem Schergefälle von 5·10⁵ s^–1 auf Werte von 30 bis 100 mPa s abfällt.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 1, worin die Viskosität nach Brookfield, gemessen mit einer Spindeldrehzahl von 100 min^–1 unter 1100 mPa s liegt.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 1, worin die Viskosität nach Brookfield bei einer Spindeldrehzahl von 10 min^–1 zwischen 2000 und 7000 mPa s liegt.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 1, worin das Pigment Calciumcarbonat ist.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 4, worin 90 bis 99 Gewichts-% des Calciumcarbonates Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 2 μm sind.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen in Form einer wässerigen Dispersion von Pigmenten und Hilfsstoffen mit einem Feststoffanteil von 50 bis 80 Gew.-%, worin die Streichmasse mindestens ein lösliches Pfropfpolymeres als Schutzkolloid für die Pigmentteilchen enthält, das sich von Proteinen ableitet, die mit ethylenisch ungesättigten Monomeren, die Amid- und/oder primäre, sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen enthalten, gepfropft worden sind.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 6, worin das Pfropfpolymere sich von Sojaprotein, Kasein oder Gelatine ableitet, die mit Acrylsäureamiden, Methacrylsäureamiden, Acrylsäureaminoalkylestern, Methacrylsäureaminoalkylestern oder mit Gemischen dieser Monomeren gepfropft worden sind.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 6, worin das Pfropfpolymere sich von Sojaprotein, Kasein oder Gelatine ableitet, die mit Lactamen enthaltenden ethylenisch ungesättigten Gruppen gepfropft worden sind.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 8, worin das Lactam, enthaltend ethylenisch ungesättigte Gruppen, ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus N-Vinylcaprolactam und N-Vinylpyrrolidon.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 6, worin das Pigment Calciumcarbonat ist.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 10, worin 90 bis 99 Gewichts-% des Calciumcarbonates Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 2 μm sind.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen in Form einer wässerigen Dispersion von Pigmenten und Hilfsstoffen mit einem Feststoffanteil von 50 bis 80 Gew.-%, worin die Streichmasse mindestens ein primäre, sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen-enthaltendes lösliches Polymer als Schutzkolloid für die Pigmentteilchen enthält, das sich ableitet von dem Ester einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure mit einem Aminoalkohol.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 12, worin das Aminogruppen-enthaltende Polymer ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Poly-(aminoalkylacrylaten) und. Poly-(aminoalkylmethacrylaten).
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 12, worin das Pigment Calciumcarbonat ist.
Streichmasse für bedruckbare Papierbahnen nach Anspruch 14, worin 90 bis 99 Gewichts-% des Calciumcarbonates Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 2 μm sind.
Verfahren zur Herstellung von bedruckbaren Papierbahnen, worin eine Streichmasse nach Anspruch 1 mittels einer Rakel ein- oder beidseitig auf eine Papierbahn aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung von bedruckbaren Papierbahnen, worin eine Streichmasse nach Anspruch 6 mittels einer Rakel ein- oder beidseitig auf eine Papierbahn aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung von bedruckbaren Papierbahnen, worin eine Streichmasse nach Anspruch 12 mittels einer Rakel ein- oder beidseitig auf eine Papierbahn aufgetragen wird.