DE1205374B - Streichfarbe zur Herstellung wasserabweisender Kunstdruckpapiere - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. CL:

D 21h

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 55 f-15/20

Nummer: 1205 374

Aktenzeichen: D 34200 VI b/55 f

Anmeldetag: 7. September 1960

Auslegetag: 18. November 1965

Seit einigen Jahren findet beim Offsetdruck in zunehmendem Maß mittels Streichfarbe beschichtetes Papier Verwendung, das die Druckfarbe weniger stark aufsaugt und somit leuchtendere Farbeffekte entstehen laßt.

Beim Offsetdruck werden die Flächen einer Plattenwalze, die frei bleiben sollen, mit Wasser benetzt; dann wird auf die nicht benetzten Flächen Druckfarbe aufgetragen. Da die Druckfarbe auf Grundlage von öl aufgebaut ist, benetzt sie die mit Wasser be- ίο deckten Flächen nicht, und es entsteht ein scharfes Bild. Die Druckfarbe wird von der Plattenwalze auf eine mit einem Gummituch überzogene Druckwalze übertragen. Das Gummituch kommt dann mit dem Papier in Berührung und überträgt das Bild von der Plattenwalze auf das Papier.

Beim Einfarben-Offsetdruck bestehen keine besonderen Schwierigkeiten. Gewöhnlich wird dieses Verfahren jedoch für Mehrfarbendrucke angewandt, wobei jede Druckfarbe von einer besonderen Walze ao auf das Papier aufgetragen wird. Jede dieser Walzen muß genau arbeiten, da die Farbflächen sonst verschmieren oder verzerrt werden oder sich überschneiden.

Die bisher bekannten Streichfarben für die Her- as stellung von Kunstdruckpapier bestehen im wesentlichen aus Ton und anderen Pigmenten, einem Bindemittel und Wasser. Als Bindemittel werden vor allem Stärke, Kasein und gleichwertige Proteine und Kautschuk-Latices verwendet. Letztere sind im allgemeinen unbefriedigend, wenn sie allein verwendet werden, und werden deshalb gewöhnlich mit einer oder beiden der anderen Arten von Bindemitteln kombiniert.

Kasein oder ein gleichwertiges Protein wird meistens bevorzugt eingesetzt, da es wasserabweisend gemacht werden kann. Kasein weist jedoch den Nachteil auf, daß es verhältnismäßig teuer ist, daß je nach seiner Herkunft große Unterschiede in der Qualität bestehen und daß es beträchtlichen Preis-Schwankungen unterliegt. Ebenso sind auch die Latices verhältnismäßig teuer. Das wirtschaftlichste Bindemittel wäre Stärke, da sie alle diese Nachteile nicht aufweist.

Stärke erweist sich jedoch beim Offsetdruck haufig als unbefriedigend auf Grund ihrer Feuchtigkeitsaufnahme. Infolge der Feuchtigkeitsaufnahme wird von der ersten Druckwalze so viel Wasser auf das Papier übertragen, daß eine Veränderung in den Abmessungen des Papiers eintritt. Dies wiederum führt zu schlechten Drucken bei den nachfolgenden Walzen. Außerdem löst sich die Stärke von dem feuch-Streichfarbe zur Herstellung wasserabweisender
Kunstdruckpapiere

Anmelder:

Dow Corning A. G., Basel (Schweiz)

Vertreter:

L. F. Drissl, Rechtsanwalt,

München 23, Clemensstr. 26

Als Erfinder benannt:

Joseph W. Keil, Midland, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. September 1959
(838 442)

ten Papier und wird von nachfolgenden Druckwalzen aufgenommen, was eine weitere Quelle von Unregelmäßigkeiten beim Druck bildet. Von den Druckwalzen kann die Stärke überdies auf die Plattenwalze gelangen. In diesem Fall beschichtet sie dann nicht nur die feuchten Teile der Walze, sondern haftet auch an den Bildflächen. Dies verursacht eine ungleichmäßige Verteilung der Farbe auf der Plattenwalze und damit ein weiteres Verschmieren des Bildes.

Beschichtungen aus Ton und Stärke mit einem Zusatz von Harnstoff-Fonnaldehyd-Harzen und Ammoniummetaphosphat besitzen zwar eine ausgezeichnete Naßabriebfestigkeit; mit solchen Beschichtungen versehenes Papier ist jedoch steif und schwierig zu bedrucken.

Bekanntlich können auch mit Hufe von Organosiliciumverbindungen verschiedene Stoffe wasserabweisend gemacht werden. Stärke wird beispielsweise durch Methylwasserstoffsiloxane oder Dimethylsiloxane wasserabweisend gemacht, so daß sie ein frei fließendes Pulver bleibt. Die genannten Siloxane führen jedoch zur Bildung von »Fischaugen« in dem Überzug auf dem Papier, wodurch das Papier eine unregelmäßige Oberfläche erhält. Schließlich ist es bekannt, Alkalimetallsalze von Monoorganosilanolen zum Wasserabweisendmachen von ungestrichenen Papieren zu verwenden. Dabei zeigt es sich jedoch, daß eine unerwünschte Fleckenbildung auftritt. Es ist überraschend, daß bei der Verwendung gemäß der Erfindung solcher Alkalimetallsalze eine derartige Fleckenbildung nicht auftritt.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun atome je Si-Atom enthalten. Die Salze können monoeine Streichfarbe zur Herstellung wasserabweisender mere Verbindungen der Struktur RSi(OM)₃, worin Kunstdruckpapiere unter Verwendung von Stärke als R ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest und M das Bindemittel, die zu befriedigenden Ergebnissen bei Alkalimetallatom ist, wie auch, polymere Verbindunder Anfertigung von Mehrfarben-Offsetdrucken 5 gen mit Einheiten der FormelnRSiO₀₆(OM)₂ und führt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Ver- RSiO(OM) oder eine beliebige Kombination daraus besserung von Stärke als Bindemittel für Pigmente sein. R kann der Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Vinylbei der Beschickung von Papier, so daß sie zur An- oder Allylrest sein. Gegebenenfalls kann ein Gefertigung von Drucken unter feuchten Bedingungen misch aus zwei oder mehr verschiedenen Salzen angeeignet ist. . ίο gewandt werden.

Das Verhältnis von Wasser, Pigment und Stärke Die Salze können auch einige durch Silcarban-

zueinander in der erfindungsgemäßen Streichfarbe ist Bindungen, etwa Methylen-, Äthylen- oder Propylen-

das bisher übliche, d. h., es liegen 75 bis 90 Ge- Bindungen gebundene Si-Atome aufweisen. Diese

wichtsprozent Pigment und 10 bis 25 Gewichts- Salze werden aus dem Destillationsrückstand des

prozent Stärke, jeweils bezogen auf das Gewicht des 15 Reaktionsprodukts von Methylchlorid mit Silicium

Gemisches aus Pigment und Stärke, und 30 bis durch Hydrolyse und anschließende Umsetzung mit

70 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Ge- einem Alkalimetallhydroxyd auf die zur Herstellung

samtgewicht von Wasser, Stärke und Pigment, vor. von Alkalimetallsalzen von Silanolen übliche Weise

Die erfindungsgemäße Streichfarbe zur Herstel- gewonnen.

lung wasserabweisender Kunstdruckpapiere, be- 20 Nach Mischen dieser Salze mit der Überzugsmasse

stehend im wesentlichen aus einem Gemisch von ergibt sich ein pH-Wert von über 7. Der genaue

einem Pigment und Stärke, ist dadurch gekennzeich- pH-Wert hängt naturgemäß von der Konzentration

net, daß das Gemisch außerdem 1 bis 15 Gewichts- von Alkalimetallionen in dem Gemisch ab. Erfin-

prozent, berechnet auf das Gewicht der Stärke, eines dungsgemäß muß mindestens 1 Gewichtsprozent

Alkalimetallsalzes eines Monoorganosilanols, worin 25 Salz, berechnet auf das Gewicht der Stärke, vor-

die am Silicium gebundenen organischen Reste liegen. Vorzugsweise sind nicht mehr als 15 Ge-

aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit weniger als wichtsprozent Salz, berechnet auf das Gewicht der

4 C-Atomen sind, enthält, Stärke, vorhanden, da eine übermäßig hohe Wasser-

Die Streichfarbe gemäß der Erfindung kann auf abweisung des beschichteten Papiers ebenfalls von

jede geeignete Weise auf das Papier aufgebracht 30 Nachteil für das Drucken ist.

werden. Anschließend wird getrocknet, während der Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mas-

pH-Wert des Überzuges über 7 gehalten wird; dies sen ist die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen

ist entscheidend für die Wirkung der Streichfarbe. Bestandteile nicht entscheidend. Vorzugsweise wird

Sinkt der pH-Wert vor oder während des Trocknens,, aber das Salz der Stärke zugesetzt, nachdem letztere

d.h. bevor die Masse auf dem Papier trocken ist, 35 in Wasser dispergiert wurde. Dadurch wird jede

auf 7 oder darunter, so ist der entstehende Überzug Möglichkeit einer Verfärbung der Stärke auf Grund

nicht feuchtigkeitsbeständig und das Alkalimetall- der alkalischen Natur des Salzes ausgeschlossen,

salz in dem Stärkeüberzug wirkungslos. Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen

Das Papier wird zweckmäßig dadurch getrocknet, Beschichtungsmassen neben den obengenannten daß man es nach der Beschichtung einige Minuten 40 wesentlichen Bestandteilen noch andere in Pigmentauf 35 bis 140° C erhitzt. Die genaue Temperatur überzügen für Papier verwendete Zusätze enthalten, und die Dauer der Erhitzung sind nicht entscheidend, beispielsweise Dispergiermittel, wie Pineöl oder sülvorausgesetzt daß das Trocknen bei einem pH-Wert fonierte Öle, Schmiermittel zur Verminderung des über 7 erfolgt. Es ist jedoch vorteilhaft, daß das Staubens, wie Wachsemulsionen oder lösliche Seifen, Temperatur-Zeit-Verhältnis derart ist, daß das 45 Antischaummittel und Farbstoffe. Der Zusatz dieser Papier trocknet, bevor es gerollt wird. nicht wesentlichen Bestandteile hat keinen Einfluß

In der erfindungsgemäßen Streichfarbe kann ein auf die wesentlichen Eigenschaften der Massen,
beliebiges für die Verwendung zur Herstellung von . .
Kunstdruckpapier geeignetes Pigment eingesetzt wer- Beispiel 1
den. Die weitaus meisten handelsüblichen Pigmente 50 Durch Mischen von 55 Gewichtsteilen Kaolinenthalten Ton, .im allgemeinen Kaolin oder eine Ton und 45 Gewichtsteilen Wasser wird eine Überseiner Abarten. Häufig sind jedoch andere Pigmente zugs-Grundmasse hergestellt. Dieser Dispersion werallein oder in Verbindung mit Ton vorteilhaft, wie den 1 Gewichtsteil einer lO°/oigen Lösung von Di-Titandioxyd, gefälltes Calciumcarbonat, mit Wasser natriumphosphat in Wasser, 0,5 Gewichtsteile einer vermahlenes Calciumcarbonat, Calciumsulfat, CaI- 55 lO'/oigen Dispersion von Ammoniumstearat und ciumsulfit, Bariumsulfat, Satinweiß (Calcium-Alu- 36 Gewichtsteile einer 25gewichtsprozentigen Stärminium-Sulfat), Zinksulfid, Zinkoxyd, Diatomeen- kelösung zugesetzt.

erde, Eisenoxyd, Malachitgrün, Mennige, Ruß und Das Natriumsalz von Monomethylsilanol mit

Cadmiumsulfid. einem Na:Si-Verhältnis von etwa 1 wird der erhal-

Jede beliebige zur Verbindung von Pigmenten 60 tenen Mischung in den unten angegebenen unter-

mit Druckpapier geeignet und aus jeder beliebigen schiedlichen Mengen zugesetzt. In jedem Fall wer-

natürlichen Quelle stammende Stärke kann ver- den 50 Gewichtsteile der Überzugsmasse mit einem

wendet werden. Die Stärken werden wie üblich vor Stärkegehalt von 3,3 Teilen verwendet. Dann wird

der Verwendung gekocht. mit diesen verschiedenen Massen jeweils Papier be-

Die erfindungsgemäß verwendeten Salze sind 65 schichtet und das Papier 1 Minute bei 113° C ge-

Organosilanolsalze von jedem beliebigen Alkalime- trocknet. Die Wasserabweisung des getrockneten

tall, etwa von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium Überzugs wird durch Aufbringen von Wasser auf die

oder Caesium. Sie können etwa 1 bis 3 Alkalimetall- beschichtete Oberfläche und Beobachtung des Kon-

taktwinkels geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Ansatz	Gewichtsteile Salz je 50 Teile Überzugsmasse	Kontaktwinkel
1 2 3 4 5	0,37 0,21 0,135 0,066 ohne	gut gut mäßig mäßig 0

pH	Kontaktwinkel
13	90
10,8	90
10,7	90
8	90
5,5	45
6,8*	25

IO

Die Trocknung wurde in jedem der angegebenen Fälle bei einem pH-Wert über 7 durchgeführt. Die Wasserabweisung war so hoch, daß das Papier mit befriedigendem Ergebnis zur Anfertigung von Offsetdrucken verwendet werden konnte.

20

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die entscheidende Bedeutung des pH-Wertes vor und während des Trocknens. In einer Reihe von Ansätzen wird das im Beispiel 1 beschriebene Natriumsalz von Monomethylsilanol der Überzugsmasse gemäß Beispiel 1 in einer Menge von 12 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Stärke, zugesetzt. Die Masse wird in mehrere Teile geteilt und der pH-Wert eines jeden Teils durch Zusatz von Eisessig auf den in der Tabelle angegebenen Wert gebracht. Jeder Teil der Überzugsmasse wird auf Papier aufgebracht und das Papier in jedem Fall 2 Minuten bei 113° C getrocknet.

Auf das getrocknete Papier wird Wasser aufgebracht und der Kontaktwinkel, wie in der Tabelle angegeben,' gemessen.

40

45 Es zeigt sich, daß bei einem Trocknen des beschichteten Papiers bei einem pH-Wert unter 7 dessen Wasserabweisung zerstört wird, so daß es für die Verwendung zu Offsetdrucken ungeeignet ist

Beispiel 3

Gleichwertige Ergebnisse werden erhalten, wenn in dem Verfahren gemäß Beispiel 1 12 Gewichtsprozent eines Natriumsalzes, berechnet auf das Gewicht der Stärke, verwendet werden, wobei das Natriumsalz ein Gemisch aus Monomethyl-, Monoäthyl- und Monopropylsilanolen ist und in dem Salz einige der Si-Atome durch Methylen- und Äthylen-Silcarban-Bindungen gebunden sind und etwa Na-Atome je Si-Atom vorliegen.

Ebenso werden gleichwertige Ergebnisse erhalten, wenn in dem Verfahren gemäß Beispiel 1 12 Gewichtsprozent des Natriumsalzes von Monopropylsiloxan verwendet werden oder wenn folgende Salze verwendet werden:

CH₂=CHSi(OK)₂O₀₁₅,

CH₃SiO(OCs),

CH₃Si(OLi)₃.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Streichfarbe zur Herstellung wasserabweisender Kunstdruckpapiere, bestehend im wesentlichen aus einem Gemisch von einem Pigment und Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch außerdem 1 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht der Stärke, eines Alkalimetallsalzes eines Monoorganosilanols, worin die am Silizium gebundenen organischen Reste aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit weniger als 4 C-Atomen sind, enthält.

2. Streichfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallsalz ein Natriumsalz eines Monomethylsilanols ist.

*) Vergleichsprobe, kein Organosiloxanzusatz.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 710792;
USA.-Patentschrift Nr. 2507200;
Industrial and Eng. Chem. (1954), S. 381 bis 384.