DE1205812B - Papierstreichmassen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK IJEUTSCHLAND DEUTSCHES ^t^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

D21h

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche KL: 55 f-15/20

1205 812
B67133VIb/55f
5. Mai 1962
25. November 1965

Es sind bereits Streichmassen zum Herstellen von Kunstdruckpapier bekannt, die Stärke in wäßriger Lösung sowie neben Pigmenten Polymerisatdispersionen enthalten.

Das Auftragen solcher Streichmassen auf Papier wird meist mit den in der Papierindustrie gebräuchlichen Vorrichtungen, wie Bürstenstreichanlagen, Luftbürstenstreichanlagen, Walzenstreichanlagen oder Rakelstreichanlagen, vorgenommen.

Das Auftragen von Papierstreichmassen mit Hilfe von Walzenstreichanlagen wird häufig angewandt, weil sich diese Arbeitsweise glatt in den Papierherstellungsprozeß auf der Papiermaschine eingliedern läßt.

Papierstreichmassen, wie sie für Walzenstreichverfahren Verwendung finden, sollen gut fließfähig sein und außerdem unter den zwischen den Auftragswalzen auftretenden Scherbeanspruchungen stabil bleiben, da sich sonst Koagulat bildet und Beläge an den Walzen entstehen, so daß ein fortlaufendes und gleichmäßiges Auftragen der Masse auf das Papier nicht mehr möglich ist.

Papierstreichmassen, welche durch Emulsionspolymerisation mit Hilfe von niedermolekularen oberflächenaktiven Stoffen hergestellte Polymerisatdispersionen enthalten, sind unter den beim Walzenstreichverfahren auftretenden Scherbeanspruchungen nicht stabil. Durch Zumischen von hochmolekularen hydrophilen Stoffen, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure und deren Salzen oder Carboxymethylcellulose, kann zwar die Scherstabilität solcher Papierstreichmassen verbessert werden, doch wird durch das Beimischen dieser Stoffe das Fließverhalten der Massen verschlechtert.

Auch konnten bereits mit Hilfe von Dispersionen, welche acrylsäurehaltige Mischpolymerisate enthalten, scherstabile Papierstreichmassen hergestellt werden. Doch sind solche Streichmassen, wenn sie über 50% Feststoff enthalten, hochviskos und somit schlecht verarbeitbar. Auch sind Acrylsäure enthaltende Mischpolymerisate mit bestimmten Dispergiermitteln, wie sie zum Anteigen von Pigmenten verwendet werden, mitunter schlecht verträglich.

Es wurde nun gefunden, daß Papierstreichmassen, welche aus wäßrigen Mischpolymerisatdispersionen, wäßrigen Stärkelösungen, Pigmenten und gegebenenfalls weiteren Zusätzen bestehen, besonders günstige Eigenschaften aufweisen, wenn die Mischpolymerisate 0,1 bis 10 Gewichtsprozent N-Methylolamide ungesättigter polymerisierbarer Carbonsäuren und mindestens 10 Gewichtsprozent an Methacrylsäure- oder Acrylsäureestern einpolymerisiert enthalten. Die Streichmassen gemäß der Erfindung enthalten Papierstreichmassen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans Wolf, Ludwigshafen/Rhein;

Dr. Diethelm Brüning, Düren;

Dr. Hans Wilhelm, Ludwigshafen/Rhein

vorteilhaft zwischen 25 und 65 Gewichtsprozent Feststoff. Die Massen haben im allgemeinen einen pH-Wert, der zwischen 6 und 12 liegt. Der Polymerisatanteil des Gesamtfeststoffgehalts solcher Papierstreichmassen beträgt zweckmäßig zwischen 2 und 30 Gewichtsprozent; bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt können die Papierstreichmassen bis zu 50 Gewichtsprozent Stärke enthalten. Der Anteil an Pigmenten kann zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent des gesamten in der Masse enthaltenen Feststoffs betragen. Die Filmbildetemperatur der Mischpolymerisatdispersionen soll unter 100⁰C liegen, da Massen, welche Mischpolymerisatdispersionen mit einer höheren Filmbildetemperatur enthalten, unter den Bedingungen, welche beim Auftragen der Streichmassen auf Papier herrschen, keinen zusammenhängenden Überzug bilden.

An N-Methylolamiden von ungesättigten polymerisierbaren Carbonsäuren, welche zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Mischpolymerisate geeignet sind, sind z. B. zu nennen: die N-Methylolverbindungen des Acrylsäureamids, Methacrylsäureamids, sowie N-Methylolacrylharnstoff oder auch N - Methylolmaleinimid, N - Methylol - N - alkylacrylamide oder N-Methylol-N-alkylmethacrylamide. Besonders geeignet ist N-Methylolacrylsäureamid und N-Methylolmethacrylsäureamid.

Von den Estern der Acryl- bzw. Methacrylsäure eignen sich die von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, ζ. B. die Ester des Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl-, tert.-Butyl-, 2-Äthylhexyl- oder Cyclohexylalkohols. Insbesondere eignen sich die Methacryl- und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen. Der Anteil dieser Ester im Misch-

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polymerisat kann zwischen 10 und 99,9 Gewichts- Streichmassen hergestellten Papiere durch eine gute

prozent der gesamten im Polymeren enthaltenen Mono- Licht- und Alterungsbeständigkeit aus.

meren betragen. Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile

Monomere, welche mit den N-Methylolverbindungen und Prozente sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente,

der ungesättigten polymerisierbaren Carbonsäure und 5 B ' s ti ' e 1 1

den Methacryl- und bzw. oder Acrylsäureestern misch- ^p

polymerisiert werden können, sind z. B. Styrol, Vinyl- 30 Teile einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines ester, wie Vinylacetat oder Vinylpropionat. Der Anteil Mischpolymerisats aus 67 Teilen Vinylpropionat, von Vinylacetat oder Styrol soll jedoch 50 Gewichts- 30 Teilen Acrylsäure-t-butylester, 1 Teil Acrylsäure prozent, bezogen auf die Gesamtmonomeren, und der io und 2 Teilen N-Methylolmethacrylamid werden mit Anteil an Vinylpropionat 80 Gewichtsprozent, be- 100 Teilen Kaolin, 15 Teilen Stärke (in 60 Teilen zogen auf die Gesamtmonomeren, nicht übersteigen. heißem Wasser aufgeschlossen), 0,3 Teilen Natrium-Andere geeignete Monomere sind: x-Chloracrylsäure-, polyacrylat vom K-Wert 40 und so viel Wasser geMaleinsäure-, Fumarsäure- oder Itaconsäureester. mischt, daß eine Papierstreichmasse mit 45% Fest-Auch Halbester mehrwertiger Alkohole mit polymeri- 15 stoffgehalt erhalten wird. Diese Papierstreichmasse hat sierbaren Carbonsäuren, wie Glykolmonoacrylat, oder bei 20⁰C eine Viskosität von 30OcP. Sie wird mit Halbester von polymerisierbaren Dicarbonsäuren, wie Hilfe einer Walzenauftragsvorrichtung zwischen zwei Monobutylmaleat oder Monoäthylfumarat, kommen Gummiwalzen verschiedener Härte bei einem Linienin Betracht. Auch können Vinylhalogenide, wie Vinyl- druck von 15 kg pro Zentimeter auf Papier aufchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Vinyläther, Vi- 20 getragen. Auch nach längerer Laufzeit bildet sich kein nylketone, aber auch Butadiene und seine Homologen Koagulat oder Belag an den Walzen,
sowie Vinylamine, wie Vinylpyridin, als Mischpoly- Eine mit 30 Teilen einer wäßrigen Dispersion eines merisationskomponenten verwendet werden. Der An- Mischpolymerisats aus 69 Teilen Vinylpropionat, teil dieser Monomeren im Mischpolymerisat soll 30 Teilen Acrylsäure-t-butylester und 1 Teil Acryljedoch 30 Gewichtsprozent der gesamten Monomeren 25 säure in sonst gleicher Weise hergestellte Papierstreichnicht übersteigen. Außerdem können die erfindungs- masse hat bei 2O⁰C eine Viskosität von 350 cP. Beim gemäß zu verwendenden Mischpolymerisate bis zu Auftragen der Masse auf Papier nach der oben an-10 ⁰J₀, vorteilhaft jedoch nur bis zu 5 %> an wasser- gegebenen Arbeitsweise bilden sich innerhalb 5 Milöslichen Monomeren einpolymerisiert enthalten. Sol- nuten an Walzen Beläge, so daß ein gleichmäßiges ehe Monomeren sind vorzugsweise: Acrylsäure- oder 30 Auftragen der Masse nicht mehr möglich ist.
Methacrylsäureamid und deren N-Alkylderivate sowie . · 1 -j
Acryl-, Methacryl-, Malein-, Fumar- oder Itaconsäure Beispiel 2
und deren Salze, Salze der Vinylsulfonsäure oder Durch Mischen von 100 Teilen China-Clay, 11 Teilen Vinyllactame, wie Vinylpyrrolidon. Stärke (in 20 Teilen heißem Wasser aufgeschlossen),

Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen können 35 0,3 Teilen eines Dispergiermittels auf der Grundlage

außer Stärke noch wasserlösliche Stärke- oder Cellu- von Polyphosphat und 8 Teilen einer 50%igen wäß-

losederivate und zusätzlich auch Kasein enthalten. rigen Dispersion eines Mischpolymerisats aus 67 Teilen

Zu den gebräuchlichen Pigmenten, welche in der Vinylpropionat, 30 Teilen Acrylsäure-t-butylester,

Streichmasse enthalten sind, gehören z. B. Kaolin; 1 Teil Acrylsäure und 2 Teilen N-Methylolmethaeryl-

China-Clay, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titan- 40 amid mit Wasser wird eine Papierstreichmasse mit

dioxyd. Außerdem können noch weitere Zusatzstoffe, einem Feststoffgehalt von 64% hergestellt. Die Visko-

wie Dispergiermittel, optische Aufheller, Farbstoffe, sität dieser Masse beträgt bei 20°C1000 cP; sie ändert

Schaumverhütungsmittel, Wachse oder Weichmacher, sich innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden prak-

in den Papierstreichmassen enthalten sein. tisch nicht.

Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen 45 Eine mit einer 50%igen Dispersion eines Misch-

Papierstreichmassen, daß sie im Gegensatz zu den polymerisats aus 69 Teilen Vinylpropionat, 30 Teilen

bisher bekannten Massen sowohl eine sehr gute Scher- Acrylsäure-t-butylester und 1 Teil Acrylsäure in sonst

Stabilität als auch eine gute Fließfähigkeit aufweisen. völlig gleicher Weise wie oben beschrieben hergestellte

Die zu ihrer Herstellung verwendeten Mischpolymeri- 64%ige Papierstreichmasse hat bei 2O⁰C eine Visko-

satdispersionen sind außerdem mit den zum Anteigen 50 sität von 2250 cP, die nach 24 Stunden auf einen Wert

von Pigmenten gebräuchlichen Dispergierhilfsmitteln, von 4320 cP ansteigt,

wie polyacrylsaurem Natrium, gut verträglich. Es war . .

überraschend, daß Dispersionen aus N-Methylol- B e 1 s ρ 1 e 1 3

gruppen enthaltenden Mischpolymerisaten, welche auf Eine 45 % Feststoffe enthaltende Papierstreichmasse

Grund der guten Reaktionsfähigkeit der N-Methylol- 55 aus 100 Teilen Kaolin, 15 Teilen Stärke (in 60 Teilen

gruppen zum Vernetzen neigen, Papierstreichmassen heißem Wasser aufgeschlossen), 0,3 Teilen polyacryl-

mit derartig guten Eigenschaften ergeben. Die erfin- saurem Natrium, 30 Teilen einer 50%igen wäßrigen

dungsgemäßen Papierstreichmassen bringen insofern Dispersion eines Mischpolymerisats aus 50 Teilen

einen Fortschritt, als man bei den bisher bekannten Acrylsäureisobutylester, 44,5 Teilen Acrylsäure-t-bu-

Massen entweder eine mangelhafte Scherstabilität oder 60 tylester, 2,5 Teilen Acrylsäure und 3 Teilen N-Me-

ein schlechtes Fließverhalten in Kauf nehmen mußte. thylolmethacrylamid und Wasser hat eine Viskosität

Die Streichmassen eignen sich auf Grund ihrer von 320 cP. Sie kann nach der im Beispiel 1 beschrie-

Eigenschaften besonders für Papierbeschichtungs- benen Arbeitsweise störungsfrei auf Papier aufgetragen

verfahren, bei denen Walzenauftragsanlagen Verwen- werden.

dung finden. Da man bei der Herstellung der erfin- 65 Eine ebenso hergestellte 45%ige Papierstreichmasse, dungsgemäßen Papierstreichmassen auf die Verwen- die ein N-methylmethacrylsäureamidfreies Mischpolydung von natürlichen und synthetischen Schutzkollo- merisat sonst gleicher Zusammensetzung enthält, hat iden verzichten kann, zeichnen sich die mit den dagegen eine Viskosität von 520 cP. Beim Auftragen

auf Papier bilden sich nach einer Auftragsdauer von etwa 5 Minuten Beläge an den Auftragswalzen, so daß ein weiteres gleichmäßiges Auftragen der Masse nicht mehr möglich ist.

5 Beispiel 4

Eine 64°/o Feststoffe enthaltende Papierstreichmasse aus 100 Teilen China-Clay, 11 Teilen Stärke (in 20 Teilen heißem Wasser aufgeschlossen), 0,3 Teilen eines Dispergiermittels auf der Grundlage von PoIyphosphat, 8 Teilen einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisats aus 50 Teilen Acrylsäureisobutylester, 44,5 Teilen Acrylsäure-t-butylester, 2,5 Teilen Acrylsäure und 3 Teilen N-Methylolmethacrylamid und Wasser hat eine Viskosität von 930 cP.

Eine ebenso hergestellte Papierstreichmasse, welche ein N-methylolmethacrylsäureamidfreies Mischpolymerisat gleicher Zusammensetzung enthält, hat dagegen eine Viskosität von 3200 cP. ao

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Papierstreichmassen, bestehend aus wäßrigen Mischpolymerisatdispersionen auf der Basis von zur Kunstharzpolymerisation üblicherweise verwendeten ungesättigten Monomeren, wäßrigen Stärkelösungen, Pigmenten und gegebenenfalls weiteren bekannten Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischpolymerisate 0,1 bis 10 Gewichtsprozent N-Methylolamide ungesättigter polymerisierbarer Carbonsäuren und mindestens 10 Gewichtsprozent an Methacrylsäure- und bzw. oder Acrylsäureestern einpolymerisiert enthalten.

2. Papierstreichmassen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischpolymerisate 0,1 bis 10 Gewichtsprozent N-Methylolamid der Arcyl- und bzw. oder Methacrylsäure und 99,9 bis 90 Gewichtsprozent an Estern der Methacrylsäure und bzw. oder Acrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen enthalten.

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