DE1546435A1 - Mit einem Mineral ueberzogene Papierprodukte und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Mit einem Mineral ueberzogene Papierprodukte und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
BERLIN-Friedenau ... ., . - MÜNCHEN
lauterjIraBe 37 D Γ. - I ng. H A N S R U S C H K E.' ·' Pienzenauerjtr.
i""..!?1^.?·'.1'·. PATENTANWÄLTE Quadratur MOnchen
Bankkonto,
R 796
Rohm & Haas Company, PKiladelphia 5, Pennsylvania, V.St.A,
Dr. Expl.
Mit einem Mineral überzogene Papierprodukte und Verfahren
zu deren Herstellung.
Die vorliegende Erfindung betrifft Mineralüberzugsmassen
und ein damit überzogenes Papier. Mineralüberzugsmassen, die bei der Herstellung von mit Mineralien überzogenem
Papier und dgl. gewöhnlich auf Papiermaterialien aufgetragen werden, bestehen aus wäßrigen Suspensionen von feinteiligen
mineralischen Materialien, die hier als "Pigment" bezeichnet werden, wie Ton, Calciumcarbonate Bariumsulfat
(blanc fixe), feinteiligen Metallen, wie Aluminium, Farblacken,
färbenden Oxyden oder dgl., und einer wäßrigen Dispersion oder Lösung eines Klebmittels, wie Leim, Casein, Stärke
oder dgl..
Die Mineralüberzüge werden gewöhnlich awecks Verbesserung
des Aussehens, der Druckeigenschaften oder von anderen Eigenschaften des Papier auf das Papier aufgetragen. Der
Mineralüberzug bedeckt die einzelnen Fasern der Papierober-
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fläche und füllt die Zwischenräume zwischen den Fasern,
sodaß die Papieroberfläche gleichmäßiger wird und eine gleichmäßigere Textur erhält. Vorwiegend durch den Pigmentgehalt
der "überzugsmasse werden die zweckmäßigen Eigenschaften des Überzugs erzeugt, während das Klebmittel hauptsächlich
als geeignetes Bindemittel für das mineralische Material auf dem Papier dient, sodaß dieses Material beim
Bedrucken nicht durch die Einwirkung der Druckfarbe entfernt wird. Das jeweils verwendete Klebmittel besitzt jedoch einen
wesentlichen Einfluß auf die Verarbeitungseigenschaften der Überzugsmasse, so auf deren Viskosität, Fließeigenschaften,
Ausbreitbarkeit und dgl.. Ferner wird durch das in der Überzugsmasse verwendete Klebmittel die Güte und das Aussehen des damit hergestellten fertig überzogenen Papiers
bestimmt.
Durch die Plastizität des Klebmittels z.B. wird die V/irkung der Kalandervorrichtung bei der Herstellung
einer glatten und guten Druckoberfläche wesentlich bestimmt.
Es ist bereits die Verwendung von die verschiedenartigsten Pigmente enthaltenden wäßrigen Dispersionen von
wasserunlöslichen synthetischen harzartigen Polymerisaten, wie polymerisiertem Methylacrylat, Äthylacrylat oder Butylacrylat
oder Methyl- oder Butylacrylat mischpolymerisiert mit Acrylsäurenitril oder Äthyl-, Methyl- oder Butylmethacrylat
vorgeschlagen worden. Solche Polymerisate besitzen jedoch auf Papier eine zu geringe Haftfestigkeit, um dem
009830/U20 ~
Abziehen durch die Druckfarbe beim Bedrucken widerstehen
zu können* In der USA-Patentschrift 2 790 735 werden überzogene Papiere beschrieben, die durch Auftragen von Pigmente
enthaltenden wässrigen Dispersionen hergestellt worden sind, die, auf das Gewicht des Pigments bezogen, 8 - 25 α/Ό eines
wasserunlöslichen Mischpolymerisats aus einem niederen Alkylacrylat und 4 - 7 1° einer Säure, und zwar von Methacryl-
oder Acrylsäure, oder eines Salzes derselben enthalten. In der US-Patentschrift 2 790 736 werden überzogene Papiere
vorgeschlagen, die durch Auftragen von Pigmente enthaltenden wäßrigen Dispersionen hergestellt werden, die, auf das
Gewicht des Pigments bezogen, 8 - 25 # eines wasserunlöslichen Mischpolymerisats aus einem niederen"Alkylacrylat
und 2,5 - 7?* einer Säure oder eines Salzes derselben enthalten,
wobei die Säure eine bestimmte monoäthylenisch-ungesättigte
mehrbasii-che 3-:.-.re, wie Itacon-, Aconitsäure, das
Dimer© der Methacrylsäure, das Trimere der Methacrylsäure, Maleinsäure oder Fumarsäure, sein kann. In der USA-Fatentsehrift
2 874 066 werden überzogene Papiere vorgeschlagen, die durch Auftragen von Pigmente enthaltenden wäßrigen Dispersionen erhalten werden, die, auf das Gewicht des Pigments
bezogen, 8-25 ΰ' eines wasserunlöslichen Mischpolymerisats
von 2,5 - 7 Gew.-- eines ungesättigten Amids, wie Acrylsäureamid
oder Methacrylsäureamid, enthalten. Tie wäßrigen lispersionen der verschiedenartigen wasserunlöslichen Mischpolymerisate
können in großem Überschuß nach einem Verfahren
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aufgetragen werden, bei des eise1 Amftrmggwäl-ge? die sieh
in umgekehrter !leistung auf B#f8rÄtru&g§riehtung der Blattoberfläche
dreht* und äiigchiieieM ein sieb langsam drehender
Meßstab zweeks Begrenzung der überziiggdieke verwendet werden.
Nach einer aaderen Aüsfttarangsföra wird die überzugsmasse
im fibersehuß aufgetragen., worauf άϋ¥ Üfeersdhuß du reit eine
sogenannte "Luft kling©"' W#gge"bläs#n wird«/ Diese -wasserunlöslichen
Pölymerisötdlgpersienen können jedoch nicht
zufriedenstellend alt den gewöhnlich verwendeten Überzugsvorriöhtuilgen
aufgetragen, wenden? "bei aeam der pigmenthältige
tiberzüg iß Ferffi einer heöhvisköseri Masse mit hohem
Fesfbeständteilgehslt auf die erste einer Reihe von ÜbertragungsWälzen
aufgebracht wird,- auf der die Masse beim
übergang von der einen quetschwalze zur nächsten durchgeärtieitet
wird, bis §ie gehließlieh ifiit desi Papierblatt durch
Berührung mit der letgteii Walze der Seihe in Berührung
gebracht wird* Die zuletgt angegebene Art der überzugsvorrlchtung
hat den Vorteil BiA§¥ « besonders im Hinblick auf
das Trocknen - heheil Öegehwindigkeit, weil die Masse mit dem
hohen Fegtbestäiidteiigehä'lt eitie geringe, während des
Tröekneng zu entferöende Menge Lösuüggmittel oder Träger
enthält« Me wasserunlögliöhen Pölymerisatdispersionen liefern
jedoch ©in unregelmäßiges Muster,· das- gewöhnlich mit dem
Ausdruck "TrutMM-üpuren" ("turkey tracks·1) bezeichnet wird«
ErfinduögsgeM-B wird ein »it einem Mineral überzogenes
Papierpr©dukt aus eifieiö Papierblatt und einem getrock-
009130/1420 **>
omqinal
neten Oberflächenüberzug aus &irter Masse vorgeschlagen,
die aus einem feint eiligen. pigment art igen. Mat erial lind einem
Bindemittel-besteht, das je 100 Gewiehtsteile des Pigments
8-25 Gewicht st eile eines; Gemisches aus (a) 5-65: Gew.-^
eines wasserlöslichen Ammoniumsalζes eines Mischpolymerisats
aus 15 - 40 Gew.-^ einer Säure der Formel .
' COOH · ,
in der n=1 oder 2 ist, und 60 - 85 ^mindestens eines
Esters einer Säure der oben angegebenen Formel mit einem
1 - 2 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol und
(b) 35 - 95 Gew.-^b eines alkalilöslichen Proteins oder eines
wasserunlöslichen und alkaliunlöslichen linearen. Additions-Polymerisats
enthält.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Papierprodukts durch Überziehen von
mindestens einer Seite eines Papierblattes mit einer wäßrigen Dispersion, die eine Gesamtfestbestandteilkonzentration von
40 - 70 °/o und einen pH-Wert von 8,5 - 9,5 aufweist und ein
feinteiliges Pigmentmaterial und ein Bindemittel enthält,
Trocknen und Kalandern des Blattes vorgeschlagen, bei dem das Bindemittel je 100 Gewichtsteilä des Pigments 8 - 25 Gewichtsteile
eines Gemisches aus (a) 5 - 65 Gew.-$ eines wasserlöslichen Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisats aus
etwa 15 - 40 Gew.-^ einer Säure der Formel
Bau
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OiIp = Vj- ν OfIp j * ti j ; .
GOOH =. .-■.-■'.
in der n=1 oder 2 ist, und aus 60 - 85 $ mindestens eines
Esters der Säure mit der oben angegebenen Formel mit einem 1-2 Kohlenstoffatome enthaltenen Alkohol und (b) 35 - 95
Gew.-$ eines alkalilöslichen Proteins oder eines wasserunlöslichen
und alkaliunlöslichen Additionspolymerisats enthält.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Mischpolymerisate mit einem vergleichsweise geringen Molekulargewicht
von etwa 50 000 - 300 000 verwendet; es können aber auch Mischpolymerisate mit höheren Molekulargewichten, und zwar
sogar mit einem Molekulargewicht bis zu 1 Million, verwendet werden, wobei jedoch wegen ihrer hohen Viskosität nach dem
Neutralisieren besondere Sorgfalt verwendet werden muß.
Die erfindungsgemäß verwendeten Mischpolymerisate können nach verschiedenartigen Verfahren hergestellt werden.
Vorzugsweise wird jedoch ein Emulsionsverfahren angewendet, bei dem eine zum Erzeugen der vorzugsweise verwendeten
Mischpolymerisate mit geringem Molekulargewicht angemessene Menge eines Kettenregulierungsmittels verwendet wird. Die
Polymerisation kann gewöhnlich nach einem Verfahren erfolgen, bei dem ein Gemisch aus den verschiedenen, in geeigneten
Mengenanteilen vorliegenden Monomeren, ein freie Radikale erzeugender Polymerisationskatalysator und - zwecks Erzeugung
der bevorzugten Mischpolymerisate - ein Kettenregulie-
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1S46435
eiüe:f wäßrigem Mswäg eines Emulgier- und/oder
einverleibt werden*
tter Katalysator kann aus einem organischen Eer-2.E.
BengöylpefOXyd, Acetylperoxyd oderLaufoyld,
odef aus einer AzovefMndüng, wie Diisoazöbuttersäüfeßitril,
fcestehen,
Die verwendete Menge des Katalysators kann
zwischen Öt5 txnd 6 Gew#*f0 des ßesanütgewichts der Monomeren
liegen. Je nach dem jeweils verwendeten Kettenregelungsmittel
kann die Menge desselben zwischen 0,1 und 1,5 σ/Ό liegen*
Zu Beiöpielen für Kettenregelungsmittel gehören langkettige
Älkylmefcaptäne, z.B. tert.-Dodecylmercaptan, Octylmercaptan
und Oötädecylniercaptani Alkohole, wie Isopropanol, Isobutanol,
oder höhere Alkohole* wie tert.-Octylalkohol und■■ Lau-rylälkohol,
TetraGhlorkohlenstoff, Äthylentetrachlorid ο2^4 ♦
Bromtrichloriöethan und substituiertes Allylchlorid, wie
Methallylchlorid.
Ifi dem folgenden Beispiel wird die Herstellung
des Mischpolymerisatsalzes erläutert. Alle Teile und Prozentzahlen
sind, falls nicht anders angegeben, Gewichtseinheiten.
Sin Uffisetzungsgefäß wird mit den folgenden
Bestandteilen beschickti
•Wasser 900 ecm
Lösung von 0,25 g xp
in 500 ecm Was sei* 75 cetö
tert.-Bütylhydroperoxyd 0,3 cem
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In einem getrennten Gefäß wifä eine -wäßrige
Emulsion durch Verrühren der folgeMen Bestandteile hergestellt:
Hätriumläurylsulfat (27 $ig) 111 g
Entsalztes Wasser 1020 ecm
ijnmöniump er sulfat 3 g
Äthylacrylat 375 g
Methylmethaerylat 75Og
Methacrylsäure (100 $ig) 375 g
Bromtrichlormethan 15g
i)as Umsetzungsgefäß wird dann mit 450 g der
Monomerenemulsion beschickt -, worauf die Temperatur des Umsetzungsgemisches auf 2O0G eingestellt wird und schließlich
Oj6 g Natriummetabisulfit zugesetzt werden. Die Temperatur
wird dabei erhöht und steigt bis auf 5O0G. Dann wird weitere
Monomerenemulsion in einer Menge von 222 g je 10 Minuten
und gleichzeitig eine lösung von 3»75 g Natriummetabisulfit
in 150 ecm Wasser in einer Menge von 15 ecm je 10 Minuten
bis zum vollständigen Zugeben der Emulsion und des Natriummetabisulfits
zugesetzt* Die Gesamtdaüer der Polymerisation (bei der die Temperatur durch Kühlen auf etwa 50 - 560C
gehalten wird) beträgt etwa 110 Minuten, worauf etwa
Tropfen tert.-Butylhydröperüxyd zugesetzt werden und das
Umsetzungsgemisch eine weitere halbe Stunde gerührt wird. Nach Abkühlen auf 300C wird die Dispersion filtriert. Das
PiItrat besteht aus einer Emulsions-MisehpOiymerisätdisper-
0Ö98 3Ö7U2Ö
sion mit einem Festbestandteilgehalt von etwa 40 °/o (Ausbeute
praktisch 100 $), in der das Mischpolymerisat aus etwa 25/»
Methacrylsäure, 509^ Methylmethacrylat und 25$ Äthylaerylat
besteht. .
Das erfindungsgemäß verwendete Mischpolymerisat wird der überzugsmasse vorzugsweise nach einem Verfahren
einverleibt, bei dem zunächst alle anderen Bindemittel, die verwendet werden sollen, dem zum Verdünnen verwendeten Wasser
zugesetzt werden. Dann wird die wäßrige Dispersion des wasserunlöslichen Säurepolymerisats (nach dem in Beispiel A beschriebenen
Verfahren hergestellt) zugesetzt, worauf eine wäßrige Dispersion der verschiedenartigen Pigmente zugesetzt
wird. Das Säurepolymerisat wird dann in situ löslich gemacht,
indem etwa 1 - 2 Äquivalente Ammoniumhydroxyd oder eines flüchtigen Amins, auf den Säuregehalt des Polymerisats bezogen,
zugesetzt werden. Wenn Casein, α-Protein oder irgend ein anderes in Alkali dispergiertes Bindemittel verwendet
wird, wird das Saure enthaltende Emulsionsmischpolymerisat
vorzugsweise zuletzt zugegeben. Die Neutralisation des zugesetzten Säurepolymerisats erfolgt dann schnell beim Zugeben
zu der alkalischen Bindemitteldispersion.
An Stelle von Ammonia|?\können wäßrige Lösungen von
flüchtigen, wasserlöslichen Aminen zur Herstellung der Bindemitteldispersion oder -lösung verwendet werden. Zu solchen
Aminen gehören Diäthylamin, Triäthylamin, Äthanolämin,
Diäthaholamin, Triäthanolamin und Morpholin.
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Die Menge der Mischpolymerisatsalze mit niedrigem'
Molekulargewicht, die den pigmentierten Mineralgberzugsmassen einverleibt wird, kann in weiten Grenzen verändert
werden und zwischen nur etwa 5 Gew.-% und bis zu 65 Gew.-%
des Gesamtbindemittelgehaltes liegen. Die Menge des Bindemittels in solchen Überzügen liegt 'zwischen 8 und 25 Gew.-^:
und vorzugsweise zwischen 12 und 20 Gew.-^ des Pigments.
Der andere BestandteilH oder die anderen Bestandteile
der Mineralüberzugsmasse können aus einem in der alkalischen Dispersion löslichen Protein oder aus einem
synthetischen linearen Additionspolymerisat bestehen, das in dem wäßrigen alkalischen System unlöslich ist. Zu
Beispielen für Proteine, die verwendet werden können, gehören Casein, α-Protein, Sojabohnenprotein oder dgl..
Die Polymerisate können aus irgend einem natürlichen, künstlichen oder synthetischen Kautschuklatex oder aus einem
wäßrigen Emulsions polymerisat von Isobutylen, Butadien",
Äthylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäurenitril,
Methacrylsäurenitril, Estern der Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylaerylat
und deren Mischpolymerisaten mit Methyl-, Äthyloder Butylmethacrylat, bestehen. Ein zweckmäßiges Kennzeichen
dieser synthetischen Polymerisate ist die scheinbare Übergangstemperatur 2. Ordnung, die vorzugsweise zwischen
-45 und +200C liegt, mit Ausnahme der Mischpolymerisate,
die vorwiegend aus Vinylacetat bestehen, wie Mischpolymeri-
0 0 9 8 3 0/1420 - - ^
>r 1548435
aus 7ö - 93 # Vinylacetat; 5 - 25 $ Äthyl- oder Methyläcrylät
und 2 - 8 $ Acryl-* Methaeryl- oder Itaconsäure.
Biese bbergangstemperatur 2.Ordnung ist hier als
"i^-Wert" bezeichnet worden und wird als die Übergangsfeder
Biegetemperätur definiert, die beim Auftragen des Starrefflöduls gegen die Temperatur gefunden wird. Ein eintacEeB
Verfahren zur Bestimmung des Starremoduls und der ilbergangstemperatur ist von I.Williamson in "British Plastics','
23, 87-90, 102 (September 1950) besehrieben. Der hier ver-
2
vendete T.-Wert ist bei 500 kg/om bestimmt worden.
vendete T.-Wert ist bei 500 kg/om bestimmt worden.
■Der andere Bestandteil oder die anderen Bestandteile
des Bindemittels können auch aus irgendeinem anderen wasserunlöslichen und alkaliunlöslichen Mischpolymerisat mit
einer scheinbaren ^bergangstemperatur 2.Ordnung (T^-v/ert)
zwischen -45 und +200C bestehen, wie sie in den USA-Fatentschriften
2. 790 735| 2 790 736 und 2 874 066 beschrieben
sind». Es ist gefunden worden, daß durch die erfindungsgemäß
verwendeten Kischpolymerisatsalze überraschenderweise die
Naßreibfestigkeit der erhaltenen "überzüge erhöht wird, wenn
diese Salze zusammen mit Proteinen verwendet werden. Puren
viele der KischpolymerisatsalEe, die einen großen Mengenanteil
eines Acrylsäureesters, wie Ithylacrylat, Butylacrylat
und dgl., enthalten, wird das Protein weichgemacht. Wenn die erfindungsgemäß verwendeten Hischpolymerisatsalze
in der wäßrigen Phase der wäßrigen Dispersionen der oben
genannten Polymerisate - und zwar unabhängig davon, ob die
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wäßrigen Dispersionen natürlichen Ursprungs, wie "bei
Naturkautschuklatex, oder synthetischen Ursprungs sind gelöst werden, werden Massen erhalten, die auf Papieroberflachen
als hochviskose Mittel mit hohem Festbestandteilgehalt mit Hilfe gebräuchlicher Überzugsvorrichtungen, die
aus einer Reihe von Übertragungswalzen bestehen, aufgetragen werden können, ohne daß die Truthahn-Muster erhalten werden,
die gewöhnlich beim Auftragen wäßriger Dispersionen von wasserunlöslichen Polymerisaten entstehen. Durch die Gegenwart
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischpolymerisatsalzes
wird ferner die verbesserte Widerstandsfestigkeit gegenüber einem Aufnehmen besonders dann erzielt, wenn der
andere Bestandteil des Bindemittels ein wasserunlösliches Polymerisat ist, das weder Carboxylatsalzgruppen noch Amidgruppen
enthält.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Massen können
gewöhnlich durch Vermischen des erfindungsgemäß verwendeten Mischpolymerisatsalzes, und zwar vorzugsweise in Form einer
wäßrigen Lösung desselben, mit dem anderen Bindemittel hergestellt werden, das vorzugsweise in Form einer wäßrigen
Lösung, wie bei der Verwendung eines Proteins, oder einer wäßrigen Dispersion, wie bei einem unlöslichen Polymerisat,
vorliegt.
Das Pigment oder die Pigmente werden vorzugsweise in einer geringen Wassermenge vermischt und dispergiert,
bevor sie mit der Mischpolymerisatdispersion vermischt werden.
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Wenn als ein Teil des Pigments Ton verwendet wird - bei
bevorzugten Ausführungsformen stellt dieser einen überwiegenden
Mengenanteil des Pigments dar -, wird der pH-Wert der Dispersion vorzugsweise auf einen Wert zwischen 8,5
und 9,5 zwecks Erzielung einer optimalen Dispersion des Tons eingestellt.
Nach dem Vermischen des Pigments und der Mischpolymerisatdispersionen
wird die erhaltene Überzugsmasse mit einer Gesamtfestbestandteilkonzentration von mindestens
40$ und vorzugsweise von 50 - 60$ mit Hilfe irgendeiner
geeigneten Vorrichtung, z.B. durch EintauchwalBen- und
Klingenvorrichtungen, eine Gravurewalzenvorrichtung, eine Bürstenüberzugsvorrichtung, eine Sprühüberzugsvorrichtung
oder die oben beschriebene gebräuchliche Übertragungswalzenüberzugsvorrichtung,
auf Papier oder Pappe aufgetragen. Der i'berzug kann nach dem Trocknen und/oder Konditionieren
auf das Papier aufgetragen werden. Nach einem anderen Verfahren kann der Überzug während der ersten Trockenstufe, bei
der es nur teilweise getrocknet wird, auf das Papier aufgetragen werden,, Die Überzugs vorrichtung kann z.B. an einer
dazwischenliegenden Stelle der Trockenvorrichtung einer Papierherstellungsvorrichtung, z.B. an einer Stelle, an
der der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers auf ungefähr 50$
verringert worden ist, angeordnet werden»
Nach dem Überziehen wird das überzogene Blatt getrocknet und kann dann kalandert und anschließend bedruckt
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werden. Das Trocknen kann nach einem üblichen Verfahren erfolgen, bei dem Luft mit einer Temperatur von etwa 110 13G°C
für eine Zeit von 30 - 45 Sekunden gegen das Papier gerichtet wird. Las Papier und der Überzug können beim
Trocknen eine Temperatur von ca. 85°C erreichen. Das Bedrucken kann mit gebräuchlichen Druckfarben nach Art der
Abscheidungsdruckfarben oder der in der Hitze härtenden Druckfarben, zu denen die auf Basis der trocknenden öle
gehören, erfolgen. Die überzogenen Produkte der vorliegenden Erfindung sind für einfarbige Druckfarben und für mehrfarbige
Druckfarben mit abgestufter Viskosität aufnahmefähig und widerstehen dem Abziehen durch solche Druckfarben. Sie
können nach dem Bedrucken mit V7achs, Lack oder anderen Mitteln überzogen werden.
Zu Pigmenten, die verwendet werden können, gehören Tone, besonders die nach Art des Kaolins, Calciumcarbonat,
Blanc fixe, Talkum, Titandioxyd, gefärbte Lacke und Tonungsmittel,
Ocker, Ruß, Graphit, Aluminiumpulver oder -flocken, Chromgelb, Molybdatorange, Toluidinrot und Kupferphthalocyanine, wie die "Monastral"-Blau- und Grünlacke. Der hier
verwendete Ausdruck "Mineral" soll^ alle pigmentartigen Materialien bezeichnen, die echte mineralische Eigenschaften
besitzen oder teilweise oder vollständig ein organisches Material sind.
Die vorgeschlagenen Massen können ohne Bildung unregelmäßiger Muster mit Hilfe verschiedenartiger Vorrich-
009830/1420
tungen aufgetragen werden, zu denen eine Vorrichtung mit
einer Reihe von Übertragungswalzen zum Durcharbeiten der Masse beim Befördern von einer Quetschwalze zu einer anderen
bis zum Inberührungbringen mit dem Papier gehört. Die überzogenen Papiere sind gegenüber einem Aufnehmen und überraschenderweise
auch gegen ein Abreiben im nassen Zustand sehr widerstandsfest.
In den folgenden Beispielen, die zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen sollen, sind alle Teile
und Prozentzahlen, falls nicht anders angegeben, Gewichtseinheiten.
Die angegebenen Druckfarbenzahlen sollen Druckfarben des "Institute of irinting" bezeichnen, die eine
abgestufte Klebrigkeit aufweisen, die sich von Nr. 1 bis Nr. 6 erhöht. Die unter "Aufnahmewiderstandsfestigkeit" angegebenen
Zahlenwerte sollen die lineare Geschwindigkeit (in Metern je Minute des Abschnitts in einem "I.G.T.-Aufnahmewiderstandsfestigkeitsprüfer)
bezeichnen, bei denen der Überzug versagt, wenn die angegebene Druckfarbe verwendet
wird. Je höher der Wert ist, um so größer ist die V/iderstandsfestigkeit.
Bei dem in diesen Beispielen verwendeten Naßabriebversuch wird das zu untersuchende überzogene Papier
über einem Stück eines glänzenden schwarzen Papiers angeordnet, sodai? eine beträchtliche Fläche des schwarzen Papiers
freiliegt und über den Rand des zu untersuchenden überzogenen Papiers hervorsteht, worauf ein Wassertropfen auf den zu
untersuchenden Überzug gebracht wird. Der Zeigefinger des Untersuchenden wird dann von dem feuchten Fleck auf dem Über-
009830/U20 6AD
15A6A35
zug unter leichtem Druck auf das schwarze Papier gezogen,
wobei dieses Verfahren 10-mal wiederholt wird. Das Wasser auf dem schwarzen Papier wird verdunsten gelassen, worauf
die Lichtreflektion der Stelle gemessen wird, auf die von
dem überzogenen Blatt durch den Pinger irgendwelches Pigment
übertragen worden ist. Je höher die Lichtreflektion ist, desto schlechter ist die Naßabriebfestigkeit. Die unter
„Naßabriebfestigkeit" angegebenen Werte bezeichnen den Glanz
(Reflektionswert) der Stelle des schwarzen Papiers, auf die
der überzug gerieben worden ist. Kleinere Werte stellen eine bessere Naßabriebfest£keit dar.
(a) Eine Reihe von Überzugsmassen wurde hergestellt, die Gemische in verschiedenen Mengenanteilen aus
dem Emulsionspolymerisat von Beispiel A und einem Emulsionsmischpolymerisat(B)
enthielten, das aus etwa 80?£ Äthylaerylat,
3$ Itaconsäure und 177& Methylmethacrylat bestand
und einen T.-V.'ert von etwa 2 - 5°C hatte. In der untenstehenden
Tabelle I sind die Mengenanteile der Mischpolymerisate in den jeweiligen Gemischen angegeben. Nach dem
Vermischen der beiden Emulsionsmischpolymerisate wurde zwecks Verringerung der Festbestandteilkonzentration auf
55.". Wasser zugesetzt. Eine Tondispersion mit einem pH-Wert
von 9» die aus 100 Teilen Ton, 44 Teilen V/asser und 0,2 $>
(auf Ton bezogen) Natriumhexametaphosphat bestand, wurde mit der Mischpolymerisatdispersion in einer solchen Menge
vermischt, daß, auf den Ton bezogen, 10$ Gesamtmischpoly-
009830/U20
merisatfestbestandteile zugegen waren. Dann wurden 1,5 Äquivalente
Ammoniumhydroxyd (auf den Säuregehalt der Polymerisate bezogen) zugesetzt.
Die dabei erhaltenen verschiedenen Überzugsmassen
wurden dann mittels einer Reihe von Übertragungswalzen auf Pappe aufgetragen, von denen die letzte das beförderte Papier
berührte, und wobei nach der Berührung des Papiers mit der Übertragungswalze kein Wischer, keine Ausbreitungsvorrichtung
oder sonstige Vorrichtung zum Entfernen eines Überschusses
verwendet wurde. Etwa 900 - 1350 g der Überzugsmasse (Trockengewicht) je 92,9 m des Papiers wurden dabei
auf die eine Überfläche aufgetragen. Das überzogene Papier wurde dann in einem Ofen durch Luft mit einer Temperatur von
850O für eine Zeit von 45 - 60 Sekunden getrocknet.
Das Papier wurde dann bei Raumtemperatur kalandert. Das überzogene Papier zeigt keine unregelmäßige Pigmentierung
(Truthahn-Spur) und hatte eine gute, glatte Oberfläche,
die ein gutes Aufnahmevermögen für Druckfarbe hatte und gegen Aufnehmen widerstandsfest war. Wie aus der folgenden
Tabelle hervorgeht, zeigte das Papier auch eine gute Widerstandsfestigkeit gegen Abreiben im feuchten Zustand.
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1546431
über zug Nr. |
Bindemit t elzusammenset zung(>) | Polymerisat Von Beispiel a |
Aufnahme-" widerstands- festigkeit Druckfarbe Nr* 6 , |
Näß- - abfieb- keit |
1 | Polymeri sat (B) |
0 | 135 | 18 |
2 | 100 | 20 | 155 | 12- |
3 | 80 | 40 ' | 100 | 7,5 |
4 | 60 | 50 | 110 | VJl. |
VJl | 50 | .60 | 110 | 6 |
6 | 40 | 100 | 70 | 4 |
0 |
(b) iüinliche Iberzugsmassen wurden hergestellt,
■wobei jedoch das Emulsionsmischpolymerisat (B) durch ein
Mischpolymerisat aus 95/£ ithylacrylat und 5$ Methacrylsäureamid
und das Mischpolymerisat von Beispiel A durch ein
nach dem gleichen Verfahren hergestelltes Mischpolyffiifisät
ersetzt v/urde, bei dem die Monomereribestandteile aus 3© Qew.-a/
Acrylsäure, 20 Gew.-fo Ithylacrylat und 42 Gew.-^ 2-Äthylhexylacrylat
bestanden. Die hergestellten Überzüge zeigten eine gute Aufnahmewiderstandsfestigkeit gegen die Druckfarbe
Nr.4 und hatten, eine gute Naßabriebfestigkeiti
(a) Als Binöemittel wurde ein Gemisch aus dem
Mischpolymerisat von Beispiel A mit α-Protein verwendet. Aus den beiden Bindemitteln wurden Überzugsmassen in· Verschiedenen
Verhältnissen hergestellt, wobei - auf das Pigment 'bezogen - 16?ό Ge samt bindemittel verwendet wurden. Die Über-
00-9 830/1420
Bad
'AL
zugsmassen wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen
Verfahren auf Papier aufgetragen; die erhaltenen Versuchs·
ergebnisse sind in Tabelle II angegeben.
Bindemittel zusammensetzung (#) | Polymerisat von Beispiel A |
Naßabrieb | |
U UCX — zug |
α-Protein | 0 | festigkeit |
1 | 100 | 2 | 25 |
2 | 98 | ■■5 | 25 |
3 | 95 | .10 | 9 |
4 | 90 | 15 | 9 |
5 | ■Ö5 | 20 | 9 |
6 | 80 | ■30 | 7 |
•7 1 |
7t' | 6 |
(b) überzüge mit einer vergleichtaren Naßabriebfestigkeit
wurden bei einer Wiederholung des in Teil (a) beschriebenen Verfahrens erhalten, wobei jedoch das α-Pro
tein durch Casein ersetzt worden war.
(c) -Das in Beispiel i(a) beschriebene Verfahren
wurde wiederholt, wobei iedoch das in diesem Beispiel ver
wendete Mischpolymerisat (B) durch ein Mischpolymerisat
aus 90 Gew.-^ Vinylacetat, 5 Gew.-r ilthy.l acryl at- und 5
Acrylsäure ersetzt wurde. Die "Überzüge' zeigten eine gute
Naßabriebfestigkeit und eine gute Widerstandsfestigkeit
gegen Abheben durch die Druckfarbe Nr. 4.
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(d) Das in Teil (a) beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei jedoch das Mischpolymerisat von Beispiel A
durch ein Mischpolymerisat ersetzt wurde, das nach dem in Beispiel κ beschriebenen Verfahren aus einem Honomerengemisch
aus 30 Gew.-^- Methacrylsäure, 25 Gew.-j« Methylmethacrylat
und 45 Gew.-,* Methylacrylat hergestellt worden war.
Die erhaltenen Überzüge zeigten eine gute Naßabriebfestigkeit
und eine gute Widerstandsfestigkeit gegen Abheben durch
die Druckfarbe Nr. 4.
(a) Das Mischpolymerisat von Beispiel A wurde zusammen mit einem Mischpolymerisat (C) aus 40^ Butadien
und 6ü„. vi^uyrol zur Herstellung von Überzugsmassen nach dem
in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren verwendet, wobei - auf
das Gewicht des Pigments bezogen - zwei verschiedene Gewichtsmengen dec Bindemittels verwendet wurden. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle III angegebene
Über | Bindemittelzusam men Setzung (;£_) |
Poly meri sat G |
£ Binde mittel, - auf |
Widerstands festigkeit |
Naß- abrieb- |
zug Nr. |
Polymeri sat von Beispiel A |
100 | Pigment bezogen |
gegen Abhe ben durch Druckfarbe Nr. 4 |
festig- keit |
1 | 0 | 71 | 10 | 27 | 49 |
2 | 29 . | 100 | 10 | 120 | 30 |
3 | 0 | 71 | 16 | 115 | 35 |
4 | 29 | 16 | '157 | 12 |
009830/1420
(b) Das Verfahren von Teil (a) wurde wiederholt, wobei jedoch der Latex von Polymerisat (C) durch einen Naturkautschuklatex
ersetzt wurde. Das erhaltene Produkt zeigte
eine gute Naßabriebfestigkeit.
Das in Beispiel 1 (a.) beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei das gleiche Mischpolymerisat (B) zusammen
mit einem Mischpolymerisat aus 15 $ Methacrylsäure, 45 a/>
Methylmethacrylat und 40 fi Äthylacrylat mit einer Viskosität
von 1,6 Poise bei einer Konzentration von 10' fo an Stelle des
in Beispiel A verwendeten Mischpolymerisats verwendet wurde. Das Mischpolymerisat (B) wurde zu Methacrylsäuremischpolymerisat
in einem Gewichtsverhältnis von 40 i 60 verwendet. Die
mit dieser Masse hergestellten Überzüge zeigten eine gute Widerstandsfestigkeit gegen Abheben, wobei kein Versagen des
Überzugs erfolgte, bis eine Geschwindigkeit von etwa 45 Metern je Minute mit einer Druckfarbe Nr. 4 erreicht worden war.
- Patentansprüche -
BAD ORIOiNAL
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Claims (20)
- R 796Patent a. nspriiche'1. Mit einem Mineral überzogenes Papierprodukt, bestehend aus einem Papierblatt, das auf der Oberfläche einen getrockneten Überzug aus einer Masse trägt, die aus einem feinteiligen Pigmentmaterial und einem Bindemittel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel je 100 Gewichtsteile eines Gemisches enthält, das aus (a) 5-65 Gew.-^ eines wasserlöslichen Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisats aus etwa 15-40 Gew.-fe einer Säure der FormelCH2=C-(CH2Jn-1H
COOHin der η = 1 oder 2 ist, und 60 - 85 cß> mindestens eines Esters einer Säure der oben angegebenen Formel mit einem 1-2 Kohlenstoff atome enthaltenden Alkohol und (b) 35 - 95 Gew.-?-> eines alkalilöslichen Proteins oder eines wasserunlöslichen und alkaliunlöslichen linearen Additionspolymerisats besteht. - 2. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein Casein ist.
- 3. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein α-Protein ist.
- 4. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das linesare Additionspolymerisat Naturkautschuk ist.
- 5. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,009830/U20daß das lineare Additionspolymerisat ein synthetischer Kautschuk ist.
- 6. Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat ein Polymerisat aus mindestens einem der Stoffe Butadien, Styrol, Isobutylen, Äthylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäurenitrir, Metnecrylsäureritril oder einem Ester einer Säure der oben angegebenen Formel mit einem 1 — 8 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol ist. .
- 7. Produkt nach Ansprucn 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat ein Mischpolymerisat aus mindestens einem Alkylacrylat, in dem die Alkylgruppe 1-4 Kohlenstoff atome aufweist, mit bis zu 7 ',- einer mischpolymerisierbaren, xonoäthyleniech—ungesättigten S:iure ist.
- 8. Produkt nach-Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, de-3 das lineare Additionsprodukt ein Mischpolymerisat aus mindestens einem Alkylacrylat, in dem die Alkylgruppe 1 - 4 Kohlenstoffe enthält, mit bis zu 7 5w eines mischpolymerisierbaren, mono'ithylenisch-ungeBättigten Amids einer Säure mit der oben angegebenen Formel ist.
- 9. Produkt nacn Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare AdditionspolymerisEt ein Mischpolymerisat aus 70 - 93 Gew.-=i Vinylacetat, 5 - 25 uev*.-^ eines Alkylacrylats mit 1-2 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und 2-8 Gew.-^009830/1420Acryl-, Methacryl- oder Itacons'iure ist.
- 10. Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat eine scheinbare Übergangstemperatur 2. Ordnung zwischen -45 und +20 C hat.
- 11. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Mineral überzogenen Papierprociulrfces der Ansprüche 1-10 durch Überziehen mindestens einer Seite des Papierblattes mit einer wäßrigen Dispersion, die eine Gesamtfestbestandteilkonzentration von 40 - 70 fs und einen pH-Wert von 8,5 - 9,5 aufweist und die ein feinteiliges Pigmentmaterial und ein Bindemittel enthält, Trocknen und Kalandern des Blattes, dadurch gekennzeichnet, da3 das Bindemittel je 100 Gewichtsteile des Pigmer.ts 8-25 Gewichtsteile eines Gemisches enthält, des aus (a) 5-65 Gew.-?- eines wasserlöslichen Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisats aus etwa 15-40 Gew.-^ einer Säure der Formel ,• CH2=C-(CH2)n_1HCOQHin der η = 1 oder 2 ist, und 60 - 85 f» mindestens eines Esters einer Säure mit der angegebenen Formel mit einem 1-2 Kohlenstoff atome enthaltenden Alkohol und (b) 35-95 Gew.-^ eines alkalilöslichen oder eines wasser- und alkaliunlöslichen linearen Additionspolymerisats besteht.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-009830/U20net, daß das Protein Casein ist.
- 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein α-Protein ist.
- 14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat Naturkautschuk ist.
- 15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare AdditionspOlymerisat synthetischer Kautschuk ist.
- 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat ein Polymerisat aus mindestens einem der Stoffe Butadien, Styrol, Isobutylen? Äthylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril oder einem Ester einer Säure der oben angegebenen Formel mit einem 1 - 8 Kohlenstoffa,tome enthaltenden Alkohol ist.
- 17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat ein Mischpolymerisat aus mindestens einem Alkylacrylat, in dem die Alkyl-7 jo ■gruppe 1 - 4 Kohlenstoffatome enthält, mit bis zu/einer mischpolymerisierbaren monoäthylenisch-ungesättigten Säure ist.
- 18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat ein Mischpolymerisat aus mindestens einem Alkylacrylat, in dem die Alkylgruppe 1-4 Kohlenstoff atome enthält, mit einem bis zu 7 °p eines mischpolymerisierbaren, monoäthylenisch-ungesättigten Amids009830/1420der Säure mit der oben angegebenen Formel ist.
- 19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolyaerisat ein Mischpolymerisat aus 70 - 93 Gew.-fo Vinylacetat, 5-25 Gew.-5', eines Alkylacrylate mit 1-2 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und 2-8 Gew.-^ Acryl-, Methacryl- oder Itaconsäure ist.
- 20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Additionspolymerisat eine scheinbare Übergangstemperatur 2. Ordnung zwischen -45 und +200C aufweist.$40009830/142 0
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