DE1696193B2 - Satinweißhaltige Streichmassen mit guter Viskositätsstabilität - Google Patents

Description

35

40

Satinweiß wird als Pigment zur Herstellung hochwertiger gestrichener Papiere (z. B. Kunstdruck) mitverwendet, um ein Höchstmaß an Bedruckbarkeit zu erreichen (K. H. Rosenstock, Tappi, Oktober 1965, S. 113 A bis 116A) Als Bindemittel für satinweißhaltige Streichmassen werden in der Hauptsache Kasein sowie Kunststoff-Dispersionen eingesetzt.

Das erheblich höhere Pigmentbindevermögen von Polyvinylalkohol im Vergleich zu anderen wasserlöslichen Bindemitteln, wie Stärke, Kasein und Cellulosederivaten, ist bekannt (G. P. C ο 1 g a η und J.J. Latimer, Tappi, Juli 1964, S. 146A bis 150 A, mit Verzeichnis über weitere Literaturstellen). In diesen Veröffentlichungen wird über die Verwen* dung vöti China Clay teilweise in Abmischung mit Titandioxyd als Pigment und Polyvinylalkohol als Bindemittel berichtet, ohne daß Satinweiß als Pigment genannt wird,

Viskositätsstabilität der Streichmassen für den Verarbeituflgszeitraurn und möglichst hoher Festgehalt sind wesentliche Anforderungen an Streichmassen '5 für die Herstellung von gestrichenen Papieren. Mit Polyvinylalkohol konnten bisher keine viskositätsstabilen Streiehmassen mit hohem Festgehalt hergestellt werden, da die unter Verwendung von Dispergiermitteln aus der Gruppe der kondensierten Phosphate hergestellten Streichmassen einen hohen Wasserbedarf haben und im üblichen Verarbeitungszeitraum nicht viskositätsstabil sind, sondern in der Viskosität ansteigen. Polyvinylalkohol galt deshalb als unverträglich mit Satinweiß bzw- Pigmentgemischen, die Satinweiß enthalten.

Aus der deutschen Auslegeschnft 1 181 538 ist bekannt, daß satinweißhaltige Streichmassen mittels wasserlöslicher Salze von organischen Polysäuren verflüssigt werden können. Als solche Polysäuren werden jedoch nur die niedrigmolekularen drei- bzw. zweibasischen Säuren, Zitronensäure und Dinaphthylmethandisulfonsäure beschriebet Weiterhin enthalten die Streichmassen keinen Polyvinylalkohol als wasserlösliches Bindemittel, so daß die verflüssigende Wirkung auf polyvinylalkoholhaltige Streichmassen nicht nahegelegt war.

Es wurde nun gefunden, daß durch Verwendung geeigneter Hilfsstoffe Satinweiß verflüssigt werden kann und mit diesem verflüssigten Satinweiß auch in Kombination mit anderen in der Papierindustrie üblichen Pigmenten mit Polyvinylalkohol als wasserlöslichem Bindemittel, vorzugsweise unter Mitverwendung von Kunststoff-Dispersionen, Streichmassen mit guter Viskositätsstabilität und erforderlichem Festgehalt hergestellt werden können.

Als erfindungsgemäß für Polyvinylalkohol als Bindemittel enthaltende satinweißhaltige Streichmassen zu verwendende Verflüssiger eignen sich anionaktive Substanzen vom Typ der wasserlöslichen Salze, z. B. Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze, von organischen Polysäuren, insbesondere von hochmolekularen organischen Polysäuren. Salze von geeigneten organischen Polysäuren sind beispielsweise die von hochmolekularen Polysulfonsäuren, Polycarbonsäuren, ferner die von Gummiarabicum, Alginsäuren oder von carboxylgruppenhaltigen Cellulosederivaten. Aus der Gruppe der Polysulfonsäuren erweisen sich die Salze der Polyvinylsulfonsäuren als besonders geeignet. Aus der Gruppe der Polycarbonsäuren sind besonders die Salze der Polyacrylsäuren und die der Carboxymethylcellulosen hervorzuheben. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verflüssiger werden im allgemeinen in einer Menge \<m etwa 0,1 bis 10%, vorzugsweise jedoch in einer Menge von 0,2 bis 5%, bezogen auf das Gewicht an festem Pigment, angewendet. Es kann sowohl ein einzelnes wie auch ein Gemisch der genannten Salze eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Streichmassen können neben Satinweiß als Pigment auch noch ein oder mehrere andere Pigmente wie China Clay, Blanc fix, Calciumcarbonat u. a. enthalten. Im Falle der Verwendung eines Pigmentgemisches soll dieses jedoch zu mindestens 2%, besser sogar noch zu mindestens 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Pigmentmischung, aus Satinweiß bestehen.

Der Gehalt der erfindungsgemäßen Streichmassen an Polyvinylalkohol kann beträchtlich variieren. Im allgemeinen enthalten sie jedoch 1 bis 15%, vorzugsweise 2,5 bis 8,5%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentanteils, an Polyvinylalkohol. Unter »Polyvinylalkohol« sollen dabei ganz oder teilverseifte Polyvinylester, falls letztere noch wasserlöslich sind, verstanden sein.

Streichmassen mit besonders wertvollen Eigenschaften werden erhalten, wenn neben Polyvinyl-

alkohol noch wäßrige Dispersionen von Kunstharzen mitverwendet werden. Als geeignete wäßrige Kunstharzdispersionen seien beispielsweise solche von Polymeren von Vinylestera, z, B. Vinylacetat, von Estern der Acryl- bzw. Methacrylsäure, ferner von Mischpolymerisaten der vorerwähnten Monomeren, weiter von Butadien/Styrol- und Vinylester/Ätbylen-Mischpolymerisaten genannt Auch der Gehalt der neuen Streichmassen an wäßrigen Kunstharzdispersionen kann beträchtlich variieren. Im allgemeinen kann er '° bis zu 25%, vorteilhafterweise bis zu 15% betragen, dabei ist der Feststoffgehalt der Dispersionen bezogen auf das Gewicht des Pigmentanteils.

Die Verflüssigung von Satinweiß durch die weiter obengenannten verflüssigend wirkenden Hilfsstoffe '5 kann durchgeführt werden durch Einarbeitung des trockenen Verflüssigers oder seiner wäßrigen Lösung oder gelöst in der Polyvinylalkohol-Lösung.

Beispiel I

Satinweiß wird im allgemeinen als pastöse, nicht fließfähige Paste, deren Viskosität praktisch nicht meßbar ist, mit einem Feststoffgehalt zwischen 20 und 30% hergestellt

Je 100 Gewichtsteile einer solchen Paste von Satinweiß mit einem Feststoffgehalt von 25% wurden unter Rühren mit je 10 Gewichtsteilen einer 10% igen Lösung in Wa-^er der folgenden Produkte verflüssigt:

Verflüssiger

(1% bezogen auf

Satinweiß)

Natriumpolyvinylsulfonat...

Natriumpolyacrylat

Natriumcarboxymethylcellulose.

Viskosit '. (cP) gemessen bei 20 C (Brookfield RVT; Spindel 2: 20 UpMl

Messung

vor der

Verflüssigung

Messung nach der

Verflüssigung

nicht 20

meßbar

nicht 80

meßbar

nicht 170 220

meßbar

Mcssuni!	35
72Std.
nach der
Ver	40
flüssigung
15
80

Beispiel II 5< >

Nach folgendem Ansatz wurden Streichmassen mit Satinweiß und Polyvinylalkohol hergestellt.

250 Gewichtsteile Satinweiß (Festgehalt 20%) wurden mit 2 Gewichtsteilen Verflüssiger (als 10%ige Lösung in Wasser) unter Rühren verflüssigt und 50 Gewichtsteile China Clay in Form einer getrennt mit einem hochtourigen Rührwerk hergestellten etwa 65% igen Dispersion in Wasser unter Rühren in das vorgelegte verflüssigte Satinweiß gegeben. Als Netzmittel zur Herstellung der Dispersion von China Clay wurde der jeweils verwendete Verflüssiger in einer Menge von 0,4 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile China Clay, eingesetzt. Bei Verwendung von Natriumcarboxytnethylcellulose (in 5%iger Lösung in Wasser) als Verflüssiger wurde als Netzmittel für China Clay eine entsprechende Menge eines kondensierten Phosphates verwendet.

Es wurde weiter gefunden, daß es sehr wesentlich ist, in welcher Weise die Pigmentdispersion mit der Polyvinylalkohollösung gemischt wird. Werden entsprechend oben angegebenem Ansatz 7,5 Gewichtsteile Polyvinylalkohol (mit einer Viskosität der4%igen Lösung in Wasser von etwa 4OcP, gemessen nach Hoppler bei 20^GC) in Form einer 10%igen Lösung in Wasser vorgelegt und die Pigmentmischung unter Rühren zugesetzt, so kann ohne Verdickungserscheinungen eine einwandfreie, praktisch yiskositätsstabile Streichmasse erhalten werden. Bei dieser Pigment-Zusammensetzung kann auch die Pigmentmischung vorgelegt werden und die Polyvinylalkohol-Lösung zugegeben werden, ohne daß eine Verdickung des Ansatzes bei der Zugabe unter Rühren eintritt. Mit abnehmendem Satinweiß-Anteil in der Pigmentmischung tritt jedoch zunehmenü emc Verdickung auf, wenn die Polyvinylalkohol-Lösung in die vorgelegte Pigment-Dispersion eingerührt wird. Diese Verdickung bei der Herstellung der Streichmasse, die bei nicht ausreichenden Scherkräften einer teilweisen Koagulation des Systems entspricht, kann vermieden werden, wenn die Polyvinylalkohol-Lösung vorgelegt wird und unter Rühren die Pigment-Dispersion zugegeben wird.

Um in jedem Fall schockar'.ige Verdickungserscheinungen bei der Herstellung der Streichmassen zu vermeiden, empfiehlt es sich grundsätzlich die Polyvinylalkohol-Lösung vorzulegen und dann die Pigment-Mischung zuzugeben. Bei dieser Arbeitsweise ist man unabhängig vom Verhältnis Satinweiß zu China Clay.

45

	Viskosität der Streich	Messung
	massen (cP) gemessen bei	24 Stunden
	20 C	später
Verflüssiger für Sutinwciß	(Brookfield RVT: Spindel 2: 20 UpM)
	Messung	410
	nach Her
	stellung des	770
	Ansatzes
Natriumpolyvinylsulfonat		850
(Tabelle Vers. 1)	400
Natriumpolyjcrylat
(Tabelle Vers. 4Ί	930
Natriumcarboxymethyl-
cellulose (Tabelle Vers. 7)	700

Bei

III

spie

Nach der unter Beispiel II angegebenen Rezeptur und Verfahrensweise wurden Streichfarben hergestellt, denen unter Rühren wäßrige Kunststoff-Dispersionen zugesetzt wurden. Als Kunststoff-Dispersionen wurden verwendet:

Vinylacetat-Acrylsäureester,
Butadien-Styrol.

Die in der Tabelle zusammengestellten Versuche zeigen, daß durch Verwendung der genannten Verflüssiger bzw. deren Abmischungen satinweißhaltige Streichmassen mit Polyvinylalkohol als wasserlöslichem Bindemittel hergestellt werden können, die auch nach Zusatz von Kunststoff-Dispersionen praktisch viskositätsstabil sind.

Tabelle zu Beispiel III Zusammensetzung der Streichmassen (in Gewichtsteilen) und ihre Viskosität

Verwendete Stoffe

Satinweiß (Gewichtsteile, bezogen auf Festgehalt)

Verflüssiger für Satin weiß

Natriumpolyvinylsulfonat

Natriumpolyacrylat

Natriumcarboxymethylcellulose

China Clay

Netzmittel für China Clay Natriumpolyvinylsulfonat ....

Natriumpolyacrylat

Kondensiertes Phosphat

Polyvinylalkohol*)

K unststofT-Dispersion Vinylacetat-Acrylsäurccsler (1:1 !-Mischpolymerisat (Gewichtsteile bezogen auf Festgehalt)

Butadien-Styrol (60:60)-Mischpolymcrisat (Gewichtsteile bezogen auf Festgchalt)

Viskosität (cP) (b. 20° C) BrookfieldRVT:20UpM: Spindel 2

Nach dem Ansetzen der

Streichmasse

24 Stunden später gemessen ..

Feststoffgchalt (%)

Vers.

50 2

50 0,2

7,5

400 410

26.2

Vers.

50

50

0,2

7.5

Vers.

50

50

0,2

7,5

590 1520

27.1

7,5

550 550

27,1

Vers.

50

0,2

7,5

930 770

26.2

Vers.

50

50

0,2

7,5

7.5

1380 1110

27.1

Vers.	Ver
6	7
50	50
2	—
_	2
50	50
0,2	—
—	0,2
7,5	7,5
7,5	—
1095	700
950	850
27,1	25.0

Vers.

1290
1240

Vers.

50

1
1

50

0,2

7,5

710
660

25,9

Vers.
Il

50

1
1

50
0,2

7,5

7,5

740
990

26,7

Vers.
12

50

1
I

50
0,2

7,5

7,5

890
750

26.7

Vers.	Vers.
13	14
50	50
0,67 0,67	0,67 0,67
0,67 50	0,67 50
0,2	0.2
7,5	7.5
—	7.5
460 570	830 1000
25,8	26.6

Vers.

0,67 0,67

0,67 50

0,2

7,5

7.5

26.6

*) Etwa 4OcP der 4%igen Lösung in Wasser, gemessen nach H ο e ρ ρ 1 e r bei 20⁰C.

Claims (4)

I 696 Patentansprüche:

1. Satinweißhaltige Streichmassen mit guter Viskositätsstabilität, welche wasserlösliche Salze organischer polysäuren als Verflüssiger enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie Polyvinylalkohol, gegebenenfalls zusammen mit wäßrigen Kunstharzdispersionen als Bindemittel, und etwa 0,1 bis 10%, bezogen auf das Gewicht an festem Pigment, eines oder mehrerer wasserlöslicher Salze ,von organischen Polysäuren als Verflüssiger enthalten.

2. Streichmassen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an wasserlöslichen Salzen von hochmolekularen organischen Polysäuren.

3. Streichmassen nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an wasserlöslichen Salzen von Polyvinylsulfonsäuren und/oder Polyacrylsäuren und/oder carboxylgruppenhaltigen Cellulosederivaten.

4. Verfahren zur Herstellung von Streichmassen nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Streichmassen folgende Reihenfolge bei der Mischung der Komponenten eingehalten wird:

a) Vorlage der Polyvinylalkohol-Lösung;

bei kleinen Satinweiß-Anteilen gegebenenfalls in Abmischung mit verflüssigtem Satinweiß;

b) Zugabe der Verflüssiger enthaltenden Satinweiß-Pigment-Dispersion ;

c) Zugabe der KunststofT-Dispersion.