DE1932642A1 - Papierbeschichtungsmittel und Verfahren zum Beschichten von Papier - Google Patents

Description

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RECHTSANWÄLTE DR. JUR. DIPL-CHEM. WALTEI 3E'i, ALFRED HOEPPENER DR. JUR. DIPL-CHEAA. H.-J. WOLFP, DR. JUR. HANS CHR. BEIL

623 FRANKFURTAM MAIN-HOCHSf

AKLONSTIiASSE Si

Unsere Nummer: 15610

Olias. Pfizer & Co₀, Inc., New York, N₃Y., VcSt.A.

Papierbeschiehtungsmittel und Verfahren sum Beschichten von Papier

Die Erfindung "besieht sich auf Papierbeschichtungsmittel sowie auf Pigmente, die in diese Mittel eingebaut werden können» Bei diesen Pigmenten handelt ®s sich insbesondere um solche, die durch Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Galciumcarbonat in einem wässrigen Medium erhalten worden sind.

Bsi der Herstellung von Papier, welches zum Bedrucken geeignet ist, ist es oftmals notwendig, die Papieroberfläche _t die bedruckt werden soll_f mit einem geeigneten Mittel zu beschichten» Die Beschichtungsmittel dienen dazu, eine glatte ebene Oberfläche zu ergeben, auf welcher die Druckbilder genau reproduzierbar angebracht werden können« Die Beschichtungsmittel sollen ausserdem d©m Papier Undurchsichtigkeit verleihen» Wo es.erforderlich ist, sollen die Beschichtungsmittel der zu bedruckenden Oberfläche einen dauerhaften Glanz verleihen? die beschichtete Oberfläche soll sohliesslich den Glans der aufgedruckten larbe nicht verringern«, leben allem anderen ist es wichtig, daß das Beschichtungpmittel auf das Grundmaterial mit verhältnismäBaiger Leichtigkeit

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aufgebracht werden, kann, daß beim Arbeiten reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden und daß das Gewicht des Grundmateriales durch das Beschichtungsmittel nur verhältnismässig geringfügig erhöht wird.

Die Erhöhung des Gewichtes des Materiales durch dae Beschichten ist insbesondere in den Fällen von Bedeutung, in denen das Papier für Publikationen verwendet wird, die durch die Post oder in anderer Weise, jedoch unter Berechnung der Transportkosten nach Gewicht, versandt werden müssen. In bestimmten Fällen, z.B. bei Zeitschriften, hat das erhöhte Gewicht des beschichteten Papieres einen direkten Einfluß auf die Transportkosten, so daß eine leichtere Beschichtung in jedem Pail vorzuziehen ist. Es sind zwar schon Beschichtungen mit geringerem Gewicht bekannt geworden; diese hatten jedoch viele Nachteile. Ein typisches Pigment, welches in solchen leichteren Beschichtungsmitteln verwendet wurde, ist Satin-Weiß, welches als Grundierung oder erste Schicht benutzt wird, auf welche dann noch eine zweite Schicht aus Ton aufgebracht wird. Das Verfahren unter Verwendung von Satin-Weiß ist in der USA-Patentschrift 3 212 919 beschrieben. Das Satin-Weiß enthaltende Überzugsmittel muss als feuchte Paste versandt werden und kann nicht in eine trockene Form gebracht werden, weil es nicht möglich ist, das getrocknete Material anschliessend in eine zufriedenstellende halbflüssige Beschichtungsmixtur zurückzuverwandeln. Die Papierhersteller müssen infolgedessen entweder die hohen Transportkosten in Kauf nehmen, die mit dem Versand des feuchten Materiales verbunden sind, oder aber - was in vielen Fällen geschieht - die Herstellung des Satin-Weiß in ihren eigenen Werken vornehmen. Die erfindungsgemässen neuen Papierbeschichtungspigmente und PapierbeSchichtungsmittel können das Satin-Weiß bezw. die Mittel,die es enthalten, ganz oder teilweise ersetzen. Die erfindungsgemässen Mittel, die die neuen Pigmente enthalten, können ausserdem auf das Papier in nur einer Beschichtung pro Seite aufgebracht werden, so daß sich ausgezeichnete Ergebnisse bei geringem Gewicht werhalten lassen*

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Die erfindungsgemässen Mittel lassen sich auf das als Grundmaterial benutzte Papier so aufbringen, daß das Gewicht des Papieree nicht sehr stark erhöht wird, so daß sich auch die Transportkosten der fertigen Publikationen nicht erhöhen. Rohes, nicht beschichtetes Grundmaterial der Art und Grosse, die üblicherweise für Publikationen verwendet wird, kann aus einem Papier mit einem Gewicht von etwa 13»6 kg pro Ries bestehen; die zur Zeit üblichen Beschichtungen erhöhen das Gewicht solcher Papiere auf 19,1 kg pro Ries. Die Erhöhung macht also 5₉4 kg pro Ries aus, wenn das Grundmaterial auf beiden Seiten mit je 2₃7 kg pro Seite beschichtet ist. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Pigmente und Beschichtungsmittel lassen sich dagegen zufriedenstellende Beschichtungen erreichen bei einer Gewichtssrhöhung von nur 1,4 kg pro Seite pro Ries des GrundmaterialB₉ so daß insgesamt eine Verminderung &©s Beschichtungsgewichtes um 50 #" erreicht werden kann.

Die Vorteile„ die sich durch die Verwendung des erfindungsgemässen Mittels ergebene werden noch durch die Tatsache verstärkt, dafl sie zur Vorbereitung der Oberflächen in nur einer einsigen Beschichtung aufgebracht werden können₀ Durch die bisher übliche Art der Aufbringung von zwei BeSchichtungen erhöhte daa Papiergewicht sich sehr viel stärker als bei Verwendung nur einer Beschichtung. Es wäre zwar mögliehj bei Aufbringung von zwei Überzügen, die Zunahme des Papiergewichtes gering au halten, indem man zwei dünne Überzüge aufbringt. Verfahren, bei denen zwei dünne Überzüge aufgebracht werden, sind aber trotz der geringeren Zunahme des Papiergewichtes nicht vorteilhaft, und zwar in Polge der Tatsache, daß dünne zusammenhängende Überzüge schwierig aufzubringen sind und eine sorgfältige Einstellung der Papierbeschichtungsmaschinen und Papierbeschichtungsmittel erfordern. Ein-tiberzug-Verfahren sind ausserdem aus wirtschaftlicher Si,cht den Zweitibersug-Verfahren überlegen, und zwar einfach deshalb, weil ein Arbeitsgang, nämlich das nochmalige Durchlaufen durch die Beschichtungsaiaschine, eingespart wird_e

Die erfindungsgemässen neuen Papierbeschichtungspigmente können ausserdem in trockener form versandt und zur Verfugung gestellt werden, wodurch sieh weiterhin Transportkosten einsparen lassen.

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BAD ORIGINAL

Each der Zugabe von Wasser und Haftmitteln zu den erfindungsgemässen Pigmenten erhält man eine halbflüssige gelatinöse Papierbeschichtungsmasse,die direkt verwendet werden kann.

Bei Verwendung der neuen Papierbesdichtungsmittel ergeben sich keine Veränderungen der Beschichtungseigenschaften und des Beschichtungsverfahrens bei verschiedenen Ansätzen, weil es nicht notwendig ist, die Mittel in einzelnen Ansätzen herzustellen, wie das in Papierherstellungswerken notwendig ist. Die erfindungsgemässen Mittel ergeben Papiere, deren Oberflächen einen zufriedenstellenden Glanz und gute Undurchsichtigkeit aufweisen{ die fe Papieroberfläche verringert auch nicht den Glanz der Farbe," die auf das Papier aufgedruckt wird. Die mit Hilfe der erfindungsgemässen Mittel hergestellten beschichteten Papiere weisen eine ausserordentlich glatte ebene Oberfläche auf, auf der die Druckfarbe perfekt und mit ausgezeichneter Reproduktionsqualit&t angebracht werden kann.

Ein weiterer Vorteil, den die erfindungsgemässen Pigmente ermöglichen, besteht darin, daß geringere Mengen an Haftmittel verwendet werden können, als dies bei bekannten Pigmenten, z.B. Satin-Weiß, notwendig ist. Die sich hieraus ergebenden wirtschaftlichen und gewichtsmässigen Vorteile liegen auf der Hand.

Die erfindungsgemässen Pigmente können ausserdem als Mittel zum Hervorrufen thixotroper Effekte in Farben verwendet werden.

Die Erfindung betrifft demzufolge ein verbessertes Verfahren zum Beschichten von Papier, um letzterem eine glatte ebene Oberfläche, die zum Bedrucken geeignet ist, zu geben. Die Verbesserung besteht darin, daß man als Beschichtungsmittel das Reaktionsprodukt der Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Calciumcarbonat in einem wässrigen Medium verwendet.

Das Ausgangsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarbonat, auf wasserfreier Basis berechnet, soll dabei etwa 8,4 : 100 oder etwa 50 '* 100 betragen.

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Vor dem Aufbringen kann dem Beschichtungsmittel auch noch ein zur Beschichtung geeigneter Ton_? delaminierter Ton oder Satin-Weiß Abgesetzt werden. Das Beschichtungsmittel kann ausserdem ein -Haftmittel wie Stärke enthalten»

Zum Gegenstand der Erfindung gehören auch Beschichtungsmittel, die als Hauptbestandteil das Eeaktionsprodukt aus Aluminiumsulfat und Galoiumcarbonat in einem wässrigen Medium enthalten. Das Eeak;tionsprodukt kann in getrockneter oder entwässerter form vorliegen.

Diese Mittel enthalten vorzugsweise auch für die Beschichtung geeigneten Ton₉ delaminierten UlOn₁, Satin-Weiß oder eine Mischung dieser Substanzen,, Besonders geeignet sind solche Beschichtungsmittel, in denen das Anfangs-Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu. Calciumcarbonat in dem HeaktionsgemiBch bei etwa 8,4 zu 100 oder stwa 50 zu 100 liegt. Das Calciumcarbonat wird dem Eeaktionsgemisch vorzugsweise in Form von gemahlenem Kalk oder gefälltem Calciumcarbonat zugesetzt.

Bin weiterer Gegenstand der Erfindung sind Papiere₉ die mit den vorstehend beschriebenen Mitteln beschichtet sind₀

Gegenstand der Erfindung sind schliesBlich auch die Pigmente, die den Papierbeschichtungsmitteln zugesetzt werden₀

Die Pigmente für die Papierbeschichtungsmittel werden hergestellt, in dem man Aluminiumsulfat mit Calciumearbonat in einem wässrigen Medium umsetzt. Die Eeaktion läuft nach folgender Gleichung ab:

H₂O

3OaCO₅ + Al₂(SO^)₃ >

₅ + Al₂(SO^)₃ > 3CaSO₄ . 2H₂O + Al₂O₃.3H^0+GO₂

Man erkennt aus der Gleichung, daß stöchiometrisch 114 Teile Aluminiumsulfat (auf wasserfreier Basis gerechnet) auf 100 Teile Galciumcarbonat erforderlich sind«, Man kann die stöchiometrischen Mengen der Haaktionsteilnehmer oder aber einen Überschuss dee einen Reaktionsteilnehmers über den anderen verwenden§ man erhält in allen fällen zufriedenstellende Produkte,, In der Praxis ist es

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günstig, einen Überschuß an Calciumcarbonat zu verwenden, so daß weniger als 114 Teile Al₂(SQ^)₅ auf je 100 Teile CaGO₅ erforderlich sind. Wird mit einem Überschuß an Aluminiumsulfat gearbeitet, so kann das nicht umgesetzte Aluminiumsulfat in dem gewünschten getrockneten Endprodukt zurückbleiben oder kann nach der Umsetzung und vor dem Trocknen oder Entwässern des Reaktionsproduktes ausgewaschen werden. Das Reaktionsprodukt besteht aus Calciumsulfat-Dihydrat und Aluminiumoxydgel oder Aluminiumhydroxyd. Wird mit einem überschuss an Calciumearbonat gearbeitet, so bleibt nicht umgesetztes Galciumcarbonat in dem Reaktionsprodukt zurück und wird ein Teil der Pigmente in dem zum Beschichten verwendeten Endprodukt. Die Reaktion kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden und die als Endprodukt gewonnene Aufschlämmung kann durch Sprühtrocknen oder in beliebiger anderer Weise entwässert werden. Das kontinuierlich erzeugte Material wird bevorzugt, weil bei kontinuierlicher Herstellungsmethode eine bessere Kontrolle der Produktqualität erzielbar ist.

Das Calciumcarbonat-, das zur Herstellung des Reaktionsproduktes verwendet wird, kann in jeder beliebigen handelsüblichen Form, die eine ausreichende Reaktivität aufweist, vorliegen. Vorzugsweise verwendet man das Calciumcarbonat in Form von fein zermahlenem Kalkstein oder in Form von gefälltem Calciumcarbonat,

Die Tatsache, daß fein gemahlener Kalk zur Herstellung der neuen Pigmente gemäss der Erfindung verwendet werden kann, ist sehr überraschend und macht die neuen Produkte aus wirtschaftlicher Sicht sehr interessant. Bislang waren Rohmaterialien wie Kalk für eine Verwendung bei der Papierbeschichtung nicht geeignet und es war notwendig, teurere Formen dieses Produktes, z.B. gefälltes Calciumcarbonat, zu verwenden. Überraschenderweise lassen sich die erfindungsgemässen Pigmente jedoch auB Kalk gewinnen, wodurch sich zusätzliche wirtschaftliche Vorteile ergeben.

Das wässrige Medium kann erzeugt werden, indem man festes Aluminiumsulfat zu einer Aufschlämmung von Calciumcarbonat gibt oder indem man trockenes Calciumcarbonat in eine Lösung aus Aluminiumsulfat einträgt oder indem man beide feste Substanzen in Wasser

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gibt oder indem man das Vermischen in beliebiger anderer Weise vornimmt.

Vorzugsweise arbeitet man so, daß man eine Lösung von Aluminiumsulfat zu einer Aufschlämmung von Calciumcarbonat gibt. Bei dieser Verfahrensweise kann man das Aluminiumsulfat in beliebiger Konzentration, am* besten in Konzentrationen von 18 bis etwa 25 Gewichtsprozent verwenden. Handelsübliche 28#ige Aluminiumsulfatlösungen sind nach Verdünnen auf etwa 20 $> für die Umsetzung mit der Calciumcarbonataufschlämmung sehr geeignet und ergeben die erfindungsgemässen Pigmente.

Das Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarbonat kann in dem Reaktionsgemisch zu Beginn der Umsetzung zwischen etwa 5 : 100 bis etwa 14 : 100 liegen. Soll das Beschichtungsmittel, in welchem die erfindungsgemässen Pigmente verwendet werden, auf das Papier als Grundierung aufgebracht werden, über die noch eine zweite Beschichtung aufgetragen wird, so ist es vorteilhaft, ein Ausgangsverhältnis der Reaktionsteilnehmer von 8,4 Teilen Al₂(SO.), auf 100 Teile CaGO, zu verwenden. Auf diese Weise erhält man ein Reaktionsprodukt, welches etwa 4 ^c/> kolloidalefi Aluminiumhydroxyd enthält. In den Fällen, in denen das Überzugsmittel, in welchem die erfindungsgemässen Pigmente verwendet werden, auf das Papier als einziger Überzug aufgebracht werden soll, ist es besser, ein Anfangsverhältnis der Reaktionsteilnehmer von 50 Teilen AIg(SO-), auf 100 Teile CaCO, anzuwenden. Auf diese Weise erhält man ein Reaktionsprodukt, welches etwa 15 % Aluminiumhydroxyd enthält. Die genannten Gewichtsverhältnisse sind auf trockenes Calciumoarbonat und wasserfreies Aluminiumsulfat bezogen.

Das Aluminiumhydroxyd oder Aluminiumoxydgel, welches in der Umsetzung gebildet wird, ist ein notwendiger Bestandteil der neuen Pigmente. Obwohl angenommen werden konnte, daß 3ede beliebige Form von Aluminiumhydroxyd in Papierbeschichtungsmitteln brauchbar wäre, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verwendung von kolloidalem Aluminiumhydroxyd _f welches nicht in der Weise hergestellt worden ist, wie dies bei den Reaktionsprodukten gemäß

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der Erfindung der Fall ist, Papierüberzüge ergibt, die den Überzügen, die sich mit den erfindungsgemässen neuen Pigmenten gewinnen lassen, weit unterlegen sind·

Es wird angenommen, daß die Pigmente gemäss der Erfindung gewöhnlichem Aluminiumhydroxyd überlegen sind, weil das Calciumsulfat, welches während der Reaktion gebildet wird, ein Vehikel für das Aluminiumhydroxyd darstellt, welches letzteres in den neuen Pigmenten leichter in einzelne kolloidale Teilchen dispergierbar macht und das Verharren in Form von Teilchen-Aggregaten verhindert. Elektronenmikrophotographien der neuen Pigmente (Durchmesser 100 000) zeigen, daß das Aluminiumhydroxyd in Büscheln oder Aggregaten aus Teilchen mit Durchmessern unter 0,01 Mikron vorhanden ist.

Das Mischen der Reaktionsteilnehmer kann in üblicher beliebiger Y/eise durchgeführt werden und sollte vorzugsweise unter massiger Bewegung erfolgen. Ein geeignetes Gefäß ist ein gewöhnlicher Bandmischer. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Calciumcarbonataufechlämmung mit einer Konzentration von etwa 35 bis 40 # in dem Mischer hergestellt oder in den Mischer gebracht, worauf man die Aluminiumsulfatlösung in den Mischer laufen läßt. Da die Reaktion wegen der Freisetzung von gasförmigem Eohlenlioxyd endotherm verläuft, kühlt sich das Reaktionsgemisch mit fortschreitender Reaktion ab, so daß die Temperatur unter Raumtemperatur fallen könnte. Yiieil hierdurch die weitere Freisetzung von Kohlendioxydgas verhindert würde, arbeitet man vorzugsweise mit einem Heizmantel an der Mischvorrichtung, der die Temperatur der Mischung bei 50 bis 80°C hält. Der $H-Wert des Reaktionsgemisches liegt während der Reaktion in charakteristischer Weise zwischen 4,5 und 5,5. Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Galciumcarbonataufschlämmung als kleinen Strom zu der Aluminiumsulfatlösung in den Mischer zu geben. Es sollte während der Umsetzung nur verhältnismässig langsam gerührt werden, weil bei hohen Rührgeschwindigkeiten das Entweichen des entwickelten Kohlendioxydes unter Umständen verhindert werden kann.

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Nach, der Umsetzung kann das Heaktlonsgemisch entwässert oder getrocknet werden. Geeignete Trockentemperaturen liegen zwischen 100 und 125 G, wobei eine Temperatur von 110 G sehr geeignet ist. Das Trocknen kann in üblicher bekannter Weise, z.B. durch Sprühtrocknen einer Aufschlämmung, die einen Feststoffgehalt von 30f° hat, ausgeführt werden. Vor dem Trocknen kann ein Wasserüberschuß gegebenenfalls mit mechanischen Mitteln entfernt werden. Wird das Trocknen bei Mohen Temperaturen, die den genannten günstigen Bereich überschreiten, durchgeführt, so kann die Verbindung GaSo. . 1/2 HgO oder die wasserfreie form von GaSo. gebildet werden. Obwohl in dem als Bndprodukt gewünschten Pigment vorzugsweise GaSO, . 2HpO vorliegen soll, können die anderen beiden Verbindungen in dem Pigmentprodukt enthalten sein, ohne daß ftie schädliche: Nebenwirkungen für die Überzugsmittel auslösen. Infolgedessen sind überhöhte Trockentemperaturen, die die Bildung von GaSO..1/2HpO oder wasserfreiem OaSO. ermöglichen, für das Endprodukt nicht schädlich.

Die erfindungsgemässen Pigmente können im Gegensatz zu bisher bekannten Pigmenten in Kolloidaler ]?orm in einfacher und wirtschaftlicher Weise, nämlich in trockener Form, zum Versand gebracht und erst am Ort der Verwendung in das fertige Beschichtungsmittel umgewandelt werden. Da das fertige Beschichtungsmittel erst unmittelbar vor der Verwendung hergestellt werden kann, läßt sich dieses leichter durch den Benutzer der neuen Trockenpigmente einstellen als dies bei Pigmenten der Fall war, die in nasser Form versandt werden mussten.

Das getrocknete Papierbeschichtungsmittel kann in ein gelatinöses halbflüssiges Papierbeschichtungsmittel umgewandelt werden·, indem man Wasser zusetzt. Die zugesetzte Wassermenge muss sorgfältig kontrolliert werden, weil die Viskosität des Endproduktes in erheblichem Maße von der zugesetzten Wassermenge abhängt. Die Endviskosität des Beschichtungsmittels ist wichtig, weil eine zufriedenstellende Beschichtung des Papieres und die Betriebsbedingungen der Beschichtungsmaschine sehr erheblich von der ¥iskosität der Beschichtungsmittel abhängen. Der Fachmann dürfte in der lage sein, im Einzelfall die jeweils erforderlichen Betriebsbe-

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dingungen festzulegen. Im übrigen sind diese Bedingungen auch, in den folgenden Beispielen genannt.

Zur Herstellung des endgültigen Papierbesehichtungsmittels ist es notwendig, ein Haftmittel wie Stärke, Kasein, alpha-Protein oder synthetischen Latex zu dem flüssigen Papierbeschlchtungsmittel zu geben. Das Haftmittel wird im allgemeinen in gelöster form verwendet und der übrigen in Wasser dispergierten Masse des Papierbeschichtungsmittels zugesetzt. Das Haftmittel dient dazu, die Bestandteile des Überzugsmittels an das Papier zu binden. Das Gewichtsverhältnis von Haftmittel zu trockenem Überzugsmittel gemäss der Erfindung soll bei 14 bis 18 Gewichtsteilen Haftmittel auf je 100 Gewichtsteile des trockenen Überzugsmittels liegen, wenn Stärke als Haftmittel verwendet wird» Die Mengen an anderen Haftmitteln, die mit den erfindungsgemässen Papierbeschichtungsmitteln verwendet werden müssen, damit eine ausreichende Haftfestigkeit und zufriedenstellende Überzüge erzielt werden, kann der Fachmann nach seiner Erfahrung bestimmen. Dabei ist hervorzuheben, daß die Mengen an Stärke oder anderen Haftmitteln, die notwendig sind, um die erfindungsgemässen Produkte an die Papieroberfläche zu binden, erheblich geringer sind, als die Mengen an Haftmitteln, die notwendig sind, die bisher bekannten Beschichtungsmittel, welche erhebliche Mengen an Satin-Weiß enthalten, an die Papieroberfläche zu binden. Diese Verringerung der erforderlichen Mengen an Haftmitteln ergibt einen weiteren wirtschaftlichen Vorteil der erfindungsgemässen Produkte.

Den neuen Produkten können auch, noch andere Materialien zugesetzt werden, z.B. Satin-Weiß und Beschichtungston. Eine besonders geeignete Form von zum Beschichten geeigneten Ion ist delaminierter Ton, bei welchem es sich um eine grobkörnige Form von Beschichtungston handelt. >

Soll das zu beschichtende Papier zwei getrennte Überzüge erhalten, so kann der erste Überzug bezw. die Grundierung aus den Pigmenten gemäss der Erfindung und einem Haftmittel mit oder ohne Zugabe von Satin-Weiß bestehen, während der zweite Überzug aus einem Haftmittel, Ton oder Ton in Mischung mit den neuen Produkten gemäss

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der lrfindung feestehen kann₀ Die ferfindungsgemässen Pigmente können das gesamte oder fast das gesamte Satin-=Weiß in dem Grun-&i©rung8Übersug ersetzen^ vmmi doppelte tfbersüge aufgebracht werden. Für di® doppelte Beschichtung kann, man ein "besonders geeignetes Pigment aus einem Reaktionsprodukt gewinnen;, welches bei einer Umsetzung g6?/onnen worden ist,, "bei der das Anfangsgewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Oalciumcarbonat (wasserfr@ie Basis) "bei etwa 8₉4 s 100.1ag_o Dieses Reaktionsprodukt wird n&©h Zugabe eines Haftmittels auf das Papier aufgebracht und getroolmet. Über di®s® Grundierung aus dem Reaktionsprodukt wird sin Überzug aus delassiniertem Ton aufgetragene

Soll nur ein Überzug aufgebracht weräea, so kann ein geeignetes Besoaichtungsmittel aus Ton_y Satia-Weiß₉ Ha£tmitt©la imä üen ProäuLktea gemäß äer Erfindung in geeigaeteii Mischungsverhältnis bestebL@ia_e Eim Pigments, ö^s für Sinselübersüge besoaaers geeignet ist j gewicat man ans i©m Eeaktioasprodukt fler Umsetzung j, bei der fl@s AafangsgeviichtsifsrfealtQis vob AlmiiainüSOLlfet %n G©lciTimcar~ Iboaat (wasserfrei© Basis) bei ©tea 50 gu 100 liegt_o Eine Mi-

aue 86 Gewiehtsprozeat Eoa₉ 7 Gewichtsprozent Satia~¥eiß äsr Restmeage mvm ö®b Proflukt gemäß öer Erfiaänng kann dann

et weröen_s weaa öie erfiaiungsgemäBea Proflukt© als Seil ©lass Sin^elüberziages eingesetzt \-ierclea sollen_o Die Pigmeats ge--" aäß ier Erfinduag lEöaaeß auch ohne Satin-Weiß für Siazelüberzü- " g® verwendet

Hit Hilfe der erfißätxagsgemäSen Bsschichtungsmittel läßt sich Papier in sufrieäeastelleafler Weise mit nur einem Überzug beschichten. Das Eitt=4iberzTäg=-YerfahreQ mit seinen offeasichtlichen wirtschaftlichen uaö gei-fichtsmäßigea Vorteilen, das maa mit verechiedenen anderen Beschichtungsmitteln schoa durchzuführen ver-

hat, konnte sit den erfindungsgemäßen Mitteln zum ersten ©rfolgreich angewandt werden=

Die erfindungsgemäßen Mittel können mit Hilfe üblicher Methoden auf das Papier aufgebracht werden. Geeignete Beschichtungsvor-

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richtungen sind Luftrakel-, Walzen- und Sehleppmesserbeschichter, von denen die letztgenannten bevorzugt verwendet werden. Die Besehichtungsbedingungen hängen im allgemeinen von der Viskosität des Beschichtungsmiitels, dem Messerdruck und der Feuchtigkeit sowie von anderen Paktoren ab. Beim Zwei-Überzüge-Verfahren wird auf die Grundierung noch, ein zweiter Oberzug aus Ton aufgebracht. Der kombinierte Überzug ist verhältnismäßig undurchsichtig, glatt, eben und frei von Fehlern. Wird die beschichtete Oberfläche bedruckt, so ist die Reproduktionsqualität ausgezeichnet.

Weitere Substanzen wie Schmiermittel und Dispergierhilfsmittel können den Seschichtungsmitteln ebenfalls zugesetzt werden."Ein geeignetes Schmiermittel für diese Zwecke ist "Coating Lubricant 100"; dieses Produkt ist ein Polyalkylenglykol, welches von der Firma Wyandotte Chemicals Corp. hergestellt wird. Aluminium- oder Calciumstearat kann ebenfalls zugefügt werden, damit eine bessere Oberfläche erhalten wird. Alginate, z. B. das Produkt "Kelgin", welches von der Firma Kelco Comp, hergestellt wird, können zugesetzt werden, um die Glanzbeständigkeit der Druckfarbe zu verbessern.

Auch wenn die Beschichtungsmittel gemäß der Erfindung als Einzelüberzüge aufgebracht werden, erzielt man ausgezeichnete Ergebnisse und die Qualität der Überzüge ist voll befriedigend. Durch das Aufbringen eines Einzelüberzuges kann die Schwierigkeit ausgeschaltet werden, zwei sehr dünne Überzüge auf das Papier aufbringen zu müssen. Auch die Kosten für den zweiten Durchgang durch die Beschickungsvorrichtung werden eingespart.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Teil A

Man stellte eine Aufschlämmung von 2000 g gefälltem Calciumcarboaat (trocken gerechnet) in 3300 g Wasser her und gab diese in einen Bandmischer. Dann ließ man eine 20$ige wässrige Aluminium-

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sulfatlösung, die insgesamt 168 g Aluminiumsulfat (wasserfrei gerechnet) enthiät, langsam la den Mischer fließen^ und zwar im Verlauf von 20 Minuten. Der Mischer lief sowohl "bei der Zugabe als äueh beim anschließendes, Yesniacfeaa ait aietaiger Umärehiingssahl. Bas Eeaktionsgemisefe τγθγοisfet© sich währe&d ier Zugabe_o Mit Hilfe eines Helsmaatels aa i©r Mi@@fe¥@iTichtuag x-iwsü® äi@ S@apsratur den E©@kti©aage®is©fe©s m?lQ@fe.©a 50 "aai 80®ö gefeal"fe©a₀ B©r pH-Wert i©r Migehmg feliel) wäteeai i©@ ggsaatea ATalsiaf®® i©r Reaktion, . zwisch@a 4s5 "ß»ä 5c5o lack !-©©silgimg ö@r ¥iii©tsiiag i-mräe da© Re- ©ktioasgeaiscto. ©atwlssest mai E3fEll&g®t2?o©kia©t? lai Sseekaen er~ folgt© "bei ©la©!¹ S©ap©£g,ti2i? v@a ®%w& 110⁰Og ia© g©tEO©ln©te Produkt

Teil B

Eia Beschichtungsmittel wtasi© feergestelltp indem-ssam 100 Gewichtsteile ÜQS gaaäi Teil A hergestellten tedekettso. Pigffi©Ei,t©s in Wasser dispergiert@₉ u&ü -ssi-j&t uat©r Terwenöp^g eiaee Go^l©s-Dispergierers (hergestellt "wan ö©r I⁵So M©rehouse-Oowlas₉ lEC_ef Los Angelesj. Ca·)· Zu iem iispe^gieEtea Signeat in ä®r Dispergiervorrichtung wurde eine 30$i@© wässrig© iösung ¥on gekochter, oxydierter Stärke gegetjea«, Me Menge an Stärkelösung wurde so bemessen, daß ia übt fertiges Pigmentdispersion. ißsgesamt 18 &@- wichtsteile Stärke (trecken g©re©knet) vorhanden waren«, Die Yiskosität äer Pigment-Stärke-Bispersion wurde durch Zugabe einer weiteren Menge Wasser auf 5000 "bis 6000 öentipoise reduziert»

Beil C

Ein Beschichtungsmittel wurde hergestellt, indem man 100 Gewictrto" teile delaminierten Ton in einem Oowles-Dispergierer in Wasser dispergierte. Anschließend wurde soviel 30$ige gekochte oxydierte Stärkelösung zugesetzt, daß (trocken gerechnet) 14 Gewüitsteile Stärke auf den Ton kamen. Durch Zugabe einer weiteren Menge Wasser wurde die Yiskosität der Mischung auf 5000 bis 6000 Oentipoise eingestellt.

Teil D

Zeitungs-Rohpapier wurde mit dem Beschichtungsmittel gemäß Teil

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B unter Verwendung eines Schleppmessers beschichtet, Nach dem Aufbringen wurde die Grundierung getrocknet. Über die getrocknete Grundierung wurde dann eine zweite Schicht aus dem Überzugsmittel gemäß Seil G aufgebracht. Das doppelt beschichtete Papier wurde anschließend super-kalaadriert. Die gesamte BesctrlstitiiBg tett© ein Sewicht von 1,36 bis 2,04 kg pro Papierseita pro Ries® Beim Bedrucken ergab sich eine ausgezeichnete Reproduktion äes bedruckten Materialea. Der überzug war vollständig glatt wan eben und wies eine perfekte Oberfläche für Sie Aufnahme ües Druckes auf.

Beispiel 2
Teil A

Die Arbeitsweise von Teil A von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden insgesamt 1000 g Aluminiumsulfat (wasserfrei gerechnet) verwendet. Nach Beendigung der Umsetzung wurde daß aktionsgemisch bei etwa 110⁰C sprühgetrocknet und aufgefangen»

TeilB "

Man stellte eine Mischung aus 210 g Wasser und 26 g Satin-Weiß-Pigment (trocken gerechnet) her. Das Pigment wurde in dem Wasser unter Verwendung eines Cowles-Dispergierers dispergiert; Zu der Mischung gab man dann 320 g delaminierten Ton und 11 g Natriummetaphosphat. Letzteres wurde als Dispergierhilsmittel zugesetzt. Diese Substanzen wurden ebenfalls in dem Cowles-Dispergierer dispergiert. Die Viskosität der Mischung betrug an diesem Punkt 6000 Centipoise (Brookfield).

Zu der Mischung in der Dispergiervorrichtung gab man dann 26 g des getrockneten Pigmentes gemäß Teil A. Nach Zugabe dieser letzten Pigmentmenge, 7 # des Gesamtpigmentgehaltes, verdickte¹ sich die Mischung und erreichte eine Viskosität von 60 000 Ce»· tipoise. Während der Cowles-Dispergierer kontinuierlich lief, wurden 237 g einer 30#igen wässrigen gekochten oxydierten Stärkelösung (die Lösung war - trocken gerechnet - nur 27#ig» weil die benutzte Stärke 10 $ Wasser enthielt) zu der Mischung ge-=

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i³ fceiae Bilütatioa seigte₀ xfmrö© mater ¥@irweac!niag ©iE2.@E5 S©hlepps©iii3@E^!ii! @ia£ ^©itiiiÄgs=Holipapier ©,vJTgeTorächte. Es ©2*» ga"b sMi eia lÄersisg wq& 1₉3ß kg pro Seite pr© Ries Papl©3?_e ifeefe öera SB.p@r=»l©laafli^ai@r©a lag eine glatt® slbsa© Dnxekfläche iie bei»

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(114 Gewichtsteile Aluminiumsulfat auf 100 Gewichtsteile OaI-ciumcarbonat, beides wasserfrei gerechnet) in dem Ausgangs-Reaktionsgemisch von Teil A von Beispiel 2, so sind die Ergeb-

nisse beim Beschichten und Bedrucken die gleichen wie die bei Beispiel 2 erhaltenen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Beschichten von Papier zur Erzielung einer glatten bedruckbaren Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Beschichten ein/ Mittel verwendet, welches als Pigment das Reaktionsprodukt der Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Calciumcarbonat in einem wässrigen Medium enthält.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangs-Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarbonat in dem Reaktionsprodukt - wasserfrei gerechnet - bei etwa 8,4 : 100 liegt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangs-Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarbonat in dem Reaktionsprodukt - wasserfrei gerechnet - bei etwa 50 : 100 liegt.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschichtungspigment vor dem Aufbringen Beschichtungston oder delaminierter !Don zugesetzt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschichtungspigment vor dem Aufbringen Satin-Weiß zugesetzt wird.

   6. Papierbeschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß

   es als Hauptpigment das Reaktionsprodukt der Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Calciumcarbonat in einem wässrigen Medium enthält.

   7. Papierbeschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dag Anfangs-Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarbonat in dem Reaktionsgemisch bei etwa 8,4 ϊ 100 liegt.

   009826/1880

   8. Papierbeschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangs-Gewichtsverhältnis von Aluminiumsulfat zu Calciumcarhoaat in dem'Reaktionsgemisch bei etwa 50 : 100 liegt.

   Papierbeschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbonat in der Reaktion anfänglich in Form von gemahlenem EaIk oder gefälltem Calciumcai»- bonat vorliegt.

   10. Papier, welches mit dem Produkt gemäß Anspruch 6 beschichtet ist.

   Pur Ohas. Pfizer & Co., Inc., ffew York, H. Y., V. St. A,

   Rechtsanwalt

   009826/1880