DE19512999C2 - Papierbeschichtungszusammensetzung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Papierbeschichtungszusammensetzung und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Papierbeschichtungszusammensetzung, insbesondere ei
ne Papierbeschichtungszusammensetzung von ausgezeichneter Beschichtungsverar
beitungsfähigkeit und auch ausgezeichneter Druckbarkeit, wie z. B. Druckglanz,
Oberflächenglätte, Oberflächenfestigkeit oder Steifheit und Verfahren zu deren Herstellung.
Ein beschichtetes Papier mit ausgezeichneter Bedruckbarkeit wurde bisher erzeugt,
indem ein Papier mit einer Papierbeschichtungszusammensetzung überzogen wurde,
die als Hauptkomponente ein Pigment und ein wäßriges Bindemittel enthält; wegen
seiner ausgezeichneten Bindefestigkeit wurde ein Copolymerlatex als Hauptbinde
mittel für die Papierbeschichtungszusammensetzung verwendet.
Mit der neueren Verfeinerung des Drucks und des Hochgeschwindigkeitdruckens
wurden die für das beschichtete Papier erforderlichen Anforderungen strenger, und
es wurde eine Verbesserung der Bindefestigkeit, Wasserbeständigkeit, Steifheit,
Tintenübertragbarkeit, Druckglanzeigenschaft, Blasenbeständigkeit erforderlich.
Um die Kosten zu verringern, sollte auch die Menge des Bindemittels stark verrin
gert werden, und daher ergab sich ein Bedürfnis nach einem Bindemittel, das eine
ausreichende Oberflächenfestigkeit auch bei verringerter Menge aufweisen kann.
Andererseits veränderte sich die Papiererzeugung an sich zu einer Produktion mit
höherer Geschwindigkeit und damit zu einer Verbesserung der Beschichtungsverar
beitbarkeit, und zwar zum Verringern der Verunreinigung der Walzenoberfläche,
die das Haupthindernis des Betriebs ist; mit anderen Worten wird nun eine Senkung
der Haftung (oder des Klebens) des Copolymerlatex besonders benötigt.
Was den Copolymerlatex betrifft, der das Hauptbindemittel der Papierbeschich
tungszusammensetzung ist, wurde eine Verbesserung der oben erwähnten Eigen
schaften, insbesondere der Oberflächenfestigkeit, besonders wichtig; es wurden ver
besserte Verfahren, z. B. ein Verfahren, bei dem der Gelgehalt gesteuert wird, oder
ein Verfahren, bei dem die Copolymerzusammensetzung variiert wird, vorgeschla
gen.
Jedoch widersprechen sich alle diese benötigten, physikalischen Eigenschaften ge
genseitig, und es ist sehr schwierig, alle Eigenschaften auf einem hohen Niveau aus
zugleichen.
Beispielsweise wurde zur Verbesserung der Bindefestigkeit die Menge eines kon
jugierten Dienmonomers zur Senkung des Glasumwandlungspunkts des erhaltenen
Copolymers erhöht; jedoch verschlechtert sich gemäß diesem Verfahren die Was
serbeständigkeit, Haftung und Klebrigkeit in erheblichem Maße. Wenn der Glas
umwandlungspunkt hoch ist, ist die Verschlechterung der Bindefestigkeit und des
Druckglanzes jedoch ausgeprägt, obwohl die Wasserbeständigkeit und Steifheit gut
sind. Außerdem kann die Verwendung eines Monomers mit einer funktionellen
Gruppe in einer großen Menge die Festigkeit verbessern, macht jedoch die Latex
viskosität unüblich hoch, verschlechtert die Verarbeitbarkeit merklich und erhöht
die Kosten zur Erzeugung des Copolymerlatex.
So läßt sich in allen obigen Fällen eine Verbesserung der individuellen Leistung er
zielen, doch ist es unmöglich, allen Anforderungen zu genügen. Daher kann den An
forderungen beim Drucken, die strenger werden, gegenwärtig nicht genügt werden.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um die widersprechenden Eigenschaften
in Einklang zu bringen, indem man wenigstens zwei getrennt erzeugte Latexmaterialien
mit unterschiedlichen Glasumwandlungspunkten vermischte, doch es war
unmöglich, dadurch die angestrebte Wirkung zu erhalten.
Es wurde nun aber überraschend gefunden, daß, wenn ein Copolymeranteil mit einer
niedrigen Glasumwandlungstemperatur und ein Copolymeranteil mit einer hohen
Glasumwandlungstemperatur in einem Latexpartikel vorliegen, die angestrebte Lei
stung erhalten werden kann, worauf die Erfindung beruht.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Papierbeschichtungszusammen
setzung zu entwickeln, mit der die Bindefestigkeit eines beschichteten Papiers er
heblich verbessert wird, eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit, Steifheit, Tinten
druckbarkeit und Druckglanzeigenschaft erhalten werden und die Klebrigkeit ver
ringert wird, und die von ausgezeichneter Beschichtungsverarbeitbarkeit und zur
Papierbeschichtung, insbesondere zum Beschichten eines Hochgeschwindig
keits-Offsetdruckpapiers geeignet ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Papierbeschichtungszusammensetzung vorgesehen,
die als ein Bindemittel einen Latex aus einem (hiernach als Komponente A bezeich
neten) Copolymer aufweist, das aus (a) 20 bis 79,5 Gew.-% einer aliphatischen,
konjugierten Dienmonomereinheit, (b) 0,5 bis 10 Gew.-% einer ethylenisch unge
sättigten Carbonsäuremonomereinheit und (c) 20 bis 79,5 Gew.-% einer Einheit aus
einem mit den obigen Monomeren (a) und (b) copolymerisierbaren Vinylmonomer
besteht, wobei (a) + (b) + (c) = 100 Gew.-% sind, und die Komponente A zwei
Glasumwandlungspunkte im Bereich von -100°C bis 50°C hat, deren Unterschied
wenigstens 5°C ist.
Bei dieser Erfindung bedeutet die Monomereinheit eine Monomerstruktur nach ra
dikalischer Polymerisation des Monomers.
Zunächst wird nachfolgend der Latex der Komponente A erläutert, der als Binde
mittel in der Papierbeschichtungszusammensetzung der Erfindung verwendet wird.
Die aliphatische, konjugierte Dienmonomereinheit (a), die einer der Bestandteile der
Komponente A der Erfindung ist, umfaßt Einheiten von 1,3-Butadien, Isopren,
2-Chlor-1,3-butadien, Chloropren nach radikalischer Polymerisation, und besonders
zu bevorzugen sind die Einheiten von 1,3-Butadien nach radikalischer Polymerisati
on. Diese aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheiten (a) können allein oder
in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Die aliphatische, konjugierte Dienmonomereinheit (a) ist ein wesentlicher Bestand
teil, um das erhaltene Copolymer mit einer geeigneten Flexibilität und Dehnung und
auch Schlagbeständigkeit zu versehen. Der verwendete Anteil der Monomereinheit
(a) ist 20 bis 79,5 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-%. Wenn der Anteil unter
20 Gew.-% liegt, wird das Copolymer zu hart, und die Bindefestigkeit kann nicht
verbessert werden. Wenn der Anteil 79,5 Gew.-% überschreitet, wird die Klebrig
keit schlecht.
Die ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomereinheit (b) umfaßt Einheiten von
Itaconsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure nach radikali
scher Polymerisation. Diese ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomereinhei
ten können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Der
verwendete Anteil dieser ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomereinheit (b)
ist 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,8 bis 8 Gew.-% und noch bevorzugter 1 bis
5 Gew.-%. Wenn der Anteil unter 0,5 Gew.-% liegt, ist die Latexstabilität während
der Polymerisation niedrig, und ein großer Anteil koaguliert. Wenn der Anteil
10 Gew.-% übersteigt, wächst die Viskosität des Latex erheblich, und die Verarbeit
barkeit wird schlecht.
Die Einheit (c) des mit den Monomeren (a) und (b) copolymerisierbaren Vinylmo
nomers umfaßt Einheiten von aromatischen Vinylverbindungen, Alkyl(meth)acryla
ten, Vinylcyanidverbindungen, Vinylacetat, Acrylamidverbindungen nach radikali
scher Polymerisation.
Unter diesen schließen die aromatischen Vinylverbindungen beispielsweise Styrol,
a-Methylstyrol, p-Methylstyrol, Vinyltoluol und Chlorstyrol ein; Styrol wird beson
ders bevorzugt.
Die Alkyl(meth)acrylate umfassen beispielsweise Methylacrylat, Methylmethacry
lat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, Butylacrylat,
Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Octylacrylat,
Octylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Laurylacrylat, Laurylmeth
acrylat, Stearylacrylat, Stearlymethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat,
2-Cyanoethylacrylat, 2-Cyanoethylmethacrylat; Methylmethacrylat wird besonders
bevorzugt.
Die Vinylcyanidverbindungen umfassen Acrylnitril, Methacrylatnitril; Acrylnitril
wird besonders bevorzugt.
Die Acrylamidverbindungen schließen Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylol
acrylamid und Alkyl(meth)acrylamide, wie z. B. N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Di
methylaminopropylacrylamid, N,N-Dimethylaminopropylmethacrylamid, ein.
Diese copolymerisierbaren Vinylmonomereinheiten können allein oder in Kombi
nation von zwei oder mehr verwendet werden.
Die obige, copolymerisierbare Vinylmonomereinheit (c) wird eingesetzt, um einen
geeigneten Glasumwandlungspunkt des Copolymers einzustellen; der Anteil der
enthaltenen Monomereinheit (c) ist 20 bis 79,5 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis
69 Gew.-%. Wenn der Anteil 79,5 Gew.-% überschreitet, wird die Komponente A
zu hart, und die Bindefestigkeit wird schlechter.
Die Komponente A weist erfindungsgemäß zwei verschiedene Glasumwandlungs
punkte auf. Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung liegt darin, daß ein Copo
lymeranteil mit einem niedrigen Glasumwandlungspunkt und ein Copolymeranteil
mit einem hohen Glasumwandlungspunkt in einer und derselben Komponente A
vorliegen. Die Komponente A ist keine Mischung zweier Arten von Partikeln, wo
von eine einen niedrigen Glasumwandlungspunkt und die andere einen hohen Gla
sumwandlungspunkt hat.
Die Komponente A der Erfindung hat zwei Glasumwandlungspunkte im Bereich
von -100°C bis 50°C, einen niedrigen Glasumwandlungspunkt
im Bereich von -100°C bis 0°C, bevorzugt -70°C bis -5°C, und einen ho
hen Glasumwandlungspunkt im Bereich von -5°C bis 50°C, bevorzugt 0°C
bis 40°C. Wenn der hohe Glasumwandlungspunkt höher als 50°C ist, wird die
Bindefestigkeit schlechter, und wenn der niedrige Glasumwandlungspunkt unter
-100°C liegt, wird die Klebrigkeit schlecht.
Die Komponente A weist erfindungsgemäß zwei Glasumwandlungspunkte auf; die
zugrundliegende Problemstellung kann jedoch auch mit Komponenten gelöst wer
den, die drei oder mehr Glasumwandlungspunkte haben.
Da jedes der Latexteilchen der Latexkomponente A der Erfindung einen Polymeran
teil mit einem niedrigen Glasumwandlungspunkt von -100°C bis 0°C hat, hat die
Komponente A eine hohe Schlagfestigkeit, und daher weist die Zusammensetzung
eine hohe Bindefestigkeit auf. Gleichzeitig hat die Komponente A einen Polymeran
teil mit einem hohen Glasumwandlungspunkt von -5°C bis 50°C, und daher kön
nen andere physikalische Eigenschaften, wie z. B. Wasserbeständigkeit, Steifheit,
beibehalten werden; die Klebrigkeit ist niedrig, und die Beschichtungsverarbeitbar
keit ist ausgezeichnet.
Es ist weiterhin wesentlich, daß der Unterschied zwischen den beiden Glasumwandlungspunkten der
Komponente A der Erfindung 5°C oder mehr beträgt, bevorzugt 10°C
oder mehr und noch bevorzugter 15°C oder mehr. Wenn der Unterschied kleiner als
5°C ist, kann die erfindungsgemäße Aufgabe nicht gelöst werden.
Bei der Komponente A ist der einen Glasumwandlungspunkt im Bereich von
-100°C bis 0°C aufweisende Polymeranteil vorzugsweise ein (hiernach als Copo
lymer X bezeichnetes) Copolymer, das aus (a-1) 35 bis 39 Gew.-% einer aliphati
schen, konjugierten Dienmonomereinheit, (b-1) 5 bis 50 Gew.-% einer Vinylcya
nidmonomereinheit, (c-1) 0 bis 2 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbon
säureeinheit und (d-1) 0 bis 60 Gew.-% einer Einheit aus einem anderen, mit den
obigen Monomeren (a-1) bis (c-1) copolymerisierbaren Vinylmonomer besteht, wo
bei (a-1) + (b-1) + (c-1) + (d1) = 100 Gew.-% sind, und der Polymeranteil mit ei
nem Glasumwandlungspunkt im Bereich von -5°C bis 50°C ein (hiernach als Co
polymer Y bezeichnetes) Copolymer ist, das aus (a-2) 10 bis 60 Gew.-% einer ali
phatischen, konjugierten Dienmonomereinheit, (c-2) 0,5 bis 30 Gew.-% einer ethy
lenisch ungesättigten Carbonsäuremonomereinheit und (d2) 10 bis 89,5 Gew.-% ei
ner Einheit aus einem mit den obigen Monomeren (a-2) und (c-2) copolymerisierba
ren Vinylmonomer besteht, wobei (a-2) + (c-2) + (d-2) = 100 Gew.-% sind.
Die aliphatische, konjugierte Dienmonomereinheit (a-1) im Copolymer X schließt
erfindungsgemäß die oben für die aliphatische, konjugierte Dienmonomereinheit (a)
erwähnten Monomereinheiten ein. Der Anteil der aliphatischen, konjugierten Dien
monomereinheit (a-1) im Copolymer X ist 35 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis
90 Gew.-%. Wenn der Anteil der aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheit
(a-1) im Copolymer X unter 35 Gew.-% liegt, wird die Komponente A zu hart, und
die Bindefestigkeit wird schlechter.
Bei der Erfindung umfaßt die Vinylcyanidmonomereinheit (b-1) im Copolymer X
die gleichen Monomereinheiten wie die Vinylcyanidmonomereinheiten, die als
Monomer (c) genannt wurden. Der Anteil der Vinylcyanidmonomereinheit (b-1) im
Copolymer X ist 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%. Wenn der An
teil der Vinylcyanidmonomereinheit (b-1) im Copolymer X unter 5 Gew.-% liegt,
wird der Druckglanz merklich niedrig, und wenn der Anteil 50 Gew.-% übersteigt,
wird die Komponente A zu hart und die Bindefestigkeit schlechter.
Die ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremonomereinheit (c-1) im Copolymer X
umfaßt erfindungsgemäß die oben für die ethylenisch ungesättigte Carbonsäuremo
nomereinheit (b) genannten Monomereinheiten. Der Anteil der ethylenisch ungesät
tigten Carbonsäuremonomereinheit (c-1) im Copolymer X beträgt 0 bis 2 Gew.-%,
vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-%. Wenn der Anteil der ethylenisch ungesättigten Car
bonsäuremonomereinheit im Polymer X über 2 Gew.-% liegt, steigt die Latexvis
kosität erheblich, und die Verarbeitbarkeit wird schlechter.
Bei der Erfindung umfaßt die Einheit (d-1) des mit den Monomeren (a-1) bis (c-1)
copolymerisierbaren Monomers die Einheiten, die für die Einheit (c) des mit den
obigen Monomeren (a) und (b) copolymerisierbaren Vinylmonomers erwähnt wur
den, mit Ausnahme der Vinylcyanidmonomereinheiten.
Die Monomereinheit (d-1) ist vorzugsweise eine aromatische Vinylverbindung oder
Alkyl(meth)acrylat.
Der Mengenanteil dieser Monomereinheit (d-1) beträgt 0 bis 60 Gew.-%, vorzugs
weise 0 bis 50 Gew.-%. Wenn der Anteil der Monomereinheit (d-1) im Copolymer
X 60 Gew.-% übersteigt, wird die Komponente A zu hart, und die Bindefestigkeit
wird schlechter.
Bei der Erfindung umfaßt die im Copolymer Y verwendete aliphatische, konjugierte
Dienmonomereinheit (a-2) die für die aliphatische, konjugierte Dienmonomereinheit
(a) erwähnten Monomereinheiten. Der Anteil der aliphatischen, konjugierten Dien
monomereinheit (a-2) im Copolymer Y ist 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis
50 Gew.-%. Wenn der Anteil der aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheit
(a-2) im Copolymer Y 60 Gew.-% übersteigt, werden die Wasserbeständigkeit und
die Antiklebrigkeit der erhaltenen Papierbeschichtungszusammensetzung äußerst
stark verringert.
Erfindungsgemäß umfaßt die im Copolymer Y verwendete, ethylenisch ungesättigte
Carbonsäuremonomereinheit (c-2) die für die ethylenisch ungesättigte Carbonsäu
remonomereinheit (b) erwähnten Einheiten. Der Anteil der ethylenisch ungesättigten
Carbonsäuremonomereinheit (c-2) im Copolymer Y ist 0,5 bis 30 Gew.-%, vor
zugsweise 2 bis 10 Gew.-%. Wenn der Anteil der ethylenisch ungesättigten Carbon
säuremonomereinheit (c-2) im Copolymer Y unter 0,5 Gew.-% liegt, wird die Sta
bilität des Latex schlecht; da er zur Koagulation neigt, nimmt die mechanische und
chemische Stabilität ab. Andererseits hat, wenn der Anteil der ethylenisch ungestät
tigten Carbonsäuremonomereinheit (c-2) im Copolymer Y über 30 Gew.-% liegt,
der erhaltene Latex eine zu hohe Viskosität; die Handhabung des Latex wird
schwierig; die Verarbeitbarkeit wird verschlechtert, und die Praktikabilität wird un
zureichend.
Die mit den obigen Monomeren (a-2) und (c-2) copolymerisierbare Einheit (d-2) aus
einem Vinylmonomer umfaßt die für die copolymerisierbare Vinylmonomereinheit
(c) genannten Monomereinheiten.
Die copolymerisierbare Monomereinheit (d-2) ist vorzugsweise eine aromatische
Vinylverbindung, ein Alkyl(meth)acrylat oder ein Vinylcyanidmonomer.
Der Anteil der Monomereinheit (d-2) im Copolymer Y ist 10 bis 89,5 Gew.-%, vor
zugsweise 30 bis 88,5 Gew.-%. Wenn der Anteil der copolymerisierbaren Mono
mereinheit (d-2) im Copolymer Y unter 10 Gew.-% liegt, wird die Komponente A
zu weich, und Antiklebrigkeit und Steifheit der erhaltenen Papierbeschichtungszusammensetzung
wird schlechter, während, wenn der Anteil über 89,5 Gew.-% liegt,
die Komponente A zu hart wird und eine schlechtere Bindefestigkeit aufweist.
Das Verhältnis des Copolymer-X-Anteils zum Copolymer-Y-Anteil in der Kompo
nente A ist derart, daß der Anteil des Copolymer-X-Anteils 10 bis 80 Gew.-%, vor
zugsweise 15 bis 75 Gew.-% und noch bevorzugter 20 bis 70 Gew.-% beträgt.
Wenn das Verhältnis des Copolymer-X-Anteils unter 10 Gew.-% liegt, fehlt der er
haltenen Papierbeschichtungszusammensetzung in einigen Fällen die Bindefestig
keit, und wenn das Verhältnis 80 Gew.-% übersteigt, wird die Klebrigkeit schlecht.
Bei der Erfindung hat die Komponente A einen Kern-Schalen-Aufbau
der Teilchen, bei dem der Copolymer-X-Anteil den Kern bildet und der Copolymer-
Y-Anteil die Schale bildet.
Die Durchschnittsteilchengröße der Komponente A beträgt erfindungsgemäß vor
zugsweise 70 bis 350 nm, bevorzugter 80 bis 250 nm.
Bei der Erfindung ist der toluolunlösliche Gehalt der Komponente A vorzugsweise
10 bis 95 Gew.-%, noch bevorzugter 20 bis 90 Gew.-%.
Das Verfahren zur Herstellung der Komponente A ist erfindungsgemäß vorzugswei
se eine Impfpolymerisation von Monomeren, deren Copolymer einen Glasumwand
lungspunkt von -5°C bis 50°C hat, in der Gegenwart von Impfteilchen aus einem
Copolymer mit einem Glasumwandlungspunkt von -100°C bis 0°C, mit anderen
Worten ein Verfahren, das eine Polymerisation einer das Copolymer Y ergebenden
Monomermischung in der Gegenwart von aus dem obigen Copolymer X bestehen
den Impfteilchen vorsieht.
Hierbei wird sowohl bei der Herstellung der Impfteilchen als auch der Impfpolyme
risation eine herkömmliche Emulsionspolymerisation durchgeführt.
Für die Emulsionspolymerisation kann erfindungsgemäß ein bekanntes Verfahren
angewendet werden; die Emulsionspolymerisation kann in einem wäßrigen Lö
sungsmittel unter Verwendung eines Emulgiermittels, eines Polymerisationsauslö
sers oder eines Molekulargewichtsmodifikators durchgeführt werden.
Dabei umfaßt das Emulgiermittel anionische, nichtionische oder amphotere, grenz
flächenaktive Stoffe, und sie können allein oder in Kombination von zwei oder meh
reren verwendet werden.
Die anionischen, grenzflächenaktiven Stoffe schließen beispielsweise Schwefelsäu
reester höherer Alkohole, Alkylbenzolsulfonsäuresalze, aliphatische Sulfonsäuresal
ze oder Schwefelsäureester von Polyethylenglykolalkylethern ein.
Als nichtionische, grenzflächenaktive Stoffe werden übliche Alkylester, Alkylether
und Alkylvinylether von Polyethylenglykol verwendet.
Die amphoteren, grenzflächenaktiven Stoffe umfassen solche, die ein Carbonsäu
resalz, ein Schwefelsäureestersalz, ein Sulfonsäuresalz oder ein Phosphorsäuresalz
als den anionischen Anteil und ein Aminsalz oder ein quartäres Ammoniumsalz als
den kationischen Anteil aufweisen. Insbesondere werden Betaine, wie z. B. Lauryl
betain, Stearylbetain oder solche vom Aminosäuretyp, wie z. B. Lauryl-β-alanin,
Stearyl-β-alanin, Lauryl-di(aminoethyl)glycin und Octyldi(aminoethyl)glycin, ver
wendet.
Die Menge des verwendeten Emulgiermittels beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Ge
wichtsteile je 100 Gewichtsteile aller Monomere.
Als Polymerisationsinitiator können wasserlösliche Polymerisationsinitiatoren, wie
z. B. Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat; öllösliche Polymeri
sationsinitiatoren, wie z. B. Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, 2,2'-Azobisisobutyro
nitril; Polymerisationsinitiatoren vom Redoxtyp, in denen das Peroxid mit einem
Reduktionsmittel kombiniert ist, allein oder in Kombination verwendet werden.
Die Menge des verwendeten Polymerisationsinitiators beträgt 0,5 bis 3 Gewichtstei
le je 100 Gewichtsteile aller Monomere.
Bekannte Molekulargewichtsmodifizierer, Chelatbildner, anorganische Elektrolyte
können ebenfalls verwendet werden.
Als Molekulargewichtsmodifizierer können alle gewöhnlich bei der Emulsionspo
lymerisation verwendeten Verbindungen genannt werden, beispielsweise haloge
nierte Kohlenwasserstoff, wie Chloroform, Kohlenstofftetrabromid; Mercaptane,
wie n-Hexylmercaptan, n-Octylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, t-Dodecylmercap
tan, Thioglycolsäure; Xanthogene, wie Dimethylxanthogendisulfid, Diisopropylxan
thogendisulfid; Terpinolen; a-Methylstyroldimer.
Der Mengenanteil des verwendeten Molekulargewichtsmodifizierers beträgt 0,1 bis
5 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile aller Monomere.
Das Polymerisationsverfahren umfaßt 1. ein Verfahren, das vorsieht, vorab das
Copolymer X durch Polymerisation in einem gesonderten Reaktor herzustellen, die
ses Copolymer X als Keimteilchen in der gewünschten Menge in den Reaktor ein
zuspeisen und danach die Monomere unter Erhalt des Copolymers Y zu polymeri
sieren; 2. ein Verfahren, das vorsieht, das Copolymer X durch Polymerisation zu
erzeugen und die das Copolymer Y ergebenden Monomere in demselben Reaktor zu
polymerisieren. Im übrigen ist bei jedem dieser Verfahren die Polymerisationsum
wandlung des Copolymers X wenigstens 50 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens
70 Gew.-%.
Zum Beschicken einer das Copolymer Y ergebenden Monomermischung kann die
gesamte Menge der Monomermischung gleichzeitig zugeführt und danach polyme
risiert werden, ein Teil der Monomermischung polymerisiert und danach kontinu
ierlich oder diskontinuierlich der Rest zugeführt werden, oder die Monomermi
schung vom Beginn der Polymerisation an kontinuierlich zugeführt werden. Diese
Verfahren können auch kombiniert werden.
Die Polymerisationstemperatur ist gewöhnlich 5 bis 80°C, vorzugsweise 5 bis
50°C im Fall der Polymerisation zur Erzeugung des Copolymers X, und 20 bis
80°C, vorzugsweise 20 bis 60°C im Fall der Polymerisation zur Erzeugung des Co
polymers Y. Die Polymerisationsdauer ist gewöhnlich 10 bis 30 h.
Bei der Erfindung ist es, wenn ein Latex der Komponente A in einer Zusammenset
zung zur Beschichtung eines Bahnen-Offsetdruckpapiers verwendet wird, vorzuzie
hen, daß die Komponente A die folgende Molekulargewichtsverteilung, die durch
eine Geldurchdringungschromatographie (hiernach als GPC angegeben) gemessen
wird, aufweist. Und zwar ist in der Molekulargewichtsverteilung, die durch die in
Fig. 1 dargestellte Erfassungskurve wiedergegeben wird, in der die Ordinatenachse
die Erfassungsmenge und die Abszissenachse die Erfassungszeit angibt, vorzuzie
hen, daß bei Annahme der Fläche des von der Erfassungskurve und der Abszissen
achse umgebenen Teils als der Gesamtfläche das Verhältnis, bezogen auf diese Ge
samtfläche, der Fläche der eher als die Erfassungszeit, bei der ein Polymer mit ei
nem polystyrolreduzierten Molekulargewicht von 1.000.000 nach GPC-Messung er
faßt wird, erfaßten Komponenten, d. h. die Fläche des durch die schrägen Linien in
Fig. 1 hervorgehobenen Teils 50% oder weniger ist. Dieser Anteil ist noch bevor
zugter 30% oder weniger, am bevorzugtesten 20% oder weniger.
Die eher als die Erfassungszeit erfaßten Bestandteile, bei der ein Polymer mit einem
polystyrolreduzierten Molekulargewicht von 1.000.000 erfaßt wird, sind Copolyme
re mit superhohem Molekulargewicht oder ihre vernetzten Gelbestandteile. Wenn
der Anteil der Bestandteile 50% übersteigt, kann keine gute Blasenbeständigkeit
erhalten werden.
Auch muß, damit ein durch Aufbringen der Papierbeschichtungszusammensetzung
dieser Erfindung auf ein Papier erhaltenes, beschichtetes Papier eine gute Trocken
festigkeit aufweist, das Durchschnittsmolekulargewicht der zwischen der Erfas
sungszeit, bei der ein Polymer mit einem polystyrolreduzierten Molekulargewicht
von 500 erfaßt wird, und der Erfassungszeit, bei der ein Polymer mit einem polysty
rolreduzierten Molekulargewicht von 1.000.000 erfaßt wird, erfaßten Bestandteile
wenigstens 40.000, vorzugsweise wenigstens 50.000 und noch bevorzugter wenig
stens 60.000 sein. Wenn dieses Durchschnittsmolekulargewicht weniger als 40.000
ist, wird kein Überzug mit einer guten Trockeneindrückfestigkeit und Naßeindrück
festigkeit aus der Papierbeschichtungszusammensetzung erhalten.
Die durch die Erfassungskurve in der Tabelle 1 dargestellte Molekulargewichtsver
teilung wird durch geeignetes Variieren der Polymerisationstemperatur, der Menge
eines Molekulargewichtsmodifizierers und des Verfahrens des Zusatzes der Monomere
erhalten.
Übrigens wird bei dieser Erfindung GPC unter den folgenden Bedingungen gemessen:
Zu 0,3 g eines Copolymerlatex, dessen Feststoffgehalt auf 48 Gew.-% justiert wur de, werden 1 g Wasser und etwa 1 g eines Kationenaustauschharzes zugesetzt, das einem Waschen mit verdünnter Salzsäure und mit Wasser in herkömmlicher Weise zur Entfernung der Kationen unterworfen wurde. Anschließend werden 50 ml Tetrahydrofuran zugesetzt, und man läßt die erhaltene Mischung zwei Stunden ste hen, um das Copolymer in Tetrahydrofuran aufzulösen. Anschließend wird die Lö sung durch ein Polytetrafluorethylenmenbranfilter (Porengröße: 3 µm, von ADVANTEC hergestellt) filtriert, und das Filtrat wird als eine Meßprobe verwen det.
Zu 0,3 g eines Copolymerlatex, dessen Feststoffgehalt auf 48 Gew.-% justiert wur de, werden 1 g Wasser und etwa 1 g eines Kationenaustauschharzes zugesetzt, das einem Waschen mit verdünnter Salzsäure und mit Wasser in herkömmlicher Weise zur Entfernung der Kationen unterworfen wurde. Anschließend werden 50 ml Tetrahydrofuran zugesetzt, und man läßt die erhaltene Mischung zwei Stunden ste hen, um das Copolymer in Tetrahydrofuran aufzulösen. Anschließend wird die Lö sung durch ein Polytetrafluorethylenmenbranfilter (Porengröße: 3 µm, von ADVANTEC hergestellt) filtriert, und das Filtrat wird als eine Meßprobe verwen det.
Meßvorrichtung: HLC-8020 (von TOSOH CORP. hergestellt)
Art und Teilchengröße des Füllstoffs: Polystyrolgel, 30 µm GMHHR-H (30), von TOSOH CORP. hergestellt
Säulenabmessung: 7,8 mm 2D × 300 mm
Lösungsmittel: Tetrahydrofuran
Probenkonzentration: 0,3 Gew.-%
Gießen: 30 µl
Strömungsdurchsatz: 1 ml/min
Temperatur: 40°C
Detektor: Differentialbrechungsmesser
Art und Teilchengröße des Füllstoffs: Polystyrolgel, 30 µm GMHHR-H (30), von TOSOH CORP. hergestellt
Säulenabmessung: 7,8 mm 2D × 300 mm
Lösungsmittel: Tetrahydrofuran
Probenkonzentration: 0,3 Gew.-%
Gießen: 30 µl
Strömungsdurchsatz: 1 ml/min
Temperatur: 40°C
Detektor: Differentialbrechungsmesser
Übrigens wird bei der Messung unter Verwendung eines Polystyrolstandardmateri
als mit einem bekannten Molekulargewicht vorab eine Kalibrierungskurve herge
stellt, und das daraus erhaltene Molekulargewicht wird als ein polystyrolreduziertes
Molekulargewicht angegeben.
Bei der Erfindung ist die niedrigste Filmbildungstemperatur eines Latex der Kom
ponente A 0 bis 60°C, vorzugsweise 5 bis 50°C, noch bevorzugter 10 bis 40°C.
Wenn die Temperatur unter 0°C ist, hat die erhaltene Papierbeschichtungs
zusammensetzung eine schlechtere Antiklebeigenschaft, und wenn sie 60°C über
schreitet, hat die Papierbeschichtungszusammensetzung eine schlechtere Bindefestigkeit.
Bei der Erfindung ist der Elastizitätsmodul des aus dem Latex der Komponente A
erhaltenen Films 9,81 N/mm2 oder mehr, vorzugsweise 19,62 bis 490,5 N/mm2,
wenn die Papierbeschichtungszusammensetzung der Erfindung zum Bogen-Off
setdruck verwendet wird, und 49,05 N/mm2 oder mehr, vorzugsweise 49,05 bis
490,5 N/mm2, wenn die Papierbeschichtungszusammensetzung zum Rotations-
Offsetdruck verwendet wird.
Der Elastizitätsmodul des aus dem Latex der Komponente A erhaltenen Films wird
durch Trocknen des erhaltenen Komponente-A-Latex auf einer Glasplatte bei 50°C,
so daß die Dicke des erhaltenen Films 0,2 mm beträgt, und Unterwerfen des Films
einem Autograph AG-500B (von Shimadzu Corp. hergestellt) bei einer Ziehge
schwindigkeit von 10 mm/min bei 25°C gemessen.
Wenn im Fall des Bogen-Offsetdrucks der Elastizitätsmodul des aus dem Latex der
Komponente A erhaltenen Films weniger als 9,81 N/mm2 ist, wird es schwierig, daß
die erhaltene Papierbeschichtungszusammensetzung eine ausreichende Steifheit,
Naßfestigkeit und Antiklebrigkeit aufweist. Wenn im Fall des Rotations-Offset
drucks der Elastizitätsmodul des aus dem Latex der Komponente A erhaltenen Films
weniger als 49,05 N/mm2 ist, werden die Steifheit und Antiklebrigkeit der erhalte
nen Papierbeschichtungszusammensetzung niedrig.
Die Papierbeschichtungszusammensetzung dieser Erfindung wird hergestellt, indem
ein Latex der obigen Komponente A und, falls erforderlich, andere Bindemittel
und verschiedene Verbindungsmittel mit einem anorganischen oder organischen
Pigment vermischt werden. Die Menge des zugemischten Latex der obigen Kompo
nente A ist 1 bis 30 Gewichtsteile (als Feststoffe), vorzugsweise 3 bis 25 Gewichts
teile je 100 Gewichtsteile des Pigments. Wenn die Menge des Latex der Komponen
te A weniger als 1 Gewichtsteil ist, wird die Bindefestigkeit merklich verringert,
während im Fall einer Menge von über 30 Gewichtsteilen die Tinten(Farben)-
Trocknungsfähigkeit merklich gesenkt wird.
Das anorganische Pigment umfaßt Ton, Bariumsulfat, Titanoxid, Calciumcarbonat,
Satinweiß, Talk, Aluminiumhydroxid und Zinkoxid, und das organische Pigment
umfaßt Polystyrol-Latex und Harnstofformalinharz. Diese können allein oder in
Kombination von zwei oder mehr je nach dem Verwendungszweck verwendet wer
den.
Das andere Bindemittel schließt herkömmlichen Styrol-Butadien-Latex, Ethylen-
Vinylacetat-Latex oder eine Acrylemulsion ein.
Als weitere Hilfsstoffe können beispielsweise ein
Naßfestmittel, ein Pigmentdispersionsmittel, ein Viskositätsmodifizierer, ein Farbpig
ment, ein fluoreszierender Farbstoff und ein pH-Einsteller nach Bedarf eingesetzt
werden.
Weiter können, wenn die Papierbeschichtungszusammensetzung beim Offsetdruck
verwendet wird, als Pigmentbindemittel wasserlösliche Materialien, wie z. B. Ca
sein, modifiziertes Casein, Stärke, modifizierte Stärke, Polyvinylalkohol, Carboxy
methylcellulose, falls erforderlich, in Kombination verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Papierbeschichtungszusammensetzung kann insbesondere für Papier für verschiede
ne Druckarten, wie z. B. Bogen-Offsetdruck, Rotations-Offsetdruck, Buchdruck,
Kupfertiefdruck verwendet werden.
Die Papierbeschichtungszusammensetzung zeigt einen Effekt, wie er durch die her
kömmlichen Papierbeschichtungszusammensetzungen nicht erhalten werden kann.
Die Zusammensetzung hat, auch wenn der Bindemittelgehalt erheblich gesenkt
wird, ausgezeichnete Bindefestigkeit, Druckglanzeigenschaft und Steifheit und ist
auch von ausgezeichneter Klebrigkeit- und Blasenbeständigkeit.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. Im übrigen
gelten in den Beispielen Teile und % nach Gewicht, falls nicht anders angegeben.
Ein mit einem Rührer ausgestatteter, temperatursteuerbarer Autoklav wurde mit 200
Teilen Wasser, 0,5 Teil Natriumdodecylbenzolsulfonat, 1,0 Teil Kaliumpersulfat,
0,5 Teil Natriumbisulfit und dem Molekulargewichtsmodifizierer und den das in der
Tabelle 1 gezeigte Copolymer X ergebenden Monomeren gleichzeitig beschickt und
bei 45°C 6 h umgesetzt. Es ergab sich eine Polymerisationsumwandlung von we
nigstens 70%.
Anschließend an die Polymerisation in (1) oben wurde eine Mischung des Moleku
largewichtsmodifizierers und der das in der Tabelle 1 gezeigte Copolymer Y erge
benden Monomeren kontinuierlich bei 60°C über 7 h hin zugesetzt, um die Poly
merisation fortzusetzen. Nach Abschluß des kontinuierlichen Zusetzens ließ man die
Reaktion weiter 6 h bei 70°C ablaufen. Die endgültige Polymerisationsumwand
lung war 98-99%.
Die so erhaltene Komponente A wurde den folgenden Messungen unterworfen:
Der erhaltene Latex aus der Komponente A wurde 20 h bei 100°C im Vakuum ge
trocknet, um einen Film zu bilden. Der so erhaltene, getrocknete Film wurde einer
Messung durch ein Differentialabtastcalorimeter (von DU PONT DE NEMOURS &
COMPANY hergestellt) nach dem ASTM-Verfahren unterworfen.
Die Durchschnittsteilchengröße des aus dem Copolymer erhaltenen Latex wurde in
einer herkömmlichen Weise mittels eines von Coulter hergestellten Submikroanaly
sators (Modell N4) bestimmt.
Der toluolunlösliche Gehalt des Copolymer-Latex wurde folgendermaßen gemes
sen: Der pH des Copolymer-Latex wurde auf 8 eingestellt; danach wurde das Copo
lymer durch Zusatz von Isopropanol koaguliert, und die erhaltene, koagulierte Masse
wurde gewaschen und getrocknet, wonach die vorbestimmte Menge (etwa 0,03 g)
der Probe 20 h in die vorbestimmte Menge (100 ml) Toluol eingetaucht wurde. Da
nach wurde die in Toluol eingetauchte Probe durch ein Drahtnetz von 0,142 mm
Maschenweite (120 mesh) filtriert, und der Gewichtsprozentsatz der erhaltenen,
verbleibenden Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der sämtlichen, beschickten
Feststoffe, wurde bestimmt.
Der Elastizitätsmodul des erhaltenen Copolymer-Latex wurde folgendermaßen ge
messen: Der erhaltene Copolymer-Latex wurde auf einer Glasplatte bei Raumtem
peratur so getrocknet, daß die Filmdicke 0,2 mm betrug. Der Elastizitätsmodul des
Films wurde mit einem Autograph AG-500B (von Shimadzu Corp. hergestellt) bei
25°C und einer Ziehgeschwindigkeit von 10 mm/min bestimmt.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Ein mit einem Rührer ausgerüsteter, temperatursteuerbarer Autoklav wurde mit 150
Teilen Wasser, 2 Teilen Natriumdodecylbenzolsulfonat, 0,2 Teil Kaliumpersulfat
und den in der Tabelle 2 gezeigten Bestandteilen gleichzeitig beschickt, und bei
45°C 8 h umgesetzt. Bei 70% Polymerisationsumwandlung wurde 0,1 Teil
N,N-Diethylhydroxylamin zur Beendigung der Polymerisation zugesetzt. Anschlie
ßend wurden die unreagierten Monomere durch Dampfabstreifen entfernt, und nach
der Abkühlung wurde der Feststoffgehalt auf 25% eingestellt.
Ein mit einem Rührer ausgerüsteter, temperatursteuerbarer Autoklav, der von dem
in (1) oben verwendeten getrennt war, wurde mit 120 Teilen (30 Teilen als Fest
stoffgehalt) des in (1) oben nach der Feststoffgehalteinstellung erhaltenen Latex aus
dem Copolymer X, 60 Teilen Wasser, 0,5 Teil Natriumdodecylbenzolsulfonat, 1,0
Teil Kaliumpersulfat und den in der Tabelle 2 gezeigten Bestandteilen gleichzeitig
beschickt, und bei 65°C 8 h umgesetzt. Die endgültige Polymerisationsumwand
lung war 98-99%.
Der Glasumwandlungspunkt, die Durchschnittsteilchengröße, der toluolunlösliche
Gehalt und der Elastizitätsmodul der Komponente A wurde dann bestimmt.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Unter Verwendung des in jedem der Bezugsbeispiele 1 bis 8 erzeugten Komponente
A-Latex wurde eine zum Bogen-Offsetdruck geeignete Papierbeschichtungszusam
mensetzung nach dem folgenden Rezept hergestellt:
Kaolin | 70,0 Teile |
Calciumcarbonat | 30,0 Teile |
Natriumpolyacrylat | 0,2 Teil |
Natriumhydroxid | 0,1 Teil |
Stärke | 4,0 Teile |
Komponente A-Latex (als Feststoffe) | 10,0 Teile |
Wasser | Eine solche Menge, daß der gesamte Feststoffgehalt 60% wurde |
Diese Papierbeschichtungszusammensetzung wurde auf ein zu beschichtendes Aus
gangspapier duch ein (von Dumagai Riki Kogyo hergestelltes) motorgetriebenes
Messerauftragsgerät so aufgebracht, daß die Menge der auf einer Seite aufgebrach
ten Zusammensetzung 18,0 ± 0,5 g/m2 betrug, und dann 15 s durch einen elektrischen
Heißlufttrockner bei 150°C getrocknet. Das erhaltene, beschichtete Papier ließ man
in einem Thermohygrostat bei einer Temperatur von 23°C und einer Feuchtigkeit
von 50% 24 h stehen und unterwarf es danach einer viermaligen Superkalanderbe
handlung unter den Bedingungen eines Liniendrucks von 981 N/cm und einer Wal
zentemperatur von 50°C. Die Auswertung des erhaltenen, beschichteten Papiers
wurde nach folgenden Verfahren durchgeführt:
Der Eindrückgrad, wenn man das Papier mit einer RI-Presse bedruckte, wurde mit
dem bloßen Auge beurteilt und mit 5 Noten bewertet. Ein geringerer Eindrückgrad
wurde mit einer höheren Note eingestuft. Der Zahlenwert war der Durchschnitt von
sechs Auswertungen.
Unter Verwendung einer RI-Presse wurde die Oberfläche eines beschichteten Pa
piers durch eine "Molton"-Walze angefeuchtet, und danach wurde der Eindrück
grad, wenn das beschichtete Papier mit einer RI-Presse bedruckt war, mit dem blo
ßen Auge bewertet und mit 5 Noten bewertet. Ein geringerer Eindrückgrad wurde
mit einer höheren Note bewertet. Der numerische Wert war der Durchschnitt von
sechs Auswertungen.
Unter Verwendung einer RI-Presse wurde eine Offsetfarbe festgedruckt, und der
Glanz wurde unter einem Winkel von 60° unter Verwendung eines Glanzmessers
des Murakami-Typs gemessen.
Nach JIS P8143 unter Verwendung eines automatischen Clark-Steifheitstesters (von
Kumagai Riki Kogyo hergestellt) gemessen.
Der Latex wurde auf einen PET-Film durch eine No.-18-Stange aufgebracht und
30 s bei 120°C zur Bildung eines Überzugs getrocknet. Dieser aufgebrachte Film
wurde auf einem schwarzen Flockenpapier so angebracht, daß die Beschichtung das
Flockenpapier kontaktierte, und die erhaltene Einheit wurde durch einen Bank-
Superkalander unter den Bedingungen eines Liniendrucks von 1962 N/cm und einer
Temperatur von 70°C kontaktgebunden. Der Film wurde vom schwarzen Flocken
papier abgeschält, und der Übertragungsgrad des schwarzen Flockenpapiers auf den
Latex wurde visuell auf Basis einer Fünf-Noten-Auswertung ausgewertet. Dem
niedrigeren Übertragungsgrad wurde eine höhere Note gegeben. Der Zahlenwert
war der Durchschnitt von sechs Auswertungen.
Die durch die obigen Auswertungsverfahren erhaltenen Ergebnisse sind in der Ta
belle 3 gezeigt.
In der gleichen Weise wie im Bezugsbeispiel 1 wurden 200 Teile Wasser, 0,5 Teil
Natriumdodecylbenzolsulfonat, 1,0 Teil Kaliumpersulfat, 0,5 Teil Natriumbisulfit
und der erste Bestandteil aus in der Tabelle 3 gezeigten Molekulargewichtsmodifi
zierern und Monomeren gleichzeitig in einen mit einem Rührer ausgerüsteten, tem
peratursteuerbaren Autoklaven eingebracht und bei 60°C 2 h umgesetzt, woraufhin
die Polymerisationsumwandlung 90-95% erreichte.
Anschließend wurde der zweite in der Tabelle 3 gezeigte Bestandteil kontinuierlich
bei 70°C über 7 h zugesetzt, um die Polymerisation fortzusetzen, und nach Ab
schluß der kontinuierlichen Zugabe ließ man die Reaktion bei 75°C für weitere 6 h
ablaufen, um einen Copolymer-Latex zu erhalten. Die endgültige Polymerisation
sumwandlung war 98-99%.
In der gleichen Weise wie im Bezugsbeispiel 1 wurden 200 Teile Wasser, 0,5 Teil
Natriumdodecylbenzolsulfonat, 1,0 Teil Kaliumpersulfat, 0,5 Teil Natriumbisulfit
und der erste aus den in der Tabelle 3 gezeigten Molekulargewichtsmodifizierern
und Monomeren bestehende Bestandteil in einen mit einem Rührer ausgerüsteten,
temperatursteuerbaren Autoklav gleichzeitig eingebracht und bei 50°C 6 h umge
setzt. Nach Erreichen einer Polymerisationsumwandlung von 80% oder mehr wurde
der in der Tabelle 3 gezeigte, zweite Bestandteil anschließend kontinuierlich bei
70°C über 7 h zugesetzt, um die Polymerisation fortzusetzen, und nach Abschluß
der kontinuierlichen Zugabe ließ man die Reaktion bei 75°C für weitere 6 h fort
schreiten, um einen Copolymer-Latex zu erhalten. Die endgültige Polymerisation
sumwandlung war 98-99%.
Das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 wurde wiederholt, mit dem Unterschied,
daß der Partikel A-Latex durch jeden der in den Vergleichsbezugsbeispielen 1 bis 3
erhaltenen Copolymer-Latexes ersetzt wurde, um eine Papierbeschichtungszusam
mensetzung herzustellen, und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein be
schichtetes Papier unter Verwendung der erhaltenen Papierbeschichtungszusam
mensetzung hergestellt und der Auswertung der Leistung unterworfen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt.
In der gleichen Weise wie im Bezugsbeispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Arten
und Mengen von Monomer und Molekulargewichtsmodifizierer zu den in der Tabel
le 4 gezeigten verändert wurden, wurde ein Copolymer (Komponente A) erhalten.
Der Glasumwandlungspunkt, die Teilchengröße, der toluolunlösliche Gehalt, der
Elastizitätsmodul des Latex der Komponente A wurde in der gleichen Weise wie im
Bezugsbeispiel 1 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5
gezeigt.
Im übrigen wurde die GPC-Messung folgendermaßen durchgeführt:
Zu 0,3 g des Komponente A-Latex, dessen Feststoffgehalt auf 48 Gew.-% justiert worden war, wurden 1 g Wasser und etwa 1 g Kationenaustauschharz zugesetzt, das mit verdünnter Salzsäure und mit Wasser in herkömmlicher Weise gewaschen wur de, um die Kationen zu entfernen. Nachfolgend wurden 50 ml Tetrahydrofuran zu gesetzt, und man ließ die erhaltene Mischung 2 h stehen, um das Copolymer in Tetrahydrofuran aufzulösen. Anschließend wurde die Lösung durch ein Poly tetrafluorethylen-Membranfilter (Porengröße: 3 µm, von ADVANTEC hergestellt) filtriert, und das Filtrat wurde als Meßprobe verwendet.
Zu 0,3 g des Komponente A-Latex, dessen Feststoffgehalt auf 48 Gew.-% justiert worden war, wurden 1 g Wasser und etwa 1 g Kationenaustauschharz zugesetzt, das mit verdünnter Salzsäure und mit Wasser in herkömmlicher Weise gewaschen wur de, um die Kationen zu entfernen. Nachfolgend wurden 50 ml Tetrahydrofuran zu gesetzt, und man ließ die erhaltene Mischung 2 h stehen, um das Copolymer in Tetrahydrofuran aufzulösen. Anschließend wurde die Lösung durch ein Poly tetrafluorethylen-Membranfilter (Porengröße: 3 µm, von ADVANTEC hergestellt) filtriert, und das Filtrat wurde als Meßprobe verwendet.
Meßvorrichtung: HLC-8020 (von TOSOH CORP. hergestellt)
Art und Teilchengröße von Füllstoff: Polystyrolgel, 30 µm GMHHR-H (30), von TOSOH CORP. hergestellt
Säulenabmessung: 7,8 mm 2D × 300 mm
Lösungsmittel: Tetrahydrofuran
Probenkonzentration: 0,3 Gew.-%
Gießen: 30 µl
Strömungsdurchsatz: 1 ml/min
Temperatur: 40°C
Detektor: Differentialbeugungsmesser
Art und Teilchengröße von Füllstoff: Polystyrolgel, 30 µm GMHHR-H (30), von TOSOH CORP. hergestellt
Säulenabmessung: 7,8 mm 2D × 300 mm
Lösungsmittel: Tetrahydrofuran
Probenkonzentration: 0,3 Gew.-%
Gießen: 30 µl
Strömungsdurchsatz: 1 ml/min
Temperatur: 40°C
Detektor: Differentialbeugungsmesser
Bei der Messung wurde vorab eine Kalibrierkurve unter Verwendung eines Polysty
rolstandardmaterials mit einem bekannten Molekulargewicht hergestellt, und das
damit erhaltene Molekulargewicht wurde als polystyrolreduziertes Molekularge
wicht angegeben.
Der Anteil der Fläche der eher als die Erfassungszeit, bei der
ein Polymer mit einem polystyrolreduzierten Molekulargewicht von 1.000.000 er
faßt wurde, erfaßten Bestandteile zur Gesamtfläche, die die Fläche des von der Erfassungskurve
und der Abzissenachse in Fig. 1 umgeben ist.
Das Durchschnittsmolekulargewicht der Bestandteile, die zwi
schen der Erfassungszeit, bei der ein Polymer mit einem polystyrolreduzierten Mo
lekulargewicht von 500 erfaßt wurde, und der Erfassungszeit, bei der ein Polymer
mit einem polystyrolreduzierten Molekulargewicht von 1.000.000 erfaßt wurde.
Das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß
der im Beispiel 1 verwendete Copolymer-Latex durch die in den Bezugsbeispielen 9
bis 13 und den Vergleichsbezugsbeispielen 4 bis 6 erhaltenen Copolymer-Latexes
ersetzt wurde, um für den Rotations-Offsetdruck geeignete Papierbeschichtungszu
sammensetzungen zu erzeugen.
Jede der Papierbeschichtungszusammensetzungen wurde auf ein zu beschichtendes
Ausgangspapier aufgetragen und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der
Ausnahme getrocknet, daß beide Seiten des zu beschichtenden Ausgangspapiers mit
der Zusammensetzung beschichtet wurden.
Die Trockeneindrückfestigkeit, Naßeindrückfestigkeit, der Druckglanz, die Steifheit
und die Klebrigkeit jedes der erhaltenen, beschichteten Papiere wurden in der glei
chen Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Weiter wurde die Blasenfestigkeit folgen
dermaßen gemessen:
Das doppelbeschichtete Papier wurde einer Feuchtigkeitskonditionierung (etwa
6%) unterworfen und danach in ein erhitztes Ölbad geworfen, und die niedrigste
Temperatur, bei der Blasenbildung verursacht wurde, wurde gemessen. Diese Tem
peratur wird als Blasenbeständigkeit bezeichnet.
Claims (7)
1. Papierbeschichtungszusammensetzung, die als Bindemittel einen Copolymer-
Latex aufweist, der einen Kern/Schalen-Aufbau hat, wobei der Kern und die
Schale zwei unterschiedliche Glasumwandlungstemperaturen aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus:
- a) 20 bis 79,5 Gew.-% einer aliphatischen, konjugierten Dienmonomerein heit,
- b) 0,5 bis 10 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremono mereinheit und
- c) 20 bis 79,5 Gew.-% einer Einheit aus einem anderen, mit den obigen Monomeren copolymerisierbaren Monomer besteht, wobei a) + b) + c) = 100 Gew.-% sind, und
2. Papierbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Unter
schied zwischen den zwei Glasumwandlungspunkten 10 bis 100°C ist.
3. Papierbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der
Latex aus 20 bis 70 Gew.-% Copolymer des Kerns und aus 30 bis 80 Gew.-%
Copolymer der Schale besteht.
4. Papierbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wo
bei das Copolymer des Kerns (Copolymer X) aus:
das Copolymer der Schale (Copolymer Y) aus:
- 1. 35 bis 95 Gew.-% einer aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheit,
- 2. 5 bis 50 Gew.-% einer Vinylcyanidmonomereinheit,
- 3. 0 bis 2 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer einheit und
- 4. 0 bis 60 Gew.-% einer Einheit aus einem anderen, mit den obigen Mono meren a1) bis c 1) copolymerisierbaren Vinylmonomer zusammengesetzt ist,
das Copolymer der Schale (Copolymer Y) aus:
- 1. 10 bis 60 Gew.-% einer aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheit,
- 2. 0,5 bis 30 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremono mereinheit und
- 3. 10 bis 89,5 Gew.-% einer Einheit aus einem anderen, mit den obigen Monomeren a2) und c2) copolymerisierbaren Monomer zusammenge setzt ist,
5. Papierbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Monomer
d1) unter aromatischen Vinylmonomeren, Alkyl(meth)acrylatmonomeren,
Vinylacetat und/oder Acrylamidmonomeren ausgewählt ist.
6. Papierbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Monomer
c1) unter aromatischen Vinylmonomeren, Alkyl(meth)acrylatmonomeren,
Vinylacetat, Vinylcyanidmonomeren und/oder Acrylamidmonomeren ausge
wählt ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Papierbeschichtungszusammensetzung nach
Anspruch 1, bei der als Bindemittel ein Copolymerlatex eingesetzt wird, der
durch Polymerisieren von (Y) 10 bis 95 Gewichtsteilen eines Monomerbe
standteils, der aus:
in Gegenwart von (X) 5 bis 90 Gewichtsteilen eines Copolymeres hergestellt wird, das aus:
- 1. 10 bis 60 Gew.-% des aliphatischen, konjugierten Dienmonomers,
- 2. 0,5 bis 30 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomers und
- 3. 10 bis 89,5 Gew.-% eines anderen, mit den obigen Monomeren a2) und b2) copolymerisierbaren Monomers besteht,
in Gegenwart von (X) 5 bis 90 Gewichtsteilen eines Copolymeres hergestellt wird, das aus:
- 1. 35 bis 95 Gew.-% einer aliphatischen, konjugierten Dienmonomereinheit,
- 2. 5 bis 50 Gew.-% einer Vinylcyanidmonomereinheit,
- 3. 0 bis 2 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäuremonomer einheit und
- 4. 0 bis 60 Gew.-% einer Einheit aus einem anderen, mit den obigen Mono meren a1) bis c1) copolymerisierbaren Vinylmonomer besteht,
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