DE19732032A1 - Weißgetönte Polymerisate sowie ihre Verwendung in Streichmassen für die Beschichtung von Substraten - Google Patents
Weißgetönte Polymerisate sowie ihre Verwendung in Streichmassen für die Beschichtung von SubstratenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft weißgetönte, Polyacrylnitrile bzw. Acrylnitrilcopolymere, ins
besondere als wäßrige Dispersionen, Streichmassen, die diese enthalten sowie ihre
Verwendung für die Beschichtung von verschiedensten Substraten.
Neben den üblichen Weißpigmenten - vor allem China Clay und Calciumcarbonat -
enthalten die Streichmassen zur optischen Aufhellung in der Regel anionische Weiß
töner, z. B. solche vom Typ der Bis-triacinyl-aminostilben-disulfonsäuren. Diese
Weißtöner führen jedoch nur zu sehr unbefriedigenden Weißeffekten und zu sehr
niedrigen Vergrauungsgrenzen (= Weißtönerkonzentration, bei welcher eine weitere
Weißtönerzugabe keine Steigerung oder sogar einen Abfall des Weißgrades ergibt).
Darüber hinaus besitzen die genannten Weißtönertypen in den Streichmassen eine
nicht ausreichende Lichtechtheit.
In DE-A-195 00 195 wird beschrieben, daß man weißgetönte, feinteilige Kunststoff
materialien, auf denen für das Polymermaterial geeignete Aufheller fixiert sind, als
Pulver oder als Dispersionen zum Weißtönen von Papierstreichmassen auf Basis syn
thetischer Bindemittel verwenden kann. Diese Methode ist aber hinsichtlich der rheo
logischen Eigenschaften bei der Verwendung des weißgetönten Polymerpulvers bzw.
hinsichtlich der Feststoffanteile ihrer Dispersionen noch verbesserungsfähig.
Die Herstellung von weißgetönten Beschichtungen verschiedener Substrate, insbeson
dere die von gestrichenen Papieren und Kartons mit hohem Weißgrad, hoher Vergrau
ungsgrenze und guter Lichtechtheit, ist eine schwierige, bisher noch nicht befriedigend
gelöste Aufgabe.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß spezielle weißgetönte Polymerisate
in Streichmassen verwendet, den damit hergestellten Beschichtungen auf verschie
densten Substraten sehr hohe Weißgrade, hohe Vergrauungsgrenzen, hohe Lichtecht
heiten und hohe Ausblutechtheiten verleihen.
Die Erfindung betrifft daher durch optische Aufheller weißgetönte Polyacrylnitrile
oder Acrylnitrilcopolymerisate, im Folgenden kurz Polymerisate genannt, erhältlich
durch Emulsionspolymerisation von Acrylnitril und gegebenenfalls Comonomeren,
gegebenenfalls in Gegenwart von pfropfbaren Substraten, wobei ein optischer Aufhel
ler vor, während oder nach der Emulsionspolymerisation zugegeben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die erfindungsgemäßen Polymerisate in
Form ihrer wäßrigen Dispersionen vor.
Die wäßrige Polymerdispersion enthält vorzugsweise:
- a) 1-65 Gew.-%, insbesondere 10-55 Gew.-% erfindungsgemäßes Polymeri sat, bezogen auf die Dispersion und
- b) 1-15 Gew.-%, insbesondere 5-10 Gew.-% oberflächenaktive Stoffe bezogen auf Polymerisat nach a).
Weiterhin kann die wäßrige Polymerdispersion übliche Zusätze wie Konservierungs
mittel, vorzugsweise 0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisat der Komponente
a), enthalten.
Als oberflächenaktive Stoffe kommen vorzugsweise anionische und/oder nicht ioni
sche in Frage.
Als bevorzugte oberflächenaktive Stoffe sind die unten stehenden pfropfbaren Sub
strate des Typs I bis III zu nennen, vorzugsweise die des Typs I und II, insbesondere
die des Typs I.
Als Konservierungsmittel kommen beispielsweise in Frage: Methyl- und Chlormethyl
isothiazolin-3-on, Benzisothiazolin-3-on oder Mischungen davon.
Die erfindungsgemäßen Polymerisate sind vorzugsweise feinteilig und besitzen insbe
sondere eine mittlere Teilchengröße (gemessen nach der Laser-Korrelations-Spek
troskopie-Methode) von < 1 µm, bevorzugt von 50-800 nm, insbesondere von
50-500 nm, besonders bevorzugt 50-400 nm.
Die Polymerisate besitzen vorzugsweise einen Gehalt an Acrylnitrileinheiten von 50
oder mehr Mol-%. Als geeignete Comonomere kommen beispielsweise nicht-ioni
sche- und/oder ionisch-ethylenisch ungesättigte Comonomere in Frage.
Als nicht-ionische Comonomere sind bevorzugt Alkylester der Acryl- und Methacryl
säure sowie ethoxylierte und propoxylierete Ester der Acryl- und Methacrylsäure,
vorzugsweise C1-C8-Alkylester, Styrol und α-Methylstyrol sowie deren Derivate,
Vinylcarbonsäureester, vorzugsweise Vinyiacetat, konjugierte Diene wie beispiels
weise Butadien oder Isopren, Methacrylnitril, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, N-
Alkyl- und N-Aryl-substituierte Maleinimide wie hydrophilierend wirkende Comono
mere wie Acryl- und Methacrylamide, Acryl- und Methacrylsäure, N-Vinylamide wie
beispielsweise 1-Vinyl-2-pyrrolidon.
Als ionische Comonomere kommen beispielsweise in Frage: Vinylsulfonsäure und ihre
Salze, Methallylsulfonsäure sowie Allylsulfonsäure und ihre Salze, Styrolsulfonsäure
und ihre Salze, (2-Acrylamido-2-methyl)-propansulfonsäure, ihre Ester und ihre Salze,
(3-Sulfopropyl)-acrylsäure und dessen Salze, (3-Sulfopropyl)-acrylsäureester sowie
darüberhinaus die Alkyl- und Oxyalkylester der genannten vinylischen Sulfonsäuren.
Besonders bevorzugte Comonomere sind Acrylsäurealkylester, Styrol sowie Buta
dien/Styrol-Gemische. Bevorzugt kann man aber auch mit Acrylnitril als alleiniges
Monomer arbeiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erfindungsgemäß weißgetönten Poly
merisate erhältlich durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart von pfropfbaren
Substraten. Diese pfropfbaren Substrate sind vorzugsweise polymere Emulgatoren,
die Sulfonatgruppen enthalten. In Frage kommen insbesondere Polymere der Typs I
und II, die vorzugsweise mittlere Molekulargewichte von Mw < 5000 g/mol besitzen.
Ebenfalls bevorzugt sind Poly- und Oligourethane des Typs III, wobei diese vorzugs
weise ein mittleres Molekulargewicht von < 1000 g/mol besitzen.
Der Emulgator des Typs I entspricht der Formel (I) und der des Typs II der Formel
(II).
in denen
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aromatischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1-C4-Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das mittlere Molekulargwicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100 000, beträgt und das Verhältnis von x : y= 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist.
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aromatischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1-C4-Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das mittlere Molekulargwicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100 000, beträgt und das Verhältnis von x : y= 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist.
Besonders bevorzugt sind Emulgatoren der Formel (I) und (II), worin
- 1A) R1 = CH3 und
R2 = -CH2-C(CH3)3 oder - 2A) R1 = CH3 und
R2 = CH3 oder - 3A) R1 = H und
R2 = C6H5,
wobei jeweils
R = -CH2CH2-
M = Na,
n = 1 und
X : Y= 1 : 1,0 bis 1 : 1,1
bedeutet. Ganz besonders bevorzugt ist der Emulgator vom Typ 1A).
Emulgatoren der Formeln I und II sind beispielsweise aus EP-A 590 460 bekannt.
Emulgatoren vom Typ III sind die aus EP-A 400 410 bekannten Oligourethane, die
bei der radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation zur Herstellung von Ober
flächenleimungsmitteln für Papier eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt sind als Emulgatoren des Typs III, die auf S. 7 von
EP-A 400 410 genannten Oligourethane zu nennen, ganz besonders solche, die durch Um
setzung eines Makrodiols und eines Oligoisocyanats mit einer NCO-Funktionalität
von < 2 erhältlich sind.
Als Makrodiol ist beispielsweise ein Polyester aus Adipinsäure, Hexandiol, Neopentyl
glycol mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 1700 g/mol. Als Oligoiso
cyanat ist beispielsweise ein aus Hexamethylendiisocyanat (HDD gebildetes Trimerisat
vom Isocyanattyp (f=3) und davon abgeleitete höher molekulare Oligomere (f=3) zu
nennen.
Geeignete liniare und verzweigte Polyacrylnitrile und Acrylnitril-Copolymerisate zei
gen mit mittleren und hohen Molekulargewichten Intrinsic-Viskositäten (gemessen in
Dimethylformamid bei 20°C) von [η] = 0,5 bis 10,0 dl/g, vorzugsweise von [η] = 1,0
bis 5,0 dl/g. Hochmolekulare Produkte weisen verstärkt eine Langkettenverzweigung
auf.
Als bevorzugte Polymerisate sind solche zu nennen, die durch stark acide Gruppen
modifiziert sind. Bevorzugte starke acide Gruppen sind Sulfonatgruppen, wobei der
Gehalt an stark aciden Gruppen, bevorzugt bei 50-500, insbesondere 100-500 Mil
liäquivalente/kg Polymerisat liegt.
Der Einbau von stark aciden Gruppen in das Polymerisat kann beispielsweise erfol
gen:
- a) durch Verwendung der oben beschriebenen pfropfbaren sulfogruppenhaltigen Emulgatoren,
- b) durch Verwendung von Sulfonsäure- bzw. Sulfonatgruppen enthaltenden Co monomeren, vorzugsweise die obengenannten ionisch-ethylenischen Comono meren und/oder
- c) durch die radikalischen Starterkomponenten, vorzugsweise durch Verwendung des Startersystems: Persulfat-/Sulfit.
Die bei der Emulsionspolymerisation bevorzugt verwendete Menge an pfropfbaren
Substraten, insbesondere an den obengenannten Emulgatoren beträgt 2-20 Gew.-%,
bevorzugt 2-10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden
Monomeren.
Die in Gegenwart von pfropfbaren Substraten erhaltenen Polymerisate, insbesondere
deren Dispersionen enthalten neben Homo- und/oder Copolymerisaten der zur Poly
merisation eingesetzten Acylnitrile und/oder seiner Mischungen mit anderen Mono
meren vorzugsweise auch Anteile von Pfropfrolymerisat der eingesetzten Monomeren
auf den polymeren Emulgatoren, sowie Anteile der nicht gepfropften, pfropfbaren
Substrate, insbesondere der polymeren Emulgatoren.
Bezogen auf die eingesetzte Menge des Emulgators werden vorzugsweise 50 oder
mehr Mol-% gepfropft. Die Pfropfausbeute bei Einsatz der bevorzugt genannten
polymeren Emulgatoren beträgt - abhängig von den gewählten Polymerisationsbe
dingungen wie Temperatur, Starteresystem und Art der Comonomeren - 50 bis
80 Mol-%.
Als geeignete optische Aufheller kommen insbesondere solche in Frage, die beim Weiß
tönen im Textilbereich Polyacrylnitril üblich eingesetzt werden. Besonders bevorzugt
sind neutrale Aufheller, insbesondere aber kationische Aufheller. Besonders geeignet
sind optische Aufheller, die auf dem entsprechenden Fasermaterial im Textilbereich
Lichtechtheiten von mindestens 4 aufweisen, die nach dem Xenontest gemäß der
Methode über die Richtlinien für die Bestimmung der Farbechtheiten nach DIN
54 004 bestimmt worden sind. Besonders vorteilhaft für diesen Anwendungszweck
sind sämtliche Aufheller mit Lichtechtheiten von 5-7.
Bevorzugt verwendete Aufheller für die Kunststoffdispersionen sind Verbindungen
der Formel:
worin
R4 Ethyl oder Phenyl bedeutet, und
An⊖ für ein Ahion steht
oder
R4 Ethyl oder Phenyl bedeutet, und
An⊖ für ein Ahion steht
oder
worin
X für CH oder N,
An⊖ für ein Anion,
R5 für CH3 oder CH2-C6H5 und
R6 für H oder SO2-CH3 steht,
oder
X für CH oder N,
An⊖ für ein Anion,
R5 für CH3 oder CH2-C6H5 und
R6 für H oder SO2-CH3 steht,
oder
worin
R7 für NH2, CH3, C2H4-OH, NH-C3H6-N(CH3)2, CH2-CH(CH3)-N(CH3)2, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)2, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)2, NH-C3H6-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, CH2-CH(CH3)-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ steht,
wobei An⊖ für ein Anion, vorzugsweise für das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet, oder
R7 für NH2, CH3, C2H4-OH, NH-C3H6-N(CH3)2, CH2-CH(CH3)-N(CH3)2, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)2, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)2, NH-C3H6-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, CH2-CH(CH3)-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ steht,
wobei An⊖ für ein Anion, vorzugsweise für das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet, oder
worin
R8 H oder CH3 bedeutet,
oder
R8 H oder CH3 bedeutet,
oder
worin
R9 für CH3, CH2C(CH3)2-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ oder
R9 für CH3, CH2C(CH3)2-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ oder
steht,
wobei An⊖ ein Anion bedeutet, vorzugsweise das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet.
wobei An⊖ ein Anion bedeutet, vorzugsweise das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet.
Bevorzugte erfindungsgemäße Polyacrylnitrile bzw. Acrylnitrilcopolymerisate sind mit
optischen Aufhellern der Formel (1), (2) oder (3), insbesondere (1) oder (2) weiß
getönt.
Die Emulsionspolymerisation erfolgt im allgemeinen so, daß man Acrylnitril bzw.
seine Mischungen mit den Comonomeren und gegebenenfalls pfropfbaren Substraten
in Gegenwart von Emulgatoren in wäßriger Emulsion unter Verwendung von radikali
schen Initiatoren in an sich bekannter Weise polymerisiert.
Als Initiatoren eignen sich Persulfate, Wasserstoffperoxid und diverse andere unter
100°C zerfallende organische Peroxide sowie die im Temperaturbereich von 20 bis
100°C ansprechende Redoxsysteme, wie z. B. H2O2/Rongalit, H2O2/Thioglykol,
t-Butylhydroperoxid/Ascorbinsäure. Besonders vorteilhaft ist das bei Temperaturen
von 40-70°C wirksame System Persulflt/SO2, das durch den Einbau von Sulfonat-
und Sulfat-Endgruppen den Gehalt an aciden Gruppen erhöht.
Besonders bevorzugte Emulgatoren sind die oben beschriebenen polymeren, sulfon
säuregruppenhaltige Emulgatoren der Formeln (I) bis (III).
Zur Durchführung der Emulsionspolymerisation wird vorzugsweise eine waßrige Lö
sung des Emulgators, vorzugsweise des polymeren Emulgators wie oben beschrieben
ganz oder teilweise vorgelegt und dann die Monomeren und der Initiator allmählich,
beispielsweise während 2 bis 6 Stunden, vorzugsweise getrennt zudosiert. Bei einer
teilweisen Vorlage des Emulgators kann der Rest dann zusammen mit den Mono
meren und dem Initiator, vorzugsweise in getrennten Mengenströmen, allmählich,
beispielsweise während 2 bis 6 Stunden zudosiert werden. Es ist auch möglich wäh
rend der gesamten Polymerisationsdauer den Emulgator, Initiator und die Monomere
getrennt und kontinuierlich zuzudosieren und anfangs lediglich Wasser vorzulegen.
Es ist auch möglich, diskontinuierlich zu arbeiten, wobei beispielsweise Emulgator,
Monomerengemisch und Initiator gemeinsame vorgelegt werden und dann für die
Polymerisation auf die gewünschte Polymerisationstemperatur erhitzt wird.
Die Emulsionspolymerisation wird abhängig von der Zerfallscharakteristik der ver
wendeten Initiatoren bei Temperaturen von 20 bis 100°C, vorzugsweise im Bereich
von 40 bis 80°C durchgeführt.
Nach dem Ende der Polymerisationsreaktion erhält man im allgemeinen feinteilige
wäßrige Polymeremulsionen, die frei von Koagulat-Ausscheidungen sind.
So ist es mit dem Verfahren der Emulsionspolymerisation beispielsweise möglich, die
erfindungsgemäßen weißgetönten Polymerisate als wäßrige Dispersionen im Falle von
Acrylnitril-Homopolymerisaten, vorzugsweise mit Feststoffgehalten von bis zu
45 Gew.-% und im Falle von Acrylnitril-Copolymerisaten, vorzugsweise mit Fest
stoffgehalten von bis zu 65 Gew.-% zu erzeugen.
Die erhaltenen Dispersionen sind gegenüber Elektrolytzugaben, Temperatureinflüssen
und der Einwirkung von Scherkräften äußerst stabil.
Der optische Aufheller kann beispielsweise nach den in DE-A-195 00 195 beschrie
benen Verfahren auf die Polymerpartikel aufgebracht werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist besonders dadurch gekennzeichnet, daß man einen geeigneten optischen
Aufheller vor, während oder nach der Emulsionspolymerisation zugibt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform mischt man den Aufheller, vorzugs
weise einen wasserlöslichen kationischen Aufheller, gegebenenfalls in Kombination
mit weiteren optisch aufhellend wirkenden Verbindungen, in die wäßrigen Disper
sionen der stark saure Gruppen enthaltende Polymerisate ein, um sie dann bei erhöhter
Temperatur, auf die Polymerisat-Partikel aufziehen zu lassen. Gegebenenfalls verwen
det man weitere Hilfsmittel.
Vorzugsweise erfolgt das Aufziehen des optischen Aufhellers oberhalb der hydro
thermischen Erweichungstemperatur (TgH2O) des Polymerisats, vorzugsweise bei
25-150°C, insbesondere bei 50-100°C. Dies geschieht weitgehend unter Erhalt der ur
sprünglich vorgegebenen Teilchengrößenverteilung der Emulsionspolymerisate.
Es ist vorteilhaft, die optischen Aufheller auf die Emulsionspolymerisate enthaltende
Dispersion, die noch Restmonomeren enthält, einwirken zu lassen. Anschließend er
folgt die Abtrennung der Monomere, vorzugsweise durch Destillation. Es wurde ge
funden, daß bei dieser bevorzugten Aufziehvariante das Aufnahmevermögen einerseits
und die Aufziehgeschwindigkeit des Aufhellers andererseits erhöht werden.
Die Einsatzmenge der verwendeten optischen Aufheller bezogen auf das Polymerisat
richtet sich nach dem angestrebten Aufhellereffekt und liegt vorzugsweise bei
0,1-2 Gew.-% des Aufhellers, bezogen auf den Polymerfeststoffanteil in der Dispersion.
Die Erfindung betrifft weiterhin wäßrige Dispersionen, enthaltend mehr als
30 Gew.-%, insbesondere 31-65 Gew.-%, besonders bevorzugt 40-65 Gew.-%, be
zogen auf die Dispersion, eines weißgetönten, Polyacrylnitrils und/oder Acrylnitril
copolymerisats. Diese erfindungsgemäße wäßrige Dispersion enthält vorzugsweise
1-15 Gew.-%, insbesondere 2-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 5-10 Gew.-%, wenig
stens eines oberflächenaktiven Stoffes, bezogen auf weißgetöntes Polymerisat. Die
bevorzugten Ausführungsformen dieser Dispersionen hinsichtlich Polymerisat, ober
flächenaktive Stoffe und mögliche weitere Zusätze, entsprechen denen für die oben
genannten Dispersionen. Bevorzugt wird das Polymer auf dem Wege der Emul
sionspolymerisation, insbesondere nach dem oben beschriebenen Verfahren erhalten.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerdispersionen können als weitere Zusätze,
wie bereits oben beschriebenen Zusätze der erfindungsgemäß verwendeten weißge
tönten, feinteiligen Polymerdispersionen in den angegebenen Mengen enthalten bei
spielsweise oberflächenaktive Stoffe, Konservierungsmittel usw.
Die Erfindung betrifft ferner mit optischen Aufheller weißgetönte Acrylnitril-Homo-
und/oder Copolymerisate, die in Gegenwart von mindestens einem polymeren Emul
gator der Formeln I bis III emulsionspolymerisiert wurden.
Die bevorzugten Ausführungsformen entsprechen den oben angegebenen.
Die erfindungsgemäßen weißgetönten Polymerisate, insbesondere in Form ihrer wäß
rigen Dispersionen, können ohne weitere Behandlung bzw. Reinigung verwendet
werden oder mit Pigmenten und/oder weiteren Hilfsmitteln versetzt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin wäßrige Streichmassen, mit einem Feststoffgehalt
von 25-80 Gew.-%, insbesondere 50-70 Gew.-%, die enthalten:
30-70, vorzugsweise 40-60 Gew.-%, wenigstens eines anorganischen Pigments, bezogen auf den Feststoffgehalt,
10-50, Gew.-% weißgetöntes Polyacrylnitril und/oder Acrylnitrilcopolymerisats, bezogen auf das anorganische Polymerisat und
5-15 Gew.-% wenigstens eines Binders, bezogen auf das anorganische Pig ment.
30-70, vorzugsweise 40-60 Gew.-%, wenigstens eines anorganischen Pigments, bezogen auf den Feststoffgehalt,
10-50, Gew.-% weißgetöntes Polyacrylnitril und/oder Acrylnitrilcopolymerisats, bezogen auf das anorganische Polymerisat und
5-15 Gew.-% wenigstens eines Binders, bezogen auf das anorganische Pig ment.
Bevorzugt wird in den erfindungsgemäßen Streichmassen das erfindungsgemäße Poly
merisat oder die erfindungsgemäße Dispersion enthaltend ein weißgetöntes Polymeri
sat eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Streichmassen können weiterhin Naßfestmittel, Dispergier
mittel und gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten.
Als anorganische Pigmente kommen vorzugsweise Clay, Kaolin, Bariumsulfat, Satin
weiß, Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Titandioxid, Talkum, Kreide
sowie Gemische davon in Frage. Vorzugsweise werden diese Pigmente als wäßrige
Anschlämmung eingesetzt.
Als Binder kommen beispielsweise solche auf Basis polymerer Bindemittel wie bei
spielsweise Butadien/Styrol-, Styrol/Butylacrylat-, Acrylnitril/Butadien/Styrol-, Sty
rol/Butadien/Acrylsäurealkylester-, Acrylsäurealkylester, Acrylnitril/Acrylsäurealkyl
ester-, Acrylnitril/Styrol-, Ethylen/Vinylchlorid- und Ethylen/Vinylacetat-Copolymeri
sate sowie die Homopolymerisate Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
Polyvinylactetat und Polyadditionsverbindungen wie Polyurethane in Frage.
Aber auch natürliche Bindemittel wie beispielsweise Stärke, abgebaute Stärke, Alig
nate und Proteine, wie z. B. Gelantine, Kasein und Sojaprotein eignen sich hervor
ragend. Auch Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und synthetische Ver
dicker auf Acrylat-Basis sind geeignet. Als Dispergiermittel kommen z. B. Natri
umpolycarbonat, Natriumpolyphosphat und Natriumcitrat in Frage.
Die Streichmassen an sich, in welche die erfindungsgemäßen Polymermerisate, bezie
hungsweise die erfindungsgemäßen Dispersionen enthaltend weißgetönte Polymeri
sate, eingearbeitet werden können, sind bekannt und beispielsweise in J.P.Casey "Pulp
and Paper", Chemistry and Chemical Technology, 2. Ed. Vol. III, S. 1648-1649 und
Mc Graw-Hill "Pulp and Paper Manufacture", 2 und 5. Ed. Vol. II, S. 497 beschrie
ben.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung derartiger Streichmassen zum Be
schichten von Substraten.
Als für die Beschichtung geeignete Substrate sind beispielsweise zu nennen:
Papier, wie gestrichenes Papier, Fotopapier, usw., Karton, Holz, Kunststoffolien, Textilien sowie nicht gewebte Materialien und Baustoffe wie Stein, Putz usw. Bevor zugt verwendet man die o.g. Streichmassen zu Beschichtung von gestrichenen Papie ren, Fotopapieren und Kartons.
Papier, wie gestrichenes Papier, Fotopapier, usw., Karton, Holz, Kunststoffolien, Textilien sowie nicht gewebte Materialien und Baustoffe wie Stein, Putz usw. Bevor zugt verwendet man die o.g. Streichmassen zu Beschichtung von gestrichenen Papie ren, Fotopapieren und Kartons.
Mit der erfindungsgemäßen Streichmasse kann man Papier und Karton mit den übli
chen Beschichtungsapparaturen beschichtet werden beispielsweise mit einem Luft
messer, einem Streichmesser, einer Bürste, einer Rolle, einer Rakel, einem Stab oder
mit einer sonstigen in der Papierindustrie üblichen Beschichtungsapparatur.
Die erfindungsgemäßen Streichmassen können insbesondere zum Beschichten von
Papier eingesetzt werden, insbesondere für Chromodrucke, Kunstdrucke/Bilder
drucke, Offsetdrucke, Tiefdrucke und Kartons.
Die erfindungsgemäß verwendeten wäßrigen Streichmassen können zusätzliche Dis
pergatoren und/oder Emulgatoren sowie übliche anionische oder kationische und/oder
nicht-inogene oberflächenaktive Stoffe, wie sie beispielsweise in der
DE-A 23 34 769,
S. 8-10 (entspricht GB-A 1 417 071) beschrieben sind, enthalten. Bevorzugt sind da
bei anionische und/oder nicht-inogene Tenside.
Die erfindungsgemäßen wäßrigen Streichmassen können beispielsweise als Topstriche
bzw. als Deckstriche eingesetzt werden. Ein besonderer Vorteil dieser erfindungs
gemäßen Verwendung liegt in dem sehr hohen Glanz und in der außerordentlichen
Glätte der dabei erhaltenen gestrichenen Papiere.
Die Erfindung betrifft weiterhin die mit den erfindungsgemäßen Streichmassen be
schichteten Substrate, insbesondere Papiere.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die in den Bei
spielen angegebenen Teile sind Gew.-Teile, die Prozentangaben beziehen sich, sofern
nichts anderes vermerkt ist, ebenfalls auf das Gewicht der eingesetzten Stoffe.
100 g einer feinteiligen Acrylnitrilcopolymer-Dispersion (Feststoffgehalt FSG): 48,6%
an Polymerisat, mittlere Teilchengröße: ca. 140 nm; [η]DMF = 3,1 dl/g; Gehalt an
polymerfixierten Sulfonatgruppen: 120 mÄquiv./kg), enthaltend 55,4% eines Acryl
nitril/Acrylsäuremethylester-Copolymeren (im Verhältnis von 55/45) und 4,6% eines
damit bepfropften, polymeren Emulgators vom Typ 1A (mittleres Molgewicht
Mw: 20 000 g/Mol; wurden 20 min. bei 90°C mit a) 0,1, b) 0,2 und c) 0,4% des
optischen Aufhellers, bezogen auf polymeren Festanteil, der Formel
behandelt. Es wurde bei 60°C von wenig Siebrückstand (8 mm) abgesiebt. Die vor
liegende, weißgetönte, feinteilige Polymerdispersion wurde unter Verwendung einer
Handrakel auf Streichrohpapier gestrichen. (Strichgewicht: ca. 15 g/m2). Die gestrich
enen Papiere zeigen die folgenden Weißgrade:
Der Weißgrad nach Berger wird berechnet nach der Formel von Berger.
W = Ry+3 (Rz-Rx)
Rx, Ry, Rz sind die Ablesewerte eines Dreifilterphotometers
A. Berger, Weißgradformeln und ihre praktische Bedeutung
Die Farbe 8 (1956) 4/6, 187-202
A. Berger, Weißgradformeln und ihre praktische Bedeutung
Die Farbe 8 (1956) 4/6, 187-202
Die CIE-Methode wurde 1986 von der "Commision internationale de l'éclairage"
vorgeschlagen.
The evaluation of whiteness, Colorimetry Second Edition, Publication CIE No. 15.2
(1986) S. 36-38.
100 g einer feinteiligen Acrylnitrilcopolymer-Dispersion (FSG: 40% an Polymerisat,
mittlere Teilchengröße: ca. 480 nm; Gehalt an polymerfixierten Sulfonatgruppen:
340 mÄquiv./kg), enthaltend 51% eines Acrylnitril/Acrylsäuremethylester/Natrium
styrolsulfonat-Copolymeren (im Verhältnis von 53,5/44,5/2,0) und 9% eines damit
betropften polymeren Emulgators vom Typ 1A mit einem mittleren Molgewicht
Mw: 20 000 g/Mol, wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur und 1 h bei 70°C mit a)
0,1: b) 0,2; c) 0,4 und d) 0,8% des optischen Aufhellers, bezogen auf polymeren
Festanteil, aus Beispiel 1 behandelt. Es wurde bei Raumtemperatur von wenig Sieb
rückstand (8 mm) abgesiebt. Die erhaltene, weißgetönte, feinteilige Dispersion wurde
unter Verwendung einer Handrakel auf Streichrohpapier gestrichen. (Strichgewicht:
ca. 15 g/m2). Die gestrichenen Papiere werden 72 h mit der Tagesbelichtungs-Leucht
stofflampe Sylvania Daylight F 20 W/DRS im Abstand von ca. 15 cm belichtet und
zeigten vor und nach Belichtung die folgenden Weißgrade:
Die resultierende, stabile, weißgetönte Polymerdispersion zeigte als Deckstrich ausge
zeichnete Weißeffekte mit hohen Lichtechtheiten und konnte außerdem leicht in Pa
pierstreichmassen eingearbeitet werden.
100 g einer feinteiligen Acrylnitrilcopolymer-Dispersion (FSG: 35% an Polymerisat,
mittlere Teilchengröße: ca. 720 nm), Gehalt an polymerfixierten Sulfonatgruppen:
340 mÄquiv./kg), enthaltend 51% eines Acrylnitril/Acrylsäuremethylester/Natrium
styrolsulfonat-Copolymeren (im Verhältnis von 53,5/44,5/2,0) und 9% eines damit
bepfropften, polymeren Emulgators vom Typ 1A mit einem mittleren Molgewicht
Mw: 20 000 g/Mol, wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur und 1 Stunde bei 70°C
mit a) 0,1 b) 0,2 und c) 0,4% des optischen Aufhellers, bezogen auf polymeren
Festanteil, der Formel
behandelt. Die so erhaltene, weißgetönte, feinteilige Dispersion wurde unter Verwen
dung einer Handrakel auf Streichrohpapier gestrichen (Strichgewicht: ca. 30 g/m2).
Die anschließende Tagesbelichtung erfolgte wie im Beispiel 2 beschrieben. Die be
strichenen Papiere zeigten vor und nach der Belichtung die folgenden Weißgrade.
In einem mit Rührer und vier Dosiereinrichtungen ausgestatteten Reaktor wurden
unter Überleiten von Stickstoff 650 Gew.-Teile entionisiertes Wasser, 105 Gew.-Teile
des polymeren Emulgators aus Beispiel 1 und 7,4 Gew.-Teile Styrolsulfonsäure-
Natriumsalz vorgelegt. Nach Temperierung auf 60°C wurden zur Aktivierung der
radikalischen Polymerisation 4 Gew.-Teile Eisen(II)sulfat.7H20 (0,1%ig) zugesetzt
und innerhalb von 5 Stdn. die folgenden Lösungen gleichzeitig zudosiert:
Dosierung 1: 610 Gew.-Teile Acrylnitril
499 Gew.-Teile Acrylsäuremethylester
Dosierung 2: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
1,85 Gew.-Teile Acrylsäurebutylester
Dosierung 3: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
1,40 Gew.-Teile Rongalit® C (NaSO2-CH2-OH.2H2O)
Dosierung 4: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
14,80 Gew.-Teile Styrolsulfonsäure-Natriumsalz.
Dosierung 1: 610 Gew.-Teile Acrylnitril
499 Gew.-Teile Acrylsäuremethylester
Dosierung 2: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
1,85 Gew.-Teile Acrylsäurebutylester
Dosierung 3: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
1,40 Gew.-Teile Rongalit® C (NaSO2-CH2-OH.2H2O)
Dosierung 4: 370 Gew.-Teile entionisiertes Wasser
14,80 Gew.-Teile Styrolsulfonsäure-Natriumsalz.
Nach Dosierende ließ man noch 1 Stunde nachreagieren. Man erhielt eine Emulsion
(FSG.: 39,5%) enthaltend 51% eines AcrylnitriUAcrylsäuremethylester/Natrium
styrolsulfonat-Copolymeren (im Verhältnis von 53,5/44,5/2,0) und 9% eines damit
bepfropften, polymeren Emulgators vom Typ 1A mit einem mittleren Molgewicht
Mw: 20 000 g/Mol. Der Gehalt an polymerfixierten Sulfonatgruppen beträgt etwa
340 mÄquiv./kg Polymerisat.
Zur Weißtönung wurden jeweils 500 Gew. -Teile des noch Restmonomere enthalten
den Emulsionspolymerisates mit einer wäßrigen Lösung (15%ig) des optischen Auf
hellers aus Beispiel 1 die in einer Menge von a) 0,2%, b) 0,4% und c) 0,8%,
bezogen auf den Polymeren Festanteil, 1,5 Stdn. bei 60°C behandelt. Danach wurden
die Restmonomeranteile unter Zusatz von 50 Gew.-Teilen Wasser durch Vakuum
destillation entfernt. Die abschließende Filtration durch ein Filtertuch mit 30 mm
Maschenweite lieferte dann die weißgetönten Emulsionspolymerisate. Der Feststoff
gehalt und die durchschnittliche Teilchengröße (ermittelt durch Laser-Korrelations-
Spektroskopie) der auf diese Weise erhaltenen Weißpigment-Polymerdispersionen
betrug:
Die so erhaltenen weißgetönten, feinteiligen Dispersion a)-c) wurden unter Verwen
dung einer Handrakel auf Streichrohpapier gestrichen (Strichgewicht: ca. 20 g/m2).
Die gestrichenen Papiere zeigten die folgenden Weißgrade:
Die resultierende, stabile, weißgetönte Polymerdispersion war leicht in Papierstreich
massen einzuarbeiten und zeigte ausgezeichnete Weißeffekte mit hohen Lichtecht
heiten, auch noch bei hohen Zusatzmengen.
Durch Zusammenrühren von
60 Teilen Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
40 Teilen Kaolinpigment (China Clay SPS)
0,25 Teilen eines Dispergators auf der Basis Na-Salz einer Polycarbonsäure 10 Teilen einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Styrol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) (entsprechende Mengen eines acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats (Acronal® 320 D der BASF) führten zum selben Ergebnis)
0,75 Teilen Polyvinylalkohol
66 Teilen Wasser
wurde eine nichtaufgehellte Papierstreichmasse mit einem Feststoffgehalt von ca. 60 Gew.-% hergestellt, deren pH-Wert mit Natronlauge auf 9 eingestellt wurde.
60 Teilen Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
40 Teilen Kaolinpigment (China Clay SPS)
0,25 Teilen eines Dispergators auf der Basis Na-Salz einer Polycarbonsäure 10 Teilen einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Styrol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) (entsprechende Mengen eines acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats (Acronal® 320 D der BASF) führten zum selben Ergebnis)
0,75 Teilen Polyvinylalkohol
66 Teilen Wasser
wurde eine nichtaufgehellte Papierstreichmasse mit einem Feststoffgehalt von ca. 60 Gew.-% hergestellt, deren pH-Wert mit Natronlauge auf 9 eingestellt wurde.
Auf 1 kg der Streichfarbe gemäß Beispiel 5 wurden a) 0,1%, b) 0,2%, c) 0,4%,
d) 0,8% , und e) 1,2% eines Aufhellers, bezogen auf polymeren Festanteil, der For
mel
der üblicherweise in Papierstreichmassen eingesetzt wird, zugesetzt und eingearbeitet.
In einer zweiten Versuchsreihe wurden f) 10%, g) 20%, h) 40% und i) 80%
(Einsatz bezogen auf Feststoff) der Pigment-Dispersion (FSG: 38,6%) gemäß Bei
spiel 4 b) in diese Streichmasse eingearbeitet.
Zur Herstellung der gestrichenen Papiere werden die Streichmassen 6a)-e) (nicht er
findungsgemäß) und 6f)-i) (Erfindungsbeispiel) mit Hilfe einer Handrakel oder einer
Versuchsstreichanlage auf Streichrohpapier aufgetragen und bei 80°C getrocknet.
Tabelle 6 zeigt den Weißgrad CIE der Papiere nach Herstellung und Trocknung.
Die mit den Streichmassen 6f)-i) (Erfindungsbeispiel) bestrichenen Papiere zeigten im
Vergleich zu den 6a)-e) (Aufheller) gestrichenen Papiere mit sehr hohem Glanz und
guter Glätte.
Streichrohpapier wurde mit einem Auftrag von ca. 16 g/m2 mit einer Streichfarbe ge
mäß Beispiel 5) ohne Weißtöner vorgestrichen. Als Deckstrich wurde anschließend
die Dispersion gemäß Beispiel 4b) mit einem Auftrag von 8 g/m2 aufgestrichen. Als
Vergleich für einen aufgehellten Strich dient Beispiel 6d). Die Lichtechtheiten wurden
im Xenontest in Anlehnung an die Richtlinien für die Bestimmung der Farbechtheiten
nach DIN 54004 bestimmt.
Der so ausgerüstete Strich zeigte neben der hohen Weiße und der ausgezeichneten
Lichtechtheit einen hohen Glanz und hohe Glätte.
Streichrohpapier wurde mit einem Auftrag von ca. 16 g/m2 mit der folgenden Streich
farbe
100 Tl Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
7 Tl Stärke
0,25 Tl eines Dispergators auf der Basis Na-Salz einer Polycarbonsäure (Polysalz® S der BASF)
5 Tl einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Sty rol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) und
72 Tl Wasser (ca. 60% FSG; pH: 8,8-9)
a) ohne Weißtöner, b) mit 0,4% und c) mit 0,8% des Aufhellers aus Beispiel 6 (jeweils bezogen auf polymeren Farbstoff) vorgestrichen.
100 Tl Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
7 Tl Stärke
0,25 Tl eines Dispergators auf der Basis Na-Salz einer Polycarbonsäure (Polysalz® S der BASF)
5 Tl einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Sty rol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) und
72 Tl Wasser (ca. 60% FSG; pH: 8,8-9)
a) ohne Weißtöner, b) mit 0,4% und c) mit 0,8% des Aufhellers aus Beispiel 6 (jeweils bezogen auf polymeren Farbstoff) vorgestrichen.
Die gemäß Beispiel 8b) und c) mit Aufheller hergestellten, vorgestrichenen Papiere
wurden mit einem Deckstrich der folgenden Zusammensetzung ausgerüstet:
80 Teilen Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
20 Teilen Kaolinpigment (China Clay SPS)
0,25 Teilen eines Dispergators auf der Basis Na-salz einer Polycarbonsäure (Polysalz® S; BASF)
10 Teilen einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Styrol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) (gleiches Er gebnis wurde auch mit einem acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisat (Acronal® 320 D der BASF) erhalten)
0,75 Teilen Polyvinylalkohol und
66 Teilen Wasser (FSG. :60%, pH:9)
sowie a) 1%, b) 2%, und c) 4% des Aufheller aus Beispiel 6 (jeweils bezogen auf polymeren Feststoff) (etwa 8-12g/m2 Strichgewicht).
80 Teilen Calciumcarbonatpigment (Kreide HC 90)
20 Teilen Kaolinpigment (China Clay SPS)
0,25 Teilen eines Dispergators auf der Basis Na-salz einer Polycarbonsäure (Polysalz® S; BASF)
10 Teilen einer handelsüblichen 50%igen Polymerdispersion auf der Basis von Styrol/Butadien/Acrylsäure Copolymer (Baystal® P von Bayer) (gleiches Er gebnis wurde auch mit einem acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisat (Acronal® 320 D der BASF) erhalten)
0,75 Teilen Polyvinylalkohol und
66 Teilen Wasser (FSG. :60%, pH:9)
sowie a) 1%, b) 2%, und c) 4% des Aufheller aus Beispiel 6 (jeweils bezogen auf polymeren Feststoff) (etwa 8-12g/m2 Strichgewicht).
In einer zweiten Versuchsreihe wurde das gemäß Beispiel 8a) ohne Aufheller vorge
strichenen Papier mit einem Deckstrich folgender Zusammensetzung
a) 100 Tl einer Dispersion gemäß Beispiel 4b)
20 Tl praezipitiertem Calciumcarbonat (PCC)
0,25 Tl Polysalz® S; BASF0,2 Tl Polyvinylalkohol und
59 Tl Wasser FSG: ca 50%
oder
b) 100 Tl einer Dispersion gemäß Beispiel 4b)
40 Tl praezipitiertem Calciumcarbonat ( PCC)
0,25 Tl Polysalz® S
0,2 Tl Polyvinylalkohol und
18 Tl Wasser FSG: ca 50%
bestrichen.
a) 100 Tl einer Dispersion gemäß Beispiel 4b)
20 Tl praezipitiertem Calciumcarbonat (PCC)
0,25 Tl Polysalz® S; BASF0,2 Tl Polyvinylalkohol und
59 Tl Wasser FSG: ca 50%
oder
b) 100 Tl einer Dispersion gemäß Beispiel 4b)
40 Tl praezipitiertem Calciumcarbonat ( PCC)
0,25 Tl Polysalz® S
0,2 Tl Polyvinylalkohol und
18 Tl Wasser FSG: ca 50%
bestrichen.
Die gemäß Beispiel 9 und 10 ausgerüsteten Papiere wurden anschließend 5 Tage mit
der Tagesabdichtungs-Leuchtstofflampe Sylvania Daylight F 20 W/DRS im Abstand
von ca. 15 cm belichtet. Die bestrichenen Papiere zeigten vor und nach Belichtung die
folgenden Weißgrade.
Pigmentierter Ink-Jet-Strich:
Mit Hilfe einer Handrakel oder einer Versuchsstreichanlage wurde die folgende Pa pierstreichmasse (Streichfarbe)
100 Tl einer weißgetönten Polymerdispersion gemäß Beispiel 4b)
11,4 Tl Fällungskieselsäure oder Kieselsäure-Hydrogel
1 Tl Polyvinylalkohol (z. B. Mowiol® 28-99 oder 2-88, Fa. Höchst)
1 Tl kationisches Additiv (z. B. Additol® 3529, Fa. Höchst)
50 Tl Wasser
mit einem Feststoffgehalt von 30% und einem pH von ca 6 auf Rohpapier aufgetragen (Strichgewicht: 10-12g/m2). Nach dem Trocknen erhielt man farbig bedruckbare Pa piere von höchster Qualität mit einem hohen Weißgrad CIE von 136,7, die sich her vorragend für den Ink-Jet-Farb- und -Schwarzdruck eignen.
Mit Hilfe einer Handrakel oder einer Versuchsstreichanlage wurde die folgende Pa pierstreichmasse (Streichfarbe)
100 Tl einer weißgetönten Polymerdispersion gemäß Beispiel 4b)
11,4 Tl Fällungskieselsäure oder Kieselsäure-Hydrogel
1 Tl Polyvinylalkohol (z. B. Mowiol® 28-99 oder 2-88, Fa. Höchst)
1 Tl kationisches Additiv (z. B. Additol® 3529, Fa. Höchst)
50 Tl Wasser
mit einem Feststoffgehalt von 30% und einem pH von ca 6 auf Rohpapier aufgetragen (Strichgewicht: 10-12g/m2). Nach dem Trocknen erhielt man farbig bedruckbare Pa piere von höchster Qualität mit einem hohen Weißgrad CIE von 136,7, die sich her vorragend für den Ink-Jet-Farb- und -Schwarzdruck eignen.
Auf gleiche Weise, wie im Beispiel 2 beschrieben, wurde die unbehandelte Polymer
dispersion 20 min. bei 98°C mit a) 0,2%, b) 0,4%, c) 0,8% und d) 1% (jeweils bezo
gen auf polymeren Feststoff) des optischen Aufhellers der Formel
behandelt. Der Aufzug der so hergestellten, weißgetönten Polymerdispersionen auf
Rohpapier wurde anschließend 5 Tage mit der Tagesbelichtungs-Leuchtstofflampe
Sylvania Daylight F 20 W/DRS im Abstand von ca. 15 cm belichtet. Die bestrich
enen Papiere zeigten vor und nach Belichtung die folgenden Weißgrade.
Die maximale Weißausbeute wurde schon mit einer Weißtönerkonzentation von
0,4% erreicht. Der Weißgradabfall durch Belichtung lag innerhalb der Fehlergrenze
des Meßgerätes.
Verfuhr man wie im Beispiel 2 beschrieben, fügte aber statt dem Aufheller aus Bei
spiel 1 jedoch a) 0,1%, b) 0,2%, c) 0,4%, und d) 0,8% Gew.-%, jeweils bezogen
auf polymeren Feststoffanteil des optischen Aufhellers der Formel
hinzu und arbeitete wie beschrieben auf, so erhielt man ebenfalls eine für die Aufhel
lung von Papierstreichmassen geeignete Polymerdispersion. Die so erhaltene weißge
tönte, feinteilige Polymerdispersion wurde unter Verwendung einer Handrakel auf
Streichrohpapier gestrichen. (Strichgewicht: ca. 15 g/m2). Die gestrichenen Papiere
wurden 72 h mit der Tagesbelichtungs-Leuchtstofflampe Sylvania Daylight F 20 W/DRS
im Abstand von ca 15 cm belichtet und zeigten vor und nach Belichtung die fol
genden Weißgrade:
Die resultierende stabile Weißpigment-Polymerdispersion zeigte als Deckstrich in
Mischung mit praezipitiertem Calciumcarbonat ausgezeichnete Weißeffekte und
konnte außerdem leicht in Papierstreichmassen eingearbeitet werden. Der hohe Glanz
und die hohe Glätte der Striche sind bemerkenswert.
Claims (13)
1. Durch optische Aufheller weißgetönte Polymerisate erhältlich durch Emul
sionspolymerisation von Acrylnitril und gegebenenfalls Comonomeren, gege
benenfalls in Gegenwart von pfropfbaren Substraten, wobei ein optischer Auf
heller vor, während oder nach der Emulsionspolymerisation zugegeben wird.
2. Weißgetönte Polymerisate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Polymerisate in Form ihrer wäßrigen Dispersionen vorliegen.
3. Weißgetönte Polymerisate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine mittlere Teilchengröße von < 1 µm, insbesondere 50-800 nm, vor
zugsweise 50-500 nm besitzen.
4. Weißgetönte Polymerisate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Comonomere nicht-ionische Comonomeren aus der Gruppe Alkylester der
Acryl- und Methacrylsäure, sowie ethoxylierte und propoxylierte Ester der
Acryl und Methacrylsäure, vorzugsweise C1-C8-Alkylester, Styrol und
α-Methylstyrol sowie deren Derivate, Vinylcarbonsäureester, vorzugsweise
Vinylacetat, konjugierte Diene wie beispielsweise Butadien oder Isopren,
Methacrylnitril, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, N-Alkyl- und N-Aryl
substituierte Maleinimide sowie hydrophilierend wirkende Comomere wie
Acryl- und Methacrylamide, Acryl- und Methacrylsäure, N-Vinylamide wie
beispielsweise 1-Vinyl-2-pyrrolidon und/oder
ionische Comonomere aus der Gruppe Vinylsulfonsäure und ihre Salze, Meth
allylsulfonsäure sowie Allylsulfonsäure und ihre Salze, Styrolsulfonsäure und
ihre Salze, (2-Acrylamido-2-methyl)-propansulfonsäure, ihre Ester und ihre
Salze, (3-Sulfopropyl)-acrylsäure und dessen Salze, (3-Sulfopropyl)acryl
säureester sowie Alkyl- und Oxyalkylester der genannten vinylischen Sulfon
säuren eingesetzt werden.
5. Weißgetönte Polymerisate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
Gegenwart von pfropfbaren Substraten polymerisiert wird, wobei diese Sub
strate Sulfonsäuregruppen-enthaltende polymere Emulgatoren aus der Gruppe
der Verbindungen der Formeln I und II sind
in denen
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2,
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aro matischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1- C4-Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das Gewichtsmittelmolekulargewicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100000, beträgt und das Verhältnis von x : y = 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist, sowie
die in EP-A-400 410, S. 7, offenbarten Oligourethane, die bei der radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation eingesetzt werden.
in denen
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2,
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aro matischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1- C4-Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das Gewichtsmittelmolekulargewicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100000, beträgt und das Verhältnis von x : y = 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist, sowie
die in EP-A-400 410, S. 7, offenbarten Oligourethane, die bei der radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation eingesetzt werden.
6. Weißgetönte Polymerisate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der optische Aufheller aus der Reihe bestehend aus
worin
R4 Ethyl oder Phenyl bedeutet, und
An⊖ für ein Anion steht
worin
X für CH oder N,
An⊖ für ein Anion,
R5 für CH3 oder CH2-C6H5 und
R6 für H oder SO2-CH3 steht,
worin
R7 für NH2, CH3, C2H4-OH, NH-C3H6-N(CH3)2, CH2-CH(CH3)-N(CH3)2, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)2, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)2, NH-C3H6-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, CH2-CH(CH3)-N(CH3)3⁺An⊖ C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ steht,
wobei An⊖ für ein Anion, vorzugsweise für das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet, oder
worin
R8 H oder CH3 bedeutet,
worin
R9 für CH3, CH2C(CH3)2-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ oder
steht,
wobei An⊖ das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet,
ausgewählt ist.
worin
R4 Ethyl oder Phenyl bedeutet, und
An⊖ für ein Anion steht
worin
X für CH oder N,
An⊖ für ein Anion,
R5 für CH3 oder CH2-C6H5 und
R6 für H oder SO2-CH3 steht,
worin
R7 für NH2, CH3, C2H4-OH, NH-C3H6-N(CH3)2, CH2-CH(CH3)-N(CH3)2, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)2, C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)2, NH-C3H6-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, C2H4-CONH-C2H4-N(CH3)3⁺An⊖, CH2-CH(CH3)-N(CH3)3⁺An⊖ C2H4-O-CH(CH3)-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ steht,
wobei An⊖ für ein Anion, vorzugsweise für das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet, oder
worin
R8 H oder CH3 bedeutet,
worin
R9 für CH3, CH2C(CH3)2-CH2-N(CH3)3⁺An⊖ oder
steht,
wobei An⊖ das Anion einer Mineralsäure oder -O3SOCH3 bedeutet,
ausgewählt ist.
7. Wäßrige Dispersionen, enthaltend mehr als 30 Gew.-%, insbesondere 31 bis
60 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, eines durch optische Aufheller weiß
getönten Polyacrylnitrils und/oder Acrylynitrilcopolymerisats.
8. Wäßrige Dispersion, enthaltend
1-65 Gew.-% weißgetöntes Polymerisat gemäß Anspruch 1 und
1-15 Gew.-% oberflächenaktive Stoffe, bezogen auf weißgetöntes Poly merisat.
1-65 Gew.-% weißgetöntes Polymerisat gemäß Anspruch 1 und
1-15 Gew.-% oberflächenaktive Stoffe, bezogen auf weißgetöntes Poly merisat.
9. Durch optische Aufheller weißgetönte Acrylnitril-Homo- und/oder Copoly
merisate, die in Gegenwart von mindestens einem polymeren Emulgator aus
der Gruppe von Verbindungen der Formeln I und II
in denen
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2,
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aroma tischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1-C4- Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das Gewichtsmittelmolekulargewicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100000, beträgt und das Verhältnis von x : y = 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist,
oder in Gegenwart von den in EP-A- 400 410, S. 7, offenbarten Oligourethanen, emulsionspolymerisiert werden.
in denen
M einen kationenbildenden Rest, vorzugsweise H, Na, K, NH4, R3NH3,
n 1 oder 2,
R eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 10 C-Atomen oder einen aroma tischen Rest mit 6 bis 10 C-Atomen, bevorzugt eines von einem C1-C4- Alkan oder von Benzol, Methylbenzol oder Naphthalin abgeleiteten Rest oder -(CH2)2NH(CH2)2-,
R1 H, -CH3,
R2 H, C1-C16-Alkyl, vorzugsweise -CH3, -C2H5, -C4H9, -CH2-C(CH3)3, -C14H29, -C16H33 und Phenyl,
R3 einen Kohlenwasserstoffrest eines Amins bezeichnen und
x, y so gewählt werden, daß das Gewichtsmittelmolekulargewicht Mw der Polymerisate (I) und (II) 2 000 bis 500 000, vorzugsweise 5 000 bis 100000, beträgt und das Verhältnis von x : y = 1 : 4 bis 1 : 1, bevorzugt 1 : 3 bis 1 : 1 ist,
oder in Gegenwart von den in EP-A- 400 410, S. 7, offenbarten Oligourethanen, emulsionspolymerisiert werden.
10. Wäßrige Streichmassen, enthaltend
- - weißgetöntes Polymerisat gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1, 7 und 9
- - anorganisches Pigment sowie
- - Binder.
11. Verwendung der wäßrigen Streichmassen gemäß Anspruch 10 zum Be
schichten von Substraten.
12. Verwendung gemäß Anspruch 11, zum Beschichten von Papier, Fotopapier,
Karton, Holz, Kunststoffolien, Textilien und Stein.
13. Mit wäßrigen Streichmassen gemäß Anspruch 10 beschichtete Substrate.
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DE19732032A DE19732032A1 (de) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Weißgetönte Polymerisate sowie ihre Verwendung in Streichmassen für die Beschichtung von Substraten |
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US09/463,208 US6339117B2 (en) | 1997-07-25 | 1998-07-14 | Whitened polymers and the use thereof in coating slips for coating substrates |
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DE19732032A DE19732032A1 (de) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Weißgetönte Polymerisate sowie ihre Verwendung in Streichmassen für die Beschichtung von Substraten |
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DE2905765A1 (de) * | 1979-02-15 | 1980-09-04 | Basf Ag | Papierstreichmassen |
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DE4233026A1 (de) * | 1992-10-01 | 1994-04-07 | Bayer Ag | Hochkonzentrierte wäßrige Poly(acrylnitril)-Emulsion und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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US5747585A (en) * | 1995-02-17 | 1998-05-05 | Eastman Kodak Company | Process for synthesizing latex polymers from solid monomer particles |
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US5869589A (en) * | 1997-07-17 | 1999-02-09 | Raynolds; Peter Webb | Self-crosslinking aqueous dispersions |
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- 1997-07-25 DE DE19732032A patent/DE19732032A1/de not_active Ceased
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- 1998-07-14 WO PCT/EP1998/004355 patent/WO1999005188A1/de active Application Filing
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