DE2137885B2

DE2137885B2 - Streichmassen fuer papier oder dergleichen

Info

Publication number: DE2137885B2
Application number: DE19712137885
Authority: DE
Inventors: Gregor Newton Center Mass. Berstein (V.St.A.)
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-29
Publication date: 1976-08-19
Also published as: SE391753B; GB1358604A; NL169621C; CH533727A; NL7110591A; DE2166891A1; JPS4947405B1; AU454486B2; ZA714498B; SU416963A3; AU3176371A; FI53734C; SE391754B; DE2137885A1; FI53734B; CA984986A; AT313049B; FR2103815A5; SE7509969L; BE770695A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Streichmassen für Papier, Pappe. Karton oder dergleichen aus einer wäßrigen Aufschlämmung von anorganischen Pigmenten und Harnstoff-Formaldehydharzen, in der ein polymeres Bindemittel gelöst oder dispergiert ist.

Derartige Streichmassen sind aus der US-PS 52 374 bekannt, die Ton, ein stärkehaltiges Material und ein Harnstoff-Formaldehydharz enthalten. Diese f>o Harnstoff-Formaldehydharze sind schwach vernetzt, da sie unter dem Einfluß eines sauren Katalysators nach Auftragen der Streichmasse auf das Papier während des anschließenden Trocknungsprozesses mit der Stärke copclymerisiert werden sollen. Diese Streichmassen dienen zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit, wobei das Harnstoff-Formaldehydharz im löslichen Zustand vorliegen muß, um mit der Stärke copolymerisiert werden zu können. Das Aussehen in bezug auf Glanz, Opazität oder dergleichen und das Verhalten beispielsweise in bezug auf Bedruckbarkeit wird hierdurch gegenüber üblichen bekannten Streichmassen auf dergleichen Basis nicht verbessert.

Ferner sind aus der DT-OS 19 26 853 Streichmassen bekannt, bei denen wenigstens ein Teil des Pigmentes in Form kugelförmiger Teilchen aus einem synthetischen organischen Polymeren vorliegen, wobei die üblichen anorganischen Pigmente praktisch durch organische Pigmente aus Vinyladditions- oder Styrolpolymeren ersetzt werden sollen. Zwar führt dies zu einer Gewichtsverminderung der mit diesen Massen bestrichenen Papiere, jedoch zeigen diese Papiere gegenüber bisher bekannten praktisch keine verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Opazität, Glanz, Bedruckbarkeit oder dergleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Streichmassen der eingangs genannten Art zu schaffen, die zu einem gestrichenen Papier mit einem besseren Aussehen und/oder besseren Verhalten bei gleichem Gewicht führen.

Gegenstand der Erfindung sind daher Streichmassen der eingangs genannten Art. die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Pigmentanteil aus einem Hauptamei! anorganischer Pigmente einer mittleren Teilchengröße von weniger als 2 μ und zu 2 bis 25 Gew.% aus einem feinteiligen. im wesentlichen wasserunlöslichen, hochvernetzten Harnstoff-Formaldehydharz einer spezifischen BET-Oberfläche von wenigstens 15 m²/g besteht

Derartige Streichmassen sind beispielsweise fur Druckpapiere geeignet und bei einem sehr niedrigen Gesamtstreichgewicht pro Flächeneinheit wirksam, wodurch sie die Herstellung von gestrichinen Publika tionspapieren mit geringerem Gewicht ermöglichen Vorzugsweise werden die Streichmassen in Mengen von wenigstens 1,48 g/m² auf ein Rohpapic r aufgetragen, das ein Gewicht von 26,6 bis 89 g/m· aufweist.

Weitere Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstan des sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Papierstreichmassen besitzen verbesserten Glanz, verbesserten optischen Wirkungsgrad oder verbesserte Gesamteigenschaften, insbesondere bei Verwendung für die Herstellung von Publikationspapie ren. Die verwendeten Hanrpigmente stammen ?war ursprünglich aus der üblichen Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsreaktion. sind jedoch aufgrund ihrer stark vernetzten Struktur im wesentlichen nicht porös und unschmelzbar. Sie sind nicht mit gewöhnlichen schmelzbaren und löslichen Harnstoff-Formaldehydharzen zu verwechseln, die bisher als Bindemittelzusätze. Klebstoffe usw. verwendet wurden. Diese stark vernetzten, als Pigmente für die Zwecke der Erfindung dienenden Harnstoff-Formaldehydharze verringern oder ersetzen in keiner Weise die Bindemittelbestandteile, die in der Streichmasse benötigt werden, sondern sind als Ersatz für einen geringen Anteil der verwendeten üblichen anorganischen Pigmente anzusehen.

Im allgemeinen machen die vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzpigmente etwa 2 bis 25 Gew.%. vorzugsweise etwa 3 bis 15 Gew.%. der insgesamt in der Streichmasse verwendeten Pigmentfeststoffe aus. Der Rest dieser Pigmentfests'.ofl'e besteht aus den üblichen anorganischen Pigmenten, die in Papierstreichmassen verwendet werden, z. B. Kaoline. Talkum, Titandioxyd oder gestreckte Titandioxydmassen. Aluminiumoxyd, Bariumsulfat, Calciuir sulfat oder Schlämmkreide,

Glanzweiß, Calciumsulfat, Zinkoxyd, SUiciumdioxyde. Die feinen Kaolinsorten (mittlere Teilchengröße vorzugsweise nicht mehr als etwa 2 μ) sind bei weitem die am häufigsten verwendeten Pigmente zum Streichen von Papier geworden. Insbesondere auf dem Pubiikationsgebiet stellen diese zum Papierstreichen geeigneten Kaolinsorten häufig im wesentlichen den gesamten oder fast gesamten Anteil der gesamten Pigmentfeststoffe in den gewöhnlich verwendeten Papierstreichmassen. Glücklicherweise sind die Vorteile der Verwendung der erfindungsgemäßen vernetzten Hornstoff-Formaldehydharzpigmente in Streichmassen auf Kaolinbasis herausragend.

Da sie im wesentlichen inert sind, erwiesen sich die als zusätzliche Papierstreichpigmente gemäß der Erfindung verwendeten vernetzten Harnstoff-Formaldehydharze als verträglich nicht nur mit den üblicherweise darin verwendeten hauptsächlichen anorganischen Pigmenien. sondern auch mit den wichtigen Kiebstoffbindemii telsystemen sowie r.h den verschiedenen umergeordne- ;en Zusatzstoffen, die normalerweise in Papierstreichmassen verwendet werden. So können im Rahmen der Erfindung beliebige der sehr beliebten modifizierten oder umgewandelten Stärkesysteme, z. B. oxydierte, hydrolysierte oder hydroxyäthylierte Stärken, verwendet werden. Außer den verschiedenen Stärkesorten und -typen können andere polymere Bindemittelsysteme allein oder in Kombinationen (mit Stärken oder miteinander), z. B. Kasein, Sojaprotein, Polyvinylalkohol und viele verschiedene Latextypen, z. B. Polyvinylacetat, Styrol-Butadien-Copolymere und die verschiedensten Acrylpolymeren verwendet werden.

Ferner eignen sich die Standardzusätze, die in üblichen Papierstreichmassen auf Basis von Kaolin und anderen anorganischen Pigmenten verwendet werden, auch für die Papierstreichmassen gemäß der Erfindung auf Basis von Pigmentgemischen, die zum größeren Teil aus anorganischen Pigmenten und einer kleineren ergänzenden Menge des organischen Pigments bestehen, das aus gewissen vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzen gebildet worden ist. Beispielsweise können verschiedene untergeordnete Zusätze wie Farbstoffe, Wacnse, Dispergiermittel, Netzmittel oder andere oberflächenaktive Mittel, Viskositätsregler, Schaumvernütungsmittel. Gleitmittel, Weichmacher und Konservierungsmittel verwendet werden.

Die Herstellung der Streichmassen gemäß der Erfindung kann nach den bereits eingeführten und zur Zeit in der Industrie angewandten Verfahren erfolgen. Im allgemeinen wira bei üiesei. Venanien zuerst eine wäßrige Lösung oder kolloidale Dispersion des Bindemittels hergestellt. In vielen Fällen, insbesondere bei Stärke, kann die vollständige Auflösung häufig durch Erhitzen oder Kochen im wäßrigen Medium beschleunigt werden. Die Pigmente können dem wäßrigen Bindemittelmedium vor oder nach der vollständigen Auflösung des Bindemittels zugesetzt und vollständig darin dispergiert werden. Häufig werden die anorganischen Pigmente als konzentrierte wäßrige Aufschlämmung vorbenetzt oder vordispergiert, bevor sie dem f>o Bindemittelmedium zugesetzt werden, jedoch ist dies mehr eine Angelegenheit der Zweckmäßigkeit als der Notwendigkeit. In jedem Fall kann das als Hilfspigment verwendete pulvertörmige vernetzte Harnsioif-Formaldehydharz ohne weiteres in fast jeaer Stute der oben beschriebenen Mischprozesse zugesetzt werden. Beispielsweise kann es entweder im Btndemittelmedium oder in einer vordispergierten Aufschlämmung des anorganischen Pigments vor dem Zusammengeben dieser Bestandteile dispergiert werden, oder es könnte dem Gemisch der beiden Bestandteile nach dem Zusammengehen zugesetzt werden. Mit anderen Worten, es könnte sich als am zweckmäßigsten erweisen, die Harzpigmente kurz vor Beendigung der Mischpiozesse zusammen mit etwaigen verbleibenden verschiedenen Zusätzen, die zur Herstellung einer fertigen, glatten, gleichmäßigen Aufschlämmung mit der gewünschten Konsistenz erforderlich sind, eingearbeitet werdea Obwohl die Harzpigmente ein sehr niedriges Schüttgewicht haben, sind sie nicht schwierig zu handhaben, und die Methoden der Handhabung und Einarbeitung in die Streichmassen in der tatsächlichen Praxis unterliegt zahlreichen Variationen.

Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der als Hilfspigmente für die Zwecke der Erfindung verwendeten pulverförmigen feinteiligen Harnstoff-Formaldehydharze sowie Verfahren zu ihrer Herstellung werden nachstehend ausführlich beschrieben.

Das Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd, die in der Struktur dieser Harze chemisch gebunden sind, iiegt im allgemeinen zwischen etwa 1 :1 und 1 :2, vorzugsweise zwischen etwa 1 :13 und 1 .· 1,8. Außerdem ist die innere Struktur dieser Harze in hohem Maße vernetzt, so daß sie im wesentlichen unschmelzbar und in Wasser unlöslich sind und sich daher grundsätzlich von gewöhnlichen schmelzbaren und/oder wasserlöslichen Harnstoff- Formaldehyd- Kondensationspolymeren unterscheiden. Obwohl die in den Streichmassen gemäß der Erfindung eingesetzten vernetzten Harze mit Wasser gewaschen werden, um wasserlösliche Salze oder andere Nebenprodukte zu entfernen, enthalten sie normalerweise eine geringe Menge flüchtiger Bestandteile (d. h. Bestandteile, die entfernbar sind, wenn die festen Harzteilchen 2 Std. in einem Vakuumtrockenofen, der bei einem Druck unter 1 mm Hg gehalten wird, auf eine Temperatur von etwa 135^CC erhitzt werden). Abgesehen von etwa 1% Feuchtigkeit, bestehen diese flüchtigen Bestandteile weitgehend aus organischen Molekülen mit niedrigem Molekulargewicht, z. B. Formaldehyd. Diese flüchtigen Stoffe haben im Rahmen der Erfindung keine besondere Bedeutung, solange ihr Anteil etwa 15% des Gewichts der als Hilfspigment verwendeten Harzteilchen nicht übersteigt. Harzteilchen, die weniger als etwa 10 Gew.-% flüchtige Stoffe enthalten, werden jedoch vom Standpunkt des maximalen optischen Wirkungsgrades und der besten Eigenschaften bevorzugt. Die Teilchen des vernetzten Harzes sollten ferner eine spezifische BET-Oberfläche im Bereich von etwa 15 bis lOOmVg. vorzugsweise zwischen etwa 25 und 90 m²/g. haben.

Die in den Streichmassen gemäß der Erfindung eingesetzten Harnstoff-Formaldehydharze lassen sich durch Umsetzung von Formaldehyd mit Harnstoff in geeigneten Mengenverhältnissen in wäßriger Lösung unter geeigneten Bedingungen leicht herstellen. Wie bereits erwähnt, muß das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff immer zwischen etwa 1 :1 und 2:1, vorzugsweise zwischen etwa 1,3 :1 und 1,8 : 1, liegen. Außerdem sollte die Wassermenge in der Reaktionslösung nie wesentlich geringer sein als das Gesamtgewicht der darin vorhandenen organischen Reaktionsteilnehmer und während der eigentlichen Bildung und Ausfällung der stark vernetzten unlöslichen Harzteilchen immer in erheblichem Überschuß über das Gesamtgewicht aller anderen Komponenten des Reakuonsgemisches vorliegen.

Die Reaktionstemperaturen liegen im allgemeinen im Bereich von etwa Normaltemperatur bis etwa 100°C, wobei ein Bereich von etwa 40 bis 85° C im allgemeinen am zweckmäßigsten ist Es ist ratsam, das wäßrige Reaktionsgemisch zu rühren ocVr in anderer Weise durchzumengen, besonders während der späteren Stufen der Reaktion, wenn die unlöslichen, hochmolekularen vernetzten Harzteilchen gebildet werden.

Eine cbr wichtigsten Bedingungen für die erfolgreiche Herstellung von unschmelzbaren und unlöslichen, feinteiligen Harnstoff-Formaldehydharzen der Qualität, die für die Verwendung als Hilfspigment im Rahmen der Erfindung erforderlich ist, ist die Verwendung eines geeigneten Vernetzungskatalysators während der Harzbildungsreaktion. Es ist bekannt, daß die besten Katalysatoren für diesen Zweck die verhältnismäßig starken anorganischen und/oder organischen Säuren wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Sulfaminsäure oder Chloressigsäure sind. Im allgemeinen sollte diese als Härte- oder Vernetzungskatalysator dienende Säure eine ionisationskonstante von mehr als etwa 10 ⁴ haben. Besonders bevorzugt als Katalysatoren für die Herstellung der hier beschriebenen Produkte werden jedoch Sulfaminsäure und/oder wasserlösliche saure Ammoniumsulfatsalze, z. B. gewöhnliches Ammoniumbisulfat, und gewisse organische Derivate dieser Verbindungen, in denen ein einfacher Kohlenwasserstoffrest, z. B. ein Methylrest, eines der Wasser^rtoffatome in der »Ammoniumstruktur« ersetzt.

Die vorstehend genannten sauren Katalysatoren können im Reaktionsmedium von Anfang an vorhanden sein, jedoch wird die Bildungsreaktion des Harnstoff-Formaldehydharzes vorzugsweise in zwei Stufen durchgeführt. In der ersten Stufe läßt man den Harnstoff und den Formaldehyd normalerweise gemäß dem üblichen Kc-ndensationsmechanismus unter Bildung eines niedrigmolekularen, wasserlöslichen Vorkondensats reagieren, worauf in einer zweiten Stufe der saure Vernetzungskatalysator eingeführt wird, um die Reaktion und Vernetzung zu beschleunigen, wobei der unlösliche, feinteilige Feststoff gebildet wird. Zweckmäßig wird die Intensität des Mischens im Reaktionsmedium bei der Einführung des Katalysators scharf erhöht, um die Bildung eines geschlossenen Gels weitgehend auszuschalten und die Bildung stärker dispergierter feinteiliger Feststoffaggregate zu begünstigen.

Unabhängig davon, ob der Katalysator während der gesamten Reaktion oder nur in der letzten Stufe der Reaktion vorhanden ist, wird das. endgültige unlösliche Harz von der wäßrigen Flüssigkeit nach üblichen Methoden, z. B. durch Filtration, Zentrifugieren und Trocknen, isoliert. Die Trocknung kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen, z. B. durch Zerstäubungstrocknung, Zwangslufttrocknung, azeotrope Destillation und Konvektionstrocknung. Obwohl der endgültige Feststoff grundsätzlich aus feinen Teilchen besteht, ist er naturgemäß mehr oder weniger zu sekundären Aggregaten oder gelartigem Granulat agglomeriert. Daher ist es gewöhnlich zweckmäßig, das feste Produkt einer Zerkleinerung oder Deagglomerierung zu unterwerfen. um seine volle Kraft als Hilfspigmentpulver im Rahmen der Erfindung zu verwirklichen. Zu diesem Zweck kann das endgültige Harzprodukt in verschiedenen Zerkleinerungsvorrichtungen oder Stoßmühlen, z. B. in Kugelmühlen, Stiftmühlen. Strahlmühlen oder Mühlen. 6s die mit hochtourigen rotierenden Scheiben arbeiten, zerkleinert werden.

Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Harzherstellung werden wasserlösliche makromolekulare organische Substanzen, die die Viskosität der wäßrigen Lösung erhöhen, nachstehend als Schutzkolloide bezeichnet, der Reaktionsmasse vor oder nach der Bildung des wasserlöslichen Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats zugesetzt Typische Beispiele solcher Schutzkolloide sind natürliche Substanzen wie Stärke, Gelatine. Leim, Traganthgummi, Agar-Agar und Gummiarabikum, modifizierte natürliche Substanzen wie Carboxymethylzellulose, die Alkalisalze von Carboxymethylzellulose, insbesondere ihr Natriumsalz, Methylzellulose, Äthylzellulose, /J-Hydroxyäthylzellulose und Alkalialginate. synthetische Polymere wie Polyvinylalkohol. Polyvinylpyrrolidon, wasserlösliche Polymere und Co polymere von Acrylsäure oder Methacrylsäure und ihren Alkalisalzen, Salze von Maleinsäure enthaltenden Copolymeren, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolyme- re und Polyhydrochloride von Hompolymeren und Copolymeren von Vinylpyridin. Die zu verwendenden Mengen der Schutzkolloide hängen von ihrer Art. chemischen Struktur und von ihrem Molekulargewicht ab. Im allgemeinen werden sie jedoch in Mengen von etwa 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Harnstoffs und Formaldehyds, verwendet, um die Bildung feiner verteilter, äußerst feinteiliger Endprodukte zu begünstigen. Vorzugsweise wird das Schutzkolloid in Mengen von etwa 0,5 bis 3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Harnstoff«, und Formaldehyds, verwendet. In der Praxis kann das Schutzkolloid im Falle des Einstufenverfahrens zur Herstellung der Harnstoff-Formaldehydpolymeren in jeder beliebigen Stufe des nassen Endes des Herstellungsverfahrens, die der eigentlichen Bildung der vernetzten, unschmelzbaren und unlöslichen Teilchen vorausgeht, zugesetzt werden. Als Alternative kann das Schutzkolloid mit gleichen vorteilhafter. Ergebnissen vor oder nach der Bildung des Harnstoff-Fonnaldehyd Vorkondensats beim Zweistufenverfahren zur Herstellung der unlöslichen, unschmelzbaren Harnstoff-Formaldehydpolymeren zugesetzt werden.

Beim optimalen Verfahren zur Herstellung der als Hilfspigmente für die Zwecke der Erfindung verwendeten Harnstoff-Formaldehydharze werden Sulfaminsäure oder ein wasserlösliches Ammoniumhydrogensulfat als Vernetzungskatalysator in Kombination mit einem Schutzkolloid bei der Umwandlung eines Vorkondensats von Harnstoff und Formaldehyd in das vernetzte Gel verwendet. Im einzelnen wird ein Vorkondensat von Harnstoff und Formaldehyd im Molverhältnis von etwa 1:1 bis 1:2 bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und etwa 100° C und bei einem pH-Wert im Bereich von etwa 6 bis 9 während einer Zeit gebildet, die genügt, um den größeren Teil des Formaldehyds mit dem Harnstoff umzusetzen. Ein Schutzkolloid, z. B. das Natriumsalz von Carboxymethylzellulose, wird dem Vorkondensat zu einem beliebigen Zeitpunkt während seiner Bildung oder gesondert als Lösung einen vorher gebildeten Vorkondensat zugesetzt. Zum erhaltenen Vorkondensat wird dann unter Rühren eine Lösung von Sulfaminsäure oder einem wasserlöslichen Ammoniumhydrogensulfat bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und etwa 100⁰C gegeben, bis ein vernctztes Gel gebildet worden ist. Das Gel wird anschließend in einer Strangpresse oder einem Granulator zerkleinert, und die Fällung wird durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt. Das erhaltene Reaktionsprodukt, das ein festes, unschmelzbares und unlösliches polymeres

Harnstoff- Formaldehyd- Kondensationsprodukt ist, wird neutralisiert und nach üblichen Methoden, z. B. mit Hilfe von Luft, getrocknet und dann mit Hilfe von Vorrichtungen wie Stiftmühlen, mit Luft arbeitenden Strahlmühlen oder anderen Strahlmühlen, einer Kugelmühle oder anderen Sloßmühle deagglomeriert. Der Fortschritt und die Wirksamkeit solcher Deagglomerierungsbehandlungen läßt sich leicht durch Messung von Eigenschaften wie Schüttgewicht und/oder Absorption von öl (oder einer anderen Flüssigkeit) des Harzpulvers vor und nach dem Durchgang durch die Mühle verfolgen. Im allgemeinen bewirken diese Behandlungen eine starke Verringerung der mittleren Agglomeratgroße sowie der Absorptionswerte für öl oder andere Flüssigkeiten. In jedem Fall wird zur leichtesten Zumischung und zur Erzielung bester Eigenschaften in den Streichmassen gemäß der Erfindung als Hilfspigment vorzugsweise ein vernetztes Harz verwendet, das eine spezifische BET-Oberfläche von mehr als 25 m²/g hat und so weitgehend deagglomeriert worden ist. daß es ein Schütlgewicht von weniger als 0.1 g/cm'hat.

Eine direktere Feststellung des Agglomerierungszusiandes des pulverförmigen vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzes ist mit dem Coulter-Zähler möglich. Dieses Instrument registriert die Veränderungen des spezifischen Widerstandes einer Elektrolytlösung, in der inerte Feststoffteilchen in sehr niedriger Konzentration gleichmäßig suspendiert worden sind, während die Suspension durch eine kleine Öffnung zwischen zwei Elektroden fließt. Im vorliegenden Fall wurden 0,2 g des Harzpulvers durch Ultraschall in 150 ml einer wäßrigen Lösung, die 2 Gew.% Natriumchlorid enthielt, unter Verwendung eines Beschallungsgeräts dispergiert. Die elektrischen Impulse werden durch den Coulter-Zähler unter der Annahme analysiert, daß die Änderung des spezifischen Widerstandes den Volumina der durch die Öffnung gehenden einzelnen Pulverteilchen proportional ist. Aus diesen Daten wird eine mittlere Agglomerutgröße auf der Basis einer logarithmischen normalen Größenverteilung der einzelnen Agglomerate bestimmt.

Die Fähigkeit des Pulvers. Flüssigkeiten zu absorbieren, wird durch einen Benetzungstest (»wetting out«-Test) ähnlich dem Standard-Ölabsorptionstest gemäß ASTM ermittelt, wobei jedoch kein Öl. sondern eine wäßrige Lösung von etwa 8 Gew.-% Starke \erwendet wird.

Wie bereits erwähnt, besteht der ais relative Menge gerechnete Hduptanteii des Pigments ;n den Streichmassen gemäß der Erfindung aus üblichen anorgani sehen Pigmenten, z. B. den bekannten Kaolinen für Streichmassen. Das feinteilige vernetzte Harz wird hierbei lediglich als Hilfspigment zugesetzt, das einen geringen Gewichtsanteil der gesamten Pigmentfeststof fe ausmacht, der jedoch genügt, um eine bedeutende Verbesserung des Glanzes oder des optischen Wirkungsgrades zu bewirken. Zur Erzielung der besten Kombinationen der anorganischen Strexhpigmente mn den als Hüfspigmente bevorzugten vernetzten Harn stoff-Formaldehvdharze der hier beschriebenen Art können große Verbesserungen des Glanzes oder des optischen Wirkungsgrades bereits bei Konzentrationen des als Hilfspigmem dienenden Harzes von etwa 2 Gew-°o des Gesamtpigmentgehaits festgestellt wer den. Fur eine Optimalisierung sowohl des optischen Wirkungsgrades als auch der Gesamteigenschaften der Streichmassen und der fertiggestellten gestrichenen Paniere liest der haurmaihlich interessierende Kon/en trationsbereich gewöhnlich zwischen etwa 2 und 25% vorzugsweise zwischen etwa 3 und 15% vernetzte; feinteiliges organisches Harzpigment, bezogen auf da; Gesamtgewicht der in den Aufstrichen verwendeter Pigmentfeststoffe.

Wie bereits erwähnt, können die als Hilfspigmen

dienenden Teilchen des vernetzten organischen Harze; den Streichmassen in fast jeder Stufe der verschiedener Mischvorgänge, die normalerweise zu ihrer Herstellung

ίο angewandt werden, eingearbeitet werden. Wenn jedocl· gleichzeitig andere trockene Bestandteile zu handhaber sind, ist es gewöhnlich am einfachsten, das feinteilige vernetzte organische Harzpigment in der gleichen Stufe des Mischprozesses, in der die anderen trockener

ι j Bestandteile zugemischt werden, einzuarbeiten.

Die Herstellung des Hilfspigments wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel A

Bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem vernetztem Harnstoff-Formaldehydharz

AIs Schutzkolloid wurden 3,15 g des Natriumsalzei einer hochmolekularen Carboxymethylzellulose ir 157,5 g entionisiertem Wasser in einem ReaktionsgefäC aus Glas gelöst, das mit einem Temperaturregler unc einem Rührer mit veränderlicher Drehzahl versehet war. Dann wurden 225 g einer 25 Gew.-% Formaldehyc enthaltenden wäßrigen Formaldehydlösung zugesetzt worauf der Inhalt des Gefäßes auf etwa 70⁰C erhitzt wurde. Nach Einstellung des pH-Wertes der erhaltener Lösung auf etwa 7,0 durch Zusatz einer geringen Menge einer verdünnten Natriumhydroxydlosung wurden 90g Harnstoff unter Rühren zur Auflösung des Harnstoff⁵ zugesetzt. Anschließend wurde 3 Std. leicht gerührt während die Temperatur des Gefäßes bei etwa 70 C gehalten wurde.

Anschließend wurde die Temperatur des Gefäßes mn Inhalt auf etwa 50⁰C gesenkt. Dann wurde eine Lösung von 4.85 g Sulfaminsäure in 157,5 g Wasser ebenfalls be 50^rC schnell unter kräftigem Rühren mit hoher Drehzahl zugesetzt. Eine mäßig exotherme Reaktion setzte ein, durch die die Temperatur des Inhalts des Reaktionsgefäßes schnell auf etwa 65X erhöht wurde

4S während gleichzeitig eine voluminöse Fällung aus unlöslichen Harzfeststoffen innerhalb des gesamten Reaktionsgemisches gebildet wurde. Die erhaltene gelartige Matrix überließ man etwa 3 Std. de^r Vernetzung, während die Temperatur bei etwa 65 C gehalten wurde, worauf sie auf körnige Agglomerate mit einer maximalen Größe von etwa 1 bis 2 mir zerkleinert wurde.

Das granulierte Produk: wurde dann durch Rühren in etwa 500 ml Wasser dispergiert. Die erhaltene Auf-

ss, schlämmung wurde mit verdünnter Natriumcarbonatlö sung auf einen pH-Wert von etwa 7,5 eingestellt. Dit Aufschlämmung wurde dann filtriert und der feste Filterkuchen mit frischem Wasser gewaschen und ii einem Heißluftstrom (etwa 100"C) getrocknet. Nach

(>c Abkühlung auf ungefähr Raumtemperatur wurde da^ trockene feste Produkt deagglomeriert, indem es durch eine Strahlmühle gegeben, die mit überhitztem Dampf betrieben wurde, der bei etwa 4,9 Atü und 232^rC eingeführt wurde. Aus der Mühle wurden insgesamt

h< 117 g eines feinen, glanzenden, unschmelzbaren Harz pulver* gewonnen, ,!js eine spezifische BET-Oberfläche von etwa ii m' g. cn spezifisches Gewicht von etwa 1.4 ein Srtvmgeu icht von etv. j b0 g i und einen Gehalt ar

flüchtigen Bestandteilen von etwa 8 Gew.-% (bestimmt durch 2stündiges Erhitzen einer Probe auf 135°C bei 0,01 mm Hg) hatte. Die mittlere Agglomeratgröße betrug etwa 2,2 μ, bestimmt mit Hilfe des Coulter-Zählers, und die Menge der wäßrigen Stärkelösung (8,2 Gew.-°/o Stärke) betrug etwa 3,9 g/g Harzpulver, wenn der Endpunkt in der gleichen Weise wie beim Standard-Ölabsorptionstest (ASTM-D281-31) bestimmt wurde.

Beispiel B

Alternativverfahren zur Herstellung von vernetztem Harnstoff-Formaldehydharz

Der in Beispiel A beschriebene Versuch wurde Stufe für Stufe wiederholt mit dem Unterschied, daß dem wäßrigen Reaktionsmedium kein Schutzkolloid zugesetzt und das Mahlen in der Strahlmühle mit Hilfe von überhitztem Dampf durch Mahlen in einer Stiftmühle am Schluß des Herstellungsverfahrens ersetzt wurde. Auf diese Weise wurden 136 g eines feinen, weißen, unschmelzbaren Harzpulvers gebildet, das eine spezifische BET-Oberfläche von etwa 26 m^:/g. ein spezifisches Gewicht von etwa 1,42, einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von etwa 10 Gew.-% und ein Schüttgewicht von etwa 55 g/l hatte. Die mittlere Agglomeratgröße, ermittelt mit Hilfe des Coulter-Zählers, betrug in diesem Fall 4,9 μ, während 6,4 g wäßrige Stärkelösung pro Gramm absorbiert wurden. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele 1 - 3 erläutert.

Beispiel 1

Verwendung des gemäß Beispiel B hergestellten

vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzes als Pigment

für Papierstreichmassen

Ein wäßriges Bindemittel auf Stärkebasis wurde hergestellt, indem 20 Gew.-Teile oxydierte Maisstärke in 80 Teilen Wasser benetzt wurden und das erhaltene Gemisch 20 Min. bis zu praktisch vollständiger Auflösung auf etwa 88 bis 93°C erhitzt wurde. Dieses Bindemittel wurde dann für die Herstellung verschiedener Streichmassen auf Kaolinbasis verwendet, indem unterschiedliche Mengen eines mechanisch delaminierlen Kaolins darin dispergiert wurden. Die in diesen Proben verwendeten Kaolinmengen lagen zwischen 100 •nd 133 Gew.-°/o pro 100 Teile der oben beschriebenen Stärkelösung, so daß das Verhältnis von Bindemittel zu Pigment zwischen 20 und 15 Gew.-Teilen trockener Bindemittelfeststoffe pro 100 Teile Pigment lag. Jede Streichmasse wurde durch Zusatz der gleichen untergeordneten Zusatzstoffe zu jeder Probe mit einer genügenden zusätzlichen Wassermenge fertiggestellt, um die endgültige Aufschlämmung auf einen pH-Wert von etwa 73 und eine Viskosität zu bringen, die sich für den Auftrag auf Papier mit Hilfe einer Laboratoriums-Streichmaschine nach dem Messerstrich-Verfahren eignet Der endgültige Feststoffgehalt betrug im allgemeinen etwa 50 ± 5 Gew.-%.

In der gleichen Weise wurde das gleiche vorstehend beschriebene Bindemittel verwendet, um eine Reihe von Streichmassen herzustellen, in denen das Pigment jeweils aus 90 Gew.-% des Kaolins und 10 Gew.-% des gemäß Beispiel B hergestellten vernetzten Harzpigments bestand. Mit anderen Worten, das in diesen Proben dispergierte Streichpigment variierte von einem Minimum von 90 Teilen Kaolin + 10 Teilen Harzpigment bis maximal 119.7 Teile Kaolin + 13.3

Teile Harzpigment, so daß ebenso wie im Falle der ausschließlich Kaolin als Pigment enthaltenden Streichmassen der Anteil der trockenen Bindemittelfeststoffe im gleichen Gewichtsbereich zwischen 20 und 15 Teilen trockenen Bindemittelfeststoffen pro 100 Teile Pigment lag. Wie vorher wurde jede angerührte Pigmentaufschlämmung durch Zusatz der üblichen untergeordneten Zusatzstoffe zusammen mit so viel Wasser fertiggestellt, daß die endgültige Aufschlämmung auf

ίο einen pH-Wert von etwa 7,5 und eine gute Viskosität für den Auftrag auf Papier mit der nach dem Messerstrich-Verfahren arbeitenden Laboratoriums-Streichmaschine gebracht wurde.

Jede Streicrimasse aus den obengenannten beiden

Gruppen wurde auf eine Standardprobe eines leichten Druckpapiers aus Zeliulosefasern mit einem Flächengewicht von 10.89 kg/Ries (35,5 g/m-¹) aufgetragen. D.ese Aufstriche wurden sorgfältig (unter Verwendung der Laboratoriums-Streichmaschine nach dem Messer-

stnch-Verfahren) in einer gleichmäßigen Dicke so aufgetragen, daß der fertige Strich (nach Trocknung und erneuter Konditionierung bei 25°C und 50% relativer Feuchtigkeit) ein Gewicht von nahezu 7,4 g/m-¹ pro Seite hatte. Nach der Trocknung und erneuten Konditionie-

rung wurden die gestrichenen Prüfblätter zwischen Stahl- und Baumwollwalzen bei 66⁰C bei einem Druck im Walzenspalt von 148,3 kg/cm Breite der Walze bei zwei Durchgängen für jede gestrichene Seite überka· landnert.

Die Oberflächenfestigkeit der fertiggestellten kalandnerten Aufstriche aus den oben beschriebenen beiden Gruppen auf der Filzseite des Papiers wurden dann nach der TAPPI-Prüfmethode RC-6 gemessen. Es wurde gefunden, daß der mit 17 Teilen Stärkebinder pro

100 Gew.-Teile des Gemisches von Kaolin und vernetztem Harz (9 :1) genau der Oberflächenfestigkeit des Aufstrichs hatte, der 15 Teile StärKebinder pro 100 Oew.-Teile des ausschließlich aus Kaolin bestehenden Pigments enthielt. Beide Oberflächenfestigkeiten waren

hoher als der Zug bei Dennison Wax Nr. 5. Diese be.den Aufstriche wurden daher für den direkten Vergleich der optischen Eigenschaften und der drucktechnischen t.genschaften gewählt, um die relativen Vorteile der beiden Pigmentsysteme zu ermitteln.

Die Zusammensetzung der Bindemittel- und Pigmenteststotfe in diesen beiden Streichmassen sind in der folgenden Tabelle genannt.

Tabelle 1
Feststoffe in den Streichmassen

Probe Nr.
9-2B 11 5B

100
0

15
55%

90
10

17

52%

Kaolingehalt, Gew.-%

Harzpigment gemäß Beispiel B
Gew.-Teüe

Bindemittel auf Basis von oxydierter
Starke, Gew.-Teile

Gewichtsprozent Feststoffe in der
wäßrigen Aufschlämmung

Die optischen Eigenschaften der Aufstriche wurden SiSLJht ^fo!|^enden Methoden bestimmt: TAPPI dir ΪΖ Γ*^ΤΑ80-*-«⁵ «" Messung von 75% Glanz zur M« ü^enJ?^{apiere: TAPPI} Standard-Test T-452 zur Messung des Glanzes der gestrichenen Papiere (bei

Licht mit einer Wellenlänge von 457 ΐημ); TAPPI-Standard Test T-425-QS-60 unter Verwendung eines Bauschund -Lomb-Opazimeters zur Messung der Reflexion des ungestrichenen Standardpapiers auf einer standardweißen und schwarzen Unterlage (Rr.« und Rm)und jeder gestrichenen Probe auf dem gleichen Hintergrund (7?(/Miund R(I'b)- Aus den letztgenannten Messungen wurde das Kontrastverhältnis /?< /· r/Ri pw als Maß der Opazität jedes gestrichenen Papierblattes berechnet. Ferner wurde unter Verwendung der Reflexionswertc sowohl des gestrichenen als auch ungestrichenen Papiers, der bekannten Kubelka-Munk-Theorie und der Gleichungen für die Lichtstreuung das Streuvermögen des Aufstrichs selbst berechnet. So wurden Berechnungsverfahren, wie sie von Harold B. Clark und Howard L. Ramsey in ihrem Vortrag bei der 16. Paper Coating Conference in Portland, Oregon am 9. 5. bis 13.5.1965 beschrieben wurden (Sonderdrucke hiervon wurden von Tappi veröffentlicht) angewandt, um die spezifische Streuung zu ermitteln, die durch ein Strichgewicht von 1,85 g/m² Papier bei gleichmäßiger Verteilung erhalten wurde.

Schließlich sind am Ende der folgenden Tabelle 2 auch die Sheffield-Glättezahlen für die Filzseite der gestrichenen Papiere, gemessen gemäß dem TAPPI-Test RC-360, und die Ergebnisse der Ermittlung der Bedruckbarkeit für jeden Typ des gestrichenen Papiers angegeben, wenn dessen Filzseite dem K & N-Druckfarbentest (beschrieben in TAPPI-Standard RC-19) unterworfen wurde. Es ist zu bemerken, daß alle in der folgenden Tabelle angegebenen gemessenen Zahlenwerte Durchschnitte mehrerer Beobachtungen mehrerer Proben jedes gestrichenen Papiers darstellen.

Tabelle 2

Vergleich der Eigenschaften von gestrichenen Papieren (nach dem Kalandrieren)

Verglichene Eigenschaft

Sirichauftrag auf Papier 9-2B Π-5Β

75°-Glanz (% vom Standard)
B & L-Reflexionswerte:

Rp-u (ungestrichen über
weiß)

Rr-B (ungestrichen über
schwarz)

Rpi'-w (gestrichen über weiß)

Rn-B (gestrichen über

schwarz)

Kontrastverhältnis
(Rpc-Bt Rpc-w) Weißgehalt (% des Standards) Sc (spezifisches Streuvermögen des Aufstrichs pro Pound/Ries) Glätte (Sheffield-Werte) K & N-Tmtentest:

(a) Tintenabsorption

(b) Visuelle Bewertung von Oberflächenfehlern

31	30	gleichwertig gleichwertig
0,7243	0,7243
0,6084	0.6084
0,7469 0,6820	0,7667 0,7007
0.913	0,914
*702* 0.1190	71,6 0.1313
25	25

Die vorstehenden Werte zeigen, daß das Pigmentsystem aus 9 Teilen Kaolin und 1 Teil des als Hilfspigment dienenden Harzes eine Papierstreichmasse ergab, die ein wesentlich höheres Streuvermögen als das ausschließlich aus Kaolin bestehende Pigment hatte, und daß diese Überlegenheit sich in erste. Linie ii verbessertem Weißgehalt des gestrichenen Papier bemerkbar macht. In jeder anderen Hinsicht einschließ lieh des K & N-Tintentests waren die beiden gestriche nen Papiere völlig gleichwertig.

Beispiel 2

:o Verwendung des gemäß Beispiel A hergestellter vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzes als Pigmen für Papierstreichmassen

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurde:

is Papierstreichmassen mit verschiedenen Verhältnissei von oxydierter Stärke als Bindemittel zu Pigment ii zwei Gruppen hergestellt, wobei in der ersten Gruppe nur Kaolin als Pigment und in der zweiten Gruppe eint Pigmentkombination verwendet wurde, die aus 91 Gew.-Teilen des gleichen Kaolins und 7 Gew.-Teilen de: gemäß Beispiel A hergestellten Harzpigments bestand Ebenso wie in Beispiel 1 wurden Standardpapierprober mit diesen verschiedenen Streichmassen gestrichen. Di< erhaltenen gestrichenen Proben wurden nach derr gleichen allgemeinen Verfahren getrocknet und fertig gestellt, wobei jedoch stärker kalandriert wurde (dre Durchgänge pro Seite bei 66°C und 250 kg/cm).

Bei der Prüfung der Oberflächenfestigkeiten diese: verschiedenen Aufstriche auf der Filzseite des Papier; nach dem TAPPl-Test RC-6 wurde gefunden, daß die beiden in der folgenden Tabelle genannten Aufstriche ir dieser Hinsicht gleichwertig waren. (Beide Oberflächen· festigkeiten lagen über dem Zugwert von Dennisor Wax Nr. 7.)

Tabelle 3

Feststoffe in den Streichmassen

	Probe	Nummer
	14.2B	13-1 B
Kaolingehalt, Gew.-Teile	100	93
Harzpigment gemäß Beispiel A,	0	7
Gew.-Teile
Oxydierte Stärke als Bindemittel.	17	22
Gew.-Teile
Feststoffe in der wäßrigen Auf	58	52
schlämmung, Gew.-%

Die optischen Eigenschaften und Oberflächeneigen schäften der beiden obengenannten Streichmasser wurden bestimmt, nachdem 5,92 g Fertiggewicht prc Seite pro m² auf beide Seiten von Standard-Testpapiet aufgebracht worden waren und jede gestrichene Seite dreimal zwischen Stahl- und Baumwollwalzen bei 66° C und einem Druck im Walzenspalt von 250 kg/cm Walzenbreite satiniert worden war.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind nachstehend in Tabelle 4 angegeben. Die hier genannten Werte wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Testmethoden ermittelt wobei jedoch in diesem Fall der Weißgehalt (Helligkeit) der gestrichenen Blätter mit dem Bausch- und -Lomb-Opazimeter bestimmt wurde, wobei das zu prüfende Papier mit einem Stapel von Blättern hinterlegt war. wie im Handbuch von Bausch und L ο m b beschrieben.

Tabelle 4

Vergleich der Eigenschaften von gestrichenen Papieren (nach dem Kalandrieren)

Eigenschaft

Aufstrich auf

Papier

14-2B 1 3-1B

75°-Glanz (in % des Standards) 47
B & L-Reflexionswerte

44

Rp-w (ungestrichenes	0.7317	0,7317
Papier/weiß)
Rp-H (ungestrichenes	0,5947	0,5947
Papier/schwarz)
Rix-w (gestrichenes Papier/	0,7550	0.7568
weiß)
Rpc-b (gestrichenes Papier/	0,6741	0,6796
schwarz)
Kontrastverhältnis	0,893	0,898
(Rn--H/Rn--n)
Weißgehalt (% des Standards)	72,6	72.9
Sc" (spezifisches Streuvermögen	0,1100	0,1200
des Aufstrichs pro Pound/Ries)
Glätte (Sheffield-Werte)	32	28
K & N-Tintentest:
(a) Tintenabsorption	gleichwertig
(b) visuelle Bewertung von	gleichwertig
Oberflächenfehlern

re angegeben sind. Analoge Ergebnisse werden aucl erhalten, wenn andere übliche feinieilige anorganisch! Pigmente anstelle des im vorstehenden Beispie verwendeten Kaolins verwendet werden.

Weitere Versuche mit anderen pulverförmigei vernetzten Harnstoff-Formaldehydharzen mit verschie dener Oberfläche und Agglomeratgröße ergaben, dal: das ideale Produkt für die Verwendung in dieser Papierstreichmassen eine spezifische Oberfläche vor etwa 50 bis 75 m²/g, eine mittlere Agglomeratgrößt zwischen etwa 2,0 und 3,5 μ und ein Absorptionsvermo gen für wäßrige Stärkelösung von etwa 3,0 bis 4,4 g/g haben sollte.

Beispiel 3

Verwendung von Streichmassen, die das Harz von Beispiel A enthalten, als Vorstrich und als Decksirich und Vergleich mit bekannten Streichmassen

Unter Verwendung von hydroxyäthylierter Stärke aN Bindemittel wurden Streichmassen aus den in Tabelle genannten Bestandteilen hergestellt.

Tabelle 5

Feststoffe in den Streichmassen

Die vorstehenden Werte zeigen nur eine geringe Verbesserung des Weißgehalts für den Testaufstrich 13-1B (der das Kombinationspigment enthielt), jedoch wird immer noch eine bedeutende Verbesserung des spezifischen Streuvermögens wie in Beispiel 1 erzielt. Im vorliegenden Fall macht sich der praktische Nutzen in erster Linie in dem Anstieg des Koritra.stvcrhältnisses des gestrichenen Papiers bemerkbar. Dies ist sehr bedeutsam, da nur 5,19 g der Streichmasse 13-IB pro m^: pro Seite erforderlich waren, um die gleiche Opazität wie mit 5.92 g pro Seite pro m² der Vergleichsstreichmasse 14-2B (ausschließlich Kaolin als Pigment) zu erzielen.

Die Ergebnisse des 75°-Gianztests. der Ermittlung der Glätte und des Tintentests zeigen, daß die beiden gestrichenen Papiere ungefähr die gleichen drucktechnischen Eigenschaften haben. Dies wurde völlig bestätigt durch einen direkten Vergleich von Volltondrucken und Rasterdrucken mit 120 Strichen auf einer Vandercook-Presse unter Verwendung von hitzehärtender Magenta-Druckfarbe.

Der Testaufstrich 13-1B des vorstehenden Beispiels, der mit der Kombination von 93 Teilen Kaolin und 7 Teilen Harzpigment hergestellt worden war. wurde umformuliert indem anstelle der ursprünglich als Bindemittel verwendeten oxydierten Stärke eine hydro xyäthylierte Stärke verwendet wurde. Der äquivalente Aufstrich (als Oberflächenfestigkeit besser als Dennison Wax Nr. 7 im TAPPI-Test RC-6) enthielt 18 Teile Bindemittelfeststoffe pro 100 Teile Gesamtpigmentfestftoffe und etwa 50% Gesamtfeststoffe in der geschlämmten Streichmasse. Mit Papieren, die mit dieser veränderten Streichmasse in der oben beschriebenen Weise gestrichen und den gleichen Prüfungen unterwor fen wurden, wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten, die in TaOeIIe 4 fur die mit der «rsprüngiichen Streichmasse 13-IB gestrichenen Papie

1'rnK··	ViMlIU	JA
H-2A	18-
!OO	^2
0	8	3
18.J	1«.
53%	46'

Kaolin, Gew.-Teile

Harzpigment von Beispiel A.

Gew.-Teile

Hydroxylicrte Stärke. Gew.-Teile Feststoffe in der wäßrigen

Aufschlämmung. Ge\v.-°/o

Standardprüfpapier mit einem Flächengewicht von 35,5 g/m² wurde sorgfältig mit den obengenannten Streichmassen nach den folgenden drei verschiedenen Methoden gestrichen:

Bei dem ersten Papier wurde die Streichmasse 19-2A

4< beidseitig in einer solchen Menge aufgetragen, daß ein fertiggestelltes gestrichenes Papier mit 5.93 g/m· (fertiges Strichgewicht) auf jeder Seite erhalien wurde. Bei dem zweiten Papier wurde die Streichmasse I8-3A in der gleichen Weise aufgetragen. Bei dem dritten

so Papier wurde jede Seite des Papiers zuerst mit etwd 3.56 g/m-' der Streichmasse !8-3A und anschließend mr. einer Deckschicht von etwa 2.37 g/m² der Streichmasse 19-2A beschichtet. Alle drei gestrichenen Papiere wurden nach der Trocknung und der erneuter

«; Konditionierung zwischen Baumwoll- und Stahl*aize: mit zwei Durchgängen pro Seite bei 66°C und einerr, Druck im Walzenspalt von 214 kg/cm Walzenspalt kalandriert.

Die gemittelten Ergebnisse der optischen Eigenschaf ten und sonstigen Eigenschaften, die an diesen drei verschiedenen Papieren ermittelt wurden, sind nächste hend in Tabelle 6 angegeben. Die gleichen Prüfmetho den wie in Beispiel 6 wurden angewandt, wobei jedix:h die Druckfarbenabsorption beim K & N Druckfarben test durch tatsächliche Messung des Reflex.ons wertes in % Y (grün) mit Hilfe eines Color-Eye-Instruments ermittelt wurde, nachdem die Druckfarbe in üblicher Weise aufgebracht und abueu.n..-ht u..-.rri.n ,. ·.,

Tabelle 6

Vergleich von gestrichenen Papieren (nach dem Superkalandrieren)

Verglichene Eigenschaft Streichmasse auf dem Papier

19-2A 18-3A

18-3A und 19-2A

Dennison-Wax Nr. (Maximum) 75°-Glanz (in % des Standards) B & L-Reflexionswerte:

Rp-w (ungestrichen/weiß)

Rp-B (ungestrichen/schwarz)

Rpc- w (gestrichen/weiß)

Rpc-B (gestrichen/schwarz)

Kontrastverhältnis (Rpc-b/Rpc-w) Weißgehalt (% des Standards) Sc (spezifisches Streuvermögen) Glätte (Sheffield-Werte)
K & N-Druckfarbentest:

(a) Druckfarbenabsorption

(b) Visuelle Bewertung von Oberflächenfehlern

8	7	8
46	40	44
0,7317	0,7317	0,7317
0,5947	0,5947	0,5947
0,7545	0.7634	0,7557
0,6684	0,6864	0,6718
0,886	0,899	0,889
72,3	73,7	72,5
0,0970	0,1260	0,1030
33	35	28
39%	34%	50%
gleichwertig		weniger

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die Streichmasse, die das feinteilige vernetzte Harnstoff-Formaldehydharz als Hilfspigment enthält, vorteilhaft entweder als einzelner gleichmäßiger Aufstrich von voller Dicke oder in einem ungleichmäßigen mehrschichtigen Aufstrich auf Papier verwendet werden kann. Zvar werden in bezug auf Streuvermögen, Opazität und Weißgehalt mit einem einzigen gleichmäßigen Aufstrich maximale Werte erzielt, jedoch lassen die vorstehenden Werte erkennen, daß zuweilen eine bessere Abstimmung bei anderen Eigenschaften wie Glanz, Glätte und Bedruckbarkeit durch Verwendung eines heterogenen mehrschichtigen Aufstrichs erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Streichmassen für Papier, Pappe, Karton oder dergleichen aus einer wäßrigen Aufschlämmung von anorganischen Pigmenten und Harnstoff-Formaldehydharzen, in der ein polymeres Bindemittel gelöst oder dispergiert ist dadurch gekennzeichnet, daß der Pigmentanteil aus einem Hauptanteil anorganischer Pigmente einer mittleren Teilchen- ι ο größe von weniger als 2 μ und zu 2 bis 25 Gew.% aus einem feinteiligen, im wesentlichen wasserunlöslichen, hochvernetzten Harnstoff-Formaldehydharz einer spezifischen BET-Oberfläche von wenigstens 15 m²/g besteht.

2. Streichmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteüige vernetzte Harnstoff-Formaldehydharz 3 bis 15% des Gesamtgewichts der vorhandenen feinteiligen Pigmentfeststoffe ausmacht.

3. Streidimassen nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das feinteüige vernetzte Harnstoff-Formaldehydharz eine spezifische BET-Oberfläche von wenigstens 25 m'/g und ein Schüttgewicht von weniger als 0,1 g/cm'hat.

4. Streichmassen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteüige vernetzte Harnstoff-Formaldehydharz eine spezifische BET-Oberfläche von 50 bis 75 m²/g. eine mittlere Agglomeratgröße zwischen 2,0 und 3,5 μ und ein Absorptionsvermögen für wäßrige Stärkelösungen zwischen 3,0 und 4,4 g/g hat.

5. Streichmassen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu etwa 15 bis 60 Gew.% aus feinteiligen Pigmenten besteht und etwa 4 bis 35 Gew.% Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmente, enthält.

6. Streichmassen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Pigmentanteil überwiegend aus feinteiligem Kaolin besteht.

7. Streichmassen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichne*, daß sie Stärke oder modifizierte Stärke in einer Menge von 10 bis 30 Gew.%, bezogen auf den Pigmentanteil, enthalten.

8. Verwendung der Streichmassen nach Anspruch 1 bis 7 in Mengen von wenigstens 1.48 g/m² auf ein Rohpapier eines Gewichts von vorzugsweise 26.6 bis 89 g/m-.