DE2339990C2 - Coating compositions for paper and their use - Google Patents
Coating compositions for paper and their useInfo
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Description
In neuerer Zeit wurden beträchtliche Fortschritte beim Offset-Mehrfarbendruck mit hoher Druckleistung erzielt. Für dieses Hochleistungsdruckverfahren besteht ein dringender Bedarf an einem Pigmentbindemittel mit verbesserten Eigenschaften zur Verarbeitung und zum Beschichten von Papier. Zu diesem Zweck wurden als Bindemittel Stärke, Casein sowie Latices aus Copolymerisaten verwendet.Recently, significant advances have been made in high-performance, multi-color offset printing. For this high-performance printing process, there is an urgent need for a pigment binder with improved Properties for processing and coating paper. For this purpose, Binders starch, casein and latices made from copolymers are used.
Zum Offsetdruck von Papierbahnen sind Latices erforderlich, die ausgezeichnete Naßaufnahmeeigenschaften und Beständigkeit gegen Bläschenbildung neben anderen Eigenschaften aufweisen müssen. Das beschichtete Papier für Offsetdruck wird in Form von Roll?·.»ausgeliefert und unterscheidet sich von beschichtetem Papier, das in einzelnen Bogen bedruckt werden soll, und das in Planbogen ausgeliefert wird. Es wurde bereits eine Vielzahl von verbesserten synthetischen Copoiymerisaten untersucht und in weitem Umfang zur Herstellung von mit Pigment beschichtetem Papier verwendet, z. B.For offset printing of paper webs, latices are required which have excellent wet absorption properties and resistance to blistering, among other properties. That coated Paper for offset printing is delivered in the form of a roll? ·. » and differs from coated paper that is to be printed on in individual sheets and that in Plan sheet is delivered. A variety of improved synthetic copolymers have already been made studied and widely used in the manufacture of pigment coated paper, e.g. B.
Copolymerisate aus Butadien, Styrol sowie einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure und Copolymerisate aus Butadien, Methylmethacrylat und einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure. Diese Copolymerisate besitzen jedoch verschiedene Nachteile, weshalb sie als Bindemittel zum Beschichten von Papierbahnen für Offset-Druck ungeeignet sind. Beispielsweise haben einige herkömmliche Latices aus synthetischen Copoiymerisaten eine günstige Wasserbeständigkeit und gute Aufnahmebeständigkeit, sie sind jedoch unbefriedigend hinsichtlich Offset-Druckfarbenübertragung und Bläschenbeständigkeit. Einige andere Latices aus synthetischen Copoiymerisaten haben eine gute Offset-Druckfarberrübertragbarkelt und befriedigende Bläschenbeständigkeit, jedoch eine sehr schlechte Wasser- und Aufnahmebeständigkeit.Copolymers of butadiene, styrene and an olefinically unsaturated carboxylic acid and copolymers Butadiene, methyl methacrylate and an olefinically unsaturated carboxylic acid. These copolymers have however, various disadvantages, which is why they are used as a binder for coating paper webs for offset printing are unsuitable. For example, some conventional synthetic copolymer latexes are inexpensive Water resistance and good recording resistance, but they are unsatisfactory in terms of offset ink transfer and bubble resistance. Some other synthetic copolymer latices have good offset ink transferability and satisfactory bubble resistance, but very good poor water and absorption resistance.
Beim Druck wird die Druckfarbenübertragbarkeit Im allgemeinen von der Art und der Menge des Pigmentbindemittels und der Rauhigkeit des Pigments beeinflußt, und sie hängt von den Eigenschaften der Beschichtungsschicht auf dem Papier ab. Bei großen Pigmentteilchen wird die Oberfläche des beschichteten Papiers porös, wodurch der Glanz und die Glätte der beschichteten Oberfläche leidet. Dies kann zu einem vermehrten Eindringen der Durckfarbe in das beschichtete Papier und zu einer größeren Menge der übertragenen Druckfarbe führen, andererseits wird auch die DruckSVybenübertragbarkeit unregelmäßig. Mit zunehmendem Pigmentbindemittelgehalt nimmt die Menge der übertragenen Druckfarbe ab und das Ausmaß der in das Papier eindringenden Druckfarbe wird verringert. Dies bedeutet, daß die Art des jeweils als Pigmentbindemittel für Paplerbeschlchtungsmassen verwendeten Latex aus einem synthetischen Copolymerisat sehr abhängig Ist von der Absorption von Wasser durch das beschichtete Papier und der Porosität der Beschlchtungsschicht. Somit spielt derWhen printing, the ink transferability Im generally influenced by the type and amount of pigment binder and the roughness of the pigment, and it depends on the properties of the coating layer on the paper. For large pigment particles the surface of the coated paper becomes porous, reducing the gloss and smoothness of the coated paper Surface suffers. This can lead to increased penetration of the printing ink into the coated paper and to it lead to a larger amount of the transferred ink, on the other hand, the printing ink transferability also becomes irregular. As the pigment binder content increases, so does the amount of ink transferred and the amount of ink penetrating the paper is reduced. This means that Art each as a pigment binder for Paplerbeschlchtungsmassen The latex used from a synthetic copolymer is very dependent on the absorption of water through the coated paper and the porosity of the size layer. So the
*>° Latex eine wichtige Rolle hinsichtlich der Übertragbarkelt und der Eindringgeschwindigkeit der Druckfarbe,*> ° Latex plays an important role in terms of transferability and the penetration speed of the printing ink,
Beim Offsetdruck von Papierbahnen muß die aufgedruckte Druckfarbe praktisch augenblicklich nach dem Autbringen trocknen. Daher sind Offset-DrucKmaschlnen zum Bedrucken von Papierbahnen Im Gegensatz zu Offset-Druckmaschlnen zum Bedrucken von Planbogen mit bei hohen Temperaturen und In hoher Geschwindigkeit arbeitenden Trocknern ausgerüstet. Das TrocknenWhen offset printing paper webs, the printed Ink dry virtually instantly after application. Therefore offset printing machines are for printing paper webs In contrast to offset printing machines for printing flat sheets with at high temperatures and in high speed working dryers. The drying
der aufgedruckten Druckfarbe mit diesen Trocknern kann zur Bildung von Bläschen an beiden Seiten des bedruckten Papiers führen. Dieses Phänomen wird besonders beobachtet, wenn bei der Anwendung von hohen Temperaturen auf das bedruckte Papier gleichzeitig das Wasser im beschichteten Papier verdampft, wodurch der Dampfdruck größer ist als die Innenfestigkeit des beschichteten Papiers. Wenn beim Bedrucken im Papier Bläschen gebildet werden, erleidet es eine Qualitätseinbuße. Die Bildung von Bläschen hängt in großem Ausmaß von der Porosität der beschichteten Schicht auf dem Papier, dem Wassergehalt im Papier und bzw. oder der Innenfestigkeit des beschichteten Papiers ab. Wenn die Innenfestigkeit des Papiers größer ist als der beim Trocknen des Papiers erzeugte Dampfdruck, bilden sich gewöhnlich nur wenige Bläschen. Um die Innenfestigkeit des Papiers jedoch zu erhöhen, muß Papierbrei sehr guter Qualität verwendet werden. Ferner wäre es nützlich, den Wassergehalt im Papier und somit auch den Innendampfdruck zu vermindern, der bei Anwendung eines Trockners erzeugt s1rd. Dieser Versuch würde jedoch nicht vollständig befriedigend ausfallen, weil es schwierig Ist, das auf diese Weise hergestellte Papier in gut geformten Rollen auszuliefern und der niedrige Wassergehalt auch die Maßhaltigkeit des Papiers verschlechtert. Die Verwendung von Pigment mit groben Teilchen kann die Porosität des Papiers verbessern und gestattet damit auch eine Verminderung des Innendampfdrucks, doch würde sein Glanz, die Brillianz des Druckes und die Naßaufnahmebeständigkeit verschlechtert werden. Zur Verbesserung der Verhinderung der Bläschenbildung des beschichteten Papiers ist es daher wichtiger und zweckmäßiger, ein PigmentbindemiUel m!S günstiger Beständigkeit gegen Bläschenbtlüung zu verwenden, als die Festigkeit des Papiers selbst zu erhöhe und bzw. oder ein spezielles Pigment zu verwenden.The ink printed with these dryers can cause bubbles to form on both sides of the with printed paper. This phenomenon is particularly observed when using high temperatures on the printed paper at the same time the water in the coated paper evaporates, whereby the vapor pressure is greater than the internal strength of the coated paper. If when printing If bubbles are formed in the paper, the quality of the paper will deteriorate. The formation of vesicles depends in large part Extent of the porosity of the coated layer on the paper, the water content in the paper and / or the internal strength of the coated paper. When the internal strength of the paper is greater than that of the When the paper dries, it creates vapor pressure, usually only a few bubbles form. About the internal strength however, to increase the size of the paper, very good quality pulp must be used. It would also be useful to have the To reduce the water content in the paper and thus also the internal vapor pressure when using a Dryer generates s1rd. However, this attempt would not be entirely satisfactory because it is difficult Is to deliver the paper made in this way in well-formed rolls and the low water content the dimensional accuracy of the paper also deteriorates. The use of pigment with coarse particles can die Improve the porosity of the paper and thus also allow a decrease in the internal vapor pressure, but would be its gloss, the brilliance of the print and the resistance to wet pick-up to be worsened. To improve the prevention of blistering of the On coated paper, it is therefore more important and more useful to use a pigment binder with better resistance to use against vesicle bleeding than to increase the strength of the paper itself and / or to use a special pigment.
In der DE-OS 2161408 ist eine Latexmasse zur Behandlung von faserartigen Materialien beschrieben. Diese Latexmasse soll die Bindefestigkeit von faserförmigen Produkten verbessern und dabei das Aussehen und die Absorptionseigenschaften der behandelten Faserprodukte so wenig wie möglich verändern.In DE-OS 2161408 a latex composition is for Treatment of fibrous materials described. This latex mass is said to have the bond strength of fibrous Products while improving the appearance and absorption properties of the treated fiber products change as little as possible.
In der DE-OS 14 95 428 ist ein Mlschpolymerlsat-Latex als Trägermittel für Überzugsmassen mit verbessertem Geruch und verbesserter Viskosität beschrieben.In DE-OS 14 95 428, a Mlschpolymerlsat latex is described as a carrier for coating compositions with improved odor and improved viscosity.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsmasse für Papier zu schaffen, die günstige Eigenschaften hinsichtlich der Verhinderung der Bläschenbildung der Druckfarbenübertragung beim Mehrfarben-Offsetdruck, Wasserbeständigkeit und Aufnahmebeständigkeit besitzt. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse für Papier gelöst.The object of the invention is to provide a coating compound for paper that have favorable properties in terms of preventing the formation of bubbles Has ink transfer in multi-color offset printing, water resistance and recording resistance. This object is achieved by the coating composition for paper according to the invention.
Die Erfindung betrifft somit den In den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.The invention thus relates to the claims featured item.
Vorzugsweise beträgt der Gelgehalt des Copolymerisate höchstens 40 Gew.-56.The gel content of the copolymer is preferably at most 40 wt. 56.
Das Copolymerlsat besteht aus einem Solanteil, der löslich In Benzol ist und einem Gelanteil, der In Benzol unlöslich Ist. Unter Gelgehalt des Copolymerisats wird der Gehalt des Gelanteils in Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Copolymerisats, d. h. das Gesamtgewicht von Solanteil und Gelanteil verstanden.The copolymer consists of a sol part, which is soluble in benzene, and a gel part, which is in benzene Is insoluble. The gel content of the copolymer is the content of the gel fraction in% by weight based on the Weight of the copolymer, d. H. understood the total weight of the sol part and gel part.
Zur Bestimmung des Gelgehalts des Copolymerisats wird der Solgehalt eines Latexfilms bestimmt und daraus der Gelgehalt des Copolymerisats berechnet. Ein Latexfilm (1 g), der durch Trocknen des Copolymerisats bei Raumtemperatur erhalten wurde, wird in 400 ml Benzol gelöst. Nach 48stündlgem Stehenlassen wird die Lösung mit einem Filterpapier Nr. 2 filtriert, wobei der Gelanteil im Filter bleibt. Das Filtrai wird bei 70° C getrocknet und der Solgehalt bestimmt. Die Differenz zwischen dem Gewicht des Latexfilmes (1 g) und dem Solgehalt ergibt den Gelgehalt.To determine the gel content of the copolymer, the sol content of a latex film is determined and from this the gel content of the copolymer is calculated. A latex film (1 g), which by drying the copolymer at Room temperature was obtained, is dissolved in 400 ml of benzene. After standing for 48 hours, the solution becomes filtered with a No. 2 filter paper, the gel portion remaining in the filter. The Filtrai is dried at 70 ° C and the sol content is determined. The difference between the weight of the latex film (1 g) and the sol content results the gel content.
Die Beschichtungsmasse der Erfindung hat verbesserte Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer Verhinderung zur Bildung von Bläschen, der Übertragung von Mehrfarben-Olfsetdruckfarbe, der WasserbestSndi^keitThe coating composition of the invention has improved properties, particularly in terms of its prevention for the formation of bubbles, the transfer of multicolor olfactory printing ink, the water resistance
ίο und der Aufnahmebeständigkeit.ίο and persistence of recording.
Die Diolefinkomponente des Copolymerisats ist vorzugsweise Butadien oder Isopren. Dieses Monomer wird in einer Menge von 24,5 bis 50 Gewichtsteilen verwendet, um ein Copolymerisat mit den entsprechenden EIastMtätseigenschaften zu ergeben. Bei Verwendung geringerer Mengen an Monomer wird nicht die erforderliche Elastizität erhalten, wodurch die Klebfestigkeit des Copolymerisats leidet. Bei Verwendung größerer Mengen an der Diolefinkomponente wird das Copolymerisat zu weich, so daß es die erforderliche Wasserbeständigkeit nicht besitzt.The diolefin component of the copolymer is preferably butadiene or isoprene. This monomer will used in an amount of 24.5 to 50 parts by weight to produce a copolymer with the appropriate elasticity properties to surrender. If smaller amounts of monomer are used, the required amount will not be achieved Preserved elasticity, as a result of which the adhesive strength of the copolymer suffers. When using larger quantities on the diolefin component, the copolymer becomes too soft, so that it has the required water resistance does not own.
Spezielle Beispiele für die Carbonsäurekomponente des Copolymerisats sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure undltaconsäure. Es können auch die Anhydride und Monoalkylester der Dicarbonsäuren verwendet werden. Durch diese Carbonsäurekomponente wird die Klebeeigenschijft der Beschichtung und die mechanische Festigkeit des Latex erhöht. Im allgemeinen kann in der Beschichtungsmasse auch ein herkömm-Specific examples of the carboxylic acid component of the copolymer are acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, Fumaric acid and itaconic acid. The anhydrides and monoalkyl esters of the dicarboxylic acids can also be used will. This carboxylic acid component improves the adhesive properties of the coating and the mechanical strength of the latex increased. In general, a conventional
JO liches Mittel zum Wasserfestmachen verwendet werden, das mit der Carbonsäure unter Bildung einer vernetzten Struktur reagiert und eine wasserundurchlässige Beschichtung schafft. Die Carbonsäurekomponente wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,5 bis 10JO means to be used for waterproofing, which reacts with the carboxylic acid to form a cross-linked structure and a water-impermeable one Coating creates. The carboxylic acid component is preferably used in an amount of about 0.5-10
Jt Gewichtsteilen verwendet.Jt parts by weight used.
Das olefinisch ungesättigte Monomer, das mit dem Diolefin und der Carbonsäure copolymerisierbar ist, ist z. B. eine monomere aromatische Vinylverbindung wie Styrol, iZ-Methylstyrol oder Vinyltoluol, ein monomeres Acrylat wie Methylacrylat, Äthylacrylat, üutylacrylat, 2-Äthylhexyacrylat, Laurylacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat oder Glycidylacrylat, ein monomeres Methacrylat wie Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat oder Glycidylmethacrylat, Acrylamid, N-Methylolacrylamid oder Acrylnitril. Diese Monomeren lassen sich mit dem Diolefin und der Carbonsäure leicht mischpolymerisieren. Die Monomerkomponente wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 40 bis 75 Ge-The olefinically unsaturated monomer copolymerizable with the diolefin and the carboxylic acid is z. B. a monomeric aromatic vinyl compound such as styrene, iZ-methylstyrene or vinyl toluene, a monomeric Acrylate such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, Lauryl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate or glycidyl acrylate, a monomeric Methacrylate such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate or glycidyl methacrylate, acrylamide, N-methylol acrylamide or acrylonitrile. These monomers can easily be copolymerized with the diolefin and the carboxylic acid. The monomer component will preferably in an amount of about 40 to 75 parts
'" wichtsteilen verwendet. Vorzugsweise wird Styrol oder Methylmethacrylat oder deren Gemisch in einer Menge von mindestens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerkomponente, verwendet.'"is used by weight. Preferably, styrene or Methyl methacrylate or a mixture thereof in an amount of at least about 80% by weight, based on the Total weight of the monomer component, used.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendetenFor the production of those used according to the invention
■'·'· Copolymerlatex wird ein Kettenüberträger verwendet, der nicht nur das Molekulargewicht des Copolymerisats regelt, sondern auch die Bildung einer dreidimensionalen Struktur zwischen den Doppelbindungen In den Ausgangsmonomeren und im bei der Polymerisation gebilde-■ '·' · Copolymer latex a chain transfer agent is used, which not only regulates the molecular weight of the copolymer, but also the formation of a three-dimensional one Structure between the double bonds In the starting monomers and in the
bn ten Polymer verhindert. Durch Verwendung dieser Kettenüberträger kann auch der Gelgehalt des Copolymefisats geregelt werden, wodurch eine Beschichtungsmasse mit ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich Verhinderung der Bläschenbildung und Wasserbeständigkeit bn th polymer prevented. By using these chain transfer agents, it is also possible to regulate the gel content of the copolymer, which results in a coating composition with excellent properties with regard to the prevention of bubble formation and water resistance
b1 beim Offsetdruck von Papierbahnen erhalten wird. Beispiele für geeignete Kettenüberträger sind Acrolein, Methacrolein, Allylalkohol, Thioglykolsäure-2-äthylhexylester, Mercaptane wie Octylmercaptan, n-Dodecylmercap- b1 is obtained in the offset printing of paper webs. Examples of suitable chain transfer agents are acrolein, methacrolein, allyl alcohol, 2-ethylhexyl thioglycolate, mercaptans such as octyl mercaptan, n-dodecyl mercap-
tan, tert.-Dodecylmercaptan, n-Hexadecylmercaptan und gemischte tert.-Mercaptane, Sulfide des Thiuramtyps wie Tetraäthylhylthiuramsulfid, Dipentamethylenthiuramhexasulfid, Halogenalkane wie Tetrakohlenstoff, Methylenchlorid, Tetrabromkohlenstoff und Äthylenbromid, sowie Kohlenwasserstoffe wie Pentaphenyläthan. Der Kettenüberträger kann entweder allein oder im Gemisch verwendet und bei der Polymerisation gleichzeitig oder kontinuierlich zugegeben werden. Der Kettenüberträger kann auch im Gemisch mit einem der eingesetzten Monomeren verwendet werden.tan, tert-dodecyl mercaptan, n-hexadecyl mercaptan and mixed tert-mercaptans, sulfides of the thiuram type such as tetraethylthiuram sulfide, dipentamethylene thiuram hexasulfide, Haloalkanes such as carbon tetrachloride, methylene chloride, carbon tetrabromide and ethylene bromide, and hydrocarbons such as pentaphenylethane. The chain transfer agent can either be used alone or as a mixture used and added simultaneously or continuously during the polymerization. The chain transmitter can also be used in a mixture with one of the monomers used.
Die Menge des Kettenüberträgers ist von besonders großer Bedeutung zur Verringerung des Gelgehalts des erfindungsgemäß verwendeten Copolymers. Bei Verwendung einer größeren Menge des Kettenüberträgers nimmt der Gelgehalt ab. Da jedoch der Gelgehalt auch von verschiedenen anderen Faktoren, wie der Polymerisationstemperatur, dem Umsatz und der Art der Einspeisung der Monomeren abhängt, müssen die anderen Faktoren ebenfalls berücksichtigt werden. Beispielsweise ist die Verwendung einer Menge von etwa 0,6 bis 0,8 Gewichtstcüeri oder mehr eines KettenObenrägers wie Dodecylmercaptan pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an Monomeren ausreichend, wenn die Polymerisation bei einer Temperatur von etwa 50 bis 70° C und bei einem Umsatz von etwa 95 bis 100 Prozent durchgeführt wird. Die Verwendung von etwa 0,1 bis 0,2 Gewichtsteilen dieses Kettenüberträgers kann ausreichen, wenn die Polymerisation bei einer Temperatur von etwa - 5 bis + 10° C und bei einem Umsatz von etwa 60 Prozent durchgeführt wird. Bei höherer Polymerisationstemperatur wird im allgemeinen auch die Menge des verwendeten Kettenüberträgers erhöht. Bie niedrigerem Umsatz kann im allgemeinen auch die Menge des verwendeten Kettenüberträgers verringert werden.The amount of chain transfer agent is of particularly great importance for reducing the gel content of the copolymer used in the invention. When using a larger amount the chain carrier increases the gel content decreases. However, since the gel content also depends on various other factors, such as the polymerization temperature, the conversion and the type of feed depends on the monomers, the other factors must also be considered. For example, the Use an amount of about 0.6 to 0.8 parts by weight or more of a chain sub-carrier such as dodecyl mercaptan per 100 parts by weight of the total amount of monomers sufficient when the polymerization at at a temperature of about 50 to 70 ° C and at a conversion of about 95 to 100 percent. The use of about 0.1 to 0.2 parts by weight of this chain transfer agent can be sufficient when the polymerization carried out at a temperature of about -5 to + 10 ° C and at a conversion of about 60 percent will. At a higher polymerization temperature, the amount of chain transfer agent used also generally increases elevated. At a lower conversion, the amount of chain transfer agent used can generally also be used be reduced.
In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß derartige Copolymerisate mit niedrigem Gelgehalt, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, nicht zum Beschichten von Papier eingesetzt wurden. Nachstehend ist der Geigehalt von handelsüblichen Poly- to merlatices zum Papierbeschichten zusammengefaßt:In this context it must be pointed out that such copolymers with low Gel content, as used according to the invention, was not used for coating paper. Below is the violin content of commercially available polytos merlatices for paper coating summarized:
4545
5050
SB. 023SB. 023
Anmerkung: Sämtliche Latlces enthalten als Hauptbestandteil ein mit einer ungesättigten Carbonsäure modifiziertes Styrol-Butadlen-Copolymerlsat.Note: All latlces contain a modified carboxylic acid as the main component Styrene-butadlene copolymer.
Zur Herstellung der erflndungsgemäß verwendeten Polymerlatlces kann auch ein Emulgator verwendet werden. Geeignete Emulgatoren sind anionaktlve Netzmittel wie Alkalimetallsalze von Alkylsulfaten, Alkylarylsulfonaten oder sulfonierten Alkylestern. Spezielle Beispiele für diese bekannten Emulgatoren sind Natrlumdodecylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, Natrium-di-sek.-butylnaphthallnjul'onat, Natriumdloctylsulfosucclnat, Dlnatrlumdodecyldlphenylätherdisulfonat und dlo Schwefelsäureester hön:;rer Fettalkohole, Alkylarylsullo-An emulsifier can also be used to produce the polymer latices used according to the invention. Suitable emulsifiers are anionic wetting agents such as alkali metal salts of alkyl sulfates and alkyl aryl sulfonates or sulfonated alkyl esters. Specific examples of these known emulsifiers are sodium dodecylbenzenesulfonate, Sodium lauryl sulfate, sodium di-sec-butylnaphthallnjul'onate, Sodium dloctyl sulfosuccinate, sodium dodecyldlphenyl ether disulfonate and dlo Sulfuric acid esters:; rer fatty alcohols, alkylarylsullo-
nate, Alkylnaphthalinsulfonate und ihre Derivate, Alkylsulfonate, Sulfonsäuresalze von Alkylsuccinaten und Sulfonsäureester und Phosphorsäureester von nicht-ionischen Emulgatoren. Nicht-ionische Emulgatoren wie Polyoxyähtylenalkyläther, Polyoxyäthylenalkylphenoläther und Polyäthylenglykole können zusammen mit den anionaktiven Emulgatoren verwendet werden.nates, alkylnaphthalene sulfonates and their derivatives, alkyl sulfonates, sulfonic acid salts of alkyl succinates and sulfonic acid esters and phosphoric acid esters of nonionic emulsifiers. Non-ionic emulsifiers such as Polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenol ethers and polyethylene glycols can be used with the anionic emulsifiers.
Als Polymerisationsinitiatoren können z. B. Persulfate, anorganische Peroxide wie Wasserstoffperoxid, organische Peroxide wie Cumolhydroperoxid, Lauroylperoxid oder Diisobuiylbenzoylperoxid und sogenannte Redox-Katelysatoren verwendet werden, bei denen ein Oxidationsmittel zusammen mit einem Reduktionsmittel wie Natriumhyposulfit oder Rongaiit verwendet wird. Zusammen mit den Emulgatoren und bzw. oder Polymerisationsinitiatoren können auch die verschiedensten Elektrolyte, Polymerisationsbeschleuniger oder Komplexbildner eingesetzt werden, wie sie zur Herstellung von synthetischen Coperimerlatices verwendet werden.As polymerization initiators, for. B. Persulfates, inorganic peroxides such as hydrogen peroxide, organic peroxides such as cumene hydroperoxide, lauroyl peroxide or Diisobuiylbenzoylperoxid and so-called redox catalysts can be used in which an oxidizing agent is used together with a reducing agent such as Sodium hyposulfite or rongaiite is used. Together with the emulsifiers and / or polymerization initiators can also use a wide variety of electrolytes, polymerization accelerators or complexing agents used as they are used for the production of synthetic coperimer latices.
Die Polymerisation kann bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, wenn ein Rc-iox-Polymerisationsinitiator verwendet wird, oder be: r.ohen Temperaturen, wenn andere Polymerisationsinitiatoren verwendet werden. Die Monomeren und bzw. oder die Emulgatoren können während der Polymerisation eingespeist werden. Die Reihenfolge des Einspeisens der Reaktionsteilnehmer und der Reagentien ist jedoch bei diesem Polymerisationsverfahren nicht von entscheidender Bedeutung. Sie hängt von der Art der jeweils verwendeten Verbindungen ab.The polymerization can be carried out at low temperatures when an Rc-iox polymerization initiator is used, or at high temperatures, when other polymerization initiators are used. The monomers and / or the emulsifiers can be fed in during the polymerization. The order in which the reactants are fed and the reagents are, however, not of critical importance in this polymerization process. It depends on the type of connections used.
Sobald die Monomeren bis zu einem entsprechenden Umsatz polymerisiert sind, wird die Polymerisation abgebrochen, und das Reaktionsgemisch kann mit einem Polymerisationsunterbrecher, einem Mittel zur Regelung des pH-Werts und/oder einem Stabilisator versetzt werden. Nach dem Abstreifen der nicht umgesetzten Monomeren kann der erhaltene Copolymerlatex in einem Behälter aulbewahrt werden.As soon as the monomers have polymerized to a corresponding conversion, the polymerization is terminated, and the reaction mixture can be controlled with a polymerization interrupter the pH value and / or a stabilizer. After stripping off the unreacted monomers the obtained copolymer latex can be stored in a container.
Die Verwendung eines Polymerisaticnsun!*rbrechers 1st im allgemeinen bevorzugt, weil hierdurch eine Zunahme des Gelgehalts nach der Polymerisation, z. B. während der Wiedergewinnung der nicht umgesetzten Monomeren, bei der Lagerung oder beim Versand unterdrückt wird. Beispiele für verwendbare Polymerisationsunterbrecher sind Carbamat- oder Thiuramverblndungen, Natrlumthiosulfat, Hydroxylaminsulfat, Hydrochinon und Thioharnstoff. Wenn ein Polymerisationsunterbrecher nicht verwendet wird, kann der Gelgehalt je nach den Lagerungsbedingungen vor der Verwendung auf Werte über 60 Prozent ansteigen, so daß dieses Bindemittel für die Zwecke der Erfindung ungeeignet Ist.The use of a polymeric sun breaker Is generally preferred because it increases the gel content after polymerization, e.g. B. suppressed during recovery of the unreacted monomers, during storage or during shipping will. Examples of polymerization interrupters that can be used are carbamate or thiuram compounds, Sodium thiosulfate, hydroxylamine sulfate, hydroquinone and thiourea. When a polymerization interrupter is not used, the gel content may vary depending on the storage conditions before use Values above 60 percent increase, so that this binder is unsuitable for the purposes of the invention.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Copolymerisa? kann im Gemisch mit einem Pifcinont, einem Pigmentbindemittel und bzw. oder einem üblichen Mittel zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit und bzw. oder anderen Mitteln zum Beschichten von Papier verwendet werden. Als Pigment kann z. B. Ton, Titandioxid, ein Gemisch aus Gips und Aluminiumoxid, ein Gemisch aus Calciumsulfat und Aluminiumsulfat, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid oder Zinkoxid verwendet werden, Als zusätzliches Pigmentbindemittel können z. B. Casein, .Stärke und Stärkederivate oder Polyvinylalkohol verwendet werdan. Beispiele für Mittel zur Erhöhung der Wasserbeständigkeit sind Melamln-Formaldehyd-Kondensate, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate und Polyamidharze.The copolymer produced by the process according to the invention? can be mixed with a Pifcinont, a pigment binder and / or a common means for improving the water resistance and / or other means for Coating paper can be used. As a pigment, for. B. clay, titanium dioxide, a mixture of plaster and Aluminum oxide, a mixture of calcium sulfate and aluminum sulfate, calcium carbonate, aluminum hydroxide or zinc oxide can be used. B. Casein,. Starch and Starch derivatives or polyvinyl alcohol can be used. Examples of agents for increasing water resistance are melamine-formaldehyde condensates, urea-formaldehyde condensates and polyamide resins.
Die Beschlchtungsmassen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus. daß beim Offsetdruck von PapierbahnenThe coating compositions of the invention stand out thereby from. that in the offset printing of paper webs
keine Bläschenbildung auftritt. Ferner sind die Eigenschaften hinsichtlich Wasserbeständigkeit und Übertragung von Druckfarbe beim Olfset-Druck von Papierbahnen wesentlich besser als bei Druckpapier, das mit herkömmlichen Beschichtungsmasscn beschichtet wurde.no blistering occurs. Furthermore, the properties in terms of water resistance and transmission of printing ink in the Olfset printing of paper webs is much better than with printing paper, the one with conventional ones Coating mass was coated.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile beziehen sich auf das Gewicht, solern nichts anderes angegeben lsi.The examples illustrate the invention. Parts are by weight unless otherwise stated lsi.
!3In 10 Liter fassender Autoklav wird mit 32 Teilen Butadien, 55 Teilen Styrol, 10 Teilen Methylmethacrylat, 1,5 Teilen Acrylsäure, 1,5 Teilen Fumarsäure. 0,7 Teilen Natriumbicarbonat, 0,8 Teilen Kaliumpersullat, 100 Tel-3 In a 10 liter autoclave, 32 parts of butadiene, 55 parts of styrene, 10 parts of methyl methacrylate, 1.5 parts of acrylic acid, 1.5 parts of fumaric acid. 0.7 parts of sodium bicarbonate, 0.8 parts of potassium persullate, 100 parts
len Wasser. 1,3 Teilen eines Natrlumalkylbenzolsulfonats sowie eines nachstehend angegebenen Kettenübertrilgers beschickt. Das Gemisch wird 14 Stunden auf 60" C erwärmt und gerührt. Man erhült eine Copolymerlatex. Der Umsatz beträgt 98 Prozent, und es hat sich kein Koagulat gebildet. Die durchschnittliche Teilchengröße des Copolymerisate In der wäßrigen Dispersion betrügt etwa 2,0x 10"7m.len water. 1.3 parts of a sodium alkylbenzenesulfonate and a chain transfer agent indicated below are charged. The mixture is heated to 60 ° C. for 14 hours and stirred. A copolymer latex is obtained. The conversion is 98 percent and no coagulate has formed. The average particle size of the copolymer in the aqueous dispersion is about 2.0 × 10 " 7 m .
In Tabelle I sind die Druckeigenschaften von mit verschledenen Beschlchtungsmassen beschichtetem Papier zusammengefaßt. In der nachstehenden Tabelle enthalten die Copolymerlatlces folgende Kettenüberträger In den angegebenen Mengen:In Table I are the printing properties of various types Summarized Beschlchtungsmassen coated paper. Included in the table below the copolymer latlces the following chain transfer agents in the specified amounts:
Copolymer- Kettenübertrager latexCopolymer chain transfer agent latex
A
B
C
D
EA.
B.
C.
D.
E.
*) in Abständen zugegeben.*) added at intervals.
Gew.-TeileParts by weight
n-Uodecylmercaptan 0,3n-uodecyl mercaptan 0.3
tert.-Dodecylmercaptan 0,6tert-dodecyl mercaptan 0.6
tert.-Dodecylmercaptan 1,2tert-dodecyl mercaptan 1,2
Octylmercaptan *) 1,2Octyl mercaptan *) 1,2
Der Latex E wird bei einer Temperatur von 60° C mit den gleichen Bestandteilen wie die Latices A bis D hergestellt, jedoch ohne einen Kettenüberträger. Der Latex E weist eine Tellchegröße von etwa 2,8 χ 10 7 und einen Gelgehalt von 95 Prozent auf. Der Copolymerlatex F Ist ein Handelsprodukt. Die Latices A, E und F wurden zum Vergleich verwendet.The latex E is produced at a temperature of 60 ° C. with the same components as the latexes A to D, but without a chain transfer agent. The latex E has a size of about 2.8 10 7 and a gel content of 95 percent. The copolymer latex F is a commercial product. Latices A, E and F were used for comparison.
to Unter Verwendung dieser Latices werden Beschichtungsmassen aus folgenden Bestandteilen hergestellt:Coating compounds are made using these latices made from the following components:
BestandteileComponents
Gew.-TelleWeight table
Kaolinkaolin
AluminiumhydroxidAluminum hydroxide
denaturierte Stärkedenatured starch
Latexlatex
Mittel zur Erhöhung .Means of Increase.
der Wasserbeständigkeitthe water resistance
DispergiermittelDispersants
80
20
7
12
0,3580
20th
7th
12th
0.35
0,250.25
Die Beschichtungsmassen werden auf einen Feststoffgehalt von 45 Prozent eingestellt und sodann auf gebleichtem Sulfatpapier aufgetragen. Das beschichtete Papier wird getrocknet und kalandriert. Danach wird das Papier auf seine verschiedenen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind In Tabelle I zusammengefaßt.The coating compositions are adjusted to a solids content of 45 percent and then on applied to bleached sulfate paper. The coated paper is dried and calendered. After that it will Paper examined for its various properties. The results are summarized in Table I.
Eigenschaftenproperties
Copolymerlatlces
ABCCopolymer latices
ABC
Gelgehalt, % Gel content, %
Beständigkeit gegen
NaßaufnahmeResistance to
Wet pickup
Beständigkeit gegen
TrockenaufnahmeResistance to
Dry absorption
Druckfarben-Übertragbarkeit Ink transferability
Beständigkeit gegen
BläschenbildungResistance to
Blistering
Druckgianz, % Pressure Giance, %
Luftdurchlässigkeit,
ml/mlnAir permeability,
ml / mln
Zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Naßaulnahme wird mit dem unbewaffneten Auge des Ausmaß bestimmt, in welchem die Naßaufnahme der Beschichtung erfolgt. Diese Versuche werden mit einem Papierstreifen als Probe durchgeführt, der mit dem Copolymerlatex beschichtet Ist, auf den eine Offet-Druckfarbe mit verhältnismäßig hohem Klebwert mit einer Druckmaschine des RI-Typs bedruckt wurde, und zwar unmiitelbai nachdem das beschichtete Papier durch eine Anfeuehtewalze angefeuchtet wurde.The unarmed eye of the extent is used to determine the resistance to wet ingestion determines in which the wet pick-up of the coating takes place. These experiments are done with a strip of paper carried out as a sample coated with the copolymer latex on which an offset printing ink was applied relatively high adhesive value with a printing machine of the RI type was printed, namely unmiitelbai after the coated paper has been moistened by a moistening roller.
Die Beständigkeit gegen Trockenaufnahme wird mit dem unbewaffneten Auge als Klebelestlgkeit der Beschichtung hinsichtlich des Ausmaßes bestimmt, in welchem die bedruckte Fläche abgenommen wurde. Dieser Versuch wird an beschichtetem Papier durchgeführt, das mit einer handelsüblichen Offset-Druckfarbe in einer Druckmaschine des RI-Typs bedruckt war.The resistance to dry absorption is with the unarmed eye as the adhesive strength of the coating with regard to the extent, in from which the printed area was removed. This experiment is carried out on coated paper, which was printed with a commercially available offset printing ink in an RI-type printing machine.
Die Übertragbarkelt von Druckfarbe beim Offset Druck wird mit dem unbewalTneten Auge auf Grund der Dichte der bedruckten Druckfarbe bestimmt. Das Drukken wird ebenso wie bei der Prüfung der Beständigkeit gegen Naßaulnahme mit einer Druckfarbe mit sehr niedrigem Klebwert durchgeführt, um keine Abnahme von Druckfarbe zu erzeugen.The transferability of printing ink in offset printing is determined with the naked eye on the basis of the density of the printed ink. The printing is as well as when testing the resistance to wet ingestion with a printing ink with a very low Adhesive value carried out so as not to produce any decrease in printing ink.
Die Beständigkeit gegen Bläschenbildung beim Offset-Druck von Papierbahnen wird mit dem unbewaffneten Auge festgestellt. Papierstrelfen werden vorher 2 Tage bei 90 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert. Sodann wird das angefeuchtete Papier mit einer in der Wärme trocknenden Druckfarbe bedruckt und unmittelbar hierauf in einem verbesserten Prüfgerät des Pendeltyps zur Bestimmung vonBläschenl W. A.Wlnk,Tappi,50 (7); 102A (1967)] getrocknet. Dieses Prüfgerät Ist mit einer Heizeinrichtung versehen, um die Probe Innerhalb etwa 1 Sekunde auf 350° C zu erhitzen. Bei diesem Ver-The resistance to bubble formation in offset printing of paper webs is detected with the naked eye. Paper strelfen are 2 days beforehand conditioned at 90 percent relative humidity. Then the moistened paper with one in the Heat-drying printing ink and printed immediately then in an improved pendulum type testing device for the determination of bubbles W. A. Wlnk, Tappi, 50 (7); 102A (1967)]. This tester is with a heater to heat the sample to 350 ° C within about 1 second. With this
1010
such wird die Temperatur auf 180 ± 5" C eingestellt. Die Trocknungsdauer betrügt 1,0 ± 0,1 Sekunden. Das untersuchte Papier hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 7,5 ± 0,5 Prozent. Die Versuchsergebnisse sind Durchschnittswerte von 6 Proben.The temperature is set to 180 ± 5 "C. The The drying time is 1.0 ± 0.1 seconds. The paper tested has a moisture content of 7.5 ± 0.5 percent. The test results are averages of 6 samples.
Die erhaltenen Ergebnisse werden durch Bewertungszahlen von 1 bis 5 ausgedrückt. »1« bedeutet beste Ergebnisse, »5« sehr schlechte Ergebnisse.The results obtained are expressed by rating numbers from 1 to 5. "1" means best Results, "5" very bad results.
Der Druckglanz wird mit einem Glanzmeter an beschichtetem Papier bestimmt, daß mit einer Druckmaschine des RI-Typs mit 0,4 ml einer handelsüblichen Offset-Druckfarbe bedruckt wurde. Das bedruckte Papier wird 1 Tag gelagert und danach untersucht.The print gloss is determined with a gloss meter on coated paper that with a printing machine of the RI type was printed with 0.4 ml of a commercially available offset printing ink. The printed paper is stored for 1 day and then examined.
Die Luftdurchlässigkeit wird mit einem Emilgryner-Porosltätsmesser nach der japanischen Industrleprülnorm JISC-2I1I bestimmt.The air permeability is measured with an Emilgryner porosity knife determined according to the Japanese industrial inspection standard JISC-2I1I.
Wie aus Tabelle I hervorgeht. Ist ein mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse beschichtetes Papier, bei dem ein Copolymerisat mit niedrigem Gelgenalt verwendet wird, wesentlich besser hinsichtlich seiner Beständigkeit gegen Naßaulnahme und Bläschenbildung als die Papiere, die mit herkömmlichen Beschlchtungsmassen beschichtet wurden. Die mit der Beschichtungsmasse A und dem handelsüblichen Latex F beschichteten Papiere haben eine schlechte Beständigkeit gegen Bläschenbildung. Das mit der Beschichtungsmasse E beschichtete Papier hat eine günstige Luftdurchlässigkeit und ziemlich gute Beständigkeit gegen Bläschenbildung, ist '< -doch äußerst unbefriedigend hinsichtlich seiner Beständigkeit gegen Naßaulnahme und Trockenaulnahme und Druckglanzqualität.As can be seen from Table I. If a paper coated with the coating composition according to the invention, in which a copolymer with a low gel content is used, is significantly better in terms of its resistance to wet ingestion and blistering than the papers which have been coated with conventional sizing compositions. The papers coated with the coating compound A and the commercially available latex F have poor resistance to the formation of bubbles. The substrate coated with the coating composition E paper has a favorable air permeability and very good resistance to blistering is, '<-Yes extremely unsatisfactory in terms of its resistance to Naßaulnahme and Trockenaulnahme and print gloss quality.
Gemäß Beispiel 1 werden folgende Copolymerisate aus den in Tabelle II angegebenen Bestandteilen hergestellt:According to Example 1, the following copolymers are prepared from the ingredients given in Table II:
Bestandteile,
Gew.-TeileComponents,
Parts by weight
Copolymerlatlces G HCopolymer latices G H
Mit den erhaltenen fünf Polymerlatices werden gemäß 55 auf die vorstehend beschriebene Weise untersucht wird. Beispiel 1 Beschichtungsmassen hergestellt, mit denen Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt. Papier beschichtet und hinsichtlich seiner EigenschaftenThe five polymer latices obtained are examined in accordance with 55 in the manner described above. Example 1 Coating Compounds Prepared With Which The results are shown in Table III. Paper coated and in terms of its properties
iiii
Eigenschaftenproperties
Copolymerlatlces G Fl 1Copolymer latices G Fl 1
Aus Tabelle III Ist ersichtlich, daß eine Abnahme des Gelgehalts der Polymerlatices zu unerwartet besseren Eigenschaften führt. 2t) From Table III it can be seen that a decrease in the gel content of the polymer latices leads to unexpectedly better properties. 2t)
Zur Bestimmung des Gelgehalts der In der DE-OS 21 61 408 beschriebenen Latexmassen wurde Beispiel 1 dieser Druckschrift nachgearbeitet. Der Gelgehalt des Latex-Copolymerisats betrug dabei 71 Prozent. Der Gelanteil liegt demnach deutlich oberhalb der Ober- >s grenze für das erfindungsgemäße Latexcopolymerisat. In einem weiteren Versuch wurde der Anteil an tert.-Example 1 was used to determine the gel content of the latex compositions described in DE-OS 21 61 408 reworked of this publication. The gel content of the latex copolymer was 71 percent. Of the The gel content is therefore clearly above the upper> s limit for the latex copolymer according to the invention. In a further experiment, the proportion of tertiary
mlajMaii vuii υιομπι^ι ιmlajMaii vuii υιομπι ^ ι ι
von 0,5 auf 1,0 Teile erhöht. Bei dem gemäß Beispiel 1 der DE-OS 2161408 hergestellten Latex-Copolymerlsat veränderte sich der Gelgehalt innerhalb bestimmter Zeit-Intervalle wie nachstehend wiedergegeben.increased from 0.5 to 1.0 parts. In the example 1 the DE-OS 2161408 produced latex copolymer the gel content changed within certain time intervals as shown below.
Tage nach der HerstellungDays after the Manufacturing
nach der Herstellungafter manufacture 1010
3030th
Gelgehalt, % Gel content, %
5252 6666
8383
Aus den ermittelten Werten geht hervor, daß der Gel- der Lagerung bereits nach 10 Tagen beträchtlich angegehalt unmittelbar nach der Herstellung zwar unterhalb stiegen Ist. der erl'indungsgemäßen Höchstgrenze liegt, jedoch bei 35From the values determined it can be seen that the gel has already been considerably retained after 10 days Immediately after manufacture, although it rose below. the maximum limit in accordance with the invention is, however, 35
Claims (12)
0,5 bis 10 Gewichtsteilen (B) und
40 bis 75 Gewichtsteilen (C)24.5 to 50 parts by weight (A),
0.5 to 10 parts by weight (B) and
40 to 75 parts by weight (C)
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