DE2619848C2

DE2619848C2 - Verwendung einer nicht-proteinhaltigen Bindemittelzusammensetzung beim Gießbeschichten von Papier und gießbeschichtete Papierbahn

Info

Publication number: DE2619848C2
Application number: DE19762619848
Authority: DE
Inventors: Gerald Hamilton Ohio Craig; Wilbur Gene Oxford Ohio Evans; Everett Lee Hamilton Ohio Potts jun.
Original assignee: Champion International Corp
Current assignee: Champion International Corp
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-05-05
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS51136731A; BE841488A; CA1092736A; DE2619848A1; GB1514428A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer nicht-proteinhaltigen Bindemittelzusammensetzung für das Gießbeschichten von Papier und eine gießbeschichtete Papierbahn.

Üblicherweise wird Casein, ein proteinhaltiges Material, als hauptsächlicher Klebebestandteil in Bindemittelzusammensetzungen für Gießbsschichtungen von Papier verwendet. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Verwendung von Casein wegen der hohen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit zu umgehen. Wegen der hohen Anforderungen eines für die Gießbeschichtungen von Papier geeigneten Bindemittels ist bis jetzt jedoch kein geeigneter Ersatz für Casein gefunden. Eine der Hauptanforderungen für ein geeignetes Bindemittel bei der Gießbeschichtung ist die Gewährleistung der Ablösung von der Außenfläche einer rotierenden Trommel. In seiner einfachsten Form beinhaltet die Gießbeschichtung das Aufbringen einer wäßrigen Schicht auf einen Papierbogen. Die Beschichtung wird gegen eine rotierende erhitzte Chromfläche gepreßt Während des Verfahrens muß die Schicht im nassen Zustand an der Chromoberfläche kleben und sich ihr anpassen, wohingegen sie beim Trocknen selbstablö-,sende Eigenschaften besitzen muß.

Die Binderzusammensetzung sollte auch ein wirtschaftlich qualitatives Papierblatt ergeben, welches eine hervorragende Druckqualität, Preßverhalten, Blattglanz, Wasserbeständigkeit Falzung und Widerstand gegen Rollen beinhaltet. Es soll auch eine maximale Trommelgeschwindigkeit während des Beschichtungsvorgangs erlauben.

Für das Beschichten von durchlässigen Unterlagen, beispielsweise aus Papier und Pappe, ist es bekannt (DE-OS 19 19 379), dem Überzug dadurch ein verbessertes Aussehen zu geben, daß eine Überzugsmasse verwendet wird, bei der die filmbildende Komponente ein synthetisches organisches Polymer ist, wobei die herkömmlichen Pigmentbindemittel, wie beispielsweise Stärke und Casein, weggelassen werden können. Durch die anstelL der herkömmlichen Stoffe, wie etwa Stärke, verwendeten Elemente werden dabei die Theologischen Eigenschaften, also das Fließvermögen der Überzugsmasse und auch die Wasserhaltbarkeit verbessert.

Die Aufgabe der Erfindung ist darauf gerichtet, die Ablösung von der Außenfläche einer rotierenden Trommel beim Gießbeschichten von Papier durch Verwendung einer nicht-proteinhaltigen Bindemittelzusammensetzung zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine entsprechend geeignete Papierbahn durch Verwendung einer nicht-proteinhaltigen Bindemittelzusammensetzung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäti durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

Für die gießbeschichtete Papierbahn wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 9 enthaltenen Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die verwendete Bindemittelzusammensetzung nicht mehr das Casein benötigt und dadurch die mit dem Gebrauch von Casein als Klebebestandteil verbundenen Probleme der hohen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit behoben sind. Erreicht wird dies dadurch, daß die verwendete nicht-proteinhaltige Bindemittelzusammensetzung modifizierte Stärke und zwei carboxylierte Styrolbutadienlatices aufweist, die sich in der Art und/oder Betrag an Carboxylierung unterscheiden.

Zweckmäßigerweise beinhaltet das erfindungsgemäße Bindemittel die folgenden Bestandteile in einem

wässrigen Medium (Trockengewichtsbasis):

— ein mineralisches Füllmittel aus 35 Teilen Kalziumkarbonat und 15 Teilen eines sog. No. 2 Beschichtungstons, nämlich ein kaolinitischer Ton mit einer Teilchengröße von 82% weniger als 2 μτη.

— 0,5 Teile eines anorganischen Polyphosphatdispergens,

— 0,7 Teile einer organischen Dispergens,

— 3 bis 5 Teile eines modifizierten Stärke,

— 6 bis 8 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße, die von 0,08 bis 0,13 μιη variiert,

— 5 bis 12 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpo-Iymers mit einer Teilchengröße von etwa 0,135 bis 0,165 μπι,

— genügend Ammoniak um einen pH-Wert von 9,5 bis 10 zu erreichen,

— 1,5 bis 1,75 Teile eines öligen Tren.imittels,

— 1,0 Teile Natriumsalz eines säurehaltigen thermoplastischen Pentaerythritesterharzes.

Das Beschichtungsmittel besitzt einen pH-Wert von etwa 9,5 bis 10 und einen Festkörperbestandteil von etwa 55 bis 60%.

Das in der Zusammensetzung verwendete Kalziuinkarbonat beinhaltet vorteilhaft gefälltes Kalziumkarbonat mit einer spezifischen Fläche von 35 000 bis 40 000 cm²/g.

Die bevorzugten als Disperganten verwendeten Polyphosphate sind Hexametaphosphate, wie etwa Natrium-Hexametaphosphat und mit Zink substituierte Hexametaphosphate. Als Dispergens ist eine wässrige Lösung von Natriumpolyacrylsäureester verwendbar.

Die modifizierte Stärke ist von äthylierter, kationischer oder hochamylopektischer Art, wie z. B.

1. Äthylierte modifizierte Stärke

2. Kationische modifizierte Stärke

3. Hoch-amylopektische modifizierte Stärke.

Das ölhaltige Trennmittel kann sulfoniertes Rizinusöl sein.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß die mit den einzelnen Bestandteilen des Bindemittels verbundenen Nachteile durch den durch die Zusammenmischung der individuellen Binderkomponenten erzielten synergistischen Effekt unterbunden oder vermieden werden. Wenngleich Stärke wie ein wärmehärtendes Bindemittel wirkt und die Ablösung von der Gießtrommel unterstützt und Widerstandsfähigkeit gegen Tintenangriff verleiht, ist es nicht wasserfest (eine Eigenschaft, welche eine Beschichtung haben muß). Andererseits wo er Latex, wie ein dispergiertes Styrolbutadienpolymer mit einer Teilchengröße von 0,08 bis 0,13 μπι, weniger als die gewünschten Trommelablöseeigenschaften aufweist, wächst in der Kombination mit der Stärke die Widerstandsfähigkeit gegen Tintenangriff und wird auch die Imprägnierwirkung verstärkt. Während bei einem dispergierten Styrolbutadienpolymer mit einer Teilchengröße von etwa 0,135 bis 0,165 μπι die Blattoberfläche schlecht ist, ergeben sich in Kombination mit Stärke und dem dispergierten Styrolbutadienpolymer mit einer Teilchengröße von 0,08 bis 0,13 μπι die gewünschten Löseeigenschaften. Demgemäß werden durch die Verwendung der Bestandteile innerhalb

ι» des spezifizierten Bereiches die unerwünschten Eigenschaften jeder Komponente unterbunden oder ausgeschlossen und die gewünschten Eigenschaften verstärkt Bei der allgemeinen Aufbereitung des Beschichtungsmittels werden die oben erwähnten Komponenten lediglich einer genügenden Menge Wasser zugegeben, um den gewünschten Gesamtfestkörperbestandteil und den pH-Wert des fertigen Beschichtungsmittels zu ergeben.

Im folgenden sind Beispiele spezifischer Ausführungs-

2» formen der Erfindung aufgeführt.

Beispiel 1

In der oben angegebenen Formel werden 3 Teile äthylierte modifizierte Stärke, d. h. ein säurehydrolysierter Maisstärkeäther; 8 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße von 0,08 bis 0,13 μιη und 8 Teile eines dispergierten Styrolbudadienpolymers mit einer Teilchengröße von etwa 0,135 bis 0,165 μηι verwendet.

Beispiel 2

In der oben angegebenen Formel werden 4 Teile der äthylierten modifizierten Stärke; 8 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße von 0,08 bis 0,13 μιη und 6 Teile eines dispergierlen Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße von etwa 0,135 bis etwa 0,165 μιη verwendet.

Beispiel 3

to In der oben angegebenen Formel werden 5 Teile der äthylierten modifizierten Stärke; 6 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße von 0,08 bis 0,13 μιη und 8 Teile eines dispergierten Styrolbutadienpolymers mit einer Teilchengröße von

etwa 0,135 bis 0,165 μιη verwendet.

Die bevorzugte Zusammensetzung ist diejenige von Beispiel III. Mit dieser Zusammensetzung ist die maximale Wirksamkeit bezüglich der Trommellöslichkeit der Beschichtungen gegeben.

Bei Verwendung der Zusammensetzung bei der Gießbeschichtung von Papier, wird die wässrige Beschichtungszusammensetzung auf einen Papierbogen gegeben und gegen eine rotierende erwärmte Chromfläche gepreßt und dann getrocknet, wodurch gießbe-

schichtete Papiere mit hoher Druckqualität, Preßausführung, Blattglanz, Wasserbeständigkeit und Schutz gegen Einrollen erzielt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer nicht-proteinhaltigen Bindemittelzusammensetzung aus modifizierter Stärke, zwei carboxylierten Styrolbutadienlatices, welche sich in der Art und/oder Betrag an Carboxylierung unterscheiden, zur Gewährleistung der Ablösung von der Außenfläche einer rotierenden Trommel beim Gießbeschichten von Papier.

2. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel 3 bis 5 Anteile an modifizierter Stärke, 6 bis 8 Anteile von einem der zwei carboxylierten Styrolbutadienlatices und 5 bis 12 Anteile des anderen, gerechnet auf Trockengewichtsbasis, eingesetzt werden.

3. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als modifizierte Stärke eine äthylierte, kationische oder hoch-amylopektische modifizierte Stärkeart eingesetzt wird.

4. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Bindemiltelzusammensetzung ein anorganisches Polyphosphat- Dispergens, ein organisches Dispergens, ein öliges Trennmaterial und ein Pentaerythritesterharz beinhaltet.

5. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 5 Anteile an modifizierter Stärke und 6 Anteile von dem einen und 8 Anteile des anderen der zwei carboxylierten-Styrolbutadieniatices, berechnet auf Trockengewichtsbasis, eingesetzt werden.

6. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als modifizierte Stärke eine äthylierte Stärke eingesetzt wird.

7. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 85 Teile Kalziurnkarbonat, 15 Teile Ton, C,5 Teile eines anorganischen Polyphosphat-Dispergens, 0,7 Teile eines organischen Dispergens, 3 bis 5 Teile modifizierter Stärke, 6 bis 8 Teile von dem einen der carboxylierten Styrolbutadienlatices, 5 bis 12 Teile des anderen carboxylierten Styrolbutadienlatex, 1,5 Teile eines öligen Trennmittels und 1,0 Teil Natriunisalz eines Pentaerythritesterharzes, wobei die Bindemittelzusammensetzung einen pH-Wert von 9,5 bis 10 aufweist. so

8. Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als modifizierte Stärke eine äthylierte Stärke und als öliges Trennmittel Ölsäure eingesetzt werden.

9. Gießbeschichtete Papierbahn, hergestellt durch die Verwendung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine nicht-proteinhaltige Bindemittelzusammensetzung aus modifizierter Stärke sowie zwei carboxylierten Styrolbutadienlatices, welche sich in der Art und/oder Betrag an Carboxylierung unterscheiden, im getrockneten Zustand beinhaltet.