DE2652603C2

DE2652603C2 - Verwendung von wässrigen Gemischen zur Herstellung von pigmenthaltigen Beschichtungen von Kohlepapieren

Info

Publication number: DE2652603C2
Application number: DE19762652603
Authority: DE
Inventors: Hans 6458 Rodenbach Gräf; Wilhelm Dipl.-Chem. Dr. 6450 Hanau Schumacher
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1976-11-19
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DK510477A; GB1537820A; DK149132C; DK149132B; DE2652603A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von wäßrigen Gemischen zur Herstellung von pigmenthaltigen Beschichtungen von Kohlepapieren.

Das Rohpapier für dünne Kohledurchschlagpapiere kann z. B. sogenannte Carbonseide sein. Das aus Hadern oder Zellstoff bestehende Papier, mit einem Gewicht von 10 bis 20 g/cm² sollte zäh, poren- und knotenfrei sein. Reine Zellstoff-Rohrpapiere mit Fiächengewichten von 30 bis 40 g/cm³ werden zur Herstellung von Spezialkohledurchschiagpapieren, u. a. für Buchungsmaschinen, verwendet Zum Beschichten der Rohpapiere werden Pigmente (ζ. B. Ruß, Miloriblau oder Paraffin-Ruß-Emulsionen), die mit Wachsen, Harzen und Ölen gemischt werden, benutzt Zur Verhinderung des Einrollens beim Gebrauch erhält die Papierrückseite meistens noch eine Wachs- oder Kunststoffschicht Von dem am meisten gebrauchten »Mehrmal-Kohlepapier . werden klare und gut lesbare Durchschläge, sowie eine vielfache Verwendungsmöglichkeit des einzelnen Blattes verlangt Sogenannte »Einmal-Kohlepapiere«, die man nur einmal verwendet, werden für fertige ■Formularsätze gebraucht. Für Handdurchschriften (Durchschreibepapiere), für das Umdruckverfahren (Spirit-Carbon) und für Buchungsmaschinen werden dickere Spezialsorten benutzt

Es ist bekannt, pigmenthaltige Beschichtungsmassen für Kohlepapiere, welche im Streich- oder Druckverfahren auf das Rohpapier aufgebracht werden, herzustellen, indem man die Masse im Schmelzfluß oder in einer organischen Lösungsmittelphase verarbeitet.

Die bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf. daß sie einen großen Energieaufwand für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Schmelzflusses oder das Absaugen, die Rückgewinnung bzw. Beseitigung der meist gesundheitsgefährdenden Losungsmittel beanspruchen.

Eine dieser Beschichtungsmassen zur Herstellung von Umdruckträger ist in der DE-AS 11 91 392 beschrieben. Sie besteht u. a. aus Wachsen verschiedener Herkunft. Schweröl und Ruß und muß aus der Schmelze aufgetragen werden.

Aus der DE-OS 14 21 444 sind dagegen Beschichtungsmassen bekannt, die als wäßrige Wachsdispersion auf den Papierträger aufgebracht werden. Das Gemisch enthält neben 90Gew.% Wasser u.a. Wachs und Ölsäure Zur Erzielung einer gleichmäßigen Konsistenz wird die Dispersion unter Verwendung einer Kugelmüh Ie hergestellt

Aufgabe der Erfindung ist die Verwendung eines wäßrigen Gemisches zur Herstellung von pigmenthalligen Beschidhtürigerl von Kohlepapieren, bei Welcher weder Im Schmelzfluß noch in einer organischen Lösungsmittelphase noch mit einer zu 90% aus Wasser bestehenden Dispersion gearbeitet werden muß.

Gegensiand der Erfindung ist die Verwendung VoH Wäßrigen Gemischen enthaltend Wachs, Ruß, öl und Ölsäure, deren Wassergehalt zwischen 36 und 69 Gew.-% liegt und die gegebenenfalls pyrogen hergestellte Kieselsäure enthalten, zur Herstellung von pigmenthaltigen Beschichtungen von Kohlepapieren.
Die Mischungskomponenten können im Verhältnis von 50 :30 :40 bis zu 50 :60 :10 miteinander vermischt werden. In einer vorzugsweisen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Mischungskomponenten im Verhältnis 50 :50 :20 miteinander ίο vermischt werden. Als öl kann auch eine Mischung aus Knochenöl, Olein und Ricinusöl im Verhältnis 40 :40 :20 der Gesamtmischung zugesetzt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung der wäßrigen Gemische ist es möglich, pigmenthaltige Beschichtungen von Kohlepapieren herzustellen, ohne einen energieaufwendigen Schmelzfluß bzw. gesundheitsgefährdende organische Lösungsmittel verwenden zu müssen.

Unter dem Begriff Wachs wird eine technologische Sammelbezeichnung für eine Reihe natürlicher oder künstlich gewonnener Stoffe, welche in der Regel folgende Eigenschaften haben, verstanden: Bei 20⁰C knetbar fest oder brüchig hart, grob bis fein kristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig, über 40°C ohne Zersetzung schmelzend und nicht fadenziehend, stark temperaturabhängige Konsistenz und Löslichkeit unter leichtem Druck polierbar (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 18. Band, 3. Auflage, Seiten 262 bis 305/1967).

Der Zusatz von pyrogen hergestellter Kieselsäure kann in den pigmenthaltigen Beschichtungsmassen bessere Stabilität und Lagerfähigkeit und außerdem bei den Durchschriften größere Schriftschärfe und Farbtiefe bringen. Die pyrogen hergestellte Kieselsäure kann in Mengen von 0,1 bis 3 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung zugegeben werden.

Die erfindungsgemäßen Gemische werden anhand der folgenden Beispiele näher erläutert und beschrieben:

Beispiel 1
Polyäthylen-Wachs-Emulsion

120,- Gew.-Teile Wachs 1

24,- Gew.-Teile Olein

10,- Gew.-Teile KOH
8,— Gew.-Teile Triäthanolamin
420.- Gew.-Teile Wasser

Triäthanolamin und KOH werden in die erhitzte

Wachs-Olein Schmelze eingerührt. Anschließend wird die Mischung in siedendes Wasser gerührt. Nach Abschluß der Emulgierung wird der Ansatz auf Raumtemperatur gekühlt.

Das verwendete Polyäthylen-Wachs i hat die folgenden Kenndaten:

Tropfpunkt DCFM-III 3(57) 98-102⁰C

Erstarrungspunkt DGF-M-III 4a (63) 86-90°C

Säurezaht DGF=M*IV 2 (57) 14-18

Vdfseifungszahi DGF-M/1V 2 (57) 20^35
Dichte DGF'M'ili 2a (57) 0,93-0,95

Penetrationszahl 100 g/25°G/5 s 4-6

Farbe fast Weiß

Das Emulgätörsystehi ist tönogen.

Beispiel 2

Mischungen der Polyäthylenwachs-Emulsion nach Beispie! 1 mit verschiedenen wäßrigen Rußdispersionen und Mineralöl.

5,1 100,— Gew.-Tl.Mischung nach Beispiel A2 1,— Gew.-TLpyrogen hergestellte Kieselsäure

Die pyrogen hergestellte Kieselsäure weist die folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten auf:

2.1 50,- Gew.-Tl. Polyäthylen-Waschemulsion

nach Beispiel 1

50,— Gew.-Tl. Rußdispersion 1 20,- Gew.-Tl. Öl 50,— Gew.-Tl. Polyäthylen-Wachsemulsion

nach Beispiel 1

50,—Gew.-Tl. Rußdispersion 2 20,- Gew.-Tl. öl
50,— Gew.-Tl. Polyäthylen-Wachsemulsion

nach Beispiel 1

50,— Gew.-Tl. Rußdispersion 3 20,- Gew.-Tl. öl
2.4 50,— Gew.-Tl. Polyäthylen-Wachsemulsion

nach Beispiel 1

50,—Gew.-Tf Rußdispersion 4 20,— Gew.-Ti. öi
50,— Gew.-Tl. Polyäthylen-Wachsemulsion

nach Beispiel 1

50,— Gew.-Tl. Rußdispersion 5 20,- Gew.-n. Öl

Beispiel 3

Mischungen der Polyäthylenwachs-Emulsion nach Beispiel 1 mit einer wäßrigen Rußdispersion und verschiedenen Ölen.

3.1 50,— Gew.-Tl. PE-Wachsemulsion

nach Beispiel 1

50,— Gew.-Tl. RußdispersiO'i 1 20,—Gew.-Tl. Spindelöl 33 cSt.

3.2 wie 3.1 nur als Ölkomponente: Gemisch:

40% Knochenöl 40% Oiein
20% Ricinusöl
wie 3.1 nur als ölkomponente:

Ricinusöl

3.4 wie 3.1 nur als ölkomponente: Knochenöl

Beispiel 4

Mischungen mit handelsüblichen Wachs-Emulsionen mit einer wäßrigen Rußdispersion und Mineralöl.

50,- Gew.-Tl.
50,- Gew.-Tl.
20,- Gew.-Tl.
50,- Gew.-Tl.
50,- Gew.-Tl.
20,- Gew.-Tl.
50,- Gew.-Tl.
50.- Gew.-Tl.
20-GewT
50.- Gew.-T
50.-Gew.-T.
1
20,— Gew.-Tl

Wachs-Emulsion Rußdispersion 1 Spindelöl 33 χ 10~⁵m²/s Wachs-Emulsion Rußdispersion 1 Spindelöl 33 χ 10-⁵m²/s Wachs-Emulsion Rußdispersion 1 Spindelöl 33 χ 10-⁵m²/s Wachs-Emulsion Rußdispersionl

Spindelöl 33 x ICH⁵ mVs Beispiel 5

Mischung mit einer handelsüblichen Wachsemülsion, einer wäßrigen Rußdispefsiön, einem Mineralöl Und dem Zusatz von pyrqgen hergestellter Kieselsäure-Oberfläche nach BET m²/g

Mittlere Größe der Primärteilchen ιτιμ Schüttgewicnt

normale Ware g/l

verdichtete Ware (Zusatz »V«) g/l Stampfvolumen (nach DIN 53 194) normale Ware ml/100 g

verdichtete Ware (Zusatz »V«) ml/100 g

Trocknungsverlust (nach DIN 53 198 Verfahren A) 2 Stunden bei 105°C% Glühverlust*) (nach DIN 52 911) 2 Stunden beil 000° C%
pH-Wert (nach DIN 53 200)

200 ± 12

ca. bO ca. 120

ca. 1700 ca. 1000

in 4°/oiger wsBriger Dispersion	3.6-43
Si02*)"'o	>33.8
AI₂O₃%	< 0.G5
Fe₂O₃%	< 0,003
TiO₂%	< 0,03
HC1%	< 0,025
Grit nach Mocker (DIN 53 580)%	< 0,05
Gebindegröße (netto)
normale Ware kg	10
verdichtete Ware (Zusatz »V«) kg	20

35 *) bezogen auf die 2 Sturden bei 105°C getrocknete Substanz

Kenndaten der verwendeten Mischungsingredientien:

Wachsemulsion 2

Feindisperse, wäßrige, nichtionogene Dispersion auf Basis von oxidierten Polyäthylenwachsen.

40 Feststoff	55	Mittleres Molekulargewicht	12 ± 1%
pH-Wert	des Festkörpers	93-10.5
sp. Gew. bei 25° C	(nach Viskositätsmessung)	0.98 kg/dm^J
Viskosität bei 25⁰C	60 Wachsemulsion 4	unter 2
	χ 10-⁴m²/s
45 Emulgatorsystem	nichtionogen
Wachsemülsion 3
Festkörpergehalt	40 ± 1%
pH-Wert	93-11
50 Viskosität bei 25°C(C 87)
(Ubbelohde-Kapillar-
Viskosimeter)	<5 χ 10-⁵m²/s
Dichte bei 20°C	0.96-058
Mittlere Teilchengröße	0.10-0,15
Mikron


16 000-20 000

entsprechend der Wachsemulsion 3

65 Wachsemulsion 5

(wäßrige Dispersion eines Cöpolymensales)

Festkörpergehält
Poly*Äthy!engehalt d< Festkörpers Pöiy'Vinylacetatgehait d. Festkörpers

43% 40% 60%

Das in den Beispielen 1 bis 5 verwendete Knochenöl entspricht der Definition in Römpp-Chemie-Lexikon, 6. Auflage, Spalte 3291; Franchh'sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart

Das in den Beispielen 1 bis 5 verwendete Ricinusöl entspricht der Definition in o. a. Römpp-Chemie-Lexikon, Spalte 5469.

Das in den Beispielen 1 bis 5 verwendete Spindelöl entspricht der Definition in o. a. Römpp-Chemie-Lexikon, Spalte 5714.

Die in den Beispielen 1 bis 5 verwendeten Rußdispersionen lassen sich wie folgt charakterisieren:

10

Rußdispersion 1:

Wäßrige Dispersion mit nichtionogenem Netzmittel und 45% Furnaceruß (mittlere Primärteilchengröße 56 nm).

Rußdispersion 2:

Wäßrige Dispersion mit nichtionogenem Netzmittel und 20% Gasruß (mittlere Primärteilchengröße 20 nm).

Rußdispersion 3:

Wäßrige Rußdispersion mit anionenaktivem Netzmittel und 45% Furnaceruß (mittlere Prirnärtsilchengröße 27 nm).

Rußdispersion 4:

Wäßrige Dispersion mit nichtionogenem Netzmittel und 30% Furnaceruß (mittlere Primäi teilchengröße 27 nm).

Rußdispersion 5:

Wäßrige Rußdispersion mit nichtionogenem Netzmitte! und 20% Gasruß (mittlere Primärteilchengröße 25 nm).

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von wäßrigen Gemischen enthaltend Wachs, Ruß, Öl und Ölsäure, deren Wassergehalt zwischen 36 und 69 Gew.-% liegt, und die gegebenenfalls pyrogen hergestellte Kieselsäure enthalten, zur Herstellung von pigmenthaltigen Beschichtungen von Kohlepapieren.