DE2719274C3 - Copolymerlatex und dessen Verwendung für eine Papierbeschichtungsmasse - Google Patents

Copolymerlatex und dessen Verwendung für eine Papierbeschichtungsmasse

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DE2719274C3 DE2719274A DE2719274A DE2719274C3 DE 2719274 C3 DE2719274 C3 DE 2719274C3 DE 2719274 A DE2719274 A DE 2719274A DE 2719274 A DE2719274 A DE 2719274A DE 2719274 C3 DE2719274 C3 DE 2719274C3
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Description

(A) 35 bis 75 Gew.-Teile eines monovinylidenaromatischen Monomeren,
(B) entsprechend 65 bis 25 Gew.-Teile eines aliphatischen konjugierten Diens pro 100 Gew.-Teile (A) plus (B), wobei die Monomeren (A) plus (B) 75 bis 99,5 Gew.-% der Gesamtmonomerenmischung bilden,
(C) 0,5 bis 10 Gew.-% eines Monomeren der Formel
R1 O
I Il
H2C = C-C-O-R2
in der Ri Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet und R2 durch
(i) -CnH2n-C-OH
(iii) -CH20-O-C-C4H211-C-OH O O
mil /i = 1 bis bis 6, - — O
O
Il 		bis 4 *
- Il
JCH2XC		 4 oder
mit χ = 1
und v= 2
10
20
25
40
45 anderen natürlichen Bindern in sog. »Co-Binder«-Zubereitungen benutzt worden. Viele Probleme in der Papierbeschichtungsindustrie gehen auf die chemische Instabilität der Beschichtungszubereitungen zurück, die von der geringen Stabilität gegenüber mehrwertigen Ionen oder einer übermäßigen Viskosität und geringen Bindefähigkeit herrührt, welche über die Naßaufreißresistenz ermittelt wird. Die Existenz einer gegenüber mehrwertigen Metallionen wie Ca++ stabil bleibenden Beschichtungsmasse, die dem beschichteten Papier eine gute Wasserresistenz verleiht, wäre dalier hoch erwünscht
Ziel der Erfindung ist daher ein verbessertc'r Latex, der von einer wäßrigen Emulsionspolymerisation von speziellen Monomeren herrührt, die zu einem Latex mit hervorragender Wasserresistenz und Elektrolyttoleranz bei Anwendung für die Beschichtung von Papieren führt Die zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Latexzusammensetzung umfaßt eine wäßrige Dispersion eines Copolymeren, das von einer Monomerbeschickung herrührt, die folgende Komponenten enthält:
(A) 35 bis 75 Gewichtsteile monovinyliden-aromatisches Monomeres;
(B) entsprechend 65 bis 25 Gewichtsteile eines aliphatischen konjugierten Diens [pro 100 Teile (A) plus (B)], wobei die Monomeren (A) plus (B) 75 bis 99,5 Gew.-% der Gesamtmonomermischung bilden;
(C) 0,5 bis 10 Gew.-% eines Acryloyloxycarbonsäuremonomeren der Formel
H2C = C-C-O-R2
R1 O
wobei Ri Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und R2 durch:
Il
(i) -CnH2n-C-OH
mit η = 1 bis 6,
(ü) —
(CH2)VC —O
,—H
mit χ = 1 bis 4
und y = 2 bis 4 oder
gebildet wird, wobei a und b gleich oder verschieden sind und eine Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und
(D) gegebenenfalls bis 15 Gew.-% von einem oder mehreren unterschiedlichen hydrophilen Monomeren.
O O
2. Verwendung des Latex nach Anspruch 1 für || ||
eine Papierbeschichtungsmasse, wobei die Beschich- 55 (jjj) —C0H20 — O — C — C6H2n — C — OH
tungsmasse ein Pigment und den Latex als Binder enthält
3. Verwendung nach Anspruch 2, wobei in der gebildet wird, wobei a und b gleich oder Beschichtungsmasse zusätzlich natürliches und/oder verschieden sind und eine Zahl von 1 bis 4 synthetisches Bindemittel vorhanden ist. 60 bedeuten; und
(D) gegebenenfalls bis 15 Gew.-°/o von einem oder mehreren unterschiedlichen hydrophilen Monome
Latices von Mischpolymeren von Styrol und 13-Butadien mit oder ohne geringe Mengen von einer oder mehreren äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren sind bereits entwickelt und zusammen mit Stärke oder
65 wobei der erfindungsgemäße Latex durch Copolymerisation einer Mischung der genannten Monomeren (A), (B) und (C) und ggf. (D) in den genannten Mengenverhältnissen durch wäßrige Emulsionspolymerisation
unter Verwendung eines radikalbildenden Katalysators erhalten worden ist Nach Wunsch kann mehr als eines von irgendeinem der Monomeren (A), (B), (C) oder (D) angewandt werden. Erhalten wird eine stabile Latexzusammensetzung mit unerwartet vorteilhaften Eigenschaften für die Papierbeschichtung zusammen mit oder ohne natürliche Binder wie Stärke. Die Latices haben eine bemerkenswert verbesserte Toleranz für Elektrolyte, speziell gegenüber anorganischen Kationen wie Ca+ +, die in Zubereitungen von pigmentierten Papierbeschichtungsmassen anwesend sein können oder auch nicht Das mit der verbesserten Latexzusammensetzung beschichtete Papier besitzt auch eine überraschend gesteigerte Wasserresistenz.
Die angewandten monovinyliden-aromatischen Monomeren (A) werden beispielsweise durch Styrol, substituierte Styrole (wie Styrol mit Halogen-, Alkoxy-, Cyano- oder Alkylsubstituenten) und Vinylnaphthalin wiedergegeben. Einige spezielle Beispiele für substituierte Styrole sind «-Methylstyrol, ar-Methylstyrol, ar-ÄthylstyroI, alpha-ar-Dimethylstyrol, ar,ar-Dimethylstyrol, ar-tert-Butylstyrol, Methoxystyrol, Cyanostyrol, Acetylstyrol, Monochlorstyrol und Dichlorstyrol.
Zu den angewandten aliphatischen konjugierten Dienen (B) gehören Butadien, substituierte Butadiene und andere acyclische Verbindungen mit zumindest zwei zueinander konjugierten Stellen äthylenischer Ungesättigtheit Spezielle Beispiele sind Isopren, Chloropren, 23-Dimethylbutadien, 1,3-Methylpentadien und speziell 1,3-Butadien.
Zu den Monomeren (C) vom Acryloyloxycarbonsäure-Typ der oben angegebenen Formeln gehören substituierte Acryloyloxycarbonsäuretypen und folgende Verbindungen sind repräsentativ dafür:
(i) «-Acryloyloxyessigsäure,
jJ-Acryloyloxypropionsäure,
ß-Methacryloyloxypropionsäure,
jJ-Äthacryloyloxypropionsäure,
/NPropacryloyloxypropionsäure,
/f-Butacryloyloxypropionsäure,
/3-Acryloyloxybutansäure,
y-Acryloyloxybutansäure,
jS-Methacryloyloxybutansäure,
ö-Actyloyloxypentansäure,
e-Acryloyloxyhexansäurc;
(ii) rj3-Acryloyloxy-/?-propionoxy]-propionsäure,
rj3-Methacryloyloxy-/?-propionoxy]-propionsäure,
ÖS-Acryloyloxy-lJ-propionoxy-jS-propionoxy]-
propionsäure,
rjJ-Acryloyloxy-jä-propionoxy-^-propionoxy-
/J-propionoxy]-propionsäure,
fjS-Acryloyloxy-^-pentanoxy-^-pentanoxy-
j9-pentanoxy]-pentansäure;
(iii) 0-Acryloyloxyäthylbernsteinsäure,
/Ϊ-Methacryloyloxyäthylbernsteinsäure,
y-Acryloyloxypropylbernsteinsäure,
y-Acryloyloxypropylglutarsäure,
y-Acryloyloxyäthylglutarsäure,
y-Acryloyloxyäthyladipinsäure.
In vielen Fällen werden vorzugsweise 0,7 bis 5 Gew.-% der Monomeren vom Typ (C) bei der Herstellung des Copolymeren verwendet.
Beispiele für die zusätzlichen unterschiedlichen hydrophilen monomeren Verbindungen (D), die ggf. im Copolymeren anwesend sein können, sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Acrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, /3-Hydroxyäthyl-
acrylat, jJ-Hydroxyäthylmethacrylat, y-Hydroxypropylmethacrylat Mono- und Di-ß-hydroxyäthylitaconat, Mono- und Di-j}-hydroxyäthylmaleat, Vinylketontypen, Acrolein, Diaceton-acrylamid, Glycidylmethacrylat Acrylnitril, Hydroxy-polyäthylenoxy-halb- und -vollester von Maleinsäure, Hydroxypolyäthylenoxy-halb- und -vollester von Itaconsäure, Methylacrylat Äthylacrylat, Propylacrylat und Butylacrylat Viele solcher hydrophilen Monomeren können durch die folgende
ι ο Formel wiedergegeben werden:
YCH = C-X
mit:
X = Carboxy, Carbaraoyl, N-Hydroxymethyl-carbamoyl, Cyano, Hydroxyäthoxycarbonyl, Hydroxyalkenoxycarbonyl, Hydroxypropoxycarbonyl, Formyl, Hydroxypolyäthylenoxycarbonyl, Acetyl, 23-Epoxypropyl, Methylcarboxy, Äthylcarboxy, Propylcarboxy, Butylcarboxy;
Y= Wasserstoff oder X (wobei X und Y gleich oder verschieden sein können); und
Z= Wasserstoff, Ci -C3-Alkyl, Carboxy oder Carboxymethylen.
Die verbesserten Zusammensetzungen können durch einen chargenweisen, halbkontinuierlichen oder konti-
jo nuierlichen Emulsionspoiymerisationsprozeß hergestellt werden. Die Emulsionspolymerisation erfolgt in einem wäßrigen Medium, in Gegenwart eines radikalerzeugenden Katalysators in Mengen von 0,01 bis 3,0%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, in
j-, einem pH-Bereich von 1,5 bis 7,0 und vorzugsweise mit einem Kettenübertragungsmittel und einem Emulgator.
Unter den radikalbildenden Katalysatoren sind
Peroxyverbindungen, zu denen die anorganischen Persulfate wie Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat; die Peroxide wie Wasserstoffperoxid; die organischen H>droperoxide und organischen Peroxide gehören. Diese Katalysatoren können bisweilen durch ein wasserlösliches Reduktionsmittel aktiviert werden.
Üblicherweise kann auch zumindest ein anionischer Emulgator und/oder ein oder mehrere der bekannten nichtionischen Emulgatoren in der Polymerisationscharge anwesend sein. Repräsentative Klassen von anionischen Emulgatoren sind Alkalimetallalkylarylsulfonate, Alkalimetallalkylsulfate und sulfonferte Alkylester. Spezielle Beispiele für diese allgemein bekannten Emulgatoren sind Natriumdodecylbenzolsulfonat Natriumlaurylsulfat, Dinatriumdodecyldiphenylätherdisulfonat, N-Octadecyldinatriumsulfosuccinat Dioctylnatriumsulfosuccinat und Dicyclohexylnatriumsulfosuccinat Wahlweise können andere in der Emulsionspolymerisationstechnik allgemein bekannte Bestandteile wie Chelatbildner, Puffer, Beschleuniger, RedoxmitteL anorganische Salze, Eindicker, Kettenübertragungsmittel und pH-Einstellungsmittel zugesetzt bzw. enthalten sein.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Latices liegt die Polymerisationstemperatur gewöhnlich über 40° C, vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 98° C.
Der pH-Wert des wäßrigen Mediums wird während der Polymerisation bei einem Wert von 14 bis 7,0, vorzugsweise von 3 bis 5 gehalten.
Die, wie beschrieben, durch Emulsionspolymerisation hergestellten verbesserten Latexzusammensetzungen
können einen breiten Feststoffgehaltsbereich aufweisen, obgleich der Gehalt an Feststoffen üblicherweise über 40 Gew.-°/o und besonders typisch bei etwa 45 bis etwa 65% liegt Solche Latices zeigen eine verbesserte Ca++-Stabilität Die hier genannte Ca++-Stabilität entspricht dem Prozentsatz Koagulat, der durch Zugabe von 2 ml 6%iger CaCb-Lösung zu 20 g Latex mit 45% Gesamtfeststoffgehalt gebildet wird, wenn nichts anderes angegeben ist
Die erfindungsgemäßen Latexzusammensetzungen sind als Beschichtungsmassen für Papier und Pappe als der alleinige Binder oder zusammen mit anderen Bindemitteln in Kombination mit den üblichen Pigmenten besonders erwünscht Pigmente, die gewöhnlich benutzt werden, sind im wesentlichen fein zerteilte Materialien von primär mineralischem Charakter, die jedoch bisweilen zum Teil organisch sein können. Die Pigmentsysteme bestehen primär aus hoch verfeinerten Tonen, speziell vom Kaolintyp. Geringere Anteile an CaJciumcarbonat, Titandioxid, Talkum, Barytweiß und ähnlichen pigmentartigen Materialien können auch benutzt werden, um gewisse erwünschte Eigenschaften im beschichteten Papier wie gesteigerte Leuchtkraft und Undurchsichtigkeit zu erzielen.
Das Pigment oder die Pigmentmischung wird vorzugsweise zuerst im Wasser dispergiert unter Anwendung eines Dispergierungsmittels wie Natriumhexametaphosphat und der pH-Wert wird vor dem Vermischen mit dem Latex unter Bildung der wäßrigen Beschichtungsmasse auf den gewünschten Wert eingestellt.
Die gebrauchsfertige Beschichtungsmischung enthält Pigmente, Kleber, Zusätze und Wasser und wird als »Beschichtungsfarbe« bezeichnet. Das in einer Papierbeschichtungsfarbe angewandte Verhältnis von Kleber zu Pigment liegt üblicherweise bei etwa 1 bis etwa 30 Teilen trockenen Klebers pro 100 Teile trocknen Pigments. Die erfindungsgemäße Latexzusammensutzung kanu nach Wunsch der alleinige in der Beschichtungsfarbe angewandte bindende Kleber sein, -to Andere in der Technik bekannte Klebstoffe wie Stärke, Casein, Sojabohnenproteine oder andere synthetische Latices können in Kombination mit der erfindungsgemäßen Latexzusammensetzung in einem sog. gemischten oder Co-Binder-Klebstoffsystem angewandt werden.
Der Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungsfarbe kann über einen weiten Bereich von 8 bis etwa 65% üblicherweise von 40 bis etwa 65 Gew.-% weitgehend abhängig von der angewandten Beschichtungsanlage variieren.
Die Viskosität der Beschichtungsfarbe wird üblicherweise vor der Papierbeschichtung un*er Anwendung eines Hercules-Viskosimeter mit hoher Scherung gemessen.
Die Beschichtungsfarbe wird auf Papier oder Pappe mit herkömmlichen Mitteln wie Offset-Walzenbeschichter, Leimpresse, Druckerei-Farbbeschichter, Luftbürste oder Rakel aufgetragen.
Die Trocken- bzw. Naßaufspalt- bzw. -aufreißresi- t>o stenz kann mit dem Standard IGT Bedruckbarkeitstester ermittelt werden, wie er vom Institute of Graphic and Allied Industries of Amsterdam, Holhnd, entwickelt wurde. Im wesentlichen besteht der Naßaufreiß-Test in der Übertragung eines gleichmäßigen dünnen Wasserfilms von 03 μ Dicke auf eine Offset-Walze, die dann mit dem zu prüfenden Papier in Kontakt gebracht wird. Das benetzte Papier wird dann mit einer konstanten Geschwindigkeit mittels einer anderen Offset-Walze bedruckt die mit Standard-Offset-Farbe beschichtet ist Diese Operation simuliert eine Zweifarben-Offsetlithographie. Die resultierenden Testpapiere werden mit Standardpapäeren verglichen und entsprechend eingestuft von »1« (ausgezeichnet) bis »10« (extrem schlecht). Der IGT-Trockenaufreißtest umfaßt das Aufdrucken einer Standardfarbe auf das zu prüfende Papier mit zunehmender Geschwindigkeit Die Resistenz einer gegebenen Beschichtung gegen ein Aufspalten oder Aufreißen des Farbauftrags bei hohen Druckgeschwindigkeiten wird als Trockenaufreiß-Resistenz bezeichnet Sie wird durch Notieren der Druckgeschwindigkeit beim ersten Aufreißen bzw. Aufspalten ermittelt Je höher die Geschwindigkeit ist, bei der ein solches Aufreißen stattfindet, um so besser ist die Trockenaufreiß-Resistenz einer Beschichtung.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Alle darin angegebenen Teile und Mengenverhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer gemäß der Erfindung verbesserten Latexzusammensetzung unter Anwendung des folgenden Grundrezepts:
100 Teile Wasser
3 Teile Dodecylbenzolnatriumsulfonat
1 Teil Kaliumpersulfat
0,7 Teile Natriumbicarbonat
0,5 Teile Tetrachlorkohlenstoff
2,7 Teile jS-Acryloyloxypropionsäure
59 Teile Styrol
38,3 Teile 1,3-Butadien
0,2 Teile Äthylendiamintetraessigsäuresalz
Die vorstehenden Bestandteile wurden in ein Polymerisationsgefäß gebracht. Dieses wurde dann auf 60° C erhitzt und die Polymerisation der Mischung 17 Stunden lang unter Rühren bei dieser Temperatur ablaufen gelassen unter Erzielung eines sehr stabilen Latex mit einem pH-Wert von 3,5 und einem Gesamtfeststoffgehalt von 50 (in der nachfolgenden Tabelle I als Latexprobe 1 bezeichnet).
Vergleichsversuch
Eine weitere (in Tabelle I als Latexprobe 2 bezeichnete) Latexzusammensetzung wurde in ähnlicher Weise im wesentlichen unter Anwendung des gleichen Rezepts hergestellt, nur daß die 2,7 Teile °-Acryloyloxypropionsäure durch eine Mischung von 1,1 Teilen Itaconsäure und 1,6 Teilen Acrylsäure ersetzt wurden.
Tabelle 1
Latex
Probe 1
Latex"=1 Probe 2
/7-Acryloyloxypropionsäure
Itaconsäure
Acrylsäure
2,7
1,1
1,6
Fortsetzung
Latex
Probe 1
Latex111 l'robe 2
Ca4 + Stabilität (%)""
Hercules-Viskosität (Poisc)"1'
IGT Naßaufreißresistenz
25,6
0,45
2,8
36,7
0,57
5,2
Die Zahlenwertc geben den Prozentsatz Koagulat an, der durch Zugabe von 2 ml 6%iger CaC^-Lösung zu 20 g 45% T.S. Latex bei pH 9,5 erhalten wird (T.S. = GesamtfeslstolTgehalt).
Viskosila'teinerBcschichtungsfarbemil61%T.S.; Scher- ,5 gefälle = 4,140 s"1.
Vergleichsversuch.
Aus den Ca++-Stabilitätstests geht hervor, daß die Latexprobe 1 (gemäß der Erfindung) eine bessere 2« Ca++-Stabilität als die Latexprobe 2 zeigt. Die Beschichtungsfarben wurden aus den beiden Latices jeweils unter Anwendung von 13 Teilen Latex (trocken) für je 100 Teile Nr. 2 Beschichtungston hergestellt und gesondert auf Papier aufgetragen, getrocknet und
Tabelle II
bezüglich der Naßaufreißresistenz überprüft. Die für diese gefundenen Werte zeigen, daß die Latexprobe 1 beträchtlich besser ist als die Latexprobe 2 nach dem Stande der Technik und daß eine Steigerung sowohl der chemischen Stabilität als auch der Naßaufreißresistenz durch Anwendung von /J-Acryloyloxypropionsäure anstelle der herkömmlichen monoäthylenisch ungesättigten Carbonsäuren wie Acrylsäure und ltaconsäure erzielt werden kann.
Wie Probe 1, jedoch unter Verwendung von /J-Acryloyloxy-/?-propionoxy)-propionsäure oder
(/?-Methacryloyloxy-J3-propionoxy)-propionsäure an Stelle von 0-Acryloyloxypropionsäure hergestellte Latices ergeben ähnliche Resultate.
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung eines Zusatzes einer hydrophilen monomeren Verbindung (D), und zwar von Mono-ß-hydroxyäthylmaleat (Reaktionsprodukt von 1 Mol Maleinsäureanhydrid und 1 Mol Äthylenglykol), zu der in Beispiel 1 gezeigten Latexzusammensetzung (Latexprobe 1); zum Vergleich werden zwei bekannte Proben herangezogen (die Latexproben 4 und 5 von Tabelle II; die Latexprobe 3 entspricht der Erfindung).
Latex Probe Latex (cl
Probe 4
Id)
Latex1
Probe 5
Styrol 59 Teile 59 Teile
1,3 Butadien 38,3 Teile 38,3 Teile
/Ϊ-Acryloyloxypropionsäure 2,7 Teile -
Itaconsäure - 1,1 Teile
Acrylsäure - 1,6 Teile
Μοηο-,/J-hydroxyäthylmaleat 2,0 Teile 2,0 Teile
Ca++-Stabilität (%)"" 6,7 16,7
Hercules-Viskosität (Poise)"" 0,7 0,9
IGT Naßaufreißresistenz 1,5 3,8
24,5
3,2
ul und lh) entsprechen den Angaben am Fuß der Tabelle (cl Vergleichsversuch.
(dl Ein handelsübliches Material, von dem angenommen wird, daß es auf einem Copolymeren von Styrol, Butadien und einen herkömmlichen Carbonsäuremonomeren (»Gen FIo 5057«") basiert.
Die Ca++-Stabilitätsergebnisse von Tabelle II besägen. daß die gemäß der Erfindung 0-Acryloyloxypropionsäure enthaltende Latexprobe 3 eine bedeutend bessere Ca+ +-Stabilität besitzt als die beiden bekannten Latices. Papierbeschichtungsfarben wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 angegeben hergestellt. Die Beschichtungsfarben von den einzelnen drei Latices wurden gesondert auf Papier aufgetragen, getrocknet und bezüglich der IGT-Naßaufreißresistenz überprüft. Die Ergebnisse, wie sie in Tabelle Π wiedergegeben sind, zeigen, daß mit der vorliegenden Beschichtgsfarben- βο masse beschichtetes Papier dem nach dem Stande der ' Technik bekannten überlegen ist.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer Acryloyloxysäure bezüglich der Erzielung einer guten Chemikalienfestigkeit in der vorliegenden Latexzusammensetzung
65 im Vergleich zu einem Ester einer Acryloyloxysäure, der in dieser Beziehung unzureichend ist
Latex Latex
probe 6 probe 7
Ver
gleichs-
versuch
Gew.- Gew.-
Teile Teile
Wasser 100 100
Natriumdodecylbenzolsulfonat 3 3
Kaliumpersulfat 1 1
Natriumbicarbonat 0,75 0,75
Tetrachlorkohlenstoff 0,5 0,5
je-Acryloyloxypropionsäure 4,0 —
Fortsetzune
Latexprobe 6
Gcw.-Teile
Lalexprobe 7 Vergleichsversuch
Gew-Teilc
Methylester von ./J-Acryloyl- - 4,0
oxypropionsäure
Styrol 56 56
Butadien 40 40
Äthylendiamintetraessigsäuresalz 0,2 0,2
Die beiden vorstehenden Latices wurden unter Anwendung des genannten Rezepts 20 Stunden lang bei 55° C polymerisiert. Während die Latexprobe 6 (gemäß der Erfindung) im Reaktor völlig stabil ist, findet man 1,6 g Reaktor-Koagulat pro 100 g Polymerfeststoff bei der Latexprobe 7. Die in Tabelle III gezeigten Ergebnisse des Ca++-Stabilitätstests besagen, daß die Latexprobe 6 eine viel bessere Stabilität besitzt als die Latexprobe 7.
Tabelle III Latex Latex
Probe 6 Probe 7
0 1,6
Reaktor-Koagulat, pph 9,6 82,5
Ca++-SUibilität(%)'al
IGT Naßaufreißresistenz 2 5,5
Einzelbinder 2,5 3,7
Stärke/Latex-Binder
(a| % Koagulat durch Zugabe von 2 ml 6%iger CaCl2-Lösung 4() zu 20 g Latex mit einem Feststoffgehalt von 40%.
Die Latices wurden dann bezüglich der Papierbeschichtung verglichen, indem zwei unterschiedliche Beschichtungsfarben hergestellt wurden, und zwar (1) in einer einzelnen Latex-Binder-Zubereitung und (2) in einer Stärke/Latex-Co-Binder-Zubereitung, wie nachfolgend angegeben ist:
Einzel- Co-Bin- 50
binder- der-Zu-
Zuberei- berei-
tung tung
Gew.- Ge w.-
Teile Teile 55
Latex 13 11
Stärke, mittlere Viskosität - 6
2 Schichtbildungston 100 100 60
Natriumhexametaphosphat 0,3 0,3
alkaliempfindlicher Eindicker*) 0,2 -
mit NH3 eingestellter pH-Wert 8,8 8,8
Wassergehalt; eingestellt auf 60 60 fiS
% T.S.**)
Die Beschichtungsfarben wurden gesondert auf Papier aufgetragen, getrocknet und bezüglich der IGT-Naßaufreißresistenz überprüft. Die in Tabelle 111 gezeigten Ergebnisse besagen, daß die Latexprobe 6 sowohl als alleiniger Latexbinder als auch als Stärke/Latex-Co-Binder-Zubereitung der Latexprobe 7 überlegen ist.
Beispiel 4
Dieses Beispiel zeigt die Wirksamkeit von einigen anderen Acryloyloxysäuren bei Verwendung in Kombination mit einer hydrophilen monomeren Verbindung in SBR-Latexbeschichtungsmassen gemäß der Erfindung.
Latexprobe !
Gew.-Teile
Lalexprobe 9
Gew.-Teile
/i-Acryloyloxyäthylbernsteinsäure
/i-Methacryloyloxyäthylbemstein-
säure
Kaliumpersulfat
Natriumbicarbonat
Natriumdodecylbenzolsulfonat
Äthylendiamintetraessigsäuresalz
Tetrachlorkohlenstoff
Wasser J5 Styrol Butadien
Mono:A-hydroxyäthylmaleat
2,7
1,0 1,0
0,7 0,7
3,0 3,0
0,2 0,2
0,5 0,5
100 100
59 59
36,3 36,3
2,0 2,0
Das Emulsionspolymerisationsverfahren war das gleiche wie in Beispiel 1 beschrieben. Sehr stabile Latices mit etwa 50% Gesamtfeststoffen wurden erhalten. Wie aus Tabelle IV hervorgeht, ist die Ca+ +-Stabilität von jedem der Latices besser als diejenige von einer handelsüblichen SBR-Latexzusammensetzung (siehe Latexprobe 5 von Beispiel 2). Eine Einzellatexbinder-Papierbeschichtungsfarbe wurde aus jedem der beiden Latices entsprechend der Einzelbinderrezeptur von Beispiel 3 hergestellt. Die Beschichtungsfarben wurden auf Papier aufgetragen, getrocknet und bezüglich der IGT-Naßaufreißresistenz geprüft. Aus den Ergebnissen geht hervor, daß beide Beschichtungsfarben eine ausgezeichnete NaBaufreiBresisienz besitzen, die in jedem Falle derjenigen von bekannten Beschichtungsfarben, wie sie beispielsweise als Latexprobe 4 und 5 in Beispiel 2 gezeigt werden, überlegen ist
Tabelle IV
Latex-Probe 8
Latex-Probe 9
Ca++-Stabilität (%)(a)
IGT Naßaufreißresistenz
10,5
1,6
8,9
1.4
*) Polyacrylsäureemalsion. **) Gew.-% der Gesämtfeststoffe.
<a> % Koagulat bei Zugabe von 2 ml 6%iger CaClr-Lösung zn 20 g Latex mit 45% Gesamtfeststoff.
Beispiel 5
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer Zugabe von unterschiedlichen Mengen jS-Carboxyäthylacrylat zu einer SBR-Latex-Beschichtungsmasse gemäß der Erfindung und im Vergleich dazu zu einer SBR-Zusammen-
Tabelle V
Setzung ohne Zusatz. Beim Emulsionspolymerisationsverfahren wurde im wesentlichen die gleiche Rezeptur angewandt wie in Beispiel 1, nur daß etwas unterschiedliche Monomerverhältnisse vorgesehen wurden, wie in Tabelle V angegeben ist. Der pH-Wert der Latexproben lag bei 3,5.
Latex Latex Latex Latex
Probe Probe Probe Probelcl
H) U 12 13
Styrol
Butadien
jS-Acryloyloxypropionsäure
Testergebnisse
Ca++-Stabilität (%) (bl
IGT Naßaufreißresistenz (al
Gewichtsteile 57
40
3
20,0 3,8 2,2
2,6
1.6
|al Die Einzelbinder-Beschichtungsfarbzubereitung war die gleiche wie in Beispiel lbl Der pH-Wert wurde auf 8,0 eingestellt.
Ix)
Vergleichsversuch.
Die Ergebnisse von Tabelle V zeigen, daß die Zugabe unterschiedlicher Mengen /?-Acryloyloxypropionsäure zu der SBR-Latexmasse zu einer beachtlich verbesser58 42
63 10,0
ten Naßaufreißfestigkeit führt (wie ein Vergleich der Latexproben 10,11 und 12 mit der Latexprobe 13 lehrt).
Beispiel
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer unterschiedlichen Styrol-Butadienzusammensetzung (siehe Tabelle VI) auf die chemische Beständigkeit und Trocken- sowie Naßaufreißresistenz des beschichteten Papiers bei der vorliegenden Latexzusammensetzungen mit /J-Acryloyloxypropionsäure.
Tabelle Vl
Probe'1' Probe Probe Probeu)
14 15 !6 17
Gewichtsteile
Styrol 16 36 56 81
Butadien 80 60 40 15
jS-Acryloyloxypropionsäure 4 4 4 4
Testergebnisse
Ca++-Stabilität (%) (a) 2.6 2.7 8.5 9,6
IGT Trockenaufreißresistenz "" 165 175 180 100
IGT Naßaufreißresistenz "" 3.5 \0 2 6
la) % Koagulat bei Zugabe von 2 ml 6%iger CaCb-Lösung zu 20 g Latex mit 40% Gesamtfeststoff. (b) Die Einzeibinder-Beschichtungszubereitung war die gleiche wie in Beipiel 3. (cl Vergleichsversuch.
Die Werte von Tabelle Vl zeigen, daß ein Latex mit übermäßig viel Styrol (gemäß Probe 17) eine geringe IGT-Trocken- und Naßaufreißresistenz besitzt, was ihn für die gebräuchlichsten Papierbeschichtungsanwendungen ungeeignet macht Bei mittleren und geringen Styrolgehalten im Copolymeren (siehe Beispiele 14 bis 16) ist die IGT-Trocken- und NaßaufreiBresistenz für
Papierbeschichtungszwecke mehr als angemessen.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, daß die vorliegenden Latices auf der Basis von Säuremonomeren vom Acryloyloxy-Typ der oben angegebenen Formern zu wasser-resistenten Massen bei einem niedrigeren Gehalt an COOH-Äquivalenten als bei herkömmlichen Latices vom Säuretyp führen.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Copolymerlatex auf Basis von monovinylidenaromatischem Monomer und aliphatischen! konjugierten Dien, dacurch gekennzeichnet, daß der Copolymerlatex durch Emulsionspolymerisation einer Monomermischung in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines radikalbildenden Katalysators erhalten worden ist, wobei die Monomerenmischung folgende Bestandteile enthält:
DE2719274A 1976-05-03 1977-04-29 Copolymerlatex und dessen Verwendung für eine Papierbeschichtungsmasse Expired DE2719274C3 (de)

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