-
Papierstreichmassen
-
Die Erfindung betrifft Papierstreichmassen, die auf 100 Gewichtsteile
eines feinteiligen Pigments 5 bis 25 Gewichtsteile eines Copolymerisates A mit einer
Glastemperatur von -40 bis +500C in Form von wäßrigen Dispersionen und 0,1 bis 10
Gewichtsteile mindestens eines Polymerisates B aus einem hochmolekularen, wasserlöslichen
Polymerisat enthalten.
-
Zur Herstellung von gestrichenen Druckpapieren werden bekanntlich
Papierstreichmassen verwendet, die im wesentlichen aus einem in Wasser dispergierten
Pigment, z.B. Kaolin, Calciumcarbonat oder Titandioxid, und einem Bindemittel bestehen.
Während früher als Bindemittel ausschließlich hochmolekulare Naturprodukte, wie
Stärke oder Casein, verwendet wurden, versucht man die Naturprodukte in zunehmendem
Maße durch synthetische, hochmolekulare Polymerisate in Form wäßriger Dispersionen
ganz oder teilweise zu ersetzen.
-
Bindemittel auf der Basis von Naturprodukten haben die Nachteile,
daß sie nicht immer in gleicher Qualität anfallen, empfindlich gegen den Befall
von Mikroorganismen sind, durch aufwendige Verfahren aufgeschlossen werden müssen
und spröde Striche ergeben.
-
Bindemittel auf der Basis von synthetischen Hochpolymeren weisen zwar
nicht sämtliche genannten Nachteile der natürlichen Bindemittel auf, sind jedoch
noch verbesserungsbedürftig.
-
Aus der US-PS 3 081 198 ist bekannt, daß man als Bindemittel für Papierstreichmassen
Mischungen aus einer Polymerisatdispersion, die in Alkalien unlöslich ist, und einem
in Alkalien löslichen Copolymerisat verwendet, das 15 bis 40 Gew.% einer äthylenisch
ungesättigten Carbonsäure einpolymerisiert enthält. Anstelle der Polymerisatdispersion
können auch Bindemittel auf Basis von Naturprodukten verwendet werden. Der Einsatz
dieser Bindemittel in Papierstreichmassen ergibt jedoch gestrichene Papiere, deren
Wasserfestigkeit nicht ausreicht. Die bekannten Papierstreichmassen lassen sich
außerdem nicht zufriedenstellend auf schnell laufenden Streichanlagen verarbeiten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Papierstreichmasse
zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Wasserretention aufweist und gestrichene
Papiere mit einer hohen Wasserfestigkeit liefert.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der eingangs beschriebenen Papierstreichmasse
gelöst, wenn die Komponente B durch Polymerisieren von wasserlöslichen, äthylenisch
ungesättigten Verbindungen in einer Wasser-in-ol-Emulsion hergestellt wird.
-
Die genannten Bindemittelkombinationen verleihen den erfindungsgemäßen
Papierstreichmassen eine hohe Wasserretention, so daß sie auf den üblichen Streichanlagen
gut verarbeitbar sind. Obwohl das Copolymerisat B in Wasser löslich ist, erhält
man über raschenderweise gestrichene Papiere, die eine deutlich höhere Wasserfestigkeit
aufweisen als Papiere, die mit den bekannten Papierstreichmassen gestrichen worden
sind.
-
Als Copolymerisate A kommen alle handelsüblichen synthetischen Bindemittel
in Betracht, die als wäßrige Dispersion vorliegen.
-
Die Polymerisate haben eine Clastemperatur von -40 bis +50°C.
-
Typische Monomere, die am Aufbau dieser Polymerisate beteiligt sind,
sind beispielsweise Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure, Acrylnitril, Methacrylnitril
Acrylamid, Methacrylamid, C3- bis C5-§thylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren,
Halbester von äthylensich ungesättigten C3- bis C5-Dicarbonsäuren, Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid, ein- oder mehrfach äthylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe,
wie Ethylen, Propylen, Butylen, 4-Methylpenten-i, Styrol, Butadien, Isopren und
Chloropren, Vinylester, Vinylsulfonsäure, und Ester äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren,
die sich von mehrwertigen Alkoholen ableiten, z.B. Hydroxypropylacrylat und -methacrylat.
-
Geeignete Copoylmerisate A sind beispielsweise aus der DT-AS 11 00
450 bekannt. Solche Copolymerisate können neben einem Acrylester noch Styrol und/oder
Butadien und/oder Acrylnitril sowie äthylenisch ungesättigte Säuren enthalten. Anstelle
der
Säuren können in die Copolymerisate auch sonstige polymerisierbare
hydrophile Verbindungen einpolymerisiert werden. Z.B. Hydroxylgruppen enthaltende
Monomere wie Hydroxypropylacrylat und -methacrylat. Die Acrylester, die bei der
Polymerisation eingesetzt werden, können sich beispielsweise von einwertigen Alkoholen
mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ableiten. Der Acrylestergehalt kann bei diesen Copolymerisaten
in weiten Grenzen schwanken, z.B. zwischen 10 und 99 % betragen, bzw. können Homopolymerisate
von Acrylsäureestern verwendet werden. Der Gehalt an äthylenisch ungesättigten Säuren
in diesen Copolymerisaten beträgt in der Regel bis zu 10 Gew.%. Als äthylenisch
ungesättigte Säuren kommen vor allem Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylsulfonsäure,
Acrylamidopropansulfonsäure und Itaconsäure in Betracht.
-
Die Polymethacrylate weisen einen analogen Aufbau wie die Polyacrylate
auf, enthalten jedoch anstelle eines Acrylsäureesters einen Methacrylsäureester.
Es ist jedoch auch möglich, Acrylsäureester und Methacrylsäureester zusammen mit
anderen äthylenisch ungesättigten Verbindungen zu copolymerisieren und als Bestandteil
A der Bindemittelkombination zu verwenden. Als Comonomere kommen beispielsweise
auch Athylen oder Propylen in Frage.
-
Als Copolymerisat A eignen sich außerdem Copolymerisate aus Butadien
und Styrol. Diese Copolymerisate enthalten 20 bis 60 Gew.% Butadien und 40 bis 80
Gew.% Styrol und/oder Acrylnitril. Sie können weitere Comonomere enthalten, beispielsweise
Ester von äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen und
bgf. bis zu 10 Gew.% andere äthylenisch ungesättigte copolymerisierbare Verbindungen,
wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Crotonsäure und Fumarsäure. Polymerisate
dieses Typs, sowie auch Polyacrylate, sind beispielsweise aus der DT-PS 1 546 316
bekannt. Geeignete Styrol-Butadien-Copolymerisate, die eine äthylenisch ungesättigte
Carbonsäure bzw. einen Halbester einer äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäure einpolymerisiert
enthalten und als Copolymerisat A verwendet werden, sind aus der DT-AS 12 21 748
bekannt.
-
Als Copolymerisat A kommen in der erfindungsgeinäßen Papierstreichmasse
außerdem Polymerisate in Betracht, die sich von Vinylestern, z.B. vom Typ des Vinylacetats
oder Vinylpropionats sowie polymerisierbaren Kohlenwasserstoffen, z.B. Ethylen oder
Propylen ableiten, beispielsweise Copolymerisate aus Vinylestern mit Acrylester
und/oder Methacrylestern und/oder Acrylnitril sowie anderen polymerisierbaren hydrophilen
Verbindungen, z.B. äthylenisch ungesättigten Säuren oder hydroxylgruppenhaltigen
Monomeren. Die Copolymerisate können auch weitere äthylenisch ungesättigte Verbindungen
einpolymerisiert enthalten, wie Acrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid,
Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid. Geeignete Vinylestercopolymerisate sind beispielsweise
aus der DT-PS 1 264 945 bekannt. Man kann auch Homopolymerisate von Vinylestern
verwenden.
-
Die Polymerisate B sind in Wasser löslich und weisen ein hohes Molekulargewicht
auf. Sie werden duch Polymerisieren von wasserlöslichen, äthylenisch ungesättigten
Verbindungen in einer Wasserin-Ol-Emulsion hergestellt. Ein Verfahren zur Herstellung
dieser Polymerisate ist beispielsweise aus der DT-PS 1 089 173 bekannt.
-
Man löst die äthylenisch ungesättigten Monomeren in Wasser und führt
die Polymerisation in einer Wasser-in-ol-Dispersion durch.
-
Als kontinuierliche äußere ölphase der Wasser-in-Ol-Dispersion kommen
beispielsweise hydrophobe Kohlenwasserstoffe, wie Benzinschnitte, chlorierte Kohlenwasserstoffe,
wie Perchloräthylen, oder 1,2-Dichloräthan in Betracht. Der Anteil an wäßriger,
dispergierter Phase beträgt zwischen etwa 30 und 70 % der Emulsion, kann jedoch
auch darüber liegen und bis 90 Ges.% betragen. Geeignete wasserlösliche Monomere
sind beispielsweise C3- bis C5-äthylenisch ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure,
Methacrylsäure oder Itaconsäure, die entsprechenden Amine, beispielsweise Acrylamid
und Methacrylamid und die Salze der genannten äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren.
Die genannten Monomeren können entweder allein oder in Mischung polymerisiert werden,
so daß man Copolymerisate erhält, beispielsweise Copolymerisate aus Acrylamid und
Acrylsäure.
-
Bei der Polymerisation der wasserlöslichen äthylenisch ungesättigten
Monomeren
kann man als Comonomere beispielsweise Vinylbenzolsulfonate, Acrylamidopropansulfonsäure,
Vinylsulfonsäure, sowie in untergeordnetem Maße bis zu etwa 20 Gew.% nur begrenzt
wasserlösliche äthylenische Verbindungen, wie Acrylsäure- oder Methacrylsäureester,
sowie Acrylnitril oder Methacrylnitril einsetzen.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Molekulargewicht der wasserlöslichen
Polymerisate durch den Einbau von Verbindungen, die mehrere äthylenisch ungesättigte
Doppelbindungen tragen, mit Hilfe einer geringfügigen Vernetzung erhöht wird. Um
die wasserlöslichen Polymerisate geringfügig zu vernetzen, setzt man bei der Polymerisation
der Monomeren, bezogen auf das Monomerengemisch, 0,01 bis 5 Gew.% eines Monomeren
mit mindestens 2 äthylenisch ungesättigten Doppelbindungen zu, beispielsweise Äthylendivinylharnstoff,
Divinyldioxan, Methylenbisacrylamid, Äthylenbisacrylamid, Propylenbisacrylamid,
Allylacrylat, Methallylmethacrylat, Diallylmalonat, Divinyläther, Glykoldiacrylat
und Polyalkylpolyäther mehrwertiger Alkohole, z.B. Trimethylolpropan, Triallyläther
oder Polyallylsaccharose.
-
Man erhält dann Copolymerisate mit besonders hohen Molekulargewichten.
Die Molekulargewichte der wasserlöslichen Polymerisate B des Bindemittelgemisches
liegen zwischen 100 000 und 20 Millionen, vorzugsweise zwischen 1 und 20 Millionen.
-
Die Polymerisation der wäßrigen Monomerlösung in dem Kohlenwasserstorföl
wird nach bekannten Verfahren in einem Temperaturbereich zwischen 5 und 1200C durchgeführt.
Um die wäßrige Monomerlösung in dem Kohlenwasserstofföl zu dispergieren, verwendet
man die dafür bekannten Wasser-in-Ol-Emulgatoren, z.B. Sorbitanmonostearat, Sorbitanmonooleat,
Glycerinester, deren Säurenkomponente sich von C14- bis C20-Carbonsäuren ableitet,
Cetylstearylnatriumphthalat oder Emulgatoren, wie sie in der DT-OS 25 36 537 beschrieben
sind.
-
Diese Emulgatoren haben einen HLB-Wert von höchstens 8. Unter HLB-Wert
versteht man die hydrophile-lipophile Balance des Emulgators,
d.h.
das Gleichgewicht der Größe und Stärke der hydrophilen und der lipophilen Gruppen
des Emulgators. Eine Definition dieses Begriffes findet man beispielsweise in "Das
Atlas HLB-System", Atlas Chemie GmbH, EC 10 G Juli 1971 und die Classification of
Surface Active Agents by "HLB", W.C. Griffin, Journal of the Society of Cosmetic
chemist, Seite 311 (1950).
-
Diese Emulgatoren sind in der fertigen Dispersion zu 0,1 bis 30, vorzugsweise
zu 1 bis 10, Gew.% enthalten.
-
Weiterhin kann man der zu polymerisierenden Wasser-in-öl-Emulsion
ein Netzmittel hinzufügen, dessen HLB-Wert über 10 liegt. Es handelt sich hierbei
im wesentlichen um hydrophile wasserlösliche Produkte, wie äthoxylierte Alkylphenole,
Dialkylester von Natriumsulfosuccinaten, bei der die Alkylgruppe mindestens 3 C-Atome
hat, Seifen, die sich von Fettsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen ableiten, Alkalisalze
von Alkyl- oder Alkenylsulfaten mit 10 bis 26 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise verwendet
man äthoxylierte Nonylphenole mit einem Xthoxylierungsgrad von 6 bis 20, äthoxylierte
Nonylphenolformaldehydharze, deren Xthoxylierungsgrad 6 bis 20 beträgt, Dioctylester
von Natriumsulfosuccinaten und Octylphenolpo lyäthoxyäthanol.
-
Für die Herstellung der Wasser-in-ol-Dispersionen kann man das Netzmittel
mit HLB-Wert tiber 10 der waßrigen Phase, dem flüssigen Kohlenwasserstoff oder auch
der fertigen Monomer-Emulsion zugeben.
-
In der bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden Netzmittel und
Wasser-in-ol-Emulgator in dem als äußere Phase der Dispersion dienenden flüssigen
Kohlenwasserstoff gelöst und suspendiert.
-
Dieses Gemisch wird dann zusammen mit der wäßrigen Monomer-Lösung,
beispielsweise unter Rühren, in eine Wasser-in-ol-Emulsion überführt. Die Reihenfolge
der Zugabe der Komponenten zum Polymerisationsansatz ist nicht kritisch. Wesentlich
ist nur, daß die Netzmittel mit einem HLB-Wert von über 10, sofern man sie verwendet,
vof der Polymerisation zugegeben werden.
-
Die Monomeren werden in Gegenwart der üblichen Polymerisationsinitiatoren
polymerisiert, beispielsweise verwendet man Peroxide, wie Benzoylperoxid und Lauroylperoxid,
Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Azoverbindungen, wie Azoisobutyronitril, und
Redoxkatalysatoren. Die Polymerisationstemperatur ist abhängig von dem verwendeten
Polymerisationsinitiator und kann in weitem Bereich schwanken, beispielsweise in
dem Bereich von 5 bis 120 0C. In der Regel polymerisiert man unter Normaldruck bei
Temperaturen zwischen 40 und 800C, wobei man für eine gute Durchmischung der Komponenten
sorgt. Die Monomeren werden praktisch vollständig polymerisiert.
-
Die fertige Wasser-in-ol-Dispersion besteht zu 30 bis 90 % aus einer
wäßrigen Phase. Die wäßrige Phase enthält praktisch das gesamte Polymerisat. Die
Konzentration des Polymerisates in der wäßrigen Phase beträgt 20 bis 60 Gew.%. Das
wahlweise eingesetzte Netzmittel mit einem HLB-Wert über 10 ist - bezogen auf die
gesamte Dispersion - in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.% vorhanden. Die kontinuierliche
äußere Phase der Wasser-in-Ol-Polymerdispersion ist zu 10 bis 70 Gew.% am Aufbau
der gesamten Dispersion beteiligt.
-
Vorzugsweise verwendet man als Polymerisate B Homopolymerisate von
Alkali- oder Ammonsalzen der Acrylsäure und Acrylamid, Copolymerisate aus 5 bis
95 Gew.% Acrylamid und 95 bis 5 Gew.% Alkali- oder Ammonsalzen der Acrylsäure.
-
Wesentlicn ist in allen Fällen, daß die Polymerisate B nach dem Verfahren
der Wasser-in-ol-Emulsionspolymerisation hergestellt und in dieser Form auch mit
den Copolymerisaten A in die Papierstreichmasse eingearbeitet werden. Die Polymerisate
B haben in Form der Wasser-in-Ol-Dispersion eine relativ geringe Viskosität, die
in dem Bereich zwischen 100 und 5000 mPa.s liegt. Sie sind daher leicht zu handhaben.
Beim Verarbeiten mit dem wasserunlöslichen synthetischen Bindemittel (Copolymerizat
A) stellen die Polymerisate B die Viskosität der Papierstreichmasse ein. Die Polymerisate
B,
eingearbeitet in Form ihrer Wasser-in-ol-Dispersion, wirken als Verdickungsmittel,
erhöhen das Wasserretentionsvermögen der Streichfarbe und verleihen dem fertigen
Papier verbesserte Eigenschaften, insbesondere eine erhöhte Wasserfestigkeit. Es
ist bereits möglich, mit relativ geringen Einsatzmengen an Polymerisat B die beschriebenen
Effekte zu erreichen, z.B. genügen 0,1 bis 10 Gew.% des Festproduktes, vorzugsweise
0,2 bis 3 Gew.% an wasserlöslichem Polymerisat in Form seiner Wasser-in-öl-Dispersion,
bezogen auf das Pigmentgewicht, um die genannten Qualitätsverbesserungen von Streichfarbe
und.Papier zu erzielen.
-
Die erfindungsgemäßen Papierstreichmassen enthalten 5 bis 25 Gew.%,
jeweils bezogen auf Pigment, an Copolymerisat A uno 0,1 bis 10 Gew.% des festen
Polymerisates B in Form seiner Wasser-in-ol-Dispersion. Diese Polymerisatkombinationen
sind hervorragende Bindemittel für Papierstreichmassen. Für die Herstellung der
erfindungsgemäßen Papierstreichmassen werden die Polymerisate A und B in an sich
bekannter Weise mit Füllstoffen bzw. Pigmenten gemischt.
-
Geeignete Füllstoffe sind vor allem Tonmineralien, Calciumcarbonate,
Calciumaluminiumpigmente oder Titandioxid. Gegebenenfalls kann man den Papierstreichmassen
auch noch andere Hilfsmittel zusetzen, beispielsweise Alkalien, wie Natriumhydroxid,
kaliumhydroxid oder Ammoniak oder auch Weißpigmente auf Basis von wasserunlöslichen
Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukten oder andere bekannte Papierhilfsstoffe,
wie Harnstoff, Melamin oder Formaldehydharze.
-
Die Reihenfolge, in der die einzelnen Komponenten der Papierstreichmasse
gemischt werden, ist nicht entscheidend, es erweist sich jedoch als günstig, das
Copolymerisat B am Ende der Streichfarbenaufbereitung zuzusetzen.
-
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
-
Die in den Beispielen angegebenenTeile sind Gewichtsteile. Die K-Werte
der Polymerisate wurden nach H. Fikentscher, Cellulosechemie 13, 58 bis 64 und 71
bis 74 (1932) in 5 %-iger wäßriger Kochsalzlösung
bei einer Temperatur
von 25UC gemessen; dabei bedeutet - -K : k . 10.
-
Herstellung der wasserlöslichen Polymerisate B.
-
Polymerisat B 1 In einem mit Rührer, Thermometer und einem Stickstoffein-
und -auslaß versehenen Behälter mischt man folgende Komponenten: 347 Teile einer
Mischung aus 84 % gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und 16 % naphthenischen
Kohlenwasserstoffen (Siedepunkt der Mischung 192 bis 254OC), 53,3 Teile Sorbitanmonooleat
und 20 Teile äthoxyliertes Nonylphenol (Athoxylierungsgrad 8 bis 12). Dann fügt
man eine Lösung aus 133,6 Teilen Acrylamid und 59 Teilen Acrylsäure in 389,4 Teilen
Wasser zu, deren pH-Wert mit 18 Teilen Natriumhydroxid auf 8,0 eingestellt ist und
emulgiert die wäßrige Lösung in dem Kohlenwasserstofföl. Danach leitet man 30 Minuten
lang Stickstoff über die Mischung und erhitzt sie dann innerhalb von 15 Minuten
auf eine Temperatur von 60°C. Bei dieser Temperatur setzt man dann eine Lösung von
0,212 Teilen 2,2'-Azo-bis-isobutyronitril zu, das in wenig Aceton gelöst ist.
-
Nachdem man die Mischung 3 Stunden auf 60°C erhitzt hat, ist die Polymerisation
beendet. Man erhält eine koagulatfreie, gegen Sedimentation stabile Wasser-in-Ol-Dispersion
eines Copolymerisates aus 35 % Acrylamid und 65 % Natriumacrylat, die als Verdickungsmittel
mit Cobindereigenschaften in Papierstreichmassen verwendet wird. Der K-Wert des
Polymerisates beträgt 247,5.
-
Polymerisat B 2 Man verfährt wie im Beispiel 1 beschreiben und löst
10 Teile eines 8- bis 12-fach äthoxylierten Nonylphenol und 40 Teile des im Beispiel
1 der DT-OS 25 36 597 beschriebenen Emulgators in 220 Teilen einer Mischung aus
84 % gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und 16 % naphthenischen Kohlenwasserstoffen
(Siedebereich der Mischung 192 bis 2540C). Zu dieser Mischung fügt man eine
Lösung
von 285 Teilen Acrylsäure in 128 Teilen Wasser, die mit 285 Teilen 22,5 %-igem wäßrigen
Ammoniak auf pH 7,0 gestellt wurde und die weiterhin mit 0,4 Teilen Na4P207 und
0,01 Teilen Propylenbisacrylamid versetzt wurde, hinzu.
-
Unter gutem Rühren wird die organische Phase und die wäßrige Lösung
gemischt, so daß man eine Wasser-in-Öl-Emulsion erhält. Anschließend leitet man
30 Minuten lang Stickstoff über die Emulsion und erhitzt sie dann innerhalb von
15 Minuten auf eine Temperatur von 70°C. Bei dieser Temperatur setzt man dann eine
Lösung von 0,212 Teilen 2,2'-Azo-bis-isobutyronitril zu, das in wenig Aceton gelöst
ist, und hält die Temperatur der Mischung 3 Stunden lang auf 70°C. Es resultiert
eine koagulatfreie, gegen Sedimentation stabile Wasser-in-l-Dispersion.
-
Die Viskosität einer daraus mit demineralisiertem Wasser hergestellten
0,3 %-igen wäßrigen Lösung (bezogen auf das Polymer) beträgt 1 150 mPa.s (Brookfield-Viskosimeter
20 UpM, 200C RV 2).
-
Beispiel 1 Man erhält eine Papierstreichmasse, die zur Herstellung
von Papier und für den Offset-Druck geeignet ist, indem man mit Hilfe eines kräftigen
Dispergieraggregates 80 Teile Streichclay und 20 Teile Cacliwncarbonat-Pigment in
ca. 66 %-iger wäßriger Anschlämmung unter Verwendung von 0,2 Teilen Natronlauge
und 0,3 Teilen eines handelsüblichen Dispergiermittels fein verteilt. Zu der Pigmentanschlämmung
fügt man 12 Teile (bezogen auf den Peststoffgehalt) einer wäßrigen Dispersion eines
Copolymerisates A aus 50 % n-Butylacrylat und 50 % Styrol. Dazu gibt man unter kräftigem
Rühren 0,5 Teile (bezogen auf den Feststoffgehalt) der Wasser-in-Öi-Dispersion B
1 und stellt den Feststoffgehält der Streichfarbe durch Zugabe von Wasser auf ca.
58 % ein. Der pH-Wert der Papierstreichlasse wird mit Natronlauge auf 8,5 eingestellt.
Nach einer Durch mischungszeit ton 15 Minuten kann die Papierstreichfarbe verarbeitet
werden, z.B. auf einer Schaberstreichanlage. Die Eigenschaften
der
Streichfarbe und des damit gestrichenen Papiers sind in der Tabelle angegeben.
-
Beispiel 2 Eine Streichfarbe zur Herstellung von gestrichenem Karton
wird gemäß den Angaben in Beispiel 1 erhalten, indem man die dort beschriebene Pigmentanschlämmung
mit 15 Teilen eines handelsüblichen, 4 % Carboxylgruppen enthaltenden, Butadien-Styrol-Copolymerisates
(48 % Butadien und 48 % Styrol), bezogen auf Feststoffgehalt der Dispersion, als
Copolymerisat A mischt und Wasser zugibt, bis der Feststoffgehalt der Mischung 43
% beträgt. Dann werden, bezogen auf den Feststoffgehalt, 0.7 Teile des Polymerisates
B 2 in Form der Wasser-in-l-Dispersion zugegeben. Danach stellt man den pH-Wert
auf 8,5 ein und homogenisiert die Mischung 15 Minuten. Man erhält eine Streichfarbe,
die auf einer Luftbürstenstreichanlage oder Rollrakelstreichanlage einwandfrei zu
verarbeiten ist. Die Eigenschaften der Streichfarbe und des damit gestrichenen Kartons
sind in der Tabelle angegeben.
-
Beispiel 3 Zur Herstellung eines Papierstriches, der für den Tiefdruck
geeignet ist, mischt man eine 66 %-ige Pigmentanschlämmung aus 100 Teilen Streichclay,
0,2 Teilen Natronlauge und 0,3 Teilen eines handelsüblichen Dispergiermittels mit
6 Teilen eines handelsüblichen synthetischen Bindemittels als Copolymerisat A aus
50 ; n-butylacrylat und 50 % Vinylacetat. Die Viskosität der Streichfarbe wird dadurch
eingestellt, daß man 0,35 Teile, bezogen auf den Feststoffgehalt, des Polymerisats
B 2 als Wasser-in-Ol-Emulsion zugibt. Durch Zugabe von Wasser und Natronlauge wird
dann der Feststoffgehalt der Streichmasse auf 59 % und der pH-Wert auf 9 eingestellt.
Nach einer Mischzeit von 15 Minuten kann die Papierstreichfarbe problemlos auf einer
Schaberstreichanlage verarbeitet werden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.
-
Beispiel 4 Zur Herstellung eines Tapetenstriches dispergiert man 90
Teile Streichclay und 10 Teile eines Titandioxid-Pigments in 66 %-iger wäßriger
Anschlämmung mit Hilfe von 0,2 Teilen Natronlauge und 0,4 Teilen eines handelsüblichen
Dispergiermittels. Anschließend gibt man 13 Teile, bezogen auf den Feststoffgehalt,
eines Copolymerisats A aus ca. 50 % n-Butylacrylat und ca. 50 % Styrol hinzu. Die
Streichfarbe wird verdickt, indem man 0,8 Teile, bezogen auf den Feststoffgehalt,
des Polymerisats B 2 in Form der Wasser-in-Ol-Dispersion zusetzt und die Mischung
homogenisiert.
-
Durch Zugabe von Wasser und Natronlauge wird der Feststoffgehalt der
Papierstreichmasse auf 54 % und der pH-Wert auf 9 eingestellt. Nach einer Mischungszeit
von 15 Minuten ist die Streichfarbe problemlos auf Walzen- oder Glättschaber-Streichanlagen
zu verarbeiten. Die Viskosität der Papierstreichfarbe betrug 1 690 mPa.s, die Wasserretention
der Streichfarbe 93 sec.
-
Bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurden die den Beispielen 1 bis
3 entsprechenden Streichfarben hergestellt, wobei in Abänderung der Beispiele als
Polymerisat B 1 oder B 2 jeweils ein Copolymerisat eingesetzt wurde, das dem Copolymerisat
in den Beispielen in der Zusammensetzung zwar entsprach, jedoch durch Polymerisation
der Monomeren in wäßriger Lösung hergestellt wurde. Wie man der Tabelle entnehmen
kann, zeigen die Papierstreichfarben, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bindemittelkombination
hergestellt wurden, eine Uberraschend verbesserte Wasserretention.
-
Die Wasserretention wird in der Tabelle in Sekunden angegeben. Es
ist die Zeit, in der die mit einem sauren Rotfarbstoff angefärbte wäßrige Phase
der Streichfarbe so weit durch ein Blaubandfilter penetriert ist, daß sie dessen
Remission, gemessen mit einem Remissionsphotometer (Filter 4) auf 40 % des ursprünglichen
Remissionsgrades erniedrigt. Im Vergleichsbeispiel 4 wurde eine Papierstreichmasse
nach der oben angegebenen Vorschrift hergestellt, jedoch anstelle der Wasser-in-Ol-Dispersion
des Polymerisates B 2
ein durch Lösungspolymerisation hergestelltes
Copolymerisat aus ca.
-
80 % Acrylsäurebutylester und ca. 20 % Acrylsäure eingesetzt. Man
erhielt eine Papierstreichmasse, deren Viskosität 1 540 mPa.s und deren Wasserretention
65 sec. betrug.
-
In Tabelle 1 sind neben den Eigenschaften der Streichfarben auch einige
Stricheigenschaften zusammengestellt. Man sieht, daß mit den erfindungsgemäßen Papierstreichmassen
deutlich verbesserte Naßrupfwerte erhalten werden.
-
Die Naßrupfwerte wurden wie folgt gemessen: Vorbereitung der Papiere
und Kartons: Die zu prüfenden Papiere bzw. Kartons werden einzeln aufgehängt und
24 Stunden klimatisiert. Die Rupfstreifen, deren Größe 35 x 3 cm betragen soll,
sind in Längsrichtung der Papierbahn zu schneiden. Es ist darauf zu achten, daß
die Prüfstreifen über die Bahnbreite entnommen werden. Zur Klimatisierung dürfen
die geschnittenen Streifen nicht aufeinanderliegen.
-
Prüfgerät: Der NaBrupftest wird mit dem IGT-Bedruckbarkeitsprüfgerät
Modell AC 2 durchgeführt.
-
Rupffarbe: Als Rupffarben dienen Druckfarben der Fa. Lorilleux. Die
Rupffarbe muß auf die Rupfneigung der Papiere bzw. Kartons abgestimmt sein. Normalerweise
erhält man mit der Lorilleux-Farbe 3804 vert gute Ergebnisse.
-
Durchführung des Naßrupftests: Der Papier- bzw. Kartonstreifen wird
wie bei der Trockenrupffestigkeitsprüfung auf das Kreissegment des IGT-Gerätes eingespannt.
-
Auf die obere Druckscheibenachse wird eine 3,2 cm breite Druckscheibe,
auf die untere Druckscheibenachse eine 2 cm breite, eingefärbte
Druckscheibe
aufgesetzt. Das Kreissegment mit dem eingespannten Prüfstreifen wird sodann in Rupfstellung
gedreht. Die Druckeinstellung beträgt bei beiden Druckscheiben 70 kp. Nun tropft
man zwischen Kreissegment mit eingespanntem Prüfstein und oberer Druckscheibe 0,2
cm3 Wasser und rupft sofort mit konstanter Geschwindigkeit, deren Einstellung zwischen
18- und 40 cm/s betragen soll, da das Wasser sonst eine zu kurze Einwirkungszeit
hat.
-
Wenn bei dieser Einstellung kein Rupfen auftritt, so muß eine strengere
Rupffarbe genommen werden.
-
Der Abstand zwischen den beiden Druckscheibenachsen beträgt 7 cm;
das entspr. bei 18- bzw. 40 cm/s Rupfgeschwindigkeit einer Einwirkungszeit von 0,39-
bzw. 0,17 s.
-
Beträgt bei einer Druckmaschine die Entfernung zwischen zwei folgenden
Druckwerken 1 m und läuft die Druckmaschine 100 m/min, so entspricht dies einer
Einwirkungszeit von 0,6 s.
-
Auswertung: Die letzte Hälfte des Streifens wird bei diesem Verfahren
zuerst gefeuchtet und dann bedruckt. Wenn die Naßrupffestigkeit bei der gewählten
Rupffarbe und Geschwindigkeit nicht ausreicht, sieht man auf dem Streifen, der gefeuchtet
wurde, ein Rupfen. Die verschiedenen Streifen werden im Verhältnis zueinander subjektiv
ausgewertet.
-
Eine weitere Möglichkeit der Auswertung ist mit dem Densitometer gegeben.
-
Man mißt hierzu die Farbintensität des geprüften Rupfstreifens und
erhält, je nach Rupffestigkeit des Papiers oder Kartons, einen entsprechenden Wert
D (= Farbdichte). Als Vergleichswert wird ein mit der Prüffarbe bedruckter Streifen
im Vollton gemessen.
Tabelle 1
| Eigenschaften Bsp.1 Vgl.Bsp.1 Bsp.2 Vgl.Bsp.2 Bsp.3 Vgl.Bsp.3
Bsp.4 Vgl.Bsp.4 |
| a) Streichfarbe |
| Viskosität |
| [mPa.s] 1312 1045 460 380 1140 1070 1690 1540 |
| Wasserretention |
| [sec] 106 36 48 33 61 23 93 65 |
| b) gestrichenes |
| Papier |
| Naßrupftest [D] 0,89 0,38 0,47 0,36 - - 0,66 0,38 |
| Farbaufnahme [%] 24,4 24,0 20,3 17,3 45,7 42,2 25,6 21,7 |