DE3202061A1 - Papierstreichmasse - Google Patents
PapierstreichmasseInfo
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
- D21H19/56—Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H19/58—Polymers or oligomers of diolefins, aromatic vinyl monomers or unsaturated acids or derivatives thereof
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Description
15 Anforderungen gestellt. Beim Abrollen des Druckzylinders von
der Papieroberfläche wirken infolge der Zähigkeit der Druckfarbe hohe Zugkräfte auf die Papieroberfläche ein. Man
bemüht sich daher, der Papieroberfläche durch einen geeigneten Strich eine hohe Gefügefestigkeit senkrecht zur
Oberfläche zu verleihen. Da mit dem Druckvorgang Feuchtigkeit auf das Papier übertragen wird, muß die hohe Gefügefestigkeit
auch im feuchten Zustand erhalten bleiben. Diese Eigenschaft wird als Naßrupffestigkeit bezeichnet.
Bei der Herstellung von mehrfarbigen Drucken in einem
Arbeitsgang ist es notwendig, daß die auf die nichtbedruckten
Flächen übertragene Feuchtigkeit schnell wegschlägt, weil sens.t durch den auf der Oberfläche verbleibenden
Wasserfilm beim nächsten Druckgang die Druckfarbe abgestoßen
würde.
-ϊ-
Ursprünglich enthielten Papierstreichmassen Naturprodukte,
wie Stärke oder Kasein, als Bindemittel. Die Naßrupffestigkeit
der damit hergestellten Striche ist jedoch nicht ausreichend und überdies von schwankender Qualität. Den
gleichen Nachteil haben Kombinationen dieser Naturprodukte mit dispergierten synthetischen Bindemitteln.
10 In der EP-A 14 904 werden als Bindemittel für Papierstreichmassen
Kombinationen von zwei synthetischen Harzen vorgeschlagen, von denen eines weich und klebrig ist und das
andere, ebenfalls synthetische Harz als "Cobinder" durch einen Gehalt von Einheiten eines Hydroxyalkylesters der
5 Acryl- oder Methacrylsäure und einer ungesättigten Säure
sehr hydrophil eingestellt ist. Auch der Gegenstand der EP-A 15 517 ist eine Binder-Cobinder-Kombination aus einem
weichen, dispergierten Harz und einem hydrophilen Binder aus natürlichen oder synthetischen Polymeren. Der letztere wird
zunächst in einem Öl emulgiert und in dieser Form in die Streichmasse eingearbeitet.
Auch der DE-A 2 933 765 liegt das Prinzip von Binder und Cobinder zugrunde, wobei der hydrophile Cobinder teils
wasserlöslich, teils chemisch mit dem Binder verknüpft ist.
Aus der DE-A 3 035 179 ist ein dispergiertes synthetisches Harz bekannt, das als Alleinbindemittel in Papierstreichmassen
verwendbar sein soll. Das Harz ist ein zweistufig hergestelltes Emulsionspolymerisat aus einem Dien, Styrol,
- J5 -
Acrylestern, einer ungesättigten Säure und gegebenenfalls begrenzten Mengen an Hydroxyalkylestern. Da es verhältnismäßig
hydrophob ist, kann es in der Praxis nur in Korabination mit hydrophilen Naturstoffen, wie Stärke oder Casein
5 als Cobindemittel, erfolgreich eingesetzt werden.
Als Bindemittel soll in eine Papierstreichmasse ein synthe-10
tisches Harz einverleibt werden, das mit gleichbleibenden
Eigenschaften herstellbar ist, als Alleinbindemittel anwendbar ist und einen Papierstrich von hoher Naßrupffestigkeit
und hohem Wasseraufnahmevermögen ergibt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Papierstreichmasse gemäß Patentanspruch
vorgeschlagen. ·
Die neue Masse enthält als wesentliche neuartige Komponente das Bindemittel B in einer Msnge von vorzugsweise etwa 5 bis
25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Füllstoffe C. Die übrigen Bestandteile sind in Papierstreichmassen üblich. Sie
enthalten stets Wasser als flüssiges Vehikel und Kreide, Kaolin, Schwerspat, Titandioxid oder andere weiße oder
farbige Pigmente als Füllstoffe. Der Anteil der Füllstoffe am Feststoffgehalt der Streichmasse liegt im allgemeinen
zwischen 80 und 95 Gew.-%. Weitere Zusätze, die wahlweise mitverwendet werden können, sind Vernetzungsmittel, Antischaummittel,
Verdickungsmittel oder Stabilisatoren. Zusätzliche Bindemittel sind grundsätzlich nicht erforderlich,
obwohl es natürlich möglich, wenn auch nicht vorteilhaft
30 ist, weitere Bindemittel zuzusetzen.
Das Dispergiermittel (D) ist ein üblicher und notwendiger Bestandteil der Bindemitteldispersion, hat aber darüber
hinaus in den erfindungsgemäßen Massen die Funktion, die Füllstoffe zu dispergieren.
Durch den völligen Verzicht auf Naturstoffe als Binder
oder Cobinder sind die Eigenschaften der Papierstreichmassen und der daraus hergestellten Papierstriche frei
von den Schwankungen, die mit dem Einsatz von organischen Maturstoffen stets verbunden sind. Sie lassen sich daher
in stets gleichbleibender Weise verarbeiten und ergeben ' einen Papierstrich von stets gleichbleibender Qualität.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß dieses Ziel mit einem einzigen Bindemittel erreichbar ist. Dadurch ergibt
sich für den Hersteller der Papierstreichmasse ein verminderter Aufwand bei der Lagerhaltung der Rohstoffe
und, durch den Wegfall eines Wäge- und Mischvorganges, auch bei der Herstellung selbst. Für den Anwender entfallen
alle Probleme, die sich bei herkömmlichen Mehrkomponenten-Bindemitteln
aus Ungenauigkeiten bei der Einstellung des Mischungsverhältnisses von Binder und
Cobinder ergeben können.
Das neue Bindemittel verleiht dem Papierstrich eine hervorragende Wasseraufnahmefähigkeit und schnelles
Wegschlagen sowie eine ausgezeichnete Naßrupffestigkeit.
ist ein durch Emulsionspolymerisation hergestellter Latex
aus den im Anspruch 1 unter (1) bis (5) angegebenen Monoc merkomponenten.
Hauptkomponente sind Alkylester der Acryl- oder/und Methacrylsäure,
die vorzugsweise 1 bis 12 C-Atcme im Alkylrest enthalten, gegebenenfalls im Gemisch mit Styrol. Allerdings
jQ werden Zusammensetzungen ohne Styrol bevorzugt. Es ist
vorteilhaft, wenn wenigstens ein Teil der Esteralkylreste 4 oder mehr C-Atome enthält und wenn weiterhin ein gewisser
Anteil an Methyl- oder Äthylestern vorhanden ist. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn sich die Ester wenigstens zum
Teil von der Acrylsäure ableiten. Eine bevorzugte Zusammensetzung der Esterkomponente (1) besteht aus Methylmethacrylat
als hartmachendem Bestandteil und Äthyl- oder insbesondere Butylacrylat als weichmachendem Bestandteil.
Das Mengenverhältnis von hartmachenden und weichmachenden
Monomerbestandteilen - unter Berücksichtigung der Komponenten (2) bis (5) - wird so festgelegt, daß die Mindestfiloibildungstemperatur
(MFT nach DIN 53787) des Bindemittellatex nicht über 5O0C und vorzugsweise unter 400C liegt. Im
allgemeinen wird das durch die Zusammensetzung der Komponente (1) aus niederen Methacrylsäureestern mit 1 bis 4 C-Atomen
im Esteralkylrest und/oder Styrol einerseits und aus höheren Methacrylsäureestern und/oder Acrylsäureestern
andererseits erreicht.
,-ar-
AIs Hydroxyalkylester (2) der Acryl- oder Methacrylsäure
werden vorzugsweise solche mit 2 bis 5 C-Atoäien im Hydroxyalkylrest
eingesetzt. Bevorzugt sind Hydroxyäthyl-, 2-Hydroxypropyl- und 4-Hydroxybutylester, insbesondere
5 diejenigen der Acrylsäure. Die Saugfähigkeit des Papierstriches nimmt mit steigendem Anteil der Hydroxyester zu,
jedoch überschreitet die Naßrupffestigkeit bei einem Anteil von etwa 10 bis 15 % ein Maximum, so daß Anteile
über 20 % unzweckmäßig sind.
Acryl- oder/und Methacrylamid (3) ist als zweite hydrophile
Komponente neben dem Hydroxyester in dem Emulsionspolymerisat enthalten. Keine der beiden hydrophilen
Komponenten läßt allein die vorteilhafte Eigenschaftskom-5
bination von hoher Naßrupffestigkeit und hoher Saugfestigkeit
des damit hergestellten Papierstriches erreichen. Methacrylamid ist besonders wirksam. Wenn auch die unsubstuierten
Amide bevorzugt .sind, können gegebenenfalls auch die entsprechenden N-alkylsubstituierten Amide, z.B. mit
C, 2,-Alkylresten, eingesetzt werden.
Als ungesättigte polymerisierbare Carbonsäure (4) ist vorzugsweise Acryl- oder Methacrylsäure am Aufbau des
Bnulsionspolymerisats beteiligt. Der bevorzugte Anteil
beträgt 1 bis 3 Gew.-%. Die Carboxylgruppen können gegebenenfalls vor, während oder nach der Polymerisation mit
einer geeigneten Base, wie Ammoniak, organischen Aminen oder Alkalihydroxyd, neutralisiert werden. Der bevorzugte
pH-Wert der Streichmasse beträgt 7,5 bis 11.
Eine weitere Moncmerkomponente (5) ist nicht erforderlich, um die Ziele der Erfindung zu erreichen, jedoch können
begrenzte Msngen an anderen, von den Komponenten (1) bis (4) verschiedenen, radikalisch polymerisierbaren Monomeren
häufig ohne ffechteil in das Emulsionspolymerisat mit eingebaut
werden. Beispiele für solche Comonomere, die sich manchmal sogar vorteilhaft auswirken, sind Acryl- und
Methacrylnitril, jedoch werden diese Monomeren des schwer vermeidbaren Restmoncmergehaltes wegen meist gemieden.
Andere verwendbare, monoäthylenisch ungesättigte Comonomere sind Vinylpyrrolidon, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid,
Vinylacetat oder andere Vinylester oder Monoolefine. Mehrfach ungesättigte Monomere, wie z.B. Glycoldiacrylate,
werden vorzugsweise nicht mitverwendet, weil sie eine Vernetzung bewirken, das Wasseraufnahmevermögen herabsetzen
und die Filmbildung stören können. Soweit sie als Verunreinigung in dem eingesetzten Hydroxyester enthalten sind, soll
ihr Anteil am Gesamtpolymerisat so niedrig sein, daß er keinen nachteiligen Einfluß ausübt, d.h. in der Regel unter
o,5 Gew.-%, vorzugsweise unter 0,05 Gew.-%.
Das Emulsionspolymerisat ist nach üblichen Methoden der Emulsionspolymerisation in wäßriger Phase unter Einsatz
wasserlöslicher Radikalbildner, wie Peroxodisulfaten,
Wasserstoffperoxid oder wasserlöslichen Redox-Systemen, und von - vorzugsweise anionischen und/oder nichtionischen Emulgiermitteln
herstellbar. Die Teilchengröße der Latexteilchen liegt vorzugsweise unter 300 nm (Gewichtsmittelwert).
Bekanntlich läßt sich die Teilchengröße am genauesten steuern, wenn man die Emulsionspolymerisation diskontinuier-
40
-Sr -
nach dem Monomer- oder Emulsionszulaufverfahren durchführt und eine Emulgatormenge in der wäßrigen Vorlage einsetzt,
die nahe bei der kritischen Mizellbildungskonzentration liegt, oder wenn man diskontinuierlich nach der Saatlatexmethode
verfährt. Diese Verfahren sind dem Fachmann wohlbekannt
10 kann aus mehreren Komponenten bestehen. In der Regel ist ein
anionisches und/oder nichtionisches Emulgiermittel vorhanden, das bereits zur Herstellung und Stabilisierung des
Bindemittellatex gedient hat. Zur Dispergierung der Pigmente werden weitere Dispergiermittel benötigt. Als Beispiel seien
1 5 Polyacrylsäure oder deren wasserlösliche Salze mit K-Werten
zwischen 10 und 35, oder Polyphosphate genannt. Zusätzlich können Cellulose- oder Stärkederivate anwesend sein. Sie
dienen im wesentlichen zur Verdickung, um die gewünschte
Viskosität der Streichmasse einzustellen. 20
In einem Witt'sehen Topf (2 Liter) mit Rückflufikühler,
Rührwerk und Zulauf gefäß werden bei 8O0C 0,5 g Aramoniumper-5
oxodisulfat und 0,4 g eines technischen Qnulgators, bestehend
aus einem Umsetzungsprodukt aus Tri-isobutylphenol und 7 Mol Äthylenoxid, das sulfatiert und in das Natriumsalz
übergeführt ist, in 400 g dest. Wasser gelöst. In diese Lösung wird unter Rühren innerhalb von 4 Std. eine zuvor aus
1C 430 g Methylmethacrylat, 400 g Butylacrylat, 100 g 2-Hydroxyäthylacrylat,
50 g Methacrylsäureamid, 20 g Methacrylsäure
, 9,35 g des oben genannten Qnulgators, 1,5g des oben
genannten Initiators und 615 g dest. Wasser hergestellte Snulsion bei 8O0C zugetropft. Nach Zulaufende wird der
15 Ansatz weitere 2 Std. bei 8O0C gehalten, auf 500C abgekühlt
und mit NH-,-Lösung auf pH 7,5 eingestellt. Hierauf wird eine
Mischung, bestehend aus 15 g eines Umsetzungsproduktes von 1 Mol Isononylphenol mit 7 Mol Äthylenoxid und 42,9 g
eines 35 %igen Umsetzungsproduktes von 1 Mol Isononylphenol
und 100 Mol Äthylenoxid, zugesetzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird über ein feinmaschiges Siebgewebe aus
rostfreiem Stahl filtriert.
Die Dispersion hat einen Feststoffgehalt von ca. 50 Gew.-%
und einen mittleren Teilchendurchmesser von 154 nm.
MFT: 190C.
Das Verfahren wird wiederholt, jedoch werden 480 g Methylmethacrylat
eingesetzt (anstatt 430 g) und es wird kein Methacrylsäureamid verwendet.
Man erhält eine Dispersion mit einem Feststoffgehalt von
50 Gew.-% mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 154 ran.
MFT: 210C.
Beispiel 3 (Vergleichsversuch)
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden 500 g Butylacrylat eingesetzt (anstatt 400 g) und es wird
kein 2-Hydroxyäthylacrylat verwendet.
Man erhält eine Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-% mit einem mittleren Teilchendurchmesser von
136 nm.
MFT: 240C.
MFT: 240C.
Man verfährt wie in Beispiel 1, jedoch besteht der Zulauf
aus einer Ehulsion mit folgenden Einwaagen:
430 g Methylmethacrylat
3OO g Butylacrylat
3OO g Butylacrylat
200 g 4-Hydroxybutylacrylat 50 g Methacrylsäureamid
20 g Methacrylsäure
20 g Methacrylsäure
9,35 g Umsetzungsprodukt aus Tri-isobutylphenol und
7 Mol Äthylenoxid, das sulfatiert und in das
Na-SaIz übergeführt ist. 1,5 g Ammoniumperoxodisulfat und
615 g dest. Wasser
Die Dispersion hat einen Feststoffgehalt von 49,9 % und einen mittleren Teilchendurchmesser von 136 nm. MFT: 240C.
A3
Zur Herstellung von Papierstreichmassen für Offsetpapiere dispergiert man in einem Dispergieraggregat
200 Teile China-Clay und 200 Teile Streichkreide unter Zuhilfenahme von 2 Teilen (fest) eines üblichen Dispergiermittels
auf Basis niedermolekularer Polyacrylsäure (z.B. ^ROHAGIT SL 252) in 250 Teilen Wasser.
Hierzu gibt man unter Rühren 120 Teile der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Bindemittel und stellt den
pH-Wert der Streichmasse rait NaOH auf 8,5 ein. Die Naßrupffestigkeit
der mit diesen Massen gestrichenen Papiere wurde mit der PRÜFBAU-Mehrzweckprobedruckmaschine mit Vorfeuchtung
geprüft. Bei dieser Methode wird ein Streifen des zu prüfenden Papiers mit einer Mischung aus Wasser und Isopropanol
(80/20) mittels einer Gummirolle angefeuchtet und anschließend mit einer Rupffestfarbe flächig bedruckt.
Prüfbedingungen:
Farbe: Rupftestfarbe Inko 14,8
(Fa. Huber, München)
Einwaage: '200 mg
Vorfeuchtung: Gummirolle 2 cm
Druckform : Gummirolle 4 cm
pe Anpreßdruck : 300 N/cm
Druckgeschwindigkeit: 2 m/sec
44
Bei keiner der Streichfarben wurde im nicht angefeuchteten Bereich ein Rupfen ("Trockenrupfen") festgestellt. Ebenso
zeigten sich keinerlei Abstoßungserscheinungen der Druckfarbe durch die Vorfeuchtung. Deutliche Unterschiede wurden
bei der Beurteilung des Aufbauens von Strichen auf der Druckform festgestellt (Aufbauen tritt ein, wenn sich der
Strich infolge der Vorfeuchtung löst und beim nachfolgenden Druck auf die Druckform übertragen wird).
Bewertung der Druckergebnisse siehe Tabelle.
Beispiel | MMA | Bin | d e m i | t t e | 1 | HBA | MAS | Druckeigenschaft |
43 | BA | MAA | /-.HSA | 2 | ||||
1 | 48 | 40 | 5 | 10 | - | 2 | kein Aufbauen | |
2 (Vergleichs versuch) |
43 | 40 | - | .10 | - | 2 | mittleres Aufbauen | |
3 (Vergleichs versuch) |
43 | 50 | 5 | - | 20 | 2 | ■ leichtes Aufbauen | |
4 | 30 | 5 | kein Aufbauen | |||||
MMA = Methylraethacrylat
BA = Butylacrylat
MAA = Methacrylamid
HÄA = Hydroxyäthylacrylat
HBA = Hydroxybutylacrylat
MAS = Methacrylsäure
MAA = Methacrylamid
HÄA = Hydroxyäthylacrylat
HBA = Hydroxybutylacrylat
MAS = Methacrylsäure
CO NJ) CD NJ CD CD
Claims (4)
1) 45 - ■ 94,5 Gew.-% Alkylestern der Acryloder/und
Methacrylsäure, gegebenenfalls
im Gemisch mit Styrol
2) 3 - 20 Gew.-% eines Hydroxyalkylesters 25 ■ der Acryl- oder Methacrylsäure
3) 2 - 10 Gew.-% Acryl-und/oder Methacryl
amid oder deren N-Alkylderivaten
30 4) 0,5 - 5 Gew.-% einer ungesättigten poly-
merisierbaren Carbonsäure
5) gegebenenfalls bis zu 20 Gew.-%, jeweils auf
das Gewicht des Mischpolymerisats bezogen, an anderen monoolefinisch ungesättigten Monomeren
aufgebaut ist und daß die wäßrige Dispersion des
finulsionspolymerisats eine Mindestfilmbildungstemperatur
nicht über 5O0C aufweist.
IC 2. Papierstreichmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die am Aufbau des Qnulsionspolymerisats beteiligten Alkylester (1) wenigstens z.T. Alkylreste
mit mindestens. 4 C-Atomen tragen.
3- Papierstreichmasse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die am Aufbau des
önulsionspolymerisats beteiligten Alkylester (1) wenigstens z.T. von Acrylsäure ableiten.
4. Papierstreichmasse nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine mittlere Teilchengröße des
Bindemittels (B) von höchstens 300 nm.
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- 1983-01-13 DE DE8383100222T patent/DE3362364D1/de not_active Expired
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- 1983-01-21 JP JP58007511A patent/JPS58126396A/ja active Pending
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Legal Events
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