DE69308766T2 - Latex binder for paper coating slip - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Latex-Bindemittel für eine Zusammensetzung zum Beschichten von Papier, das eine Emulsion von aromatischem Epoxyharz umfaßt.The invention relates to a latex binder for a paper coating composition comprising an emulsion of aromatic epoxy resin.
Mit Zusammensetzung zum Beschichten von Papier bezeichnet man im allgemeinen eine wäßrige Beschichtungszusammensetzung, die zumindest ein Füllmaterial (Pigment), ein Bindemittel und gegebenenfalls verschiedene Zusatzstoffe enthält.Composition for coating paper generally refers to an aqueous coating composition which contains at least one filler material (pigment), a binder and optionally various additives.
Eine solche Zusammensetzung wird auf das Papier aufgebracht, um die Oberflächeneigenschaften, insbesondere die Helligkeit, die Brillianz, die Bedruckbarkeit u.s.w., zu modifizieren.Such a composition is applied to the paper in order to modify the surface properties, in particular the brightness, brilliance, printability, etc.
Es ist heutzutage gängige Praxis in der Papierindustrie, als Bindemittel zumindest einen Latex aus organischem, synthetischem, filmbildendem Polymer in Form einer wäßrigen Emulsion zu verwenden.It is now common practice in the paper industry to use at least one latex made of organic, synthetic, film-forming polymer in the form of an aqueous emulsion as a binder.
Unter den Eigenschaften, die das beschichtete Papier für einen Offsetdruck aufweisen muß, ist die Widerstandsfähigkeit gegen Rupfen in feuchtem Zustand (RAH: "résistance l'arrachage humide") von besonderer Bedeutung. Das Offsetdruckverfahren, das auf der Abstoßung von Wasser durch die Druckfarben basiert, setzt tatsächlich Wasser ein. Bei einem Vierfarb-Offsetdruck wird folglich so vorgegangen, daß die zweite, die dritte oder die vierte Farbe auf eine vorab angefeuchtete Stelle gedruckt wird. Es ist folglich wichtig, um die Phänomene eines Rupfens in feuchtem Zustand zu umgehen, die in einer Verschmutzung des Drucktuchs der Offsetpressen zum Ausdruck kommen, daß das beschichtete Papier eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Rupfen oder Obertlächenfestigkeit in feuchtem Zustand aufweist.Among the properties that coated paper must have for offset printing, resistance to picking when wet (RAH: "resistance l'arrachage humide") is particularly important. The offset printing process, which is based on the repellency of water by the printing inks, actually uses water. In four-colour offset printing, the procedure is therefore such that the second, third or fourth colour is printed on a previously moistened area. It is therefore important, in order to avoid the phenomenon of picking when wet, which manifests itself in soiling of the offset press blanket, that the coated paper has sufficient resistance to picking or surface strength when wet.
Eine wichtige Eigenschaft ist die Bindefähigkeit des Latex, die durch das Maß des Rupfens in trockenem Zustand (RAS) oder in feuchtem Zustand (RAH) gekennzeichnet ist. Je höher diese Bindefähigkeit ist, desto geringer kann der in der Beschichtungszusammensetzung verwendete Latex-Gehalt sein, um die gleiche Qualität beizubehalten.An important property is the binding capacity of the latex, which is characterized by the degree of picking in the dry state (RAS) or in the wet state (RAH). The higher this binding capacity is, the lower the latex content used in the coating composition can be to maintain the same quality.
Die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Rupfen oder Oberflächenfestigkeit in trockenem Zustand (RAS) und/oder in feuchtem Zustand (RAH) ist ungünstigerweise häufig mit einem Abbau der Durchlässigkeit des Überzugs für Tinten oder einem Abbau der Lagerungsstabilität des Bindemittels oder einem Abbau der Lagerungsstabilität der Beschichtungszusammensetzung verbunden.Unfortunately, improving the resistance to picking or surface strength in the dry state (RAS) and/or in the wet state (RAH) is often accompanied by a reduction in the permeability of the coating to inks or a reduction in storage stability of the binder or a deterioration in the storage stability of the coating composition.
Das von der Erfindung angestrebte hauptsächliche Ziel ist genau, ein organisches Copolymer-Bindemittel für eine Beschichtungszusammensetzung vorzuschlagen, das der Beschichtung zugleich eine sehr verbesserte Widerstandfähigkeit gegen Rupfen oder Obertlächenfestigkeit in feuchtem und trockenem Zustand in Kombination mit einer guten Durchlässigkeit der Beschichtung und einer guten Lagerungsstabilität des Bindemittels und der Beschichtungszusammensetzung vermittelt.The main aim pursued by the invention is precisely to propose an organic copolymer binder for a coating composition which simultaneously provides the coating with a very improved resistance to picking or surface strength in wet and dry conditions in combination with good permeability of the coating and good storage stability of the binder and the coating composition.
Dieses Ziel und andere werden durch die Erfindung erreicht, die tatsächlich ein Bindemittel für eine Zusammensetzung zum Beschichten von Papier betrifft, das umfaßt:This aim and others are achieved by the invention which actually relates to a binder for a composition for coating paper comprising:
A) 97 bis 99,9%, vorzugsweise 97,5 bis 99,5% (berechnet auf Basis des Gewichts des Trockenauszugs) einer wäßrigen filmbildenden Dispersion eines Latex eines organischen Copolymers, ausgewählt aus einem Styrol/Butadien-, Styrol/Acrylat- und Styrol/Butadien/Acrylat-Copolymer, undA) 97 to 99.9%, preferably 97.5 to 99.5% (calculated on the basis of the weight of the dry extract) of an aqueous film-forming dispersion of a latex of an organic copolymer selected from a styrene/butadiene, styrene/acrylate and styrene/butadiene/acrylate copolymer, and
B) 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 Gew.-% (berechnet auf Basis des Gewichts des Trockenauszugs) einer wäßrigen Emulsion eines aromatischen Epoxyharzes und eines nichtionischen grenzflächenaktiven Mittels.B) 0.1 to 3% by weight, preferably 0.5 to 2.5% by weight (calculated on the basis of the weight of the dry extract) of an aqueous emulsion of an aromatic epoxy resin and a nonionic surfactant.
Wenn der Gehalt an Emulsion B unter 0,1% beträgt, erhält man nicht die erwartete Wirkung insbesondere hinsichtlich der RAH. Wenn der Gehalt an B über 3% beträgt, weist das erhaltene Bindemittel eine zu große Instabilität der Viskosität über die Zeit auf (tatsächlich eine Erhöhung), die es für seine Verwendung in einer Beschichtungszusammensetzung ungeeignet macht.If the content of emulsion B is less than 0.1%, the expected effect is not obtained, particularly in terms of RAH. If the content of B is more than 3%, the binder obtained has too great an instability of viscosity over time (in fact an increase), which makes it unsuitable for its use in a coating composition.
Das aromatische Epoxyharz wird vorzugsweise aus den Epoxyharzen vom Bisphenoltyp, insbesondere Bisphenol A, den Epoxyharzen vom Novolaktyp und deren Mischungen ausgewählt.The aromatic epoxy resin is preferably selected from the bisphenol type epoxy resins, in particular bisphenol A, the novolak type epoxy resins and mixtures thereof.
Die Epoxyharze vom Typ Bisphenol A (2,2-Bis(4'-hydroxyphenyl)propan) sind das Reaktionsprodukt von Bisphenol A mit Epichlorhydrin. Diese Harze sind kommerziell insbesondere unter den Schutzmarken Epikote (Shell), DER (Dow Chemical), Araldite (Ciba) und ERL (UCC) erhältliche Erzeugnisse.The epoxy resins of the bisphenol A type (2,2-bis(4'-hydroxyphenyl)propane) are the reaction product of bisphenol A with epichlorohydrin. These resins are commercially available products, in particular under the trademarks Epikote (Shell), DER (Dow Chemical), Araldite (Ciba) and ERL (UCC).
Die Epoxyharze vom Novolaktyp sind gleichfalls kommerziell insbesondere unter den Schutzmarken Epikote, DEN und EPN erhältliche Erzeugnisse.Novolak-type epoxy resins are also commercially available products, in particular under the trademarks Epikote, DEN and EPN.
Es wird empfohlen, ein Epoxyharz mit einer Masse an Epoxyäquivalent zwischen 160 und 2000, vorzugsweise zwischen 180 und 300 zu verwenden.It is recommended to use an epoxy resin with a mass of epoxy equivalent between 160 and 2000, preferably between 180 and 300.
Diese aromatischen Epoxyharze können im allgemeinen ohne Schwierigkeiten mittels nichtionischer grenzflächenaktiver Mittel in eine Emulsion überführt werden. Als verwendbare nichtionische grenzflächenaktive Mittel können die Polyether, wie die Polyethylenoxide und/ oder Polypropylenoxide, die alkylaromatischen Ether von Polyethylen- und/oder Polypropylenglykol aufgeführt werden. Andere verwendbare grenzflächenaktive Mittel sind die Polyoxyalkylenderivate von Hexitol, die die Sorbitane und die Mannitane einschließen, von denen bestimmte unter der Schutzmarke "Tween" von Atlas Powder Company vertrieben werden. Andere verwendbare grenzflächenaktive Mittel sind die Addukte von Polyoxyethylenglykol und Glycidyl-Polyethern von Polyhydroxyphenolen. Es wird erfindungsgemäß empfohlen, 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-% an grenzflächenaktivem Mittel bezogen auf das Gewicht an aromatischem Epoxyharz während des Überführens des Harzes in eine wäßrige Emulsion zu verwenden.These aromatic epoxy resins can generally be emulsionized without difficulty using non-ionic surfactants. As non-ionic surfactants that can be used, there can be mentioned the polyethers, such as the polyethylene oxides and/or polypropylene oxides, the alkyl aromatic ethers of polyethylene and/or polypropylene glycol. Other surfactants that can be used are the polyoxyalkylene derivatives of hexitol, which include the sorbitans and the mannitans, some of which are sold under the trademark "Tween" by Atlas Powder Company. Other surfactants that can be used are the adducts of polyoxyethylene glycol and glycidyl polyethers of polyhydroxyphenols. It is recommended according to the invention to use 1 to 20 wt.%, preferably 3 to 10 wt.% of surfactant based on the weight of aromatic epoxy resin during the conversion of the resin into an aqueous emulsion.
Die bevorzugten nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel sind die Polyoxyalkylenglykole, bei denen der gerad- oder verzweigtkettige Alkylenteil 2 bis 6 Kohlenstoffatome umfaßt.The preferred nonionic surfactants are the polyoxyalkylene glycols in which the straight or branched chain alkylene portion comprises 2 to 6 carbon atoms.
Die verwendbaren aromatischen Harze und die verwendbaren grenzflächenaktiven Mittel sind insbesondere in dem U.S.-Patent 4,073,762, das als Referenz zitiert wird, beschrieben.The aromatic resins and surfactants that can be used are particularly described in U.S. Patent 4,073,762, which is cited by reference.
Nach einer besonderen und bevorzugten Ausführungsform ist die Gesamtheit oder ein Teil des Polyoxyalkylenglykols, bei dem der gerad- oder verzweigtkettige Alkylenteil 2 bis 6 Kohlenstoffatome umfaßt, mittels einer kovalenten Bindung an das aromatische Epoxyharz gepfropft.According to a particular and preferred embodiment, all or part of the polyoxyalkylene glycol, in which the straight- or branched-chain alkylene moiety comprises 2 to 6 carbon atoms, is grafted to the aromatic epoxy resin by means of a covalent bond.
Die Erfindung betrifft folglich gleichfalls eine Zusammensetzung für Papier, die umfaßt:The invention therefore also relates to a composition for paper comprising:
A) 97 bis 99,9%, vorzugsweise 99,5 bis 97,5% einer wäßrigen filmbildenden Dispersion eines Latex eines organischen Copolymers, wie vorstehend definiert, undA) 97 to 99.9%, preferably 99.5 to 97.5% of an aqueous film-forming dispersion of a latex of an organic copolymer as defined above, and
B) 0,1 bis 3%, vorzugsweise 0,5 bis 2,5% (berechnet auf Basis des Gewichts des Trockenauszugs) einer wäßrigen Emulsion eines Epoxyharzes, das das Additionsprodukt von Reaktionspartnern ist, die umfassen:B) 0.1 to 3%, preferably 0.5 to 2.5% (calculated on the basis of the weight of the dry extract) of an aqueous emulsion of an epoxy resin which is the addition product of reactants comprising:
- a) einen Diglycidylether eines phenolischen dihydroxylierten Derivats,- a) a diglycidyl ether of a phenolic dihydroxylated derivative,
- b) ein phenolisches dihydroxyliertes Derivat,- b) a phenolic dihydroxylated derivative,
- c) einen Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglykols.- c) a diglycidyl ether of a polyoxyalkylene glycol.
Die Verbindungen a) und b) des Epoxyharzes können andere Substituenten vom Alkyl-, Aryl-, Sulfonyltyp und ähnliche Substituenten enthalten.The compounds a) and b) of the epoxy resin may contain other substituents of the alkyl, aryl, sulfonyl type and similar substituents.
Die bevorzugten Verbindungen b) sind Bisphenol A (2,2'-Bis(4'-hydroxyphenyl)propan) und Bis(4-hydroxyphenylmethan).The preferred compounds b) are bisphenol A (2,2'-bis(4'-hydroxyphenyl)propane) and bis(4-hydroxyphenylmethane).
Die Diglycidylether a) werden durch Umsetzung von b) mit einer Epoxyverbindung, die ein Halogen enthält, gemäß beispielweise der Lehre der Patente US-A-2,582,985, US-A-2,615,007 und US-A-2,633,458 hergestellt.The diglycidyl ethers a) are prepared by reacting b) with an epoxy compound containing a halogen, according to, for example, the teaching of patents US-A-2,582,985, US-A-2,615,007 and US-A-2,633,458.
Die wäßrige Dispersion des Epoxyharzes wird durch Einbringen eines Diglycidylethers eines Polyoxyalkylenglykols in das Harz stabilisiert.The aqueous dispersion of the epoxy resin is stabilized by incorporating a diglycidyl ether of a polyoxyalkylene glycol into the resin.
Die Verbindung c) wird hergestellt, indem man Epichlorhydrin mit einem Polyoxyalkylenglykol entsprechend einem molaren Verhältnis, das es erlaubt, c) zu erhalten, reagieren läßt.The compound c) is prepared by reacting epichlorohydrin with a polyoxyalkylene glycol in a molar ratio that allows to obtain c).
Die bevorzugten Polyoxyalkylenglykole sind jene, die durch Umsetzung von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit einem aliphatischen Dialkohol, wie Glykol, hergestellt werden und ein Molekulargewicht zwischen 5000 und 10000 aufweisen. Die wäßrige Dispersion B) enthält im allgemeinen 30 bis 80%, vorzugsweise 50 bis 70% Trockensubstanz. Das Epoxyharz in wäßriger Dispersion in B) hat vorzugsweise ein Molekulargewicht zwischen 500 und 20000.The preferred polyoxyalkylene glycols are those prepared by reacting ethylene oxide and/or propylene oxide with an aliphatic dialcohol, such as glycol, and have a molecular weight of between 5,000 and 10,000. The aqueous dispersion B) generally contains 30 to 80%, preferably 50 to 70%, dry matter. The epoxy resin in aqueous dispersion in B) preferably has a molecular weight of between 500 and 20,000.
Vorzugsweise ist dieses Epoxyharz das Additionsprodukt von:Preferably, this epoxy resin is the addition product of:
- 40 bis 90 Gewichtsteilen a),- 40 to 90 parts by weight a),
- 3 bis 35 Gewichtsteilen b) und- 3 to 35 parts by weight b) and
- 1 bis 25 Gewichtsteilen c).- 1 to 25 parts by weight c).
Nach einer bevorzugten Ausführungsform und um die Stabilität der wäßrigen Dispersion B) zu verbessern, enthält diese wäßrige Dispersion darüberhinaus eine stabilisierende Menge eines reaktiven Verdünnungsmittels d) in einer Menge in B) von vorzugsweise zwischen 1 und 25, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des in B) enthaltenen trockenen Epoxyharzes.According to a preferred embodiment and in order to improve the stability of the aqueous dispersion B), this aqueous dispersion further contains a stabilizing amount of a reactive diluent d) in an amount in B) of preferably between 1 and 25, preferably 5 to 20 wt.% based on the weight of the dry epoxy resin contained in B).
Beispiele reaktiver Verdünnungsmittel sind die ungesattigten, epoxidierten Kohlenwasserstoffe und Glycidylether aliphatischer C&sub8;-C&sub1;&sub7;-Alkohole, wie Ethyl-2-hexanol, Dodecanol und Eicosanol.Examples of reactive diluents are the unsaturated, epoxidized hydrocarbons and glycidyl ethers of aliphatic C8-C17 alcohols, such as ethyl-2-hexanol, dodecanol and eicosanol.
Die Emulsion kann ein Vernetzungsmittel enthalten, vorzugsweise ausgewählt aus den Alkylenpolyaminen, wie Ethylendiamin und Diethylamindiamin, und den Polyaminoaminen.The emulsion may contain a crosslinking agent, preferably selected from the alkylene polyamines, such as ethylenediamine and diethylaminediamine, and the polyaminoamines.
Gleichwohl ist die Gegenwart eines solchen Katalysators insbesondere in dem Falle nicht unabdingbar, wo die wäßrige Latex-Dispersion ein Polymer enthält, das in seiner Kette organische Gruppen aufweist, die mit den Epoxygruppen reagieren können, wie Carboxylgruppen und primäre und sekundäre Amingruppen.However, the presence of such a catalyst is not essential, especially in the case where the aqueous latex dispersion contains a polymer having in its chain organic groups that can react with the epoxy groups, such as carboxyl groups and primary and secondary amine groups.
Die im Rahmen der Erfindung verwendbaren wäßrigen Dispersionen von Epoxyharz B) sind insbesondere in dem Patent US-A-4,3 15,044, das als Referenz zitiert wird, beschrieben.The aqueous dispersions of epoxy resin B) usable in the context of the invention are described in particular in the patent US-A-4,315,044, which is cited as a reference.
Die filmbildende wäßrige Dispersion eines Styrol/Butadien-, Styrol/Acrylat- und Styrol/Butadien/Acrylat-Copolymerlatex A) kann jede beliebige wäßrige Dispersion dieses bekannten Typs, die als Bindemittel in den Zusammensetzungen zur Beschichtung von Papier verwendbar ist, sein.The film-forming aqueous dispersion of a styrene/butadiene, styrene/acrylate and styrene/butadiene/acrylate copolymer latex A) can be any aqueous dispersion of this known type which can be used as a binder in the compositions for coating paper.
Die polymerisierbaren Grundmonomere werden aus Styrol, Butadien und den Acrylestern ausgewählt, wobei das Copolymer stets Styrol enthält. Styrol kann vollständig oder teilweise durch α-Methylstyrol oder Vinyltoluol ersetzt werden. Mit Acrylestern bezeichnet man die Ester der (Meth)acrylsäure mit den C&sub1;-C&sub1;&sub2;-Alkoholen, vorzugsweise C&sub1;-C&sub8;-Alkoholen, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, Ethyl-2-hexylacrylat, Methylmethacrylat, Isobutylmethacrylat ...The polymerizable basic monomers are selected from styrene, butadiene and the acrylic esters, the copolymer always containing styrene. Styrene can be completely or partially replaced by α-methylstyrene or vinyltoluene. Acrylic esters are the esters of (meth)acrylic acid with C₁-C₁₂ alcohols, preferably C₁-C₈ alcohols, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl-2-hexyl acrylate, methyl methacrylate, isobutyl methacrylate...
Aus den mit den vorstehend aufgeführten Monomeren polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren, deren Menge im allgemeinen bis zu 30 Gew. -% der Gesamtmenge an Monomeren betragen kann, können aufgeführt werden:The ethylenically unsaturated monomers that can be polymerized with the monomers listed above, the amount of which can generally be up to 30% by weight of the total amount of monomers, include:
- die vinylischen Nitrile, insbesondere Acrylnitril und Methacrylnitril,- vinyl nitriles, in particular acrylonitrile and methacrylonitrile,
- die monomeren, ethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, die allein oder in einer Mischung verwendet werden können, wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder deren Dimer, Fumarsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure wie auch die Monoester der vorstehend aufgeführten Säuren mit vorzugsweise C&sub1;-C&sub4;-A1koholen und deren N-substituierte Derivate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und n-Butylmethacrylat,- the monomeric, ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids which can be used alone or in a mixture, such as acrylic acid, methacrylic acid or their dimers, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid as well as the monoesters of the above-mentioned acids with preferably C₁-C₄ alcohols and their N-substituted derivatives, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and n-butyl methacrylate,
- die Amide ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylamid, Methacrylamid, N- Methylol(meth)acrylamid,- the amides of unsaturated carboxylic acids, such as acrylamide, methacrylamide, N-methylol(meth)acrylamide,
- die ethylenischen Monomere, die eine Sulfongruppe tragen, und deren Alkalisalze oder Annnoniumsalze, wie Methallysulfonat, Sulfoethylmethacrylat, Vinylsulfonsäure,- ethylenic monomers bearing a sulfone group and their alkali metal salts or ammonium salts, such as methallic sulfonate, sulfoethyl methacrylate, vinyl sulfonic acid,
- die ethylenischen ungesättigten Monomere, die eine sekundäre, tertiäre oder quartäre Aminogruppe oder einen Stickstoff enthaltenden Heterocyclus enthalten, wie Vinylimidazol, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Di-tert.-butylamino(meth)acrylat, Dimethylaminomethyl(meth)acrylamid.- ethylenically unsaturated monomers containing a secondary, tertiary or quaternary amino group or a nitrogen-containing heterocycle, such as vinylimidazole, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, di-tert-butylamino (meth)acrylate, dimethylaminomethyl (meth)acrylamide.
Der Latex A ist vorzugsweise ein Copolymer auf Basis von Styrol/1,3-Butadien. Besonders geeignet sind die Copolymere auf Basis von 25 bis 60 Gew.-% Butadien, 40 bis 75 Gew. -% Styrol und 0 bis 6% Monomeren mit ethylenischer Ungesättigtheit, die mindestens eine Carbonsäurefunktion tragen, und deren Monomeren mit einem C&sub1;-C&sub8;-Alkanol und 0 bis 3% eines Monomers mit ethylenischer Ungesättigtheit und mit einer Sulfat- oder Sulfonatfünktion, insbesondere Metallylsulfonat und Sulfoethylmethacrylat.The latex A is preferably a copolymer based on styrene/1,3-butadiene. The copolymers based on 25 to 60% by weight of butadiene, 40 to 75% by weight of styrene and 0 to 6% of monomers with ethylenic unsaturation which carry at least one carboxylic acid function, and their monomers with a C₁-C₈ alkanol and 0 to 3% of a monomer with ethylenic unsaturation and with a sulfate or sulfonate function, in particular metallyl sulfonate and sulfoethyl methacrylate, are particularly suitable.
Der Latex des Copolymers A wird auf an sich bekannte Weise durch Polymerisation von Butadien und/oder Styrol und/oder Acrylat und gegebenenfalls mindestens einem anderen Monomer in wäßriger Emulsion in Gegenwart von mindestens einem Initiator und mindestens einem Emulgiermittel mit einer Konzentration an Mischung der Monomere in dem Reaktionsmedium zwischen im allgemeinen 20 und 60 Gew. -% hergestellt.The latex of copolymer A is prepared in a manner known per se by polymerization of butadiene and/or styrene and/or acrylate and optionally at least one other Monomer in aqueous emulsion in the presence of at least one initiator and at least one emulsifier with a concentration of mixture of monomers in the reaction medium generally between 20 and 60 wt.%.
Die eingesetzten Monomere können in Form einer Mischung oder getrennt und gleichzeitig dem Reaktionsmedium zugegeben werden, entweder vor Beginn der Polymerisation auf einmal oder im Laufe der Polymerisation in aufeinanderfolgenden Anteilen oder kontinuierlich.The monomers used can be added to the reaction medium in the form of a mixture or separately and simultaneously, either all at once before the start of the polymerization or in successive portions or continuously during the polymerization.
Als Emulgiermittel werden klassische anionische Mittel eingesetzt, die insbesondere von den Salzen von Fettsäuren, den Alkylsulfaten, den Alkylsulfonaten, den Arylsulfaten, den Arylsulfonaten, der Alkylarylsulfaten, den Alkylarylsulfonaten, den Sulfosuccinaten, den Alkylphosphaten von Alkalimetallen, den Salzen der hydrierten oder nicht hydrierten Abietinsäure repräsentiert werden. Sie werden in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere eingesetzt.Classic anionic agents are used as emulsifiers, which are represented in particular by salts of fatty acids, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, aryl sulfates, aryl sulfonates, alkylaryl sulfates, alkylaryl sulfonates, sulfosuccinates, alkyl phosphates of alkali metals, salts of hydrogenated or non-hydrogenated abietic acid. They are used in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the monomers.
Der Initiator, der wasserlöslich ist, wird insbesondere durch die Hydroperoxide, wie Perhydrol, Cumolhydroperoxid, Diisopropylbenzolhydroperoxid, p-Menthanhydroperoxid, und durch die Persulfate, wie Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, repräsentiert. Er wird in Mengen zwischen 0,05 und 2 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere eingesetzt. Diese Initiatoren sind gegebenenfalls mit einem Reduktionsmittel, wie Bisulfit oder Natriumformaldehydsulfoxylat, den Polyethylenaminen, den Zuckern: Dextrose, Saccharose, den Metallsalzen, assoziiert. Die verwendeten Mengen an Reduktionsmittel variieren von 0 bis 3 Gew.-% bezogen auf das Gesamgewicht der Monomere.The initiator, which is soluble in water, is represented in particular by hydroperoxides such as perhydrol, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, and by persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate. It is used in quantities of between 0.05 and 2% by weight relative to the total quantity of monomers. These initiators are optionally associated with a reducing agent such as bisulfite or sodium formaldehyde sulfoxylate, polyethylene amines, sugars: dextrose, sucrose, metal salts. The quantities of reducing agent used vary from 0 to 3% by weight relative to the total weight of the monomers.
Die Reaktionstemperatur liegt in Abhängigkeit vom eingesetzten Initiator im allgemeinen zwischen 0 und 100ºC und vorzugsweise zwischen 30 und 70ºC.Depending on the initiator used, the reaction temperature is generally between 0 and 100ºC and preferably between 30 and 70ºC.
Das in von 0 bis 3 Gew.-% bezogen auf das bzw. die Monomer(e) reichenden Mengen eingesetzte Übertragungsmittel wird im allgemeinen aus den Mercaptanen, wie N-Dodecylmercaptan, tert.-Dodecylmercaptan, Cyclohexen, den halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Chloroform, Bromoform, Tetrachlorkohlenstoff, ausgewählt. Es ermöglicht, den Anteil an gepfropftem Polymer und die Länge der gepfropften Molekülketten zu steuern. Es wird zu dem Reaktionsmedium entweder vor der Polymerisation oder im Laufe der Polymerisation zugesetzt.The transfer agent, used in amounts ranging from 0 to 3% by weight relative to the monomer(s), is generally chosen from mercaptans such as N-dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, cyclohexene, and halogenated hydrocarbons such as chloroform, bromoform and carbon tetrachloride. It enables the proportion of grafted polymer and the length of the grafted molecular chains to be controlled. It is added to the reaction medium either before polymerization or during polymerization.
Die so erhaltenen Latex sind insbesondere als Bindemittel für die Herstellung wäßriger Zusammensetzungen zum Beschichten von Papier und insbesondere von Papier für Offsetdruck verwendbar.The latexes thus obtained are particularly useful as binders for the preparation of aqueous compositions for coating paper and in particular paper for offset printing.
Um das Bindemittel gemäß der Erfindung herzustellen, wird empfohlen, den pH-Wert der Dispersion A) von Latex und der Emulsion B) von Epoxyharz auf einen ähnlichen Wert vor Herstellung der Mischung einzustellen, wobei dieser Wert vorzugsweise unter 7, vorzugsweise unter 6 liegt.To prepare the binder according to the invention, it is recommended to adjust the pH of the dispersion A) of latex and the emulsion B) of epoxy resin to a similar value before preparing the mixture, this value preferably being less than 7, preferably less than 6.
Um die Zusammensetzungen zum Beschichten von Papier herzustellen, mischt man Bindemittelpigmente und gibt verschiedene Zusatzstoffe zu. Das am häufigsten verwendete Pigment ist mineralischer Ton, wie Kaolin. Man kann gleichfalls allein oder in einer Mischung mit dem mineralischen Ton andere Pigmente, wie Calciumcarbonat, Titanoxid, Satinweiß, Hydrargillit, Talk, Bariumsulfat und Gips, verwenden. Diese Pigmente werden in Wasser dispergiert, im allgemeinen in alkalischem Milieu und in Gegenwart von Dispergiermitteln, von denen die bedeutendsten Tetranatriumpyrophosphat, Natriumhexametaphosphat, die Polyacrylate mit niedrigem Molekulargewicht sind, in Mengen zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-% bezogen auf die Pigmente. Diese Pigmente werden auf dem Papier mit Hilfe von Bindemitteln angeheftet. Es sind bereits als Bindemittel für diese Anwendung wäßrige Latex aus einem synthetischen Polymer, die entweder allein oder in einer Mischung mit natürlichen Bindemitteln, wie Stärken, Proteinen, Caseinen, oder synthetischen Bindemitteln, wie den Polyvinylalkoholen, eingesetzt werden, vorgeschlagen worden. Es ist gleichfalls möglich, die Latex mit Produkten zusammenzugeben, die in der Lage sind, die Wasserrückhalteeigenschaften der Beschichtungszusammensetzungen zu verbessern, wie Carboxymethylcellulosen oder Alginaten, oder einem Latex aus einem in alkalischem Milieu ausfallenden oder in alkalischem Milieu löslichen Polymer.To prepare the compositions for coating paper, binder pigments are mixed and various additives are added. The most commonly used pigment is mineral clay, such as kaolin. Other pigments such as calcium carbonate, titanium oxide, satin white, hydrargillite, talc, barium sulphate and gypsum can also be used, alone or mixed with the mineral clay. These pigments are dispersed in water, generally in an alkaline medium and in the presence of dispersants, the most important of which are tetrasodium pyrophosphate, sodium hexametaphosphate and low molecular weight polyacrylates, in quantities of between 0.2 and 0.5% by weight relative to the pigments. These pigments are attached to the paper by means of binders. Aqueous latexes made from a synthetic polymer, used either alone or in a mixture with natural binders such as starches, proteins, caseins, or synthetic binders such as polyvinyl alcohols, have already been proposed as binders for this application. It is also possible to combine the latexes with products capable of improving the water retention properties of the coating compositions, such as carboxymethylcelluloses or alginates, or a latex made from a polymer which precipitates in an alkaline medium or is soluble in an alkaline medium.
Die Beschichtungszusammensetzung enthält im allgemeinen:The coating composition generally contains:
100 Gewichtsteile Pigment,100 parts by weight pigment,
5 bis 25, vorzugsweise 8 bis 15 Gewichtsteile Bindemittel gemäß der Erfindung,5 to 25, preferably 8 to 15 parts by weight of binder according to the invention,
1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Gewichtsteile verschiedene Zusatzstoffe, insbesondere jene vorstehend aufgeführten.1 to 10, preferably 2 to 8 parts by weight of various additives, in particular those listed above.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise der Erfindung wird empfohlen, als Pigment mindestens 40 Gew.-% Calciumcarbonat CaCO&sub3; bezogen auf das eingesetzte Gesamtgewicht an Pigment zu verwenden. Der Rest des Pigments wird dann aus den gewöhnlicherweise für die Beschichtung gewählten mineralischen Pigmenten und insbesondere jenen vorstehend aufgeführten ausgewählt. Vorzugsweise wird das gesamte Pigment aus gemahlenem und/oder gefälltem CaCO&sub3; gebildet. Man hat tatsächlich überraschenderweise festgestellt, daß die nützliche Wirkung der Verwendung einer Epoxyharzemulsion insbesondere hinsichtlich der RAH im Falle der Verwendung von CaCO&sub3; noch bedeutender ist.According to a preferred embodiment of the invention, it is recommended to use as pigment at least 40% by weight of calcium carbonate CaCO3 relative to the total weight of pigment used. The remainder of the pigment is then selected from the mineral pigments usually chosen for the coating and in particular those listed above. Preferably, all of the pigment is formed from ground and/or precipitated CaCO3. In fact, it has surprisingly been found that the beneficial effect of using an epoxy resin emulsion, particularly in terms of RAH, is even more significant when CaCO3 is used.
Die Beschichtungszusammensetzungen können schließlich verschiedene andere Inhaltsstoffe, wie insbesondere Vernetzungsmittel, Entschäumer, Gleitmittel, optische Aufheller, enthalten.Finally, the coating compositions may contain various other ingredients, such as in particular crosslinking agents, defoamers, lubricants, optical brighteners.
Die Beschichtung von Papier mittels der Beschichtungszusammensetzungen gemäß der Erfindung wird mittels einer Beschichtungsmaschine gemäß verschiedenen Verfahren ausgeführt, die verschiedene Vorrichtungen einsetzen, unter denen diejenigen aufgeführt werden können, die industriell unter den folgenden Bezeichnungen bekannt sind: Luftpinsel, Size- Presse, Champion-Streichanlage, Walzenstreicher, Glättschaber und Drehstab. Nach einer Beschichtung durchläuft das Papier einen Trocknungsschritt, im allgemeinen gefolgt von einem Kalandrierschritt.The coating of paper by means of the coating compositions according to the invention is carried out by means of a coating machine according to various processes using various devices, among which there can be mentioned those known industrially under the following names: air brush, size press, champion coater, roller coater, smoothing doctor and rotary bar. After coating, the paper undergoes a drying step, generally followed by a calendering step.
Die Erfindung betriffl dementsprechend gleichfalls ein Verfahren zum Beschichten von Papier, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mindestens eine der zwei Seiten des Papiers mittels 5 bis 30 g/m² Beschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung bestreicht.The invention accordingly also relates to a process for coating paper, which is characterized in that at least one of the two sides of the paper is coated with 5 to 30 g/m² of coating composition according to the invention.
In allem Folgenden oder allem Vorangegangenen sind die Prozent- und Teilangaben auf das Gewicht bezogen, soweit nicht anders angegeben.In all the following or preceding statements, percentages and parts are by weight unless otherwise stated.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung, ohne deren Umfang zu beschränken.The following examples illustrate the invention without limiting its scope.
In einem mit einem Rührer ausgestatteten Autoklaven aus rostfreiem Stahl werden vorgelegt:In a stainless steel autoclave equipped with a stirrer, place:
- 59,0 Gewichtsteile Styrol,- 59.0 parts by weight of styrene,
- 37,0 Gewichtsteile 1,3-Butadien,- 37.0 parts by weight of 1,3-butadiene,
- 2,0 Gewichtsteile Acrylsäure,- 2.0 parts by weight acrylic acid,
- 2,0 Gewichtsteile Fumarsäure,- 2.0 parts by weight of fumaric acid,
- 1,0 Gewichtsteil Natriummethallylsulfonat,- 1.0 part by weight of sodium methallylsulfonate,
- 1,0 Gewichtsteil tert.-Dodecylmercaptan,- 1.0 part by weight of tert-dodecyl mercaptan,
- 110 Gewichtsteile Wasser,- 110 parts by weight of water,
- 0,5 Gewichtsteil Ammoniumlaurylsulfat,- 0.5 part by weight of ammonium lauryl sulfate,
-1,10 Gewichtsteile Ammoniumpersulfat.-1.10 parts by weight of ammonium persulfate.
Man erwärmt die Mischung auf ungefähr 60ºC für die Dauer der Reaktion (ungefähr 12 h). Die Umwandlungsrate liegt in der Größenordnung von 98%.The mixture is heated to about 60ºC for the duration of the reaction (about 12 hours). The conversion rate is of the order of 98%.
Die so erhaltene Dispersion A1 aus Styroi/Butadien-Latex hat die folgenden charakteristischen Eigenschaften:The resulting dispersion A1 of styrene/butadiene latex has the following characteristic properties:
- Trockenauszüge (ES) 50%,- Dry extracts (ES) 50%,
- pH 5,2,- pH 5.2,
- Brookfield-Viskosität bei 20ºC 165 mPa.s, (50 U/min)- Brookfield viscosity at 20ºC 165 mPa.s, (50 rpm)
- mittlerer Polymerteilchendurchmesser 150 nm,- average polymer particle diameter 150 nm,
- Tg des Polymers 0ºC.- Tg of the polymer 0ºC.
Man verfährt genau wie für A1 mit der Ausnahme, daß 1,5 Teile tert.-Dodecylmercaptan und 0,25 Teile Ammoniumlaurylsulfat verwendet werden. Die so erhaltene Latexdispersion A2 hat die gleichen Eigenschaften wie A1 mit der Ausnahme, daß die Viskosität 120 mPa.s und der mittlere Teilchendurchmesser 170 nm beträgt.The procedure is exactly as for A1, except that 1.5 parts of tert-dodecyl mercaptan and 0.25 parts of ammonium lauryl sulfate are used. The latex dispersion A2 thus obtained has the same properties as A1, except that the viscosity is 120 mPa.s and the average particle diameter is 170 nm.
In einem mit einem Rührer ausgestatteten Autoklaven aus rostfreiem Stahl werden vorgelegt:In a stainless steel autoclave equipped with a stirrer, place:
- 36,7 Gewichtsteile Styrol,- 36.7 parts by weight of styrene,
- 60 Gewichtsteile n-Butylacrylat,- 60 parts by weight of n-butyl acrylate,
- 3,3 Gewichtsteile Acrylsäure,- 3.3 parts by weight of acrylic acid,
- 0,5 Gewichtsteil Natriummethallylsulfonat,- 0.5 part by weight of sodium methallylsulfonate,
- 0,5 Gewichtsteil Acrylamid,- 0.5 part by weight acrylamide,
- 110 Gewichtsteile Wasser,- 110 parts by weight of water,
- 0,7 Gewichtsteil Ammoniumpersulfat,- 0.7 parts by weight of ammonium persulfate,
- 0,1 Teil Alkylsulfonat.- 0.1 part alkyl sulfonate.
Man erwärmt die Mischung während der Umsetzung auf 60ºC. Die Umwandlungsrate liegt in der Größenordnung von 97%.The mixture is heated to 60ºC during the reaction. The conversion rate is in the order of 97%.
Die so erhaltene Latexdispersion hat die folgenden charakteristischen Eigenschaften:The latex dispersion thus obtained has the following characteristic properties:
-ES 50%,-ES 50%,
-pH 2,0,-pH2.0,
-Viskosität 430 mPa s,-Viscosity 430 mPa s,
-Teilchendurchmesser 130nm,-Particle diameter 130nm,
-Tg 0ºC.-Tg 0ºC.
Man verwendet die Epoxyharzemulsion auf Basis von Bisphenol A, die von der Société Hi-Tek Polymers, Louisville, USA, unter der Handelsbezeichnung CMD W 60-3515 vertrieben wird.The epoxy resin emulsion used is based on bisphenol A, which is sold by Société Hi-Tek Polymers, Louisville, USA, under the trade name CMD W 60-3515.
Dieses Epoxyharz in Emulsion ist das Produkt einer Addition von Glycidylether von Bisphenol A, Bisphenol A und Diglycidylether eines Copolymers von Ethylenoxid und Propylenoxid.This epoxy resin in emulsion is the product of an addition of glycidyl ether of bisphenol A, bisphenol A and diglycidyl ether of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide.
Die Emulsion CMD W 60-3515 weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf:The emulsion CMD W 60-3515 has the following characteristic properties:
ES: 63%IE: 63%
MEE (Masse an Epoxyäquivalent bezogen auf das trockene Harz):250,MEE (mass of epoxy equivalent based on the dry resin): 250,
Tg (Glasübergangstemperatur): 7ºC,Tg (glass transition temperature): 7ºC,
Brookfield-Viskosität (Nadel 5, 10 U/min bei 25ºC): 11 000 mPa s,Brookfield viscosity (needle 5, 10 rpm at 25ºC): 11 000 mPa s,
pH: 3,7pH: 3.7
2 Epoxygruppen pro Moleküle.2 epoxy groups per molecule.
Diese von Hi-Tek vertriebene Emulsion ist vom gleichen Typ wie die Emulsion b1) und weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf:This emulsion, marketed by Hi-Tek, is of the same type as emulsion b1) and has the following characteristic properties:
ES: 65%ET: 65%
MEE: 195,MEE: 195,
Tg: -5ºC,Tg: -5ºC,
Viskosität 10 000 mPa s,Viscosity 10 000 mPa s,
pH: 3,5,pH: 3.5,
2 Epoxygruppen pro Molekül.2 epoxy groups per molecule.
Diese von Hi-Tek vertriebene Emulsion ist vom gleichen Typ wie die Emulsion b1) und weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf:This emulsion, marketed by Hi-Tek, is of the same type as emulsion b1) and has the following characteristic properties:
ES: 60%,EE: 60%,
MEE: 700,MEE: 700,
Tg: 32ºC,Tg: 32ºC,
Viskosität: 11 000 mPa s,Viscosity: 11 000 mPa s,
pH: 8,0,pH: 8.0,
2 Epoxygruppen pro Molekül.2 epoxy groups per molecule.
Diese Emulsion wird gleichfalls von der Societété Hi-Tek vertrieben und weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf:This emulsion is also sold by Societété Hi-Tek and has the following characteristics:
ES: 57%,IE: 57%,
MEE: 205,MEE: 205,
Tg: 14ºC,Tg: 14ºC,
Viskosität: 11 000 mPa s,Viscosity: 11 000 mPa s,
pH: 7,0,pH: 7.0,
3 Epoxygruppen pro Molekül.3 epoxy groups per molecule.
Man nimmt die Mischung von 98% von vorstehend unter a) hergestelltem Latex A1, A2 und A3 mit 2% Emulsion B (B1, B2, B3 und B4 der vorstehend unter b) definierten Epoxyharze) in einem Schraubenmischer bei Raumtemperatur vor, wobei die Prozentangaben auf Grundlage des Gewichts der Trockenauszüge von A und B berechnet sind. Um die Stabilität des so erhaltenen Bindemittels L1 zu ermitteln, wird dessen Viskosität zu den Zeitpunkten 0, 2 Tage, 30 Tage und 78 Tage gemessen (Brookfield-Viskosität bei 50 U/min bei 20ºC). Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt.Mix 98% of latex A1, A2 and A3 prepared under a) above with 2% of emulsion B (B1, B2, B3 and B4 of the epoxy resins defined under b) above) in a screw mixer at room temperature, the percentages being calculated on the basis of the weight of the dry extracts of A and B. To determine the stability of the binder L1 thus obtained, its viscosity is measured at 0, 2 days, 30 days and 78 days (Brookfield viscosity at 50 rpm at 20ºC). The results are shown in Table 1 below.
Diese in der Tabelle 1 zusammengestellten Meßergebnisse zeigen die gute Lagerungsstabilität des Bindemittels.The measurement results shown in Table 1 demonstrate the good storage stability of the binder.
Man mischt in einem Hochgeschwindigkeitsmischer die folgenden Bestandteile:Mix the following ingredients in a high-speed mixer:
Calciumcarbonat OMYALITE 90 mit einer Kortiklassierung unter 2 µm für 90% der Teilchen 80,0 Gewichtsteile,Calcium carbonate OMYALITE 90 with a cortic classification of less than 2 µm for 90% of the particles 80.0 parts by weight,
Kaolin SPS mit einer Kortiklassierung unter 2 µm (für 90% der Teilchen) 20,0 Gewichtsteile,Kaolin SPS with a cortic classification less than 2 µm (for 90% of the particles) 20.0 parts by weight,
Dispergiermittel DISPEX N40 0,3 GewichtsteilDispersant DISPEX N40 0.3 part by weight
(Natriumsalz eines Polyacrylats mit niedrigem Molekulargewicht),(Sodium salt of a polyacrylate with low molecular weight),
Carboxymethylcellulose CMCFF5X 0,4 Gewichtsteil,Carboxymethylcellulose CMCFF5X 0.4 part by weight,
Bindemittel L1(n), gebildet aus Dispersion A1 und Emulsion B1 zu n% und hergestellt in vorstehend beschriebenem Punkt c) 12,0 Gewichtsteile.Binder L1(n), formed from dispersion A1 and emulsion B1 to n% and prepared in point c) described above 12.0 parts by weight.
Man stellt eine Vergleichsbeschichtungszusammensetzung C1 (0) her, die genau die gleiche Zusammensetzung wie C1 aufweist mit der Ausnahme, daß L1(n) durch die vorstehend unter Punkt a) hergestellte Dispersion A1 ersetzt wird.A comparative coating composition C1 (0) is prepared which has exactly the same composition as C1 with the exception that L1(n) is replaced by the dispersion A1 prepared above under point a).
Für die zwei Beschichtungsbäder werden ES, der pH zum Zeitpunkt 0, die Viskosität zu den Zeitpunkten 0 und 24 h gemessen.For the two coating baths, ES, pH at time 0, and viscosity at times 0 and 24 h are measured.
Man bringt mittels einer Streichanlage mit Luftpinsel eine Lage von 20 g/m², ausgedrückt in Trockenmaterial, auf eine Seite eines Papiers SIBILLE von 50 g/m² durch eine Beschichtungsvorrichtung DIPROMA auf Das so beschichtete Papier wird in einem Tunnelofen bei einer Temperatur von 120ºC getrockhet und durchläuft dann eine Kalandrierung, die aus 8 aufeinanderfolgenden Passagen zwischen zwei Zylindern unter einer Kraft von 30 kN pro Meter besteht.A layer of 20 g/m², expressed as dry material, is applied to one side of a 50 g/m² SIBILLE paper using an air brush coating machine through a DIPROMA coating device. The paper thus coated is dried in a tunnel oven at a temperature of 120ºC and then undergoes a calendering process consisting of 8 successive passes between two cylinders under a force of 30 kN per meter.
Die RAH wird mittels einer PRUFBAU -Presse unter einer Druckkraft von 0,8 kN bei einer Geschwindigkeit V von 0,5 m/s bestimmt.The RAH is determined using a PRUFBAU press under a compressive force of 0.8 kN at a speed V of 0.5 m/s.
Um die RAH zu bestimmen, bringt man folglich eine Probe von beschichtetem Papier, auf das vorab ein dünner Wasserfilm aufgebracht worden ist, mit einer Auftragwalze in Kontakt, bei der die Druckkraft auf die Probe auf einen gewählten Wert eingestellt ist. Man verwendet die Tinte "3802", die von den Etablissements Lorilleux Lefranc (Paris) vertrieben wird. Die RAH wird durch das Verhältnis der optischen Dichte (O.D.) des feuchten Bereichs zu der O.D. des trockenen Bereichs ausgewertet, wobei das Verhältnis mit 10 multipliziert wird. Die Ergebnisse werden durch einen Wert von 0 bis 10 ausgedrückt. Die Widerstandfähigkeit gegen Rupfen oder Oberflächenfestigkeit in feuchtem Zustand ist desto höher, je näher der Wert an 10 ist, wobei der Wert 0 einem Papier entspricht, das eine sehr schlechte Widerstandsfähigkeit zeigt, und der Wert 10 einem Papier entspricht, das eine hervorragende Widerstandsfähigkeit zeigt.To determine the RAH, a sample of coated paper, on which a thin film of water has been previously applied, is brought into contact with an applicator roller, the pressure force on the sample being set at a chosen value. The ink "3802" sold by Etablissements Lorilleux Lefranc (Paris) is used. The RAH is evaluated by the ratio of the optical density (O.D.) of the wet area to the O.D. of the dry area, multiplying the ratio by 10. The results are expressed as a value from 0 to 10. The resistance to picking or surface strength in the wet state is higher the closer the value is to 10, with the value 0 corresponding to a paper that shows very poor resistance and the value 10 corresponding to a paper that shows excellent resistance.
Für das beschichtete Papier ermittelt man gleichfalls die Widerstandsfähigkeit gegen Rupfen oder Obertlächenfestigkeit in trockenem Zustand (RAS) gemäß der Norm TAPPI Standard T-499. Man verwendet dafür eine Tinte LORILLEUX 3803 unter Einsatz einer elektrischen Presse IGT-AiC2-5, deren Endgeschwindigkeit auf 1 m/s eingestellt wird.For the coated paper, the resistance to picking or dry surface strength (RAS) is also determined according to TAPPI Standard T-499. A LORILLEUX 3803 ink is used and an IGT-AiC2-5 electric press with a final speed set at 1 m/s is used.
Die IGT-Presse wurde vom "l'Institut von Grafische Technik" in Amsterdam (Niederlande) entwickelt.The IGT press was developed by the "l'Institute of Graphic Techniques" in Amsterdam (Netherlands).
Sie wird durch Messung der optischen Dichte (O.D.) nach Bedrucken des beschichteten Papiers mit einer porometrischen Tinte und Abwischen des bedruckten Papiers nach 7s, 30 s und 120 s bestimmt.It is determined by measuring the optical density (O.D.) after printing the coated paper with a porometric ink and wiping the printed paper after 7s, 30s and 120s.
Die Zusammensetzung des Beschichtungsbades und die Eigenschaften der beschichteten Papiere sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.The composition of the coating bath and the properties of the coated papers are summarized in Table 2 below.
Herstellung der Beschichtungszusammensetzung C2:Preparation of coating composition C2:
Die Vergleichsbeschichtungszusammensetzung C2(0) ist die gleiche wie C1 (0), die in Beispiel 1 beschrieben wurde.The comparative coating composition C2(0) is the same as C1(0) described in Example 1.
Um C2 herzustellen, folgt man der Vorgehensweise des Beispiels 1 mit der Ausnahme, daß man ein Bindemittel L2 verwendet, das eine Mischung von Dispersion A1 mit 2% (berechnet als Trockenmaterial) Emulsion B2 ist. Man beschichtet das Papier und mißt die Eigenschaften der beschichteten Papiere, wie in dem vorstehenden Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengestellt.To prepare C2, follow the procedure of Example 1 except that a binder L2 is used which is a mixture of dispersion A1 with 2% (calculated as dry matter) of emulsion B2. Coat the paper and measure the properties of the coated papers as described in Example 1 above. The results are summarized in Table 3 below.
Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung C3:Preparation of a coating composition C3:
Man stellt die Zusammensetzung C3 wie die Zusammensetzungen C1 oder C2 her mit der Ausnahme, daß man das Bindemittel L3 verwendet, das eine Mischung von Dispersion A2 mit der Emulsion B1 ist. Man stellt gleichfalls eine Vergleichsbeschichtungszusammensetzung C3(0) her, die genau die gleiche Zusammensetzung wie C3 hat mit der Ausnahme, daß das Bindemittel nur durch die Dispersion A2, hergestellt unter Punkt a2) des vorstehenden Beispiels 1, gebildet wird.Composition C3 is prepared as for compositions C1 or C2, except that binder L3 is used, which is a mixture of dispersion A2 with emulsion B1. A comparative coating composition C3(0) is also prepared, which has exactly the same composition as C3, except that the binder is constituted only by dispersion A2 prepared in point a2) of Example 1 above.
Mittels der Zusammensetzungen C3 und C3(0) beschichtet man das Papier und mißt die Eigenschaften der beschichteten Papiere, wie in dem vorstehenden Beispiel 1 beschrieben.The paper is coated using compositions C3 and C3(0) and the properties of the coated papers are measured as described in Example 1 above.
Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 zusammengestellt.The results are summarized in Table 4 below.
Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung C4:Preparation of a coating composition C4:
Man verfährt wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß man als Bindemittel L4 eine Mischung von A2 mit 2% B2 verwendet. Die Vergleichszusammensetzung C4(0) enthält als Bindemittel nur A2. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 zusammengestellt.The procedure is as in Example 1, with the exception that a mixture of A2 with 2% B2 is used as the binder L4. The comparison composition C4(0) contains only A2 as the binder. The results are summarized in Table 5 below.
Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung C5:Preparation of a coating composition C5:
Man verfährt wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß ein Bindemittel verwendet wird, das eine Mischung von Dispersion A3 mit der Emulsion B1 oder B2 ist. Die Vergleichszusammensetzung C5(0) enthält als Bindemittel nur A3.The procedure is as in Example 1, except that a binder is used which is a mixture of dispersion A3 with emulsion B1 or B2. The comparison composition C5(0) contains only A3 as binder.
Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 6 zusammengestellt.The results are summarized in Table 6 below.
Aus den Tabellen 1 bis 5 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen eine geeignete Stabilität aufweisen, die mit einer spürbaren Verbesserung der RAS und der RAH ohne damit einhergehenden Abbau der Durchlässigkeit für Tinten verbunden ist. TABELLE 1 TABELLE 2 TABELLE 3 TABELLE 4 TABELLE 5 TABELLE 6 From Tables 1 to 5 it can be seen that the coating compositions of the invention have a suitable stability, which is associated with a noticeable improvement in the RAS and the RAH without an accompanying degradation of the permeability to inks. TABLE 1 TABLE 2 TABLE 3 TABLE 4 TABLE 5 TABLE 6
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