EP1914345A1 - Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Polyvinylacetalen durch Curtain-Coating - Google Patents
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- EP1914345A1 EP1914345A1 EP06122420A EP06122420A EP1914345A1 EP 1914345 A1 EP1914345 A1 EP 1914345A1 EP 06122420 A EP06122420 A EP 06122420A EP 06122420 A EP06122420 A EP 06122420A EP 1914345 A1 EP1914345 A1 EP 1914345A1
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- D21H19/80—Paper comprising more than one coating
- D21H19/82—Paper comprising more than one coating superposed
Definitions
- the invention relates to a process for coating substrates with one or more layers containing polyvinyl acetals by curtain coating.
- the coating of substrates such as paper or cardboard is being carried out industrially for the production of photographic papers, ink-jet printing papers or food packaging. These coatings are said to provide the substrate with improved receptivity to inks or pigments, or to inhibit the absorption of fats or oils by a barrier effect.
- the binder used for such layers is preferably polyvinyl alcohol or its derivatives. Binder systems of this type are for example in EP 0 905 313 . US 4,418,119 . US 5,587,204 or US 6,193,831 disclosed.
- Coatings for papers must be applied in the paper industry for large areas of constant thickness at high paper web speeds.
- contact methods in which the substrate has mechanical contact with a tool and contactless methods in which this is avoided are used.
- Contact methods are e.g. Processes with size presses, film presses, doctor blade processes, blade processes or contour coating processes. These processes have considerable disadvantages, especially at high paper web speeds and high layer thicknesses. Thus, under the contact of the applicator tool, the paper web may tear, the film coating may have defects, or the coated surface may be irregular due to so-called "misting".
- Contactless methods are, for example, the slot die coating process, spray coating or curtain coating.
- the curtain coating process is particularly at high paper web speeds used and delivers uniform coating thicknesses in high quality.
- Curtain coating processes are, for example, in US 2003/0188839 A1 .
- the quality of the curtain coating process depends to a great extent on the consistency of the curtain of the liquid. In this case, only slight variations in the thickness of the curtain or the density of the liquid may occur, otherwise this would result in errors in the coating. Furthermore, the curtain must not tear off, which places high demands on the constancy of the viscosity of the liquids used for coating.
- curtain coating processes are used only for the coating colors and surface applications of polyvinyl alcohols or latices established in the paper industry, optionally combined with further binders such as starch and / or with fillers or pigments.
- binders such as starch and / or with fillers or pigments.
- the binder systems mentioned have certain disadvantages in the barrier action against fats and oils, which are due to their chemical composition. Furthermore, they are unable to disperse selected pigments in the desired manner without having to add a barrier-resistant dispersant.
- the object of the present invention was therefore to provide binder systems for the curtain coating process which have an improved barrier action against fats and oils and / or a sufficient dispersing action for pigments.
- the present invention therefore provides a process for coating a substrate with one or more layers comprising polyvinyl acetals by applying aqueous solutions or dispersions which contain one or more polyvinyl acetals as binders by means of curtain coating.
- the process according to the invention is used in particular for producing coatings having at least one (partial) layer with an oil-tight or grease-tight barrier effect.
- the process according to the invention makes it possible to produce coatings with outstanding barrier action against oils or greases.
- the applied layers or the solutions or dispersions used for this purpose comprise one or more polyvinyl acetals as binders and barrier formers and optionally pigments such as chalk, kaolin, talc, calcium carbonate, titanium dioxide, silica or aluminum oxide. It is possible to use additional binders, e.g. Latexes based on styrene butadiene, styrene-acrylate, pure acrylate, vinyl acetate, vinyl acetate copolymers or polyurethane, starch or cellulose derivatives. Furthermore, the applied layers or the solutions or dispersions used for this purpose may contain the additives customarily used in papermaking, such as optical brighteners, defoamers, if appropriate also crosslinkers, rheological additives or plasticizers.
- additives customarily used in papermaking such as optical brighteners, defoamers, if appropriate also crosslinkers, rheological additives or plasticizers.
- solutions or dispersions used preferably contain 10-100% by weight of polyvinyl acetal.
- solutions or dispersions containing pigments have a proportion of polyvinyl acetals of 10-50% by weight, preferably 10-25% by weight. Without pigments, the proportion of polyvinyl acetals can be between 100 and 50% by weight, in particular 100-75% by weight. All data relate to the dry mass of the solutions or dispersions. The remaining shares are possibly formed from the above-mentioned tools.
- the method according to the invention makes it possible to produce a coating which has a barrier effect for oils or fats.
- the barrier effect can be determined according to TAPPI T 559 kit test and / or TAPPI T 454.
- at least one layer has an oil or grease-tight barrier according to the TAPPI T 559 kit test greater than 5, particularly preferably from 6 to 12 and in particular from 7 to 12.
- at least one layer has an oil or grease-tight barrier of TAPPI T 454 greater than 950, in particular greater than 1050, preferably greater than 1100. Values greater than 1800 are usually no longer determined in the TAPPI T 454 test, whereby barrier effects of 3000 can be achieved in the process according to the invention.
- the barrier effect of TAPPI T 454 and / or TAPPI T 559 kit test refers to a single layer (i.e., a single application) and can be achieved by multiple application e.g. be significantly improved by two or three layers, wherein the barrier effects of several layers does not behave additively. Due to the filler, the barrier effect of layers with pigments is naturally lower than that of layers on almost pure polyvinyl acetal.
- the coating can be applied in several, in particular 2, 3 or 4 partial layers.
- the layers may have the same or a different composition. If the coating is composed of several partial layers, then at least one layer of the coating must have the required oil or grease-tight barrier effect.
- the oil- or grease-proof layer can be applied directly to the substrate and provided in the same operation with a further coating, which contains printable pigments, for example.
- a conventional surface sizing agent for example based on styrene-maleic anhydride, modified starch, styrene-acrylate or pure acrylate latex, followed by a coating based on polyvinyl acetal in the manner already described.
- Preferred substrates for the process according to the invention are papers, in particular those having a weight per unit area of 10 to 100 g / m 2 or board paper, in particular those having a basis weight of more than 100 g / m 2 .
- the substrates have a surface of paper or cardboard.
- the polyvinyl acetals used in the process according to the invention are preferably readily soluble in water in order to produce layers having a high solids content.
- Their water solubility, which is a function of the acetal content, should be at least high enough to obtain a homogeneous dispersion.
- the viscosities of the pure polyvinyl acetals in water range from 5-2000 mPa.s.
- the polyvinyl acetals used according to the invention preferably have a degree of acetalization of from 0.1 to 30 mol%.
- the proportion of vinyl acetate units is preferably 0.1 to 15 mol%.
- polyvinyl acetals which can be used in the process according to the invention are formally constructed as a terpolymer from the monomer units vinyl alcohol, vinyl acetate and vinyl acetal, but in addition olefin units, such as, for example, Include ethylene, propylene or butylene.
- polyvinyl butyral is used as the preferred polyvinyl acetal.
- polyvinyl acetals used can have silanol or carboxylate groups.
- one or more layers of polyvinyl acetals can be applied to the substrate.
- the layers may be in the nature of the polyvinyl acetal, in the thickness or in the added additives such as pigments or the like. differ. That's how it works
- Substrate for example, with several order layers (layers), each containing different polyvinyl acetals coated.
- various polyvinyl acetals have different degrees of acetalization, degrees of hydrolysis, or degrees of polymerization and / or are chemically different by substitutions or comonomers.
- solutions or dispersions used according to the invention preferably have a viscosity of 3 to 150 mPa.s at a solids content of 5 to 20% by weight. If solutions or dispersions with fillers or pigments are used according to the invention, the viscosity can be between 80 and 2000 mPa.s at a total solids content of 10 to 65% by weight.
- the aqueous solutions of the polyvinyl acetals After application of the aqueous solutions of the polyvinyl acetals, they must be dried, for example, by means of infrared dryers, hot-air dryers, etc. In the normal dryer operation of finished paper and cardboard with a final moisture of 1-10% drying is not critical.
- Solutions or dispersions having the compositions described in Table 1 (with pigments) and 3 (without pigments) were prepared using the polyvinyl alcohols described in the following examples (comparative examples 1-4 not according to the invention) or polyvinyl acetals (inventive examples 5-16).
- Example 1 Carboxyl-containing PVA Mowiol 15-99 (Kuraray Europe GmbH)
- Example 4 Cationized PVA R-Polymer Type 1130 (Kuraray Europe GmbH)
Landscapes
- Paper (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit einer oder mehreren Schichten, die Polyvinylacetale enthalten, mittels Curtain-Coating.
- Die Beschichtung von Substraten wie Papier oder Kartonagen wird großtechnisch zur Herstellung von Photopapieren, Tintenstrahldruckpapieren oder Lebensmittelverpackungen durchgeführt. Diese Beschichtungen sollen dem Substrat eine verbesserte Aufnahmefähigkeit für Tinten oder Pigmente verleihen oder die Aufnahme von Fetten oder Ölen durch eine Barrierewirkung verhindern. Als Bindemittel für solche Schichten wird bevorzugt Polyvinylalkohol oder dessen Derivate eingesetzt. Bindersysteme dieser Art sind z.B. in
EP 0 905 313 ,US 4,418,119 ,US 5,587,204 oderUS 6,193,831 offenbart. - Beschichtungen für Papiere müssen in der Papierindustrie für große Flächen mit konstanter Schichtdicke unter hohen Papierbahngeschwindigkeiten aufgetragen werden. Hierzu werden Kontakt-Verfahren, bei denen das Substrat mechanischen Kontakt mit einem Werkzeug hat, und kontaktlose Verfahren, bei denen dies vermieden wird, eingesetzt.
- Kontakt-Verfahren sind z.B. Verfahren mit Leimpressen, Filmpressen, Rakelverfahren, Blade-Verfahren oder Konturstrichverfahren. Diese Verfahren besitzen insbesondere bei hohen Papierbahngeschwindigkeiten und hohen Schichtdicken erhebliche Nachteile. So kann unter dem Kontakt des Auftragewerkzeuges die Papierbahn reißen, der Filmauftrag Fehlstellen aufweisen, oder die beschichte Oberfläche ist durch sog. "Misting" unregelmäßig.
- Kontaktlose Verfahren sind z.B. der Slot-Die-Coating-Prozess, Spray-Coating oder Curtain-Coating. Der Curtain-Coating-Prozess wird insbesondere bei hohen Papierbahngeschwindigkeiten eingesetzt und liefert gleichmäßige Beschichtungsdicken in hoher Qualität. Curtain-Coating-Verfahren sind z.B. in
US 2003/0188839 A1 ,US 2006/0099410 A1 oderUS 2003/0194501 A1 beschrieben. - Die Qualität des Curtain-Coating-Verfahrens ist in hohem Maße von der Konstanz des Flüssigkeitsvorhangs ("Curtain") abhängig. Hierbei dürfen nur geringe Schwankungen der Dicke des Vorhangs oder der Dichte der Flüssigkeit auftreten, anderenfalls dies Fehler in der Beschichtung zur Folge hätte. Weiterhin darf der Vorhang nicht abreißen, was hohe Anforderungen an die Konstanz der Viskosität der zur Beschichtung eingesetzten Flüssigkeiten stellt.
- Dementsprechend werden Curtain-Coating-Verfahren nur für die in der Papierindustrie etablierten Streichfarben und Oberflächenaufträge aus Polyvinylalkoholen oder Latices, ggf. kombiniert mit weiteren Bindern wie Stärke und/oder mit Füllstoffen oder Pigmenten eingesetzt. Die genannten Bindersysteme besitzen jedoch gewisse Nachteile in der Barrierewirkung gegenüber Fetten und Ölen, welche in ihrer chemischen Zusammensetzung begründet sind. Weiterhin sind sie nicht in der Lage, ausgewählte Pigmente in der gewünschten Weise zu dispergieren, ohne ein barriereabträgliches Dispergiermittel zusetzen zu müssen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Bindersysteme für das Curtain-Coating-Verfahren bereit zu stellen, die eine verbesserte Barrierewirkung gegen Fette und Öle und/oder eine ausreichende Dispergierwirkung für Pigmente aufweisen.
- Überraschenderweise wurde festgestellt, dass Beschichtungen hoher Qualität mit Curtain-Coating-Verfahren auch mit wasserlöslichen Polyvinylacetalen als Binder herstellbar sind.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer oder mehreren Schichten enthaltend Polyvinylacetale durch Auftragen von wässrigen Lösungen oder Dispersionen, die als Binder ein oder mehrere Polyvinylacetale enthalten, mittels Curtain-Coating.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Beschichtungen mit mindestens einer (Teil-) Schicht mit einer öl- oder fettdichten Barrierewirkung eingesetzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können trotz der Verwendung wasserlöslicher Polyvinylacetale Beschichtungen mit hervorragender Barrierewirkung gegen Öle oder Fette hergestellt werden.
- Die aufgetragenen Schichten bzw. die hierzu verwendeten Lösungen oder Dispersionen enthalten ein oder mehrere Polyvinylacetale als Binder und Barrierebildner sowie optional Pigmente wie Kreide, Kaolin, Talkum, Kalziumcarbonat, Titandioxid, Kieselsäure oder Aluminiumoxid. Es ist möglich, zusätzliche Bindemittel wie z.B. Latices auf Basis StyrolButadien, Styrol-Acrylat, Reinacrylat, Vinylacetat, Vinylacetat-Copolymere oder Polyurethan, Stärke oder CelluloseDerivate einzusetzen. Weiterhin können die aufgetragenen Schichten bzw. die hierzu verwendeten Lösungen oder Dispersionen die üblicherweise bei der Paperherstellung verwendeten Additive wie optische Aufheller, Entschäumer, gegebenenfalls auch Vernetzer, rheologische Additive oder Weichmacher enthalten.
- Bevorzugt enthalten die eingesetzten Lösungen oder Dispersionen 10-100 Gew. % Polyvinylacetal. Lösungen oder Dispersionen, die Pigmente enthalten weisen insbesondere einen Anteil an Polyvinylacetalen von 10-50 Gew. %, bevorzugt 10-25 Gew.% auf. Ohne Pigmente kann der Anteil an Polyvinylacetalen zwischen 100 und 50 Gew. %, insbesondere 100 - 75 Gew. % liegen. Alle Angaben beziehen sich auf die Trockenmasse der Lösungen oder Dispersionen. Die restlichen Anteile werden ggf. aus den obengenannten Hilfsmitteln gebildet.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Beschichtung, die eine Barrierewirkung für Öle oder Fette aufweist. Die Barrierewirkung kann nach TAPPI T 559 Kit-Test und/oder TAPPI T 454 bestimmt werden. Bevorzugt weist zumindest eine Schicht eine öl- oder fettdichte Barriere nach TAPPI T 559 Kit-Test größer 5, besonders bevorzugt von 6 bis 12 und insbesondere von 7 bis 12 auf. Alternativ oder zusätzlich weist zumindest eine Schicht eine öl- oder fettdichte Barriere nach TAPPI T 454 größer 950, insbesondere größer 1050, bevorzugt größer 1100 auf. Im TAPPI T 454-Test werden üblicherweise Werte größer 1800 nicht mehr bestimmt, wobei im erfindungsgemäßen Verfahren Barrierewirkungen von 3000 erreicht werden können.
- Die Barrierewirkung nach TAPPI T 454 und/oder TAPPI T 559 Kit-Test beziehen sich auf eine einzelne Schicht (d.h. einen Einzelauftrag) und können durch einen Mehrfachauftrag z.B. von zwei oder drei Schichten deutlich verbessert werden, wobei sich die Barrierewirkungen mehrerer Schichten nicht additiv verhält. Die Barrierewirkung von Schichten mit Pigmenten ist auf Grund des Füllstoffs natürlich geringer als die von Schichten auf nahezu reinem Polyvinylacetal.
- Die Beschichtung kann in mehreren, insbesondere 2, 3 oder 4 Teilschichten aufgetragen werden. Die Schichten können die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Ist die Beschichtung aus mehreren Teilschichten aufgebaut, so muss zumindest eine Schicht der Beschichtung die geforderte öl- oder fettdichte Barrierewirkung aufweisen.
- Im Rahmen des Curtain-Coating-Prozesses kann bei einem mehrschichtigen Aufbau die öl- oder fettdichte Schicht direkt auf das Substrat aufgebracht werden und im gleichen Arbeitsgang mit einer weiteren Beschichtung, die z.B. bedruckbare Pigmente enthält, versehen werden. Denkbar ist auch der erste Auftrag eines herkömmlichen Oberflächenleimungsmittels, z.B. auf Basis von Styrol-Maleinsäure-Anhydrid, modifizierter Stärke, Styrol-Acrylat- oder Reinacrylat-Latex, gefolgt von einem Auftrag auf Basis von Polyvinylacetal in der bereits beschriebenen Weise.
- Bevorzugte Substrate für das erfindungsgemäße Verfahren sind Papiere, insbesondere solche mit einem Flächengewicht von 10 bis 100 g/m2 oder Kartonpapier, insbesondere solches mit einem Flächengewicht über 100 g/m2. Besonders bevorzugt weisen die Substrate eine Oberfläche aus Papier oder Karton auf.
- Bevorzugt sind die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Polyvinylacetale gut wasserlöslich, um Schichten mit einem hohen Feststoffanteil herzustellen. Ihre Wasserlöslichkeit, welche eine Funktion des Acetal-Gehaltes darstellt, ist mindestens so hoch zu wählen, dass eine homogene Dispersion erhalten wird. Die Viskositäten der reinen Polyvinylacetale in Wasser reichen von 5-2000 mPa.s.
- Sofern nicht anders vermerkt, wurden die Viskositätsdaten mit einem Rotationsviskosimeter "Brookfield RTV" bei 25 °C und 100 Upm bestimmt.
- Zum Erhalt einer ausreichenden Wasserlöslichkeit weisen die erfindungsgemäß verwendeten Polyvinylacetale bevorzugt einen Acetalisierungsgrad von 0,1 bis 30 Mol% auf. Der Anteil der Vinylacetateinheiten liegt bevorzugt bei 0,1 bis 15 Mol%.
- Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Polyvinylacetale sind als Terpolymer formal aus den Monomereinheiten Vinylalkohol, Vinylacetat und Vinylacetal aufgebaut, können jedoch zusätzlich noch Olefineinheiten wie z.B. Ethylen, Propylen oder Butylen beinhalten.
- Als bevorzugtes Polyvinylacetal wird Polyvinylbutyral verwendet. Weiterhin können die eingesetzten Polyvinylacetale Silanol- oder Carboxylatgruppen aufweisen.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können eine oder mehrere Schichten von Polyvinylacetalen auf das Substrat aufgebracht werden. Die Schichten können sich in der Art des Polyvinylacetals, in der Dicke oder in den zugesetzten Additiven wie Pigmenten o.ä. unterscheiden. So kann das Substrat z.B. mit mehreren Auftragslagen (Schichten), enthaltend jeweils verschiedene Polyvinylacetale, beschichtet werden. Verschiedene Polyvinylacetale weisen z.B. unterschiedliche Acetalisierungsgrade, Hydrolysegrade oder Polymerisationsgrade auf und/oder sind durch Substitutionen oder Comonomere chemisch unterschiedlich.
- Die erfindungsgemäß eingesetzten Lösungen oder Dispersionen weisen ohne Füllstoffe oder Pigmente bevorzugt eine Viskosität von 3 - 150 mPa.s bei einem Feststoffgehalt von 5-20 Gew.% auf. Werden erfindungsgemäß Lösungen oder Dispersionen mit Füllstoffen oder Pigmenten einesetzt, so kann die Viskosität zwischen 80 und 2000 mPa.s bei einem Gesamt-Feststoffgehalt von 10 bis 65 Gew.% liegen.
- Nach dem Auftragen der wässrigen Lösungen der Polyvinylacetale müssen diese z.B durch Infrarot-Trockner, Heisslufttrockner usw. noch getrocknet werden. Im normalen Trocknerbetrieb von ausgerüstetem Papier und Karton mit einer Endfeuchte von 1-10 % ist die Trocknung unkritisch.
- Geeignete Verfahrensparameter bzw. Werkzeuge für die Durchführung des Curtain-Coating-Verfahrens, insbesondere zur Auftragung von Beschichtungen mit mehreren Teilschichten sind z.B. in
US 2003/0194501 offenbart. Im erfindungsgemäßen Verfahren haben sich die folgenden Verfahrensparameter bewährt: - Viskosität der Lösung/Dispersion ohne Pigmente 50 - 500 mPa.s, mit Pigmenten 80 - 2000 mPa.s
- Auftragsgewicht gesamt (ein- und mehrlagig additiv) 1-20 g/m2
- Bei zweilagigem Auftrag: Auftragsgewicht 1. Lage 1-5 g/m2, 2. Lage 1-10 g/m2
- Geschwindigkeit des Substrats (Papier) 300-1000 m/min
- Feststoffgehalt der Lösung/Dispersion ohne Pigmente 5-20 Gew.%, mit Pigmenten 10 - 65 Gew.%
- Es wurden mit den in den folgenden Beispielen beschriebenen Polyvinylalkoholen (nicht erfindungsgemäße Vergleichsbeispiele 1-4) oder Polyvinylacetalen (erfindungsgemäße Beispiele 5-16) Lösungen oder Dispersionen mit der in der Tabelle 1 (mit Pigmente) und 3 (ohne Pigmente) beschriebenen Zusammensetzungen hergestellt.
- Diese Lösungen oder Dispersionen wurden anschließend ein- oder zweilagig auf Papiere mit einem Flächengewicht von 80 g/m2 mittels Curtain-Coater aufgetragen. Die Arbeitsbreite betrug 660 mm, die Geschwindigkeit 300 m/min. Die beschichteten Papiere wurden bei einer Temperatur von max. 200 °C getrocknet und anschließend auf ihre Barrierewirkung untersucht. Die Tabellen 2 und 4 zeigen die Ergebnisse.
- Es zeigte sich, das Lösungen oder Dispersionen mit Polyvinylacetalen gut mittels Curtain-Coater zu verarbeiten sind und die so erhaltenen Beschichtungen bessere Barriereeigenschaften gegen Fette und Öle als die üblicherweise eingesetzten Polyvinylalkohole besitzen. Gleichzeitig besitzen Polyvinylacetale eine gute Dispergierwirkung für Pigmente so dass auch Dispersionen mit einem hohen Feststoffgehalt in Curtain-Coater-Verfahren eingesetzt werden können.
- 720 g Polyvinylalkohol Mowiol 28-99 werden in 6480 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 29,01 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 23 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 302 mPa.s. Das Produkt hat keinen Trübungs und keinen Fällungspunkt. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 78°C.
- 1080 g Polyvinylalkohol Mowiol 15-99 werden in 6120 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 60,8 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 2 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-6,5 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 15 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 138 mPa.s. Die Lösungen sind bei Raumtemperatur schon trüb. Heizt man sie auf, fallen sie bei ca. 76°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 83°C.
- 1440 g Polyvinylalkohol Mowiol 4-98 werden in 5760 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 172,02 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 5 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 21 mPa.s. Die Lösungen sind bei Raumtemperatur schon trüb. Heizt man sie auf, fallen sie bei ca. 30° C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 79°C.
- 1440 g Polyvinylalkohol Mowiol 5-88 werden in 5760 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 92,52 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 5 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 23 mPa.s. Die Lösungen werden bei ca. 30°C trüb. Heizt man sie weiter auf, fallen sie bei ca. 35°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 72°C.
- 1080 g Polyvinylalkohol Mowiol 15-99 werden in 6120 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 60,8 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 14 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 124 mPa.s. Die Lösungen sind bei Raumtemperatur schon trüb. Heizt man sie auf, fallen sie bei ca. 70°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 81°C.
- 1080 g Polyvinylalkohol Mowiol 26-88 werden in 6120 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 69,4 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 23 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 328 mPa.s. Die Lösungen sind bei Raumtemperatur schon trüb. Heizt man sie auf, fallen sie bei ca. 33°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 78°C.
- 1062,5 g Polyvinylalkohol Exceval RS-2117 werden in 7437,5 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 41,57 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 19 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 261 mPa s. Die Lösungen werden bei ca. 41°C trüb. Heizt man sie weiter auf, fallen sie bei ca. 48°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 77°C.
- 900 g Polyvinylalkohol Exceval HR-3010 werden in 6300 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 43,34 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 12,6 mPa.s und bei einer 8 Gew. %igen Lösung in Wasser 130,4 mPa.s. Die Lösungen sind bei Raumtemperatur schon trüb. Heizt man sie auf, fallen sie bei ca. 30°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt Tg) beträgt 55°C.
- 720 g Polyvinylalkohol K-Polymer KL-318 werden in 6480 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 28,71 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 22 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 282 mPa.s. Die Lösungen werden bei ca. 73°C trüb. Heizt man sie weiter auf, fallen sie nicht aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 78°C.
- 900 g Polyvinylalkohol R-Polymer R-1130 werden in 6300 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 21,67 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 20 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 261 mPa.s. Die Lösungen werden bei ca. 24°C trüb. Heizt man sie weiter auf, fallen sie bei ca. 53°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 80°C.
- 1080 g Polyvinylalkohol C-Polymer C-506 werden in 6120 ml Wasser gelöst. Nach Eintrag von 37,71 g n-Butyraldehyd wird mit 20%iger Salzsäure der pH-Wert auf ca. 1 eingestellt. Die Lösung wird 2 Stunden bei dem eingestellten pH-Wert nachgerührt. Anschließend wird die Lösung mit 10%iger Natronlauge auf einen pH-Wert von 6-8 eingestellt und 1 Stunde nachgerührt. Die Viskosität nach Höppler gemäß DIN 53015 beträgt bei einer 4 Gew.%igen Lösung in Wasser 4 mPa.s und bei einer 8 Gew.%igen Lösung in Wasser 13 mPa.s. Die Lösungen werden bei ca. 38°C trüb. Heizt man sie weiter auf, fallen sie bei ca. 44°C aus. Der mittels DSC Messung ermittelte Glaspunkt (Tg) beträgt 63°C.
Tabelle 1: Zusammensetzung der Lösungen/Dispersionen mit Pigmenten, Angaben in Gew.% Beispiel 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Polyvinylalkohol oder - acetal gemäß Beispiel 1 6 2 13 3 12 4 14 1 6 2 13 3 12 4 14 Anteil Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetal 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 Kaolin, 80 % < 2 µm, shape factor 15-25 65 65 65 65 65 65 65 65 Kaolin, 80 % < 2 µm, shape factor 50-60 65 65 65 65 65 65 65 65 Glyoxal 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 Natrium-bis(-2-ethyl-hexylsulfosuccinat) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Tabelle 2 : Ergebnisse der Beschichtungsexperimente von Lösungen/Dispersionen mit Pigmenten Einfach-Auftrag mit Dispersion nach Beispiel 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Auftragsgewicht (g/m2) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Fettdichte nach Tappi T 454 [s] 800 1010 920 1050 840 1100 820 950 900 990 980 1090 910 960 920 1020 KIT nach Tappi 559 4 6 5 7 5 8 5 7 5 7 5 8 5 7 5 8 Zweifach-Auftrag, bestehend aus Beispiel und Beispiel 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 16 17 18 19 19 19 19 19 24 25 26 27 27 27 27 27 1. Auftragsgewicht Auftrag (g/m2) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2. Auftragsgewicht Auftrag (g/m2) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Fettdichte nach Tappi T 454 [s] 980 1120 1020 1210 1250 1190 1240 1270 1050 1150 1080 1140 1060 1090 1120 1190 KIT nach Tappi 559 7 8 7 9 7 9 7 8 7 8 7 10 7 9 7 9 Tabelle 3: Zusammensetzung der Lösungen/Dispersionen ohne Pigmente, Angaben in Gew.% Beispiel 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Polyvinylacetal gemäß Beispiel 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Anteil Polyvinylacetal 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 Glyoxal 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Surfynol SEF 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Tabelle 4 : Ergebnisse der Beschichtungsexperimente von Lösungen/Dispersionen ohne Pigmenten Einfach-Auftrag mit Dispersion nach Beispiel 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Auftragsgewicht (g/m2) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Fettdichte nach Tappi T 454 [s] 1260 1440 1440 990 1440 1140 1200 1500 1200 1260 1260 KIT nach Tappi 559 8 7 8 7 9 8 7 7 7 9 7 Zweifach-Auftrag aus zwei Schichten nach Beispiel 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Auftragsgewicht (g/m2) 1. Auftrag 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Auftragsgewicht (g/m2) 2. Auftrag 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Fettdichte nach Tappi T 454 [s] 1680 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 >1800 KIT nach Tappi 559 10 9 10 8 11 10 8 8 9 10 9
Claims (10)
- Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer oder mehreren Schichten enthaltend Polyvinylacetale durch Auftragen von wässrigen Lösungen oder Dispersionen, die als Binder ein oder mehrere Polyvinylacetale enthalten, mittels Curtain-Coating.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schicht eine öl- oder fettdichte Barrierewirkung aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schicht eine öl- oder fettdichte Barriere nach TAPPI T 559 Kit-Test größer 5 darstellt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schicht eine öl- oder fettdichte Barriere nach TAPPI T 454 größer 950 darstellt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Oberfläche aus Papier oder Karton aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal einen Acetalisierungsgrad von 0,1 bis 30 Mol% aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal 0,1 bis 15 Mol% Vinylacetateinheiten aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal ein Terpolymer aus Vinylacetat, Vinylalkohol, Vinylacetal und Olefineinheiten ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal Silanolgruppen oder Carboxylatgruppen aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit mehreren Schichten enthaltend jeweils verschiedene Polyvinylacetale beschichtet wird.
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| EP06122420A EP1914345A1 (de) | 2006-10-17 | 2006-10-17 | Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Polyvinylacetalen durch Curtain-Coating |
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| EP06122420A EP1914345A1 (de) | 2006-10-17 | 2006-10-17 | Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Polyvinylacetalen durch Curtain-Coating |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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