EP2369054B1 - Vorhangstabilisatoren für die Papierherstellung und -verarbeitung - Google Patents

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EP2369054B1
EP2369054B1 EP11154931A EP11154931A EP2369054B1 EP 2369054 B1 EP2369054 B1 EP 2369054B1 EP 11154931 A EP11154931 A EP 11154931A EP 11154931 A EP11154931 A EP 11154931A EP 2369054 B1 EP2369054 B1 EP 2369054B1
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EP
European Patent Office
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curtain
mass
coating
stabilization system
paper
Prior art date
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EP11154931A
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English (en)
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EP2369054A1 (de
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Hans-Leo Karminski
Pedro Cavaleiro
Annekathrin Hansen
Angela Classen
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Goldschmidt GmbH
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Publication date
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    • D21H23/46—Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48—Curtain coaters

Definitions

  • the invention relates to curtain stabilizer systems that can be used in papermaking and processing, in particular stabilizer systems for paper coatings, in particular paper coatings, their preparation and use.
  • curtain stabilizers For this purpose, it has long been known to use special surfactants as so-called curtain stabilizers.
  • curtain stabilizer systems comprising 2,4,7,9-tetramethyldec-5-yne-4,7-diol is frequently described.
  • JP 2008-274465 For example, a paper coating is known which is curtain coated and which has 2,4,7,9-tetramethyldec-5-yne-4,7-diol (Surfynol) as a surfactant.
  • JP 2005-154912 describes the production of coated paper by means of a Curtain coating method using an acetylene glycol surfactant (Surfynol).
  • Stabilized coating curtains are to be understood as those which have a uniform width and no cracks, holes or indentations during the casting over the entire length.
  • the present invention therefore relates to curtain stabilization systems, their use in coating compositions or coating processes and products obtainable with these coating processes as described in the claims.
  • the use of the curtain stabilization system according to the invention has the advantage that even without the addition of defoamers the formation of a sufficiently stable curtain can be achieved by means of the addition of the curtain stabilization system according to the invention.
  • curtain stabilization system in curtain coating compositions and the resulting stable coating curtains can be very low or high processing speeds or low or high application rates, especially high processing speeds and low application rates set and still produce flawless coated papers.
  • the processing speeds z. B. from about 700 to 1,000 m / min.
  • this high substrate speed can be when using a relatively small order quantity of z. B. from 13 to 20 g / m 2 of anhydrous curtain coating agent can be obtained error-free coatings.
  • curtain stabilization systems according to the invention or the curtain stabilizers according to the invention, the coating compositions according to the invention, the coating substrate according to the invention and the coated substrate or paper obtained therewith and their use are described below by way of example, without the invention being restricted to these exemplary embodiments.
  • ranges, general formulas, or classes of compounds are intended to encompass not only the corresponding regions or groups of compounds explicitly mentioned, but also all sub-regions and sub-groups of compounds obtained by removing individual values (ranges) or compounds can be.
  • Cited documents, their content, in particular with regard to the facts referred to, should form part of the disclosure content of the present invention. If mean values are mentioned below, number means are meant without any indication to the contrary. If values are given below in percent, the percentages are in% by mass, unless stated otherwise.
  • the curtain stabilization system according to the invention are particularly suitable for the production of coating compositions, such as. Example, by doctoring or brushing or curtain to be applied as coating, in particular curtain coating, ie coating, which are used in coating processes by the curtain method (curtain coating).
  • Coating compositions according to the invention comprise a solvent, preferably water, at least one binder and a curtain stabilization system according to the invention.
  • the coating composition may contain all known compounds suitable as binders.
  • suitable binders can, for. For example, see the document Overview of the range "Paper adds value to life", BASF adds value to paper, BASF SE, 2008/02 be removed.
  • the coating composition according to the invention preferably comprises styrene acrylates or butadiene copolymers as binders, as described, for example, in US Pat. B. under the trade name Litex P 7100 from PolymerLatex are available.
  • the coating composition according to the invention in particular curtain coating composition, preferably has a proportion of the added curtain stabilization system, based on the total composition of the coating composition, of from 0.01 to 6% by mass, preferably from 0.05 to 3% by mass and more preferably from 0.5 to 1.5 Mass% on.
  • the coating composition according to the invention in particular curtain coating agent, can comprise pigments / fillers.
  • pigments / fillers may be all known or suitable for coating compositions pigments / fillers, in particular those as they are used for the coating of paper.
  • the curtain coating composition according to the invention comprises one or more pigments / fillers, in particular selected from TiO 2 , CaCO 3 and aluminum silicates.
  • the (curtain) coating composition according to the invention contains an antifoam component.
  • all substances which act as defoamers and which do not or only negligibly influence the effect of the curtain stabilization system can be used as a defoamer component. Examples of suitable defoamer components are found, for. B. in the writings US 5,804,099 . US 6,353,068 . US 6,858,663 . EP 2094761 or DE 102008043032 ,
  • the coating composition according to the invention contains an antifoam component, the fraction thereof is from 0.01 to 5, based on the total composition of the coating composition Mass%, preferably from 0.05 to 1.8% by mass, preferably from 0.5 to 1.0% by mass.
  • the (curtain) coating composition according to the invention preferably has a viscosity at 25 ° C. of 150 to 1200 mPas.
  • the viscosity can, for. B. be determined with a Brookfield viscometer.
  • the curtain coating composition according to the invention can be used, in particular, for coating paper, paper being also understood to mean cardboard.
  • films of plastics or metal such as those used for the production of specialty papers, can be coated.
  • all substrates are suitable, which can be coated by CurtainCoating technology, such. As wood, metal, plastic.
  • the inventive method for coating substrate in particular paper, wood, metal or plastic, preferably paper by means of curtain coating, is characterized in that the coating agent for curtain stabilization, a curtain stabilization system according to the invention is added.
  • the curtain stabilization system is preferably added in such an amount that the proportion of the curtain stabilization system based on the total composition of the coating agent is from 0.01 to 6% by mass, preferably from 0.05 to 3% by mass, more preferably from 0.5 to 1 , 5 is.
  • a defoamer component is added to the coating composition in addition to a curtain stabilization system, it is advantageous if the coating composition is only provided with a curtain stabilization system according to the invention after the addition of the antifoam component Stabilization of the curtain is added.
  • the antifoam component is preferably added in such an amount that the proportion of the antifoam component relative to the total composition of the coating agent is from 0.01 to 5 mass%, preferably from 0.05 to 0.8 mass%, preferably from 0.2 to 0.8 mass%.
  • a defoaming component is added to the coating agent in addition to a curtain stabilization system
  • the curtain stabilization system is added to the coating agent only after a defoaming process step.
  • the process step of the defoaming z. B. are performed so that first the defoaming component is added to the coating agent and evenly distributed and after this venting the stabilization system is added so that no (new) air is entered.
  • the addition of the stabilization system is carried out by slow addition with simultaneous slow stirring. Instead of using a stirrer, it may be advantageous if the addition and in particular the subsequent mixing takes place using static mixers.
  • the curtain coating can otherwise, as in the prior art, for.
  • the amount of curtain coating agent applied to the substrate, in particular paper is preferably from 0.1 to 800 g / m 2 , preferably from 5 to 400 g / m 2 and particularly preferably from 8 to 100 g / m 2 .
  • substrate or paper speeds of 100 to 1000 m / min, preferably from 200 to 950 m / min and more preferably from 300 to 800 m / min. be used.
  • curtain stabilization system By using the curtain stabilization system according to the invention, it is possible to carry out the coating process so that even at low application rates of 0.3 to 50 g / m 2 , in particular 5 to 15 g / m 2 and paper speeds of 100 to 1000 m / min, preferably from 200 to 950 from 300 to 800 m / min. stable coating curtains can be made.
  • Preferred processing speeds are from about 700 to 1,000 m / min. Preferably, this processing speed is achieved with the use of a water-based formulation which, after drying, provides an application rate of 13 to 20 g / m 2 of coating.
  • the curtain coating method can in particular also be carried out so that several layers are applied simultaneously.
  • One, several or all, preferably all coating curtains may comprise the curtain stabilization system according to the invention.
  • a substrate coated according to the invention which in particular can be paper, metal foil or plastic foil, preferably paper, is obtainable.
  • the coated substrate preferably paper, metal (foil) or plastic (foil), preferably paper, depending on the coating agent used z. B. be coated with a paint or adhesive or laminating adhesive.
  • the coated substrate according to the invention preferably paper
  • Example 1 Preparation of Inventive Curtain Stabilization Systems
  • the curtain behavior was determined on a laboratory system with a 17 cm wide casting head.
  • the ready-to-use coating color was conveyed by means of a pump to the casting head and passed there via a slot nozzle to a flow sheet, from which the (coating) curtain falls downwards.
  • the stability of the curtain was determined by measuring the curtain from the edge of the drain sheet to the appearance of defects in centimeters. Defects can be: for example, tearing of the curtain, speed cameras in the curtain, separation from the edge guide and contraction of the curtain.
  • the curtain stabilization systems shown in Tables 1a to 1c and the comparative systems W1 to W3 in the amounts indicated in Table 2 were initially used in an amount of 9 kg of a coating color consisting of 100 parts by weight of Pigment HC 90 ME from Omya , 15 parts by weight Litex ® from polymer latex and 0.75 parts by weight Mowiol ® PVA Kuraray was prepared by mixing the components of the self-7110 26-88, is added.
  • the components of the formulation ME 90, Litex ® 7110 and Mowiol ® PVA 26-88 are water-based polymer dispersions or water-based pigment slurries.
  • the recipe contains large amounts of water that comes from the raw materials used.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Vorhangstabilisatorsysteme, die bei der Papierherstellung und -verarbeitung eingesetzt werden können, insbesondere Stabilisatorsysteme für Papierbeschichtungen, insbesondere Papierstreichfarben, deren Herstellung und Verwendung.
  • Bei der Verarbeitung und Herstellung von Papier kommen diverse Beschichtungsprozesse zum Einsatz. Problematisch bei diesen Beschichtungsprozessen sind häufig die hohen Band-/Papierlaufgeschwindigkeiten, die hohe Anforderungen an die eingesetzten Beschichtungsmittel stellen. Insbesondere die Schaumbildung im Beschichtungsmittel muss bei den meisten Beschichtungsmitteln vermieden werden. Bei dem sogenannten Vorhangbeschichtungsverfahren (Curtain Coating Process) muss neben der Schaum- bzw. Blasenfreiheit auch sichergestellt sein, dass der Vorhang, durch den sich die zu beschichtende Bahn im Beschichtungsprozess bewegt, immer vollständig geschlossen ist.
  • Zu diesem Zweck ist es seit langem bekannt, spezielle Tenside als sogenannte Vorhangstabilisatoren einzusetzen. Insbesondere der Einsatz von Vorhangstabilisatorsystemen, die 2,4,7,9-Tetramethyldec-5-in-4,7-diol aufweisen, wird dabei häufig beschrieben.
  • Aus JP 2008-274465 ist eine Papierbeschichtung bekannt, die durch Vorhangbeschichtung aufgebracht wird und die 2,4,7,9-Tetramethyldec-5-in-4,7-diol (Surfynol) als Tensid aufweist.
  • Auch JP 2005-154912 beschreibt die Herstellung von beschichtetem Papier mittels eines Vorhangbeschichtungsverfahrens, bei welchem ein Tensid vom Acetylenglycol-Typ (Surfynol)eingesetzt wird.
  • Aus US 6,489,037 ist ebenfalls die Verwendung von Surfynol zur Herstellung von Vorhangbeschichtungsmitteln bekannt.
  • Die Qualität der Vorhangstabilisation hat großen Einfluss auf die erhaltenen beschichteten Stoffe. Da je nach Zusammensetzung des Beschichtungsmittels die Stabilisierungswirkung der eingesetzten Tenside auf den Vorhang unterschiedlich ist, besteht ein großer Bedarf weitere Vorhangstabilisierungsstabilisatoren bzw. -systeme bereitzustellen, mit denen es insbesondere möglich ist, stabilisierte Beschichtungsvorhänge zu erhalten. Unter stabilisierten Beschichtungsvorhängen sind solche zu verstehen, die während des Gießens über die gesamte Länge eine einheitliche Breite und keinerlei Risse, Löcher oder Einbuchtungen aufweisen.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass mit den in Anspruch 1 beschriebenen Vorhangstabilisatorsystemen diese Aufgabe gelöst werden kann.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb Vorhangsstabilisationssysteme, deren Verwendung in Beschichtungsmitteln bzw. Beschichtungsverfahren sowie mit diesen Beschichtungsverfahren erhältliche Produkte wie in den Ansprüchen beschrieben.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssystems hat den Vorteil, dass bereits ohne die Zugabe von Entschäumern die Ausbildung eines ausreichend stabilen Vorhangs mittels der Zugabe des erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssystems erreicht werden kann.
  • Je nach verwendetem Beschichtungssystem können mit dem erfindungsgemäßen Vorhangstabilisierungssystem (Vorgangstabilisator) stabilere Vorhänge erzeugt werden als mit den bekannten Vorhangstabilisatoren.
  • Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssystems in Vorhangsbeschichtungsmitteln und die dadurch erzielten stabilen Beschichtungsvorhänge lassen sich sehr niedrige oder hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten bzw. niedrige oder hohe Auftragsmengen, insbesondere hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten und niedrige Auftragsmengen einstellen und trotzdem fehlerfrei beschichtete Papiere herstellen.
  • So können in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verarbeitungsgeschwindigkeiten z. B. von ca. 700 bis 1.000 m/min betragen. Trotz dieser hohen Substratgeschwindigkeit können bei Einsatz einer relativen geringen Auftragsmenge von z. B. von 13 bis 20 g/m2 an wasserfreiem Vorhangbeschichtungsmittel fehlerfreie Beschichtungen erhalten werden.
  • Die erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssysteme bzw. die erfindungsgemäßen Vorhangstabilisatoren, die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen, das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren sowie das damit erhaltene beschichtete Substrat bzw. Papier und dessen Verwendung werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt, insbesondere bezüglich der in Bezug genommenen Sachverhalte vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören. Werden nachfolgend Mittelwerte genannt, so sind ohne gegenteilige Angaben Zahlenmittel gemeint. Werden nachfolgend Werte in Prozent angegeben, so sind die Prozentangaben, wenn nicht anders angegeben, Angaben in Massen-%.
  • Das erfindungsgemäße Vorhangstabilisationssystem bzw. der erfindungsgemäße Vorhangstabilisator zeichnet sich dadurch aus, dass es bzw. er
    1. A) von 0 bis 50 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 40 und bevorzugt von 20 bis 30 Massen-% eines Monoalkohols, vorzugsweise eines Alkanols mit 6 bis 16, vorzugsweise 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt eines Nonanols und besonders bevorzugt von 2,6-Dimethylheptan-4-ol und
    2. B) von 0,1 bis 70 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 40 und bevorzugt von 25 bis 35 Massen-% eines oder mehrerer Poly(meth)acrylate, welches vorzugsweise aus den Monomeren Acrylsäure, Butylmethacrylat und Methylmethacrylat aufgebaut ist, bevorzugt eines oder mehrerer Polyacrylate, wie sie in DE 198 41 559 beschrieben werden (geeignete Polyacrylate werden z. B. von der Evonik Tego Chemie GmbH unter dem Namen LA 441 vertrieben) und
    3. C) von 3 bis 90 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 40 und bevorzugt von 20 bis 30 Massen-% eines Polyethers, vorzugsweise eines endverkappten, bevorzugt eines durch Veretherung z. B. mit einem Methoxyrest oder Veresterung, z. B. mit einem Acetylrest endverkappten Polyethers, bevorzugt eines Polyethers der ein Molekulargewicht von 250 bis 800, vorzugsweise 350 bis 500 aufweist, besonders bevorzugt ein Allyl-Alkohol gestarteter Polyether und ganz besonders bevorzugt ein ausschließlich Ethylenoxid-Einheiten als Alkylenoxid-Einheiten aufweisender Polyether oder besonders bevorzugt ein ethoxylierter Monophenylglykol (Ethylenglycolmonophenylether), wie er z. B. von Evonik Tego Chemie GmbH unter der Bezeichnung Rewopol® MPG 40 erhältlich ist, oder mit einem 5 bis 10 Kohlenstoffatomen aufweisenden Alkanol gestarteter Polyether, der vorzugsweise 2 bis 20 Styroloxid- und 5 bis 20 Ethylenoxid-Einheiten aufweist, wie er z. B. von Evonik Tego Chemie GmbH unter der Bezeichnung LA D 1075 erhältlich ist, und
    4. D1) von 0,5 bis 60 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 40 und bevorzugt von 20 bis 30 Massen-% eines Esters einer mindestens difunktionellen Säure, vorzugsweise eines Sulfosuccinatesters, bevorzugt Natriumdiethylhexylsulfosuccinat (z.B. erhältlich unter dem Handelsnamen Tagat® ME 90 von der Evonik Degussa GmbH) oder Natriumdiisoctylsulfosuccinat (z.B. erhältlich unter dem Handelsnamen REWOPOL® SB DO 75 PG von der Evonik Tego Chemie GmbH) und/oder, vorzugsweise und,
    5. D2) von 0,5 bis 70 Massen-%, vorzugsweise von 15 bis 40 und bevorzugt von 20 bis 30 Massen-% eines Polyglycerolesters, vorzugsweise Polyglycerolester mit Polymerisationsgraden von 3 bis 6, bevorzugt Polyglycerolester linearer oder verzweigter Fettsäuren, besonders bevorzugt Polyglycerin-Caprinsäureester, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Vorhangstabilisationssystems, aufweist bzw. besonders bevorzugt aus diesen Komponenten besteht.
  • Als Polyglycerolster können z. B. die Produkte TEGOSOFT® PC 41, TEGO® Cosmo P 813, TEGOSOFT® PC 31 und TEGO® Care PL 4 eingesetzt werden.
  • Besonders bevorzugte Vorhangstabilisationssysteme enthalten
    1. A) von 15 bis 40 Massen-% eines Nonanols, besonders bevorzugt 2,6-Dimethylheptan-4-ol und
    2. B) von 15 bis 40 Massen-% eines Poly(meth)acrylats, welches aus den Monomeren Acrylsäure, Butylmethacrylat und Methylmethacrylat aufgebaut ist, und
    3. C) von 15 bis 40 Massen-% eines endverkappten, vorzugsweise eines durch Veretherung oder Veresterung endverkappten, bevorzugt mit einem Methoxyrest oder Acetylrest endverkappten Polyethers, der ein Molekulargewicht von 350 bis 500 aufweist, und ein Allyl-Alkohol gestarteter Polyether, der ausschließlich Ethylenoxid-Einheiten als Alkylenoxid-Einheiten aufweist, ist, oder ein mit einem 5 bis 10 Kohlenstoffatomen aufweisenden Alkanol gestarteter Polyether, der vorzugsweise 2 bis 20 Styroloxid- und 5 bis 20 Ethylenoxid-Einheiten aufweist, und
    4. D1) von 15 bis 40 Massen-% eines Sulfosuccinatesters, und/oder, vorzugsweise und,
    5. D2) von 15 bis 40 Massen-% eines Polyglycerol-Caprinsäureesters mit einem Polymerisationsgrad von 3 bis 6,
    bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Vorhangstabilisationssystems. Ganz besonders bevorzugte Systeme bestehen aus diesen Komponenten.
  • Die erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssystem eigenen sich besonders gut zur Herstellung von Beschichtungsmitteln, wie z. B. durch Rakeln oder Streichen oder als Vorhang aufzubringende Beschichtungsmittel, insbesondere Vorhangbeschichtungsmittel, also Beschichtungsmittel, die in Beschichtungsverfahren nach der Vorhangmethode (Curtain coating) eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäße Beschichtungsmittel, insbesondere Vorhangbeschichtungsmittel enthalten ein Lösemittel, vorzugsweise Wasser, mindestens ein Bindemittel und ein erfindungsgemäßes Vorhangstabilisationssystem. Als Bindemittel kann das Beschichtungsmittel alle bekannten, als Bindemittel geeigneten Verbindungen, enthalten. Eine Auflistung geeigneter Bindemittel kann z. B. dem Dokument Sortimentsübersicht "Paper adds value to life, BASF adds value to paper, der BASF SE, 2008/02 entnommen werden. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel als Bindemittel Styrolacrylate oder Butadiencopolymere auf, wie sie z. B. unter dem Handelsnamen Litex P 7100 von der Firma PolymerLatex erhältlich sind.
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel, insbesondere Vorhangbeschichtungsmittel weist vorzugsweise einen Anteil des zugegebenen Vorhangstabilisationssystems bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 6 Massen-%, bevorzugt von 0,05 bis 3 Massen-% und besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5 Massen-% auf.
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel, insbesondere Vorhangbeschichtungsmittel kann Pigmente/Füllstoffe aufweisen. Solche Pigmente/Füllstoffe können alle für Beschichtungsmittel bekannten oder geeigneten Pigmente/Füllstoffe, insbesondere solche wie sie für die Beschichtung von Papier eingesetzt werden, sein. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Vorhangbeschichtungsmittel eines oder mehrere Pigmente/Füllstoffe auf, insbesondere ausgewählt aus TiO2, CaCO3 und Aluminiumsilikaten.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn das erfindungsgemäße (Vorhang-)Beschichtungsmittel eine Entschäumerkomponente enthält. Grundsätzlich können alle Substanzen, die als Entschäumer wirken, und die die Wirkung des Vorhangstabilisationssystem nicht oder nur in geringem Maße negativ beeinflussen als Entschäumerkomponente verwendet werden. Beispiele für ggf. geeignete Entschäumerkomponenten finden sich z. B. in den Schriften US 5,804,099 , US 6,353,068 , US 6,858,663 , EP 2094761 oder DE 102008043032 .
  • Enthält das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel eine Entschäumerkomponente so beträgt deren Anteil bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 5 Massen-%, vorzugsweise von 0,05 bis 1,8 Massen-%, bevorzugt von 0,5 bis 1,0 Massen-%.
  • Das erfindungsgemäße (Vorhang-)Beschichtungsmittel weist vorzugsweise eine Viskosität bei 25 °C von 150 bis 1200 mPas auf. Die Viskosität kann z. B. mit einem Brookfield Viskosimeter bestimmt werden.
  • Das erfindungsgemäße Vorhangbeschichtungsmittel kann insbesondere zur Beschichtung von Papier, wobei unter Papier auch Karton verstanden werden soll, verwendet werden. Des Weiteren können Folien aus Kunststoffen oder Metall, wie sie zur Herstellung von Spezialpapieren verwendet werden, beschichtet werden. Grundsätzlich sind alle Substrate geeignet, die mittels CurtainCoating Technologie beschichtet werden können, wie z. B. Holz, Metall, Kunststoff.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Substrat, insbesondere Papier, Holz, Metall oder Kunststoff, vorzugsweise Papier mittels Vorhangbeschichtungsmittel, zeichnet sich dadurch aus, dass dem Beschichtungsmittel zur Vorhangstabilisierung ein erfindungsgemäßes Vorhangstabilisationssystem zugegeben wird.
  • Das Vorhangstabilisationssystem wird vorzugsweise in einer solchen Menge zugegeben, dass der Anteil des Vorhangstabilisationssystems bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 6 Massen-%, bevorzugt von 0,05 bis 3 Massen-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5 beträgt.
  • Werden dem Beschichtungsmittel neben einem Vorhangstabilisationssystem auch eine Entschäumerkomponente zugegeben, so ist es vorteilhaft, wenn dem Beschichtungsmittel erst nach der Zugabe der Entschäumerkomponente ein erfindungsgemäßes Vorhangstabilisationssystem zur Stabilisierung des Vorhangs zugegeben wird. Die Entschäumerkomponente wird vorzugsweise in einer solchen Menge zugegeben, dass der Anteil der Entschäumerkomponente bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 5 Massen-%, vorzugsweise von 0,05 bis 0, 8 Massen-%, bevorzugt von 0,2 bis 0,8 Massen-% beträgt.
  • Werden dem Beschichtungsmittel neben einem Vorhangstabilisationssystem auch eine Entschäumerkomponente zugegeben, so ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Vorhangstabilisationssystem erst nach einem Verfahrensschritt der Entschäumung dem Beschichtungsmittel zugegeben wird. Der Verfahrensschritt der Entschäumung kann z. B. so durch geführt werden, dass zunächst die Entschäumungskomponente dem Beschichtungsmittel zugegeben und gleichmäßig verteilt wird und nach dieser Entlüftung das Stabilisationssystem so zugegeben wird, dass keine (neue) Luft eingetragen wird. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des Stabilisationssystems durch langsames Zufließen bei gleichzeitigem langsamem Rühren. Statt der Verwendung eines Rührers kann es vorteilhaft sein, wenn die Zugabe und insbesondere die anschließende Vermischung unter Verwendung von statischen Mischern erfolgt.
  • Die Vorhangbeschichtung kann ansonsten, wie im Stand der Technik, z. B. von Trefz und Fröhlich in TAPPI Journal, Vol. 4, No. 11, 2005 oder von Schweitzer in Paper Technology 45 (2004) 2, Seite 28 - 35 beschrieben, durchgeführt werden. Auf diese Dokumente wird ausdrücklich verwiesen.
  • Die Auftragsmenge an Vorhangbeschichtungsmittel auf das Substrat, insbesondere Papier beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 800 g/m2, bevorzugt von 5 bis 400 g/m2 und besonders bevorzugt von 8 bis 100 g/m2.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorzugsweise Substrat- bzw. Papiergeschwindigkeiten von 100 bis 1000 m/min, bevorzugt von 200 bis 950 m/min und besonders bevorzugt von 300 bis 800 m/min. eingesetzt werden.
  • Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Vorhangstabilisationssystems ist es möglich das Beschichtungsverfahren so durchzuführen, dass auch bei geringen Auftragsmengen von 0,3 bis 50 g/m2, insbesondere 5 bis 15 g/m2 und Papiergeschwindigkeiten von 100 bis 1000 m/min, vorzugsweise von 200 bis 950von 300 bis 800 m/min. stabile Beschichtungsvorhänge hergestellt werden können.
  • Bevorzugte Verarbeitungsgeschwindigkeiten betragen von ca. 700 bis 1.000 m/min. Vorzugsweise wird diese Verarbeitungsgeschwindigkeit mit dem Einsatz einer wasserbasierenden Formulierung erreicht, die nach der Trocknung eine Auftragsmenge von 13 bis 20 g/m2 an Beschichtung liefert.
  • Das Vorhangbeschichtungsverfahren kann insbesondere auch so durchgeführt werden, dass mehrere Schichten gleichzeitig appliziert werden. Dabei können eine, mehrere oder alle, vorzugsweise alle Beschichtungsvorhänge das erfindungsgemäße Vorhangstabilisationssystem aufweisen.
  • Durch Beschichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorhangbeschichtungsmittel oder durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein erfindungsgemäß beschichtetes Substrat, welches insbesondere Papier, Metall(-folie) oder Kunststoff(-folie), bevorzugt Papier sein kann, erhältlich.
  • Das beschichtete Substrat, vorzugsweise Papier, Metall(-folie) oder Kunststoff(-folie), bevorzugt Papier, kann dabei je nach eingesetztem Beschichtungsmittel z. B. mit einer Farbe oder einem Kleber oder Laminierkleber beschichtet sein.
  • Das erfindungsgemäße beschichtete Substrat, vorzugsweise Papier kann als oder zur Herstellung von Verpackungsmaterial, Kartonagen, Dekorpapier, Fotopapier, Papiertuch, Druck- und Schreibpapier, Aufkleber oder Klebefolie verwendet werden.
  • In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll.
    • Beispiele Beispiel 1: Herstellung erfindungsgemäßer Vorhangstabilisationssysteme
  • Es wurden Vorhangstabilisationssysteme mit einer Zusammensetzung gemäß den Tabellen 1a bis 1c hergestellt. Bei den eingesetzten Produkten handelte es sich um Polyacrylat, erhältlich unter der Produktbezeichnung LA 441 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, ein Sulfosuccinatester, erhältlich unter der Produktbezeichnung Tagat® ME 90 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, ein Polyglycerolester, erhältlich unter der Produktbezeichnung Tegosoft® PC 41 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, 2,4,7,9 Tetramethyl-5-decin- 4,7- diol, erhältlich unter der Produktbezeichnung LA W 1092 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, ein Styroloxyd enthaltender Polyether, erhältlich unter der Produktbezeichnung LA D 1075 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, ein EO/PO modifiziertes Cashewöl, welches durch Anlagerung von EO und PO an Cashewöl hergestellt wurde, erhältlich unter der Produktbezeichnung LA D 1305 bei der Evonik Goldschmidt GmbH, modifiziertes Polyacrylat, erhältlich unter der Produktbezeichnung LA 441 bei der Evonik Goldschmidt GmbH und hydrophile Polyether, erhältlich unter der Produktbezeichnung BP 1825 bei der Evonik Goldschmidt GmbH. ZALP 0400 ist ein Allyl-gestarteter, Methylendverkappter Polyether mit einem Molekulargewicht von ca. 400 g/mol, der ausschließlich Ethylenoxid-Einheiten als Alkylenoxid-Einheiten aufweist, und der bei Evonik Goldschmidt GmbH erhältlich ist. PPG 2290 ist ein Propylenglykol gestarteter Polyether mit einem Anteil an PO von 90 % und einem Molekulargewicht von ca. 2200, und der bei Evonik Goldschmidt GmbH erhältlich ist. REWOPAL® MPG 40 ist ein Phenylgykolether der Evonik Goldschmidt GmbH. REWOPOL® SBDO 75 PG ist ein Polyether der Evonik Goldschmidt GmbH. Tego® Dispers 720 ist ein Polyacrylat der Evonik Goldschmidt GmbH. Diisobutylcarbinol ist unter dieser Bezeichnung bei der Aldrich Deutschland GmbH erhältlich. Tabelle 1a: Zusammensetzung der Vorhangstabilisationssysteme in Massen-%
    Komponenten 1a 1b 1c* 1d* 1e 1f 1g* 1h* 1i* 1j
    Tego® Dispers 720 31,0 31,0 38,7 15,6
    Tagat® ME 90 24,0 1,2 9,9 2,9 21,4
    Tegosoft® PC 41 24,0 20,0 10,9
    LA W 1092 61,3 25,4 5,1 19,5 59,4
    PPG 2290 13,6 33,0 26,7 17,2 9,9
    ZALP 0400 21,0 21,0 13,6 15,0 26,0 24,6 32,6 20,5 22,6
    Polyether BP 1825 11,3
    REWOPOL® SBDO 75 PG 20,0 34,6 28,9
    REWOPAL® MPG 40 30,0 22,8
    LA 441 3,0 11,2
    LA D 1075 3,9
    Diisobutylcarbinol 24,0 24,0 10,3 15,0 4,0 15,9 3,8 19,3
    LA D 1305 19,4
    Summe 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    *nicht erfindungsgemäß
    Tabelle 1b: Zusammensetzung der Vorhangstabilisationssysteme in Massen-%
    Komponenten 1k* 1l* 1m 1n 1o 1p 1q 1r* 1s
    Tego® Dispers 720 29,7 11,4 11,3
    Tagat® ME 90 12,8 31,1
    Tegosoft® PC 41 10,0 7,0 13,8 46,2 17,2
    LA W 1092 49,4 12,1 33,9 33,4
    PPG 2290 14,7 40,0 21,6
    ZALP 0400 12,7 18,9 22,2 28,0 18,9 7,6
    Polyether BP 1825 4,0 16,9 9,7
    REWOPOL® SBDO 75 23,9 14,3 7,3 7,9
    REWOPAL® MPG 40 26,4 11,6 42,7 28,3 16,5
    LA 441 3,8 11,5 14,6
    LA D 1075 41,2 16,2 10,5 20,5 5,5
    Diisobutylcarbinol 19,7 20,3 2,6
    LA D 1305 5,6 14,6
    Summe 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    *nicht erfindungsgemäß
    Tabelle 1c: Zusammensetzung der Vorhangstabilisationssysteme in Massen-%
    Komponenten 1t 1u 1v* 1w 1x 1y* 1z* 1aa 1ab
    Tego® Dispers 720 31,5 23,7 35,5 45,7 8,9
    Tagat® ME 90 24,2 20,2 18,3 58,2 7,3 38,4
    Tegosoft® PC 41 19,8 25,7 14,3
    LA W 1092 5,7 10,9 7,1 3,4
    PPG 2290 19,8 10,8 7,9
    ZALP 0400 30,9 18,6 35,7 17,5 25,4
    Polyether BP 1825 26,4 19,5 6,8
    REWOPOL® SBDO 75 20,1 26,7
    REWOPAL® MPG 40 33,3 2,0 15,5
    LA 441 4,8 6,8 3,9 22,3
    LA D 1075 14,5 18,2
    Diisobutylcarbinol 8,6 8,2 8,6 7,5 14,9
    LA D 1305 35,2 25,9 4,9
    Summe 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    *nicht erfindungsgemäß
    Als nichterfindungsgemäße Vorhangstabilisatorsysteme wurden geprüft:
    • W1 = Surfynol SEF, ein Acetylendiolderivat der Fa. Air Produts
    • W2 = Surfynol 104, ein Acetylendiolderivat der Fa. Air Produts
    • W3 = BYK 3410, ein Alkoholalkoxylat der Fa. Byk Chemie GmbH mit Sitz in Wesel Deutschland.
    Beispiel 2: Prüfung der Vorhangstabilität
  • Das Vorhangverhalten wurde auf einer Laboranlage mit einem 17 cm breiten Gießkopf bestimmt. Die fertig aufbereitete Streichfarbe wurde dabei mittels einer Pumpe zum Gießkopf befördert und dort über eine Schlitzdüse zu einem Ablaufblech geleitet, von welchem der (Beschichtungs-)Vorhang nach unten fällt.
  • Die Stabilität des Vorhangs wurde bestimmt durch die Messung des Vorhangs ab Kante des Ablaufbleches bis zum Auftreten von Defekten in cm. Defekte können sein: zum Beispiel Reißen des Vorhangs, Blitzer im Vorhang, Trennung von der Randführung und Zusammenziehen des Vorhanges.
  • Zur Herstellung des Vorhangbeschichtungsmittels (Streichfarbe) wurden zunächst die in den Tabellen 1a bis 1c angegebenen Vorhangstabilisationssysteme sowie die Vergleichssysteme W1 bis W3 in den in Tabelle 2 angegebenen Mengen zu einer Menge von 9 kg einer Streichfarbe bestehend aus 100 Gewichtsteilen Pigment HC 90 ME der Firma Omya, 15 Gewichtsteilen Litex® 7110 der Firma Polymer Latex und 0,75 Gewichtsteilen Mowiol® PVA 26-88 der Firma Kuraray die durch Mischen der Komponenten selbst hergestellt wurde, zugegeben. Die Bestandteile der Rezeptur 90 ME, Litex® 7110 und Mowiol® PVA 26-88 sind wasserbasierende Polymerdispersionen oder wasserbasierende Pigmentslurrys. Somit enthält die Rezeptur große Anteile an Wasser das aus den eingesetzten Rohstoffen stammt.
  • Die Ergebnisse und Parameter der Austestung der Vorhangstabilisationssysteme (VSS) sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2: Parameter und Ergebnisse der Beispiele 2
    Bsp. VSS gem. Bsp. Menge VSS EZ* in min. AZ** in min. VS*** in cm
    2_1 1a 18 g 5 5 10
    2_2 1b 45 g 5 5 11
    2_3 n 1c 90 g 5 5 9
    2_4 n 1d 12 g 9 5 8
    2_5 1e 15 g 9 7 8
    2_6 1f 22 g 9 7 11
    2_7 n 1g 32 g 5 5 9
    2_8 n 1h 45 g 5 15 8
    2_9 n 1d 34 g 5 5 8
    2_10 1a 42 g 8 5 12
    2_11 1ab 95 g 5 5 9
    2_12 n 1g 25 g 5 5 8
    2_13 n 1h 32 g 5 7 10
    2_14 n 1i 45 g 5 7 9
    2_15 1j 90 g 25 5 9
    2_16 n 1k 26 g 10 15 8
    2_17 n 11 25 g 15 5 8
    2_18 1m 32 g 20 5 9
    2_19 1n 35 g 12 5 12
    2_20 1o 90 g 8 10 10
    2_21 1p 26 g 5 10 10
    2_22 1q 25 g 5 10 11
    2_23 n 1r 32 g 5 9 9
    2_24 1s 45 g 5 9 8
    2_25 1t 90 g 5 9 8
    2_26 1u 26 g 5 5 11
    2_27 n 1v 13 g 5 5 9
    2_28 1x 101 g 5 5 8
    2_29 n 1y 50 g 5 7 8
    2_30 n 1z 34 g 5 7 5
    2_31W W1 12 g 5 5 6
    2_32W W2 45 g 5 10 7
    2_33W W3 90 g 10 9 7
    2_34W W1 15 g 10 5 5
    2_35W W3 30 g 20 5 6
    n=nicht erfindungsgemäß
    *EZ = Einarbeitungszeit
    **AZ = Zeit zwischen Herstellung des Vorhangbeschichtungsmittels und dem Gießen des Vorhangs
    ***VS = Vorhangstabilität
  • Die Ergebnisse in der Tabelle 2 zeigen, dass die erfindungsgemäßen Vorhangsstabilisationssysteme aus den Versuchen 1 und 30 stabilere Vorhänge liefern als die Vergleichsprodukte aus den Versuchen 31 W -35 W.

Claims (12)

  1. Vorhangstabilisationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es
    A) von 0 bis 50 Massen-% eines Monoalkohols mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen und
    B) von 0,1 bis 70 Massen-% eines Poly(meth)acrylats und
    C) von 3 bis 90 Massen-% eine Polyethers und
    D1) von 0,5 bis 60 Massen-% eines Esters einer difunktionellen Säure und/oder
    D2) von 0,5 bis 70 Massen-% eines Polyglycerolesters, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Vorhangstabilisationssystems,
    aufweist.
  2. Vorhangstabilisationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es
    A) von 0 bis 50 Massen-% eines Monoalkohols mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen und
    B) von 0,1 bis 70 Massen-% eines Poly(meth)acrylats und
    C) von 3 bis 90 Massen-% eine Polyethers und
    D1) von 0,5 bis 60 Massen-% eines Esters einer difunktionellen Säure und
    D2) von 0,5 bis 70 Massen-% eines Polyglycerolesters, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Vorhangstabilisationssystems,
    aufweist.
  3. Vorhangstabilisationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es
    A) von 15 bis 40 Massen-% eines Nonanols, besonders bevorzugt 2,6-Dimethylheptan-4-ol und
    B) von 15 bis 40 Massen-% eines Poly(meth)acrylats, welches aus den Monomeren Acrylsäure, Butylmethacrylat und Methylmethacrylat aufgebaut ist, und
    C) von 15 bis 40 Massen-% eines endverkappten Polyethers, der ein Molekulargewicht von 350 bis 500 aufweist und ein Allyl-Alkohol gestarteter Polyether der ausschließlich Ethylenoxid-Einheiten als AlkylenoxidEinheiten aufweist ist, oder ein mit einem 5 bis 10 Kohlenstoffatomen aufweisenden Alkanol gestarteter Polyether, der vorzugsweise 2 bis 20 Styroloxid- und 5 bis 20 Ethylenoxid-Einheiten aufweist, und
    D1) von 15 bis 40 Massen-% eines Sulfosuccinatesters und/oder, vorzugsweise und,
    D2) von 15 bis 40 Massen-% eines Polyglycerol-Caprinsäureesters mit einem Polymerisationsgrad von 3 bis 6,
    bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Vorhangstabilisationssystems, enthält.
  4. Vorhangbeschichtungsmittel enthaltend Wasser, mindestens ein Bindemittel und ein Vorhangstabilisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
  5. Vorhangbeschichtungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des zugegebenen Vorhangstabilisationssystems bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 6 Massen-% beträgt.
  6. Vorhangbeschichtungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel ein oder mehrere Pigmente ausgewählt aus Aluminiumsilikaten, TiO2 und CaCO3 enthält.
  7. Verfahren zur Beschichtung von Papier, Holz, Kunststoff und/oder Metall mittels Vorhangsbeschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschichtungsmittel eingesetzt wird, welches ein Vorhangstabilisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Beschichtungsmittel ggf. nach der Zugabe einer Entschäumerkomponente zur Stabilisierung des Vorhangs ein Vorhangstabilisationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zugegeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhangstabilisationssystem in einer solchen Menge zugegeben wird, dass der Anteil des Vorhangstabilisationssystems bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Beschichtungsmittels von 0,01 bis 6 Massen-% beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhangstabilisationssystem nach einem Verfahrensschritt der Entschäumung dem Beschichtungsmittel zugegeben wird.
  11. Beschichtetes Substrat, erhältlich durch Beschichtung mit einem Beschichtungsmittel gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 oder durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10.
  12. Verwendung von beschichtetem Substrat gemäß Anspruch 11 als Verpackungsmaterial, Kartonage, Dekorpapier, Fotopapier, Papiertuch, Druck- und Schreibpapier, Aufkleber oder Klebefolie.
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