EP2496767B1 - Streichfarbe zur verbesserung der qualitäts- und laufeigenschaften von druckträgern und herstellungsverfahren der streichfarbe - Google Patents

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EP2496767B1
EP2496767B1 EP10776599.2A EP10776599A EP2496767B1 EP 2496767 B1 EP2496767 B1 EP 2496767B1 EP 10776599 A EP10776599 A EP 10776599A EP 2496767 B1 EP2496767 B1 EP 2496767B1
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pigment
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Christian Weigl
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Baumeister Chemicals & Consulting & Co KG GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a paint for painting a print substrate such as paper, paperboard and cardboard and a method for producing the paint.
  • Coating paints essentially consist of a pigment or pigment mixture dispersed in water with the aid of a dispersing agent and binders, as well as certain amounts of additives.
  • Talcum as a pigment reduces the adhesive and sliding friction coefficients of the coated paper and slows the discharge rate at electrostatic charge. In the paper industry, therefore, the coefficient of static friction and sliding friction is included in quality control. New studies have shown, however, that the mechanism of action of talc to avoid core placements, especially by increasing the surface and volume resistance. is significantly determined by a higher charge and slow discharge of the paper. However, high electrolyte contents or high conductivity have a counterproductive effect on the preferred properties of talc.
  • talc is much more expensive compared to conventionally used gravure kaolins and has additional disadvantages of less whiteness, very poor dispersibility, and unfavorable rheological behavior when processed on the coater. Processing problems such as streaking when applying the coating to the raw paper are very common, resulting in a higher proportion of non-salable paper.
  • talcum was important in the prior art in order to avoid so-called core plots when unwinding very wide and large rolls in the gravure printing machine.
  • Core plots or crevices in the LWC offset occur when sudden unwinding occurs during unwinding, whereby the extensibility of the paper is exceeded and local tears or, in the case of an LWC offset, crepe creases or bursting of the web occur.
  • Kernplatzer lead in the gravure printing machine to a web break. Above all, however, the residual amounts of paper on the unwound roll are no longer printable, so that the residual roll must be fed to the broke. This results in significant economic losses.
  • WO 2008/105717 A1 a coating for painting a print substrate, which in addition to pigment, binder and electrolytic constituents and polyethylene glycol having a molecular weight of 20,000 g / mol.
  • the object of the present invention is to at least partially reduce or remedy the disadvantages known in the prior art and, in particular, to provide a coating color which is cost-effective to produce due to the saving of raw materials and moreover has improved paper properties and printability and printability properties. and can be processed at high machine speeds.
  • the above object is achieved by a coating paint as claimed in claim 1.
  • the method for producing this coating color according to claim 11 solves the aforementioned object, wherein preferred embodiments of the invention are the subject of the respective subclaims.
  • the coating composition according to the invention for painting a printing carrier such as paper, cardboard and cardboard, comprises as constituents at least water, pigment and a binder, wherein, moreover, the coating color has in particular electrolytic constituents and at least two additives.
  • At least one high molecular weight polyether is used as the first additive according to the present invention for the coating color and at least one polyfunctional alcohol and / or a low molecular weight polyether and / or a micellar fatty acid dispersion as the second additive, the first and second additive containing the electrolytic constituents of the coating color, in particular their motion and mobility in the aqueous phase of an electric double layer of the Restricts pigments and thereby leads to an extension of the discharge time in the dried line.
  • pigment refers in particular to minerals which are, for example, kaolin, chalk, talc, calcium carbonates, titanium dioxide, aluminum hydroxides, bentonites, barium sulphates, synthetic fillers or plastic particles, dyes, combinations thereof and the like.
  • Binders according to the present invention are in particular polymers understood which in particular natural binders such as starch, casein, soy protein, cellulose ethers, vegetable proteins of other origin, synthetic binders especially in dispersion form, as well as in water-soluble form and basis of styrene-butadiene, styrene (meth ) Acrylate esters, vinyl acetate-ethylene, vinyl acetate acrylate esters, vinyl acetate and polyvinyl alcohols, combinations thereof, and the like.
  • natural binders such as starch, casein, soy protein, cellulose ethers, vegetable proteins of other origin
  • the electrolytic constituents in particular salts such as sodium chloride, calcium chloride, ammonium salts, hardening components in water, especially water-soluble polyelectrolytes such as natural and / or synthetic components such as carboxymethylcellulose (CMC), acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itanconic acid , Combinations thereof and the like understood.
  • salts such as sodium chloride, calcium chloride, ammonium salts
  • hardening components in water especially water-soluble polyelectrolytes such as natural and / or synthetic components such as carboxymethylcellulose (CMC), acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itanconic acid , Combinations thereof and the like understood.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • the first additive according to the present invention is selected from a group consisting of high molecular weight polyethers such as straight-chain or branched high molecular weight polyethylene glycols, high molecular weight polypropylene glycols straight-chain or branched, mixtures of polyethylene glycols with polypropylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide polyethers, reaction products of polyethylene glycol with bisphenol A diglycidic ethers, ester and ether products, associative thickeners on HEUR (Hydrophobicly Modified Ethoxylated Urethane) base, crown ethers, cyclic ethers, combinations thereof and the like understood.
  • HEUR Hydrophilic ether
  • the corresponding high molecular weight polyethers used as the first additive have, in particular, a molecular weight which is greater than 20,000 g / mol or preferably between 20,000 g / mol and 1,000,000 g / mol, more preferably between 20,000 g / mol and 50,000 g / mol and in particular about 35,000 g / mol.
  • the second additive is selected from a group which comprises, inter alia, low molecular weight polyethylene glycols which are straight-chain or branched, low molecular weight polypropylene glycols which are straight-chain or branched, mixtures of polyethylene glycol and polypropylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide polyethers, reaction products of polyethylene glycol and bisphenol A diglycidic ethers, as well as polyfunctional glycidyl ethers based on polyfunctional alcohols, micellar fatty acid dispersion (C 12 to C 21 ), for example stearic acid dispersions prepared using ammonia, organic armines or polymeric bases such as polydimethylethyl methacrylate as neutralizing component, Co Polymers of polyglycol methacrylates with acrylic acid or with methacrylic acid, N-vinylpyrrolidone or N-vinylactam copolymers with hydroxyethyl or Polyglykolmethy
  • the second additives have a molecular weight which is in particular less than 20,000 g / mol.
  • the molecular weight of the second additive is between 100 g / mol and less than 20,000 g / mol, preferably between 1,500 g / mol and less than 20,000 g / mol, more preferably between 3,000 g / mol and less than 20,000 g / mol and in particular at 4,000 g / mol or at about 10,000 g / mol.
  • the coating color according to the invention is further characterized in that the limited mobility of the electrolytic constituents is achieved in particular by an increase in the surface and / or volume resistance of the coating or coated paper and / or the conductivity in the dried coating layer is reduced.
  • the coating color according to the invention comprises further constituents such as, for example, optical brighteners, dyes, rheological aids, combinations thereof and the like.
  • the coating composition of the invention reduces by the use of the first and second additive in particular the mobility of the electrolytic components - preferably in the dried line - in that advantageously the electrolytic components by absorption on the pigment and / or by immobilization and / or fixation and / or Complexation be bound at least temporarily.
  • the first and / or the second additive in particular non-ionic property, wherein according to a further particularly preferred embodiment, the first and / or second additive may be weakly anionic or weakly cationic equipped.
  • the total amount of first and / or second additives which are added to the coating color in relation to the total pigment content is between 0.05 and 2.5 parts, preferably between 0.1 and 1.5 parts, and especially preferably between 0.15 and 1 part.
  • the coating color according to the invention is prepared in such a way that it can be used in particular for processing with applicators such as, for example, film presses, curtain coater, spray application, roller coating method, blade coating method, blade coater, speed coater, Massey's method, flooded nip, combinations thereof and the like are known in the art.
  • applicators such as, for example, film presses, curtain coater, spray application, roller coating method, blade coating method, blade coater, speed coater, Massey's method, flooded nip, combinations thereof and the like are known in the art.
  • GCC ground calcium carbonate, ground calcium carbonate
  • the coating color is used for a print carrier, as is the case in particular when processing in offset, Gravure printing, inkjet, flexographic printing, laser printing, screen printing, high pressure, combinations thereof and the like is used.
  • the object of the present invention is also achieved by a process for the production of a coating color which comprises at least the following steps: presentation of a pigment dispersion, which is initially introduced as a finished pigment dispersion or prepared as a corresponding pigment dispersion, ie a dispersion preferably of the pigment and water and optionally a dispersant is prepared in a corresponding container.
  • a pigment dispersion which is initially introduced as a finished pigment dispersion or prepared as a corresponding pigment dispersion, ie a dispersion preferably of the pigment and water and optionally a dispersant is prepared in a corresponding container.
  • the addition of the first additive which is in particular a high molecular weight polyether and in particular with respect to the first additive further determined.
  • a second additive is added, which is in particular a polyfunctional alcohol and / or a low molecular weight polyether and / or a micellar fatty acid dispersion and is more precisely determined with respect to the second additive.
  • binders In addition to the addition of the first and second additives, further components such as binders, CMC, synthetic thickeners, polyvinyl alcohols, starch, optical brighteners, calendering aids, combinations thereof and in the same are added according to the inventive method before the corresponding coating color is completely dispersed.
  • the first and second additive is added as a mixture of the pigment or the pigment dispersion, wherein, as already stated above, the pigment is introduced as a finished pigment dispersion or the pigment is directly prepared as a dispersion in water.
  • the proportion of the second additive increases with increasing molecular weight in relation to the proportion of the first additive.
  • the coating color to be produced in accordance with the above method is adjusted to a pH value which is preferably between 7.5 and 8.8 and in particular between 8.5 and 8.7 by the addition of an alkali or an acid ,
  • polyethers and micellar stearic acid dispersions adsorb on the pigment surface.
  • the ions fixed in the electric double layer are restricted or complexed by the adsorption in their mobility, whereby the discharge rate is reduced by static charge
  • the use of the additives according to the invention results in improved printability and printability properties in both gravure and offset printing.
  • Polyethylene glycol is a so-called linear crown ether.
  • Linear crown ethers can adopt a cyclic conformation to complex metal ions, as in Fig.1 , represented, so that, for example, alkali metal ions can be complexed in the resulting cavity.
  • the high molecular weight polyethylene glycol acts as a so-called "podand".
  • the fading of the ink film can be explained by a diffusion of the low molecular weight polyethylene glycols into the ink film and the complexing of the central atom of the phthalocyanine-based pigments.
  • low molecular weight polyethylene glycols can also be used as a carrier for optical brighteners, as well as stabilizers and lubricants in coating colors.
  • Table 7 illustrates combinations of the first with the second additive.
  • a high molecular weight polyether was used in combination with a low molecular weight polyether.
  • a high molecular weight polyether having a molecular weight of 50,000 g / mol was used, the proportion of the second additive relative to the total amount of polyether used being 1-10% at low molecular weight (1,000 g / mol). 30% (10,000 g / mol) increased.
  • Variant 2 shows the use of a high molecular weight polyether having a molecular weight of 30,000 g / mol and the proportion of the second additive in relation to the total amount of polyether used of 0.5 to 5% with a molecular weight of 1000 g / mol up to 10-15 % or 15-20% when using a second polyether having a molecular weight of 10,000 g / mol.
  • the measurements of the loading and unloading behavior of the coated papers were carried out with the Static Charge Analyzer, model 276A from Monroe Electronics.
  • the degree of charge of the samples is characterized by the field strength emanating from the samples due to their charge.
  • Three measuring points under the rotating measuring plate record the field strength of the charged samples and forward the measurement curve to a recorder.
  • the recorder records the measured voltage over time. It revealed Curves with the in Fig. 2 illustrated basic course, which are evaluated manually.
  • the decay of the maximum charging voltage can be approximately described by an exponential function.
  • U0 is the maximum charging voltage that can be transferred to the paper.
  • Fig. 2 is apparent. It should be noted that the height of the determined discharge times only give an indication of the particular embodiment, ie the discharge times can not be compared with other embodiments because of different measurement conditions.
  • the base paper used was a wood-containing intaglio coating paper with a basis weight of 46 g / m 2 .
  • a high-performance dispersing device was used to produce the coating color.
  • a self-thickening SB-TD binder (Dow-Chemical) as well as polyethylene glycol with different molecular weights (Clariant) as well as micellar stearic acid dispersion and stearylamine were introduced with stirring into the TD-kaolin slurry (AKW-Hirschau). The pH was adjusted with NaOH.
  • the solids content was determined according to DIN ISO 787 Part 2, the pH according to DIN ISO 787 Part 9, the low shear viscosity according to Brookfield at 100 U / min according to DIN ISO 2555.
  • the coating colors were applied by means of a motorized hand doctor blade (Erichsen K Control Coater) to wood-containing base paper with an application rate of 10 g / m 2 .
  • the thus-coated paper is calendered in a laboratory calender under the following conditions. Roll surface temperature: 95 ° C Line force: 200 N / mm Speed: 10 m / min Number of passes 4
  • Table 1 shows the influence of the different coating compositions on the electrostatic charge when winding large rolls for LWC gravure, with which also corresponding core place places can be avoided or reduced.
  • the desired discharge time of the discharge time which in practice was 15-30 parts of talc between 0.8-0.9 seconds (see Example 2), could not be achieved.
  • a combination of e.g. PEG and zeolite to support the reduction of conductivity conceivable.
  • the test coats are at a h' inconveniences 36 g / m 2 Base paper on a test machine, applied at a speed of 120 / m / min.
  • the coating weight was 8 - 9 g / m 2 on both sides.
  • the coated papers were then calendered on a laboratory calender at a roll temperature of 90 ° C and a contact pressure of 150 kN / m with two nips per side.
  • Determination methods for paper and printability evaluation determination of opacity according to 53 146/3; Whiteness ISO 2470, PPS Roughness ISO 8791-4 .; Smoothness according to Bekk DIN 53107/7; Paper gloss 75 ° / 75 °; Printing gloss Tappi 75 ° / 75 °; Gravure tests IGT Heliotest (missing halftone dots / cm 2 ).
  • the high shear viscosity increases sharply with both high molecular weight PEG and stearic micelles (V 4 and V 5).
  • significant advantages in smoothness, gloss and printability development are achieved compared to the standard formulations (V1 and V2).
  • the recipe according to experiments V6 and V7 also shows that even with relatively large amounts (up to 50 parts for gravure printing) of a coarse calcium carbonate (GCC 70% ⁇ 2 microns) processing results of the coated paper can be achieved, in which there are essentially no disadvantages occur at the printability.
  • the use of the coarse calcium carbonate allows a reduction of the binder content, for example, from about 4.5 to 5.0 parts to 3 to 3.5 parts.
  • the coating is 10 g / m 2 .
  • the tests according to Table 4 show that the high molecular weight PEG products and the stearic acid dispersion are also fully effective in offset formulations with respect to a discharge time delay, while the low molecular weight PEG eg V 2 MG 2000 rather adversely affect the discharge time, ie a faster discharge lead the papers.
  • test results according to Table 5 confirm, on the one hand, the positive influence of the additives on the surface and volume resistance and discharge process (high surface and volume resistance and slower discharge of the papers result in a problem-free running behavior (with respect to crepe wrinkles) and a significant increase in gloss and smoothness like this This also provides the opportunity to create moderate calendering conditions with the advantages already mentioned.
  • the use of the described additives should provide economic benefits such as e.g. Use of low-cost coarse kaolin, calcium carbonate and binder savings can be developed without loss of quality.
  • the pigments and binders used were GCC 95% ⁇ 2 ⁇ m, GCC 90% ⁇ 2 ⁇ m (Omya), Feinstkaolin 98% ⁇ 2 ⁇ m (Imerys), Grobkaolin 70% ⁇ 2 ⁇ m (AKW) and SB-Binder (BASF). The experiments were carried out under the same experimental conditions and their evaluation as in Embodiment 3.
  • the finely divided kaolin is replaced by a much coarser kaolin.
  • rheological improvements and a higher gloss value than with the standard finely divided kaolin are achieved. If kaolin is completely replaced by GCC, the solids content can be drastically increased and higher gloss achieved with coarser GCC than the standard. Since coarser pigments have a lower binder requirement, binders can also be saved. Due to the higher solids content of V3 and the lower binder penetration into the base paper, the binder savings are even more pronounced.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streichfarbe zum Streichen eines Druckträgers wie beispielsweise Papier, Pappe und Karton und ein Verfahren zur Herstellung der Streichfarbe.
  • Im Stand der Technik sind Streichfarben zur Herstellung von gestrichenen Druckträgern bekannt. Streichfarben bestehen im wesentlichen aus einem in Wasser mit Hilfe eines Dispergiermittels dispergierten Pigments bzw. Pigmentgemisches und Bindemitteln, sowie gewissen Mengen an Additiven.
  • Die Hersteller gestrichener Papiere für den Offset- und Tiefdruck stehen auf Grund des zunehmenden Wettbewerbs mit elektronischen Medien unter massiven Kostendruck und müssen nach Möglichkeiten suchen, die Herstellungskosten der Produkte weiter zu senken.
  • Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Papierhersteller die Kostenstruktur ihres gesamten Herstellungsprozesses optimieren. Neben Verbesserung der optischen Eigenschaften der Papiere wird seitens der Druckindustrie verstärkt Effizienz- und Produktionssteigerung durch verbesserte Verdruckbarkeit und Laufeigenschaften im Tiefdruck und Offsetdruck gefordert.
  • Das Bestreben verbesserte Wirkungsgrade bei der Prozessherstellung zu erreichen, sowie die versuchte Aufrechterhaltung der bisherigen Be- und Verdruckbarkeitseigenschaften der Papiere hat dazu geführt, dass immer mehr verschiedene teilweise sehr kostspielige Materialien wie z.B. Talkum bei der Herstellung der Papiere eingesetzt werden. Speziell für die Herstellung sog. leichtgewichtiger, gestrichener Papiere (sog. LWC- und ULWC-Papiere) für den Tiefdruck wird u. a. Talkum als Pigment eingesetzt.
  • Talkum als Pigment reduziert die Haft- und Gleitreibungskoeffizienten des gestrichenen Papiers und verlangsamt die Entladungsgeschwindigkeit bei elektrostatischer Aufladung. In der Papierindustrie wird daher der Haft- und Gleitreibungskoeffizient in die Qualitätskontrolle mit einbezogen. Neue Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass der Wirkungsmechanismus von Talkum zur Vermeidung von Kernplatzern vor allem durch eine Erhöhung der Oberflächen- und Durchgangswiderstand d.h. durch eine höhere Aufladung und langsame Entladung des Papiers maßgeblich bestimmt wird. Hohe Elektrolytgehalte bzw. hohe Leitfähigkeit wirken jedoch kontraproduktiv zu den bevorzugten Eigenschaften von Talkum.
  • Darüber hinaus ist Talkum im Vergleich zu herkömmlich eingesetzten Tiefdruckkaolinen wesentlich teurer und hat zusätzliche Nachteile einer geringeren Weiße, sehr schweren Dispergierbarkeit und ein ungünstiges rheologisches Verhalten bei der Verarbeitung auf der Streichmaschine. Es kommt sehr häufig zu Verarbeitungsproblemen wie Streifenbildung beim Aufbringen der Streichfarbe auf das Rohpapier, wodurch ein höherer Anteil von nicht verkaufsfähigem Papier anfällt.
  • Im Stand der Technik war unter anderem der Einsatz von Talkum wichtig, um sogenannte Kernplatzer beim Abwickeln sehr breiter und großer Rollen in der Tiefdruckmaschine zu vermeiden. Kernplatzer bzw. Kreppfalten im LWC -Offset entstehen, wenn es beim Abwickeln zu plötzlichen Lageverschiebungen kommt, wobei die Dehnfähigkeit des Papiers überschritten wird und es zu lokalen Einrissen bzw. bei LWC-Offset zu Kreppfalten bzw. Aufplatzen der Bahn kommt. Kernplatzer führen in der Tiefdruckmaschine zu einem Bahnriss. Vor allem sind jedoch die auf der abzuwickelnden Rolle befindlichen Restmengen an Papier nicht mehr verdruckbar, so dass die Restrolle, dem Papierausschuss zugeführt werden muss. Dadurch ergeben sich erhebliche wirtschaftliche Verluste.
  • Auch der Einfluss der Feuchtigkeit bei der Satinage ist bekannt, Glanz und Glätte steigen mit höherer Feuchtigkeit, Weiße und Opazität, spezifisches Volumen, Kapillarität, Be- und Verdruckbarkeitsverhalten (Kernplatzer, Kreppfalten) verschlechtern sich. Die Möglichkeiten der Glanzsteigerung insbesondere durch Rezepturänderung und Änderung der Eingangsfeuchte müssen vor der Satinage sehr wohl überlegt werden d.h. ganzheitlich betrachtet werden, um nachteilige Auswirkungen zu vermeiden. So ist es nicht sinnvoll bei der Herstellung von LWC-Offsetpapier die Glanzsteigerung über eine Strichgewichtserhöhung oder durch Erhöhung des Eingangsfeuchtegehalts umzusetzen, wenn man ohnehin schon Blisterprobleme oder Kreppfaltenprobleme hat. Hohe Feuchtigkeit bewirkt eine hohe Leitfähigkeit und niedrigen Oberflächenwiderstand, was zu schnellen Entladungsvorgängen und somit zu Kreppfalten führen kann.
  • Im Stand der Technik sind verschiede Streichfarbenzusammensetzungen bekannt. Hierzu offenbart zum Beispiel die WO 2008/105717 A1 eine Streichfarbe zum Streichen eines Druckträgers, welche neben Pigment, Bindemittel und elektrolytischen Bestandteilen auch Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 20.000 g/mol aufweist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren bzw. zu beheben und insbesondere eine Streichfarbe bereit zu stellen, die auf Grund von Rohstoffkosteneinsparung kostengünstig herzustellen ist und darüber hinaus verbesserte Papiereigenschaften und Be- und Verdruckbarkeitseigenschaften aufweist, und bei hohen Maschinengeschwindigkeiten verarbeitet werden kann. Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Streichfarbe, wie sie mit Anspruch 1 beansprucht wird, gelöst. Auch das Verfahren zur Herstellung dieser Streichfarbe gemäß Anspruch 11 löst die vorgenannte Aufgabe, wobei bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sind.
  • Die erfindungsgemäße Streichfarbe für das Streichen eines Druckträgers, wie beispielsweise Papier, Pappe und oder Karton umfasst als Bestandteile wenigstens Wasser, Pigment und ein Bindemittel, wobei darüber hinaus die Streichfarbe insbesondere elektrolytische Bestandteile, und wenigstens zwei Additive aufweist.
  • Als erstes Additiv wird gemäß der vorliegenden Erfindung für die Streichfarbe wenigstens ein hochmolekularer Polyether und als zweites Additiv wenigstens ein polyfunktioneller Alkohol und/oder ein niedermolekularer Polyether und/oder eine micellare Fettsäuredispersion verwendet, wobei das erste und zweite Additiv die elektrolytischen Bestandteile der Streichfarbe insbesondere in ihrer Bewegung und Bewegungsfähigkeit in der wässrigen Phase einer elektrischen Doppelschicht des Pigments einschränkt und hierdurch zu einer Verlängerung der Entladungszeit im getrockneten Strich führt.
  • Als Pigment werden gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere Mineralien verstanden, welche beispeilsweise Kaolin, Kreide, Talkum, Calciumcarbonate, Titandioxid, Aluminiumhydroxide, Bentonite, Bariumsulfate, synthetische Füllstoffe bzw. Kunststoffteilchen, Farbstoffe, Kombinationen hieraus und in dergleichen sind.
  • Als Bindemittel gemäß der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Polymere verstanden, welche insbesondere natürliche Bindemittel wie Stärke, Casein, Sojaprotein, Celluloseether, pflanzliche Proteine andern Ursprungs, synthetische Bindemittel insbesondere in Dispersionsform, sowie in wasserlösbarer Form auch Basis von Styrol-Butadien, Styrol-(Meth) Acrylatestern, Vinylacetat-Ethylen, Vinylacetatacrylatestern, Vinylacetat sowie Polyvinylalkoholen, Kombinationen hieraus und dergleichen sind.
  • Darüber hinaus werden gemäß zur vorliegenden Erfindung als elektrolytische Bestandteile insbesondere Salze wie zum Beispiel Natriumchlorid, Calciumchlorid, Ammoniumsalze, härtebildende Bestandteile im Wasser, insbesondere wasserlösliche Polyelektrolyte wie natürliche und/oder synthetische Bestandteile zum Beispiel Carboxymethylcellulose (CMC), Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Itanconsäure, Kombinationen hieraus und dergleichen verstanden.
  • Das erste Additiv wird gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Gruppe ausgewählt, welche hochmolekulare Polyether wie Beispielsweise hochmolekulare Polyethylengykole welche geradkettig oder verzweigt vorliegen, hochmolekulare Polypropylenglykole, welche geradkettig oder verzweigt vorliegen, Gemische von Polyethylenglykolen mit Polypropylenglykol, Ethylenoxid / Propylenoxid-Polyether, Umsetzungsprodukte von Polyethylenglykol mit Bisphenol-A-diglyzidethern, Ester- und Ether-Produkte, assoziative Verdicker auf HEUR (Hydrophobicly Modified Ethoxylated Urethans) Basis, Kronenether, zyklische Ether, Kombinationen hieraus und dergleichen verstanden.
  • Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten, Ausführungsform weisen die entsprechenden hochmolekularen Polyether wie sie als erstes Additiv verwendet werden insbesondere ein Molekulargewicht auf, welches größer als 20.000 g/mol ist oder vorzugsweise zwischen 20.000 g/mol und 1.000.000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 20.000 g/mol und 50.000 g/mol und insbesondere bei ca. 35.000 g/mol liegen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere das zweite Additiv aus einer Gruppe ausgewählt, welche unter anderem niedermolekulare Polyethylenglykole, welche geradkettig oder verzweigt vorliegen, niedermolekulare Polypropylenglykole, welche geradkettig oder verzweigt vorliegen, Gemische von Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Ethylenoxid / Propylenoxid-Polyether, Umsetzungsprodukte von Polyethylenglykol und Bisphenol-A-diglyzidethern, sowie polyfunktionelle Glyzidether auf Basis polyfunktioneller Alkohole, micellare Fettsäuredispersion (C12 bis C21), zum Beispiel Stearinsäuredispersionen, welche unter Verwendung von Ammoniak, organischen Arminen bzw. polymeren Basen, wie Polydimethylethylmethacrylat als Neutralisierungskomponente hergestellt werden, Co-Polymere von Polyglykolmethacrylaten mit Acrylsäure bzw. mit Methacrylsäure, N-Vinlypyrrolidon, bzw. N-Vinylactam-copolymerisate mit Hydroxiethyl- bzw. Polyglykolmethycrylaten, Fettsäureamine, Aminopolyglykole, Kombinationen hieraus und dergleichen aufweist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die zweiten Additive ein Molekulargewicht auf, welches insbesondere kleiner als 20.000 g/mol ist. Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht des zweiten Additivs zwischen 100 g/mol und kleiner 20.000 g/mol, bevorzugt zwischen 1.500 g/mol und kleiner 20.000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 3.000 g/mol und kleiner 20.000 g/mol und insbesondere bei 4.000 g/mol bzw. bei ca. 10.000 g/mol.
  • Die erfindungsgemäße Streichfarbe ist ferner gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die eingeschränkte Beweglichkeit der elektrolytischen Bestandteile insbesondere durch eine Erhöhung der Oberflächen- und/oder des Durchgangswiderstandes der Streichfarbe bzw. des gestrichenen Papiers erzielt wird und/oder die Leitfähigkeit in der getrockneten Strichschicht reduziert wird.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Streichfarbe weitere Bestandteile wie zum Beispiel optische Aufheller, Farbstoffe, rheologische Hilfsmittel, Kombinationen hieraus und dergleichen auf.
  • Die erfindungsgemäße Streichfarbe reduziert durch die Verwendung des ersten und zweiten Additivs insbesondere die Beweglichkeit der elektrolytischen Bestandteile - vorzugsweise im getrockneten Strich - dadurch, dass in vorteilhafter Weise die elektrolytischen Bestandteile durch Absorption am Pigment und/oder durch Immobilisierung und/oder durch Fixierung und/oder Komplexierung wenigstens zeitweise gebunden werden.
  • Dabei weisen das erste und/oder das zweite Additiv insbesondere nichtionogene Eigenschaft auf, wobei gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform das erste und/oder zweite Additiv schwach anionisch bzw. schwach kationisch ausgerüstet sein können.
  • Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten, Ausführungsform liegt die Gesamtmenge an ersten und oder zweiten Additiven, welche der Streichfarbe zugemischt werden im Bezug auf dem Gesamtpigmentanteil zwischen 0,05 und 2,5 Teile, bevorzugt zwischen 0,1 und 1,5 Teile und besonders bevorzugt zwischen 0,15 und 1 Teil.
  • Die erfindungsgemäße Streichfarbe wird gemäß einer weiteren besonderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart aufbereitet, dass sie insbesondere zur Verarbeitung mit Auftragseinrichtungen verwendet werden kann wie sie beispielsweise als Filmpressen, Curtain-Coater, Sprühauftrag, Walzenstreichverfahren, Rakelstreichverfahren, Blade-Coater, Speed-Coater, Massey-Verfahren, Flooded-Nip, Kombinationen davon und dergleichen im Stand der Technik bekannt sind.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen 1 Teil und 70 Teilen, bevorzugt zwischen 25 Teilen und 50 Teilen, besonders bevorzugt bis zu 50 Teilen des Pigments Calciumcarbonat, insbesondere gemahlenes Calciumcarbonat (GCC = ground calcium carbonate, gemahlenes Calciumcarbonat), dessen Korngrößenverteilung bei 60 % bis 75 % < 2 µm und insbesondere bei ca. 70 % < 2 µm liegt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung wird die Streichfarbe für einen Druckträger verwendet, wie er insbesondere bei der Verarbeitung im Offset-, Triefdruck, Inkjet, Flexodruck, Laserdruck, Siebdruck, Hochdruck, Kombinationen hiervon und dergleichen verwendet wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer Streichfarbe gelöst, welches wenigstens folgende Schritte umfasst: Vorlage einer Pigmentdispersion, wobei diese sowohl als fertige Pigmentdispersion vorgelegt oder als entsprechende Pigmentdispersion vorbereitet, das heißt eine Dispersion vorzugsweise aus dem Pigment und Wasser und gegebenenfalls einem Dispergiermittel in einem entsprechenden Behälter hergestellt wird. In diese vorgelegte Pigmentdispersion erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zugabe des ersten Additivs, welches insbesondere ein hochmolekularer Polyether ist und insbesondere in Bezug auf das erste Additiv weiter bestimmt ist. Darüber hinaus wird ein zweites Additiv zugegeben, welches insbesondere ein polyfunktioneller Alkohol und oder ein niedermolekularer Polyether und/oder eine mizellare Fettsäuredispersion ist und in Bezug auf das zweite Additiv näher bestimmt ist.
  • Neben der Zugabe der ersten und zweiten Additivs werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weitere Komponenten wie beispielsweise Bindemittel, CMC, synthetischer Verdicker, Polyvinylalkohole, Stärke, optische Aufheller, Kalandrierhilfsmittel, Kombinationen hiervon und in der gleichen zugegeben, bevor die entsprechenden Streichfarbe fertig dispergiert wird.
  • Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten, Ausführungsform wird das erste und zweite Additiv als Mischung der Pigment bzw. der Pigmentdispersion zugefügt, wobei wie vorstehend bereits ausgeführt, das Pigment als fertige Pigmentdispersion vorgelegt wird oder aber das Pigment als Dispersion in Wasser unmittelbar hergestellt wird.
  • Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten, Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nimmt der Anteil des zweiten Additivs mit steigender Molmasse in Bezug auf den Anteil des ersten Additivs zu.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die entsprechend dem vorstehenden Verfahren herzustellende Streichfarbe durch die Zugabe einer Lauge bzw. einer Säure auf einen pH-Wert eingestellt, welcher vorzugsweise zwischen 7,5 und 8,8 und insbesondere zwischen 8,5 und 8,7 liegt.
  • Insbesondere Polyether sowie micellare Stearinsäuredispersionen adsorbieren an der Pigmentoberfläche. Die in der elektrischen Doppelschicht fixierten Ionen werden durch die Adsorption in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt bzw. komplexiert, wodurch die Entladungsgeschwindigkeit bei statischer Aufladung vermindert wird
  • Insbesondere ergibt der Einsatz der erfindungsgemäßen Additive verbesserte Be- und Verdruckbarkeitseigenschaften sowohl im Tief- als auf Offsetdruck.
  • Beispielsweise werden beim Einsatz der erfindungsgemäßen Additive in Tiefdruckpapieren ein verbesserter Glanz, höhere Opazität, geringes Farbdurchschlagen und - scheinen, sowie weniger fehlende Rasterpunkte erhalten. Auch die bei der Abwicklung von breiten Rollen auftretenden Kernplatzer in Hülsennähe, welche bei Papieren, die kein Talkum enthalten fast zwangsläufig auftreten, werden vermieden.
  • Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Additive in gestrichenen Offsetpapieren wird neben höherem Glanz eine höhere Ratserpunktschärfe erreicht. Die Reinigungs- und Waschintervalle an der Druckmaschine können deutlich reduziert werden. Das Auftreten von Kreppfalten am Rollenschneider, welches auf plötzliche Lagenverschiebung auf Grund zu niedriger Reibungskoeffizienten zurückzuführen ist, kann durch den Einsatz der Additive vermieden werden.
  • Beim Einsatz von nur niedermolekularen Polyethylenglykolen in der Streichfarbe wurden hingegen massive Bedruckbarkeitsprobleme beobachtet. Diese zeigen sich in einer Verblassung der Druckfarbe (hauptsächlich Cyan) nach längerer Lagerung der gestrichenen Papiere. Polyethylenglykol ist ein sogenannter linearer Kronenether. Lineare Kronenether können zur Komplexierung von Metallionen eine cyclische Konformation annehmen, wie in Fig.1. dargestellt, so dass z.B. Alkalimetallionen in dem entstehenden Hohlraum komplexiert werden können. Das hochmolekulare Polyethylenglykol wirkt dabei als sogenannter "Podand". Die Verblassung des Druckfarbenfilms ist mit einer Diffusion der niedermolekularen Polyethylenglykole in den Druckfarbenfilm und der dortigen Komplexierung des Zentralatoms der phtalocyaninbasierenden Farbpigmente zu erklären.
  • Insbesondere können niedermolekularer Polyethylenglykole auch als Träger für optische Aufheller, sowie als Stabilisierungsmittel und Gleitmittel in Streichfarben eingesetzt werden.
  • Insbesondere erwähnenswert ist auch die starke Erhöhung der "high shear" Viskosität mit all seinen nachteiligen Auswirkungen die sich mit Ammoniumstearat als einem Additiv ergeben.
  • Die Tabelle 7 stellt Kombinationsmöglichkeiten des ersten mit dem zweiten Additiv dar. In den angeführten Variationen 1 und 2 kamen beispielsweise ein hochmolekularer Polyether in Kombination mit einem niedermolekularen Polyether zum Einsatz. So wurde bei der Variation 1 ein hochmolekularer Polyether mit einer Molmasse von 50.000 g/mol verwendet, wobei sich der Anteil des zweiten Additivs in Bezug auf der Gesamteinsatzmenge an Polyether von 1 - 10 % bei niedriger Molmasse (1.000 g/mol) auf 20 - 30 % (10.000 g/mol) erhöht.
  • Die Variante 2 zeigt den Einsatz eines hochmolekularen Polyethers mit einer Molmasse von 30.000 g/mol und den Anteil des zweiten Additivs in Bezug auf die Gesamteinsatzmenge an Polyether von 0,5 bis 5 % bei einer Molmasse von 1.000 g/mol bis zu 10 - 15 % bzw. 15 - 20 % beim Einsatz eines zweiten Polyethers mit einer Molmasse von 10.000 g/mol.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einzelner Ausführungsbeispiele erläutert, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass hierdurch die Erfindung nicht eingeschränkt wird, sondern die Ausführungsbeispiele lediglich dem Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen und dass selbstverständlich auch Abwandlungen und Anpassungen wie sie der Fachmann vornehmen würde im Sinn der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Die Messungen des Auf- und Entladeverhalten der gestrichenen Papiere wurden mit dem Static Charge Analyzer, Modell 276A der Firma Monroe Electronics durchgeführt. Der Grad der Aufladung der Proben wird durch die Feldstärke charakterisiert, die von den Proben aufgrund ihrer Aufladung ausgeht. Drei unter der rotierenden Messplatte befindliche Messpunkte erfassen die Feldstärke der aufgeladenen Proben und leiten die Messkurve an einen Schreiber weiter. Der Schreiber zeichnet den gemessenen Spannungsverlauf über die Zeit auf. Es ergeben sich Kurven mit dem in Fig. 2 dargestelltem prinzipiellem Verlauf, die manuell ausgewertet werden. Das Abklingen der maximalen Ladespannung kann näherungsweise durch eine Exponentialfunktion beschrieben werden. U0 ist die maximale Ladespannung, die auf das Papier übertragen werden kann. Zur Charakterisierung der Entladung können verschiedene Zeitkonstanten herangezogen werden, deren Definition aus Fig. 2 ersichtlich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Höhe der ermittelten Entladungszeiten nur auf das jeweilige Ausführungsbeispiel eine Aussage ergeben, d.h. die Entladungszeiten können nicht mit anderen Ausführungsbeispielen wegen unterschiedlichen Messbedingungen verglichen werden.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Verhinderung von Kernplatzstellen beim Wickeln von Großrollen für LWC-Tiefdruckpapiere durch Beeinflussung der elektrostatischen Ladungen. Bei diesen ersten Untersuchungen sollte ermittelt werden, inwieweit ausgewählte Additive den elektrostatischen Entladungsvorgang beeinflussen. Als Rohpapier wurde ein holzhaltiges Tiefdruckstreichrohpapier mit einer flächenbezogenen Masse von 46 g/m2 verwendet. Zur Herstellung der Streichfarbe diente ein Hochleistungsdispergiergerät. In den TD-Kaolin-Slurry (AKW-Hirschau) wurde ein selbstverdickender SB-TD-Binder (Dow-Chemical) sowie Polyäthylenglykol mit verschiedenen Molekulargewichten (Clariant) sowie micellare Stearinsäuredispersion und Stearylamin unter Rühren eingetragen. Der pH-Wert wurde mit NaOH eingestellt. Die eingesetzten Produkte sind in den Firmenschriften ausführlich beschrieben. Der Feststoffgehalt wurde nach DIN ISO 787 Teil 2, der pH-Wert nach DIN ISO 787 Teil 9, die Low Shear Viskosität nach Brookfield bei 100 U/min nach DIN ISO 2555 bestimmt. Die Streichfarben wurden mittels eines motorisierten Handrakels (Erichsen K Control Coater) auf holzhaltige Streichrohpapiere mit einer Auftragsmenge von 10 g/m2 appliziert. Das so gestrichene Papier wird in einem Laborkalander unter folgenden Bedingungen satiniert.
    Walzenoberflächentemperatur: 95 °C
    Linienkraft: 200 N/mm
    Geschwindigkeit: 10 m/min
    Zahl der Durchgänge 4
  • Tabelle 1 zeigt den Einfluss der unterschiedlichen Streichfarbenzusammensetzungen auf die elektrostatische Ladung beim Wickeln von Großrollen für LWC-Tiefdruck, mit welchem auch entsprechende Kernplatzerstellen vermieden bzw. reduziert werden können. Mit hydrophobierten Kaolin, emulgiertem Triethoxyalkysilan, Zeolith etc. konnte die angestrebte Entladezeit der in der Praxis mit 15 - 30 Teilen Talkum zwischen 0,8-0,9 sec (siehe Beispiel 2) Entladezeit nicht erreicht werden. Jedoch ist z.B. eine Kombination von z.B. PEG und Zeolith zur Unterstützung der Reduzierung der Leitfähigkeit denkbar.
  • Die Untersuchungsergebnisse entsprechend Tabelle 1 zeigen, dass die angestrebte Verlangsamung der Entladezeit sich am besten mit hochmolekularem PEG und micellarer Stearinsäuredispersion sowie deren Gemische erzielen lassen. Dagegen zeigt ein PEG mit MG von 4000 keinen Einfluss auf den Entladungsvorgang. Es wurde bereits erwähnt, dass niedermolekulare PEG als Antistatika eingesetzt wird, d.h. zur Entladungsbeschleunigung beiträgt. Aus den Untersuchungen geht weiter hervor, dass Elektrolyte z.B. NaCl ebenfalls eine starke Entladungsbeschleunigung hervorrufen und dass sich eine pH-Erniedrigung und damit bedingten Verringerung der Na+-Ionenkonzentration bereits positiv auf den Entladevorgang auswirkt.
    • Ausführungsbeispiel 2
  • Verhinderung von Kernplatzerstellen beim Wickeln von Großrollen für den LWC-Tiefdruck ohne Verwendung von Talkum. Mit dieser Versuchsreihe sollte ermittelt werden, inwieweit hochmolekulares PEG, das in der Praxis eingesetzte Talkum zur Vermeidung von Kernplatzstellen im Hinblick auf den erforderlichen Oberflächenwiderstand und der Entladezeit ersetzen kann. Als Streich-Talkum wurde Finntalc C 10 (Mondo Minerals) eingesetzt und Ammoniumstearat von Schill und Seilacher. Als Rohpapier wurde ein 46 g/m2 holzhaltiges Rohpapier verwendet. Zur Herstellung der Streichfarben sowie Messung der rheologischen Eigenschaften, Auftrag mit dem Handrakel und Satinage sowie die Entladungszeiten wurden die im Ausführungsbeispiel 1 genannten Methoden verwendet. Der Strichauftrag beträgt 10 g/m2. Die Messungen des Gleitreibungskoeffizienten wurden in Anlehnung an DIN 53 119-1 ausgeführt. Die Messungen des Oberflächen- und Durchgangswiderstands erfolgten mit einem Terra-Ohm-Meter der Firma Eltex.
  • Aus den Untersuchungen entsprechend Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die für die Vermeidung von Kernplatzern wichtigen Parameter wie Oberflächenwiderstand und Entladezeiten mit PEG im gleichen Bereich liegen wie mit der in der Praxis eingesetzten 15-30 Teilen Talkum. Der Gleit- und Haftreibungskoeffizient wird durch PEG nicht verändert. Tatsächlich führt ein erniedrigter Gleitreibungskoeffizient eher zu Kernplatzern.
    • Ausführungsbeispiel 3
  • Einfluss bestimmter Additive auf die Qualitätseigenschaften und Verhinderung von Kernplatzern von LWC-TD-Papieren. Bei dieser Versuchsreihe sollten neben der Wasserretention, Hochscherviskosität und Entladungszeit vor allem die Papier- und Druckqualitätseigenschaften mit den verschiedenen Additiven in die Untersuchungsergebnisse mit einbezogen werden. Zusätzlich wurden zu den im Ausführungsbeispiel 1 und 2 genannten Pigmente und Additive sowie Methoden folgende Produkte eingesetzt bzw. angewandt. Brasilianisches Kaolin 90 % < 2µm (Imerys), gemahlenes Calciumcarbonat (GCC 70 %< 2µm) auf Marmorbasis (Omya) alkaliquellbarer Verdicker auf Basis von Butylacrylat-Acrylsäure Ethylacrylatpolymeren (Alco Inc) Hochscherviskosität Rotationsviskosimeter auf Zylinder/Tassebasis mit definiertem Spalt. Die Wasserretention wird durch Aufbringen einer definierten Streichfarbenprobe auf eine Metall-Elektrode gemessen. Auf die Streichfarbenprobe wird Filterpapier aufgelegt und darauf eine als Gewicht ausgebildete Gegenelektrode. Gemessen wird die Zeit in Sekunden bis auf Grund der Durchtränkung des Filterpapiers mit Streichfarbenserum ein bestimmter Stromfluss erreicht wird. Allgemein gilt je länger die gemessene Zeit, desto höher ist die Wasserretention der Streichfarbe. Ein gutes Wasserretentionsvermögen der Streichfarbe ist Voraussetzung für eine einwandfreie Verarbeitung von Streichfarben, da zu schnelle Entwässerung des auf die Papierbahn aufgetragenen Streichfarbenfilms am Dosierelement, dem sogenannten Rakelmesser, zur Bildung von Streifen führt. Die Versuchsstreichfarben werden auf ein h'haltiges 36 g/m2 Rohpapier an einer Versuchsmaschine, bei einer Geschwindigkeit von 120/m/min aufgetragen. Das Auftragsgewicht betrug beidseitig 8 - 9 g/m2. Die gestrichenen Papiere wurden anschließend auf einem Laborkalander bei einer Walzentemperatur von 90°C und einem Anpressdruck von 150 kN/m mit zwei Nips pro Seite satiniert.
  • Bestimmungsmethoden für die Papier- und Bedruckbarkeitsbeurteilung: Bestimmung der Opazität nach 53 146/3; Weißgrad ISO 2470, PPS Rauhigkeit ISO 8791-4.; Glätte nach Bekk DIN 53107/7; Papierglanz 75°/75°; Druckglanz Tappi 75°/75°; Tiefdruck-Tests IGT Heliotest (fehlende Rasterpunkte/cm2). In Gegenwart von Ammoniumstearat nimmt jedoch die Hochscherviskosität sowohl mit hochmolekularen PEG als auch Stearinmicellen (V 4 und V 5) stark zu. Es werden jedoch im Vergleich zu den Standard-Rezepturen (V1 und V2) erhebliche Vorteile bei der Glätte-, Glanz- und Bedruckbarkeitsentwicklung erzielt.
  • Außerdem ergeben sich langsamere Entladungszeiten gegenüber dem Standard (V2) ohne Talkum. Aus diesem Beispiel entsprechend Tabelle 3 geht hervor, dass sich mit den eingesetzten Additiven sowohl die Papier- und Bedruckbarkeitseigenschaften (weniger fehlende Rasterpunkte/cm2) verbessern lassen und gleichzeitig das Talkum ohne Kernplatzerprobleme ersetzt werden kann.
  • Die Rezeptur entsprechend den Versuchen V6 und V7 zeigt darüber hinaus, dass auch mit relativ großen Mengen (bis zu 50 Teile für den Tiefdruck) eines groben Calciumcarbonats (GCC 70% < 2µm) Verarbeitungsergebnisse des gestrichenen Papiers erzielt werden, bei welchen im wesentlichen keine Nachteile bei der Bedruckbarkeit auftreten. Darüber hinaus erlaubt der Einsatz des groben Calciumcarbonates eine Absenkung des Bindemittelanteils zum Beispiel von ca. 4,5 bis 5,0 Teile auf 3 bis 3,5 Teile.
    • Ausführungsbeispiel 4
  • Verlangsamung der Entladezeit zur Vermeidung von Kreppfalten beim Wickeln von offsetgestrichenen Papieren. Mit dieser Versuchsreihe sollte geklärt werden, ob die im Tiefdruck mit Erfolg eingesetzten Additive auch bei Offsetformulierungen mit unterschiedlichen Binderanteilen ebenfalls im Hinblick auf die Entladezeit wirksam sind. Als Pigmente und Binder wurden ein gemahlenes Calciumcarbonat (GCC) von Omya, Kaolin (Imerys), SB-Binder (BASF), PVA-4-98 (Kuraray), OBA (Clariant) eingesetzt. Als Rohpapier wurde ein 46 g/m2 holzhaltiges Rohpapier verwendet. Zur Herstellung der Streichfarben sowie Messung der rheologischen Eigenschaften, Auftrag mit dem Handrakel und Satinage sowie die Entladungszeiten wurden die im Ausführungsbeispiel 1 genannten Methoden verwendet.
  • Der Strichauftrag beträgt 10 g/m2. Die Untersuchungen entsprechend Tabelle 4 zeigen, dass die hochmolekularen PEG-Produkte sowie die Stearinsäuredispersion auch bei Offsetrezepturen im Hinblick auf eine Entladezeitverzögerung voll wirksam sind, während sich die niedermolekularen PEG z.B. V 2 MG 2000 eher nachteilig auf die Entladezeit auswirken, d.h. zu einer schnelleren Entladung der Papiere führen.
    • Ausführungsbeispiel 5
  • Einfluss verschiedener Additive auf die Qualitätseigenschaften und Bildung von Kreppfalten von gestrichenen Offsetpapieren. Diese Untersuchungen sollten darüber Aufschluss geben, welchen Einfluss die beschriebenen Additive neben den elektrischen und elektrostatischen Eigenschaftsänderungen auf die Papierqualitätseigenschaften im Hinblick auf Glätte- und Glanzentwicklung ergeben. Als Rohpapier sowie eingesetzten Rohstoffe sind im Ausführungsbeispiel 4 beschrieben. Die Herstellung der Streichfarbe, Auftrag, Satinage sowie elektrischer Oberflächenwiderstand und Entladezeit sind im Ausführungsbeispiel 1 und 2 dargestellt. Die Papierprüfung im Ausführungsbeispiel 3.
  • Die Untersuchungsergebnisse entsprechend Tabelle 5 bestätigen zum einen den positiven Einfluss der Additive auf den Oberflächen- und Durchgangswiderstand und Entladevorgang (hoher Oberflächen - und Durchgangswiderstand und langsamere Entladung der Papiere ergeben ein problemloses Laufverhalten (hinsichtlich Kreppfalten) sowie eine deutliche Steigerung von Glanz und Glätte wie dies auch bei den TD-Papieren gefunden wurde. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur Erstellung moderaten Satinagebedingungen mit den bereits erwähnten Vorteilen.
    • Ausführungsbeispiel 6
  • Einsatz kostengünstiger Rohstoffe bei Offset-LWC ohne Qualitätseinbußen durch Verwendung von hochmolekularen PEGs. Bei diesem Beispiel sollten durch den Einsatz der beschriebenen Additive wirtschaftliche Vorteile wie z.B. Einsatz von kostengünstigem Grobkaolin, Calciumcarbonat und Bindemitteleinsparung ohne Qualitätsverlust erarbeitet werden. Als Pigmente und Binder wurden GCC 95 % <2 µm, GCC 90 % < 2 µm (Omya), Feinstkaolin 98 % < 2 µm (Imerys), Grobkaolin 70 % < 2 µm (AKW) sowie SB-Binder (BASF) eingesetzt. Die Versuche wurden unter gleichen Versuchsbedingungen sowie deren Auswertung wie bei Ausführungsbeispiel 3 durchgeführt.
  • Beim vorliegenden Beispiel entsprechend Tabelle 6 wird der feinteilige Kaolin durch einen wesentlich gröberen Kaolin ersetzt. Neben wirtschaftlichen Vorteilen werden rheologische Verbesserungen und ein höherer Glanzwert als mit dem Standard mit sehr feinteiligen Kaolin erreicht. Wird Kaolin völlig durch GCC ersetzt, kann der Feststoffgehalt drastisch erhöht werden und mit gröberem GCC höherer Glanz als mit dem Standard erreicht werden. Da gröbere Pigmente einen geringeren Bindemittelbedarf aufweisen, kann auch Bindemittel eingespart werden. Durch den höheren Feststoffgehalt von V3 und der geringeren Bindemittelpenetration in das Rohpapier fällt die Bindemitteleinsparung noch deutlicher aus.

Claims (15)

  1. Streichfarbe für das Streichen eines Druckträgers wie beispielsweise Papier, Pappe und Karton, welche Wasser, wenigstens ein Pigment, wenigstens ein Bindemittel und
    elektrolytischen Bestandteile, welche aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche Salze, wasserlösliche Polyelektrolyte, Carboxymethylcellulose, Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Itanconsäure und Kombinationen hieraus aufweist, und
    wenigstens zwei Additive aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe
    als ein erstes Additiv mit einem Molekulargewicht von mehr als 20.000 g/mol wenigstens einen hochmolekularen Polyether aufweist und
    ein zweites Additiv mit einem Molekulargewicht von weniger als 20.000 g/mol aufweist, dass aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche niedermolekulare Polyethylenglykole geradkettig oder verzweigt, niedermolekulare Polypropylenglykole geradkettig oder verzweigt, Gemische von Polyethylenglykolen mit Polypropylenglykolen, Ethylenoxid / Propylenoxid-Polyethern, Umsetzungsprodukt von Polyethylenglykolen mit Bisphenol-A-diglyzidethern, sowie polyfunktionelle Glyzidethern auf Basis polyfunktioneller Alkohole, micellare Fettsäuredispersionen (C12 bis C21), zum Beispiel Stearinsäuredispersionen, welche unter Verwendung von Ammoniak, organischen Aminen bzw. polymeren Basen, wie Polydimethylethylmethacrylat als Neutralisierungskomponente hergestellt werden, Co-Polymere von Polyglykolmethacrylaten mit Acrylsäure bzw. Methacrylsäure, N-Vinylpyrrolidon, bzw. N-Vinyllactam-copolymerisate mit Hydroxiethyl- bzw. Polyglykolmethacrylaten, Fettsäureamine, Aminopolyglykole, Kombinationen hieraus aufweist, und
    wobei das erste und zweite Additiv die Beweglichkeit der elektrolytischen Bestandteile der Streichfarbe in ihrer Bewegung in der wässrigen Phase einer elektrischen Doppelschicht des Pigments wenigstens teilweise einschränkt und hierdurch zu einer Verlängerung der Entladungszeit im getrockneten Strichschicht führt.
  2. Streichfarbe gemäß einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Streichfarbe weitere Bestandteile, wie z.B. optische Aufheller, Farbstoffe und rheologische Hilfsmittel, Kombinationen hieraus aufweist.
  3. Streichfarbe gemäß einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Pigment aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt wird, welche Mineralien wie beispielsweise Kaoline, Talkum, Calciumcarbonate, Titandioxid, Aluminiumhydroxide, Bentonite, Bariumsulfate, synthetische Füllstoffe bzw. Kunststoffteilchen, Farbstoffe, Kombinationen hieraus, und/oder
    das Bindemittel aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche
    insbesondere natürliche Bindemittel, wie Stärke, Casein, Sojaproteine, Celluloseether, pflanzliche Proteine andern Ursprungs, synthetische Bindemittel in Dispersionsform sowie wasserlösbarer Form auf Basis von Styrol-Butadien, Styrol-(Meth) Acrylatestern, Vinylacetetat-Ethylen, Vinylacetat-Acrylatestern, Vinylacetat sowie Polyvinylalkoholen, Kombinationen hieraus .
  4. Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Additiv aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche hochmolekulare Polyether wie beispielsweise hochmolekulare Polyethylenglykole geradkettig oder verzweigt, hochmolekulare Polypropylenglykole geradkettig oder verzweigt, Gemische von Polyethylenglykolen mit Polypropylenglykolen, Ethylenoxide / Propylenoxid-Polyetheren, Umsetzungsprodukt von Polyethylenglykolen mit Bisphenol-A-diglyzidethern, Kronenether, zyklische Ether, Kombinationen hieraus,
    ein Molekulargewicht aufweist, welches vorzugsweise zwischen 20.000 g/mol und 1.000.000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 20.000 g/mol und 50.000 g/mol und insbesondere bei ca. 35.000 g/mol liegt.
  5. Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Additiv ein Molekulargewicht aufweist, welches vorzugsweise zwischen 100 g/mol und kleiner 20.000 g/mol, bevorzugt zwischen 1.500 g/mol und kleiner 20.000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 3.000 g/mol und kleiner 20.000 g/mol und insbesondere bei ca. 4.000 g/mol bzw. ca. 10.000 g/mol liegt.
  6. Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste und/oder zweite Additiv nichtionogen oder schwach anionisch bzw. schwach kationisch ist.
  7. Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen 0,05 und 2,5 Teile des ersten und/oder zweiten Additivs bezogen auf den Gesamtpigmentanteil, bevorzugt zwischen 0,1 und 1,5 Teile, besonders bevorzugt zwischen 0,15 und 1,0 Teile verwendet werden.
  8. Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen einem Teil und 70 Teilen, bevorzugt zwischen 25 Teilen und 50 Teilen, besonders bevorzugt bis zu 50 Teilen des Pigments Calciumcarbonat, insbesondere gemahlenes Calciumcarbonat verwendet wird, dessen Korngrößenverteilung zwischen 60 % und 75 % < 2 µm liegt.
  9. Verwendung der Streichfarbe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zur Verarbeitung mit einer Auftragseinrichtung wie zum Beispiel Filmpresse, Curtain-Coater, Sprühauftrag, Walzenstreichverfahren, Rakelstreichverfahren, Blade-Coater, Speed-Coater, Flooded-Nip.
  10. Verwendung einer Streichfarbe gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung eines Druckträgers, insbesondere für einen Druckträger, welcher im Offset-, Tiefdruck, Inkjet, Flexodruck, Laserdruck, Siebdruck, Hochdruck, Kombinationen hiervon verarbeitet wird.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Streichfarbe mit den Schritten:
    - Vorlage einer Pigmentdispersion,
    - Zugabe eines Bindemittels, gemäß Anspruch 3,
    - Zugabe eines elektrolytischen Bestandteils, welcher aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Salze, wasserlösliche Polyelektrolyte, Carboxymethylcellulose, Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Itanconsäure und Kombinationen hieraus aufweist,
    - Zugabe eines ersten Additives, welches mit einem Molekulargewicht von mehr als 20.000 g/mol wenigstens einen hochmolekularen Polyether aufweist,
    - Zugabe eines zweiten Additives, welches aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche niedermolekulare Polyethylenglykole geradkettig oder verzweigt, niedermolekulare Polypropylenglykole geradkettig oder verzweigt, Gemische von Polyethylenglykolen mit Polypropylenglykolen, Ethylenoxid / Propylenoxid-Polyethern, Umsetzungsprodukt von Polyethylenglykolen mit Bisphenol-A-diglyzidethern, sowie polyfunktionelle Glyzidethern auf Basis polyfunktioneller Alkohole, micellare Fettsäuredispersionen (C12 bis C21), zum Beispiel Stearinsäuredispersionen, welche unter Verwendung von Ammoniak, organischen Aminen bzw. polymeren Basen, wie Polydimethylethylmethacrylat als Neutralisierungskomponente hergestellt werden, Co-Polymere von Polyglykolmethacrylaten mit Acrylsäure bzw. Methacrylsäure, N-Vinylpyrrolidon, bzw. N-Vinyllactam-copolymerisate mit Hydroxiethyl- bzw. Polyglykolmethacrylaten, Fettsäureamine, Aminopolyglykole, Kombinationen hieraus,
    - Zugabe weiterer Komponenten wie beispielsweise Bindemittel, CMC, synthetischer Verdicker, Polyvinylalkohol, Stärke, optischer Aufheller, Kalandrierhilfsmittel, Kombinationen hiervon ,
    - Dispergieren der Streichfarbe.
  12. Verfahren zur Herstellung der Streichfarbe gemäß Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass
    insbesondere zwischen der Zugabe des ersten und des zweiten Additives eine Einstellung des pH-Wertes des Streichfarbenansatzes zwischen 7,5 bis 8,8, bevorzugt zwischen 8,5 und 8,7 erfolgt.
  13. Verfahren zur Herstellung der Streichfarbe gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass
    das Pigment und/oder die Pigmentdispersion mit wenigstens einem der beiden Additive vordispergiert ist.
  14. Verfahren zur Herstellung der Streichfarbe gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste und zweite Additiv als Mischung dem Pigment und/oder der Pigmentdispersion beigefügt wird.
  15. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14 zur Herstellung einer Streichfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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