FI58530B - Vattenhaltiga kompositioner foer belaeggning av tryckpapper och -kartonger - Google Patents

Description

fL KUULUTUSJULKAtSU r 0 r - _ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 5 85 30 5¾¾ c (45> ΓζΥ.:':'\ : ; - 1X1 ^ v ^ (S1) Kv.lk?/into.3 D 21 H 1/34 SUOMI —FINLAND (21) FWwttlhdwiw·—Niwtwieioihig 7611U7 <B> H«—«·-*—·* 2«·0·.·76

Vr'/ (23) AlkaipUvS—GlMghutadtg 26.0h.j6 (41) Tutkit lulkMoi — BIMt offentfg 30.10.76 jWttH· rekisteri hrnllltlll (44) NlhtMMp^on ]. kuuLjull»*», pvm.-

Fetent- ech register«tyrelien ' 7 AmMcm uttagd och utUkrtfun pubttcwad 31.10.80 (32)(33)(31) Fyrdsttjr «αιοΙίΜΐ»—Begird priorltet 29. OU. 75

Ranska-Frankrike(FR) 7513373 (71) Rh6ne-Poulenc-Industries, 22, Avenue Montaigne, Paris 8eme,

Ranska-Frankrike(FR) (72) Pierre Canard, Versaille, Albert Levy, Orly, Ranska-Frankrike(FR) (Berggren Oy Ab (5M Vesipitoisia seoksia painopaperien ja -kartonkien päällystystä varten - Vattenhaltiga kompositioner for beläggning av tryckpapper och -kartonger e

Esillä oleva keksintö kohdistuu vesipitoisiin seoksiin painopaperien ja -kartonkien päällystystä varten, jotka seokset kalvoa muodostavana pääainesosanaan sisältävät butadieenin ja karboksyloidun styreenin jonkin kopolymeerin vesipitoista lateksia, sekä näillä seoksilla päällystettyjä paperia ja kartonkeja.

Tunnettua on, että paperin ja kartongin vesipitoiset päällystysseok-set periaatteessa sisältävät pigmenttejä ja sideaineita. Yleisimmin käytetty pigmentti on mineraalisavi. Alhaisessa suhteessa mineraali-saveen nähden voidaan käyttää myös muita pigmenttejä kuten kalsium-karbonaattia, titaanioksidia, hydrargilittia, talkkia ja bariumsul-faattia. Nämä pigmentit dispergoidaan veteen, yleensä alkalisessa seoksessa, käyttäen mukana dispergoimisagensseja, joista tärkeimmät ovat tetranatriumpyrofosfaatti, natriumheksametafosfaatti, pienimolekyyliset polyakrylaatit, määrin, jotka ovat 0,2 ja 0,5 paino-% välillä pigmenteistä laskettuna. Nämä pigmentit kiinnitetään paperiin tai kartonkiin sideaineiden avulla. Sideaineina käytetään yleensä jonkin synteettisen polymeerin kuten butadieenin ja styreenin jonkin kopolymeerin, butadieenin ja karboksyloidun styreenin jonkin kopolymeerin, jonkin akryylipolymeerin tai jonkin vinyyliasetaattipolymeerin 2 58530 lateksia, joko yksinään tai sekoitettuna luonnon sideaineiden kuten amidonien, proteiinien, kaseiinin, tai tekosideaineiden kuten polyvi-nyylialkohlien kanssa. Erään erityisen kiinnostavan ryhmän synteettisiä sideaineita muodostavat butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeereistä, jotka koostuvat 30-45 paino-#:sta butadieenia, 45-65 paino-#:sta styreeniä ja 2-10 paino-#:sta vähintään yhtä tyydyttämätöntä etyleenista karboksyylihappoa, muodostetut lateksit. Lateksiin voidaan myös liittää tuotteita, jotka pystyvät parantamaan päällys-tysseosten vedenpidätysominaisuuksia, kuten katboksimetyyliselluloo-sia tai alginaatteja.

Päällystysseokset voivat vihdoin sisältää muitakin erilaisia ainesosia kuten varsinkin ristisidonta-agensseja, vaahdonestoagensseja, liu'unta-agensseja ja väriaineiden optisia kirkastimia.

Paperien ja kartonkien päällystäminen näillä vesipitoisilla seoksilla suoritetaan päällystyskoneella erilaisten menetelmien mukaan erilaisia laitteita käyttäen, joista voidaan mainita ne joista teollisuudessa käytetään seuraavia nimityksiä: ilmapyyhkäisin, pintaliimauspuristin, Champion-päällystin, Massey-päällystin ja laahauskaavin. Päällystyksen jälkeen paperi tai kartonki kuivatetaan.

Päällystetyiltä papereilta ja kartongeilta vaadittavat ominaisuudet ovat erilaiset riippuen siitä painotavasta, jota varten ne on tarkoitettu ja joista kaksi tärkeintä ovat syväpaino ja offset-paino. Irtoa-misvastus kuivana, joka edustaa päällysteen alustaan tartunnan lujuutta, on oltava sitä parempi, mitä visköösimpää painoväri on. Kuivana irtoamisvastuksen sen tason saavuttamiseksi, jonka painotapa määrää, on syytä käyttää mahdollisimman vähän sideainetta, niinkuin jäljempänä selitetään.

Syväpaino, jossa käytetty painoväri on juoksevaa, ei vaadi päällystettyä paperia tai kartonkia, jonka kuivanairtoamisvastus on suuri: käytettävä sideainemäärä on tällöin varsin pieni ja yleensä 5 ja 7 paino-osan välillä 100 paino-osaa kohti pigmenttiä. Painon laatu riippuu painotuotteessa esiintyvien puuttuvien pisteiden määrästä. Painoväri on itse asiassa pienten kennojen sisässä, ja sen siirtyminen päällystetylle paperille tai kartongille kapillarisesti ei käy päinsä, ellei jokaisen kennon ympärys ole täydellisessä kosketuksessa viimeksimainitun kanssa. On siis syytä käyttää päällystettyä paperia tai kartonkia, jonka sileys on erinomainen. Kalanteroimalla saavu- 3 58530 tettu sileys on sitä parempi, mitä vähemmän päällystetty paperi tai kartonki sisältää sideianetta. On.isiis edullista käyttää kalvoa muodostavaa ainesosaa, jonka sitomiskyky on mahdollisimman hyvä, niin että sitä voidaan käyttää mahdollisimman vähän, ottaen huomioon, että sitä on käytettävä riittävästi jotta päällystetty paperi tai kartonki ei aiheuta pölyämisilmiötä kalanteroinnin, painamisen tai painotuotteiden käsittelyn aikana.

Offset paino, jossa käytetty painoväri on visköösiä, vaatii päällystetyn paperin tai kartongin, jonka kuivana irtoamisvastus on hyvä: käytettävä sideainemäärä on suuri ja yleensä 14 ja 18 paino-osan välillä 100 pigmenttipaino-osaa kohti. Mitä enemmän sideainetta käytetään, sitä enemmän pigmentillä aikaansaadut optiset ominaisuudet, valkoisuus ja kirkkaus huononevat. Mahdollisimman hyvien valkoisuus- ja kirkkausominaisuuksien saamiseksi päällystetylle paperille tai kartongille on siis edullista käyttää kalvoa muodostavaa ainesosaa, jonka sitomiskyky on mahdollisimman hyvä, niin että sitä voidaan käyttää mahdollisimman vähän.

Käytetyistä butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeerien latekseista kiinnostavimpia näin ollen ovat ne, joilla, annetussa koostumuksessa, on paras sitomiskyky, koska, kun niitä voidaan käyttää pienimmän määrin painotavan vaatiman kuivana irtoamisvastuksen tason saavuttamiseksi, niillä voidaan saavuttaa suurin sileys syvä-painossa ja suurin valkoisuus ja kirkkaus offset painossa.

Keksinnön kohteena olevilla seoksilla voidaan saada aikaan päällystettyjä papereita tai kartonkeja, joiden painettavuus on erinomainen, käyttäen minimäärä kalvoamuodostavaa ainesosaa, joka toimii sideaineena .

Keksinnön mukaiset seokset sisältävät kälvoamuodostavana pääaines-osanaan butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeeristä, joka koostuu 30-45 paino-%:sta butadieenia, 45-65 paino-%:sta styreeniä ja 2-10 paino-$:sta ainakin yhtä tyydyttämätöntä etyleenistä karbok-syylihappoa, muodostettua lateksia, jonka kopolymeerin ristisidonta-aste on tietyissä rajoissa.

Hakija on itse asiassa yllätttävästi keksinyt, että butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeeristä, jonka mainittujen kolmen ainesosan pitoisuudet ovat edellämainituissa rajoissa, muodostetuilla 4 58530 latekseilla on annetussa koostumuksessa maksimaalinen sidontakyky samalla kun niiden ristisidonta-aste on tietyissä rajoissa.

Keksinnön erään ensisijaisen sovellutusmuodon mukaan polymeerin kar-boksyylihappopitoisuus on 3 ja 6 paino-% välillä.

Keksinnön mukaan käytettävistä tyydyttämättömistä etyleenisistä kar-boksyylihapoista voidaan mainita nimenomaan akryylihappo, metakryyli-happo, ibakonihappo ja fumariinihappo.

Lateksiksi muodostetun kopolymeerin ristisidonta-asteen määrittäminen suoritetaan määrittämällä uuttojäännös ja turpoamiskerroin liuotti-messa, seuraavilla tunnetuilla menetelmillä:

Tutkittavasta lateksista lähtien valmistetaan 0,15 mm paksuinen kalvo (kosteana mitattuna) jota kuivatetaan 15 min uunissa 50°C:ssa ja 24 tuntia huoneenlämpötilassa. Tästä kalvosta otetaan 100-200 mg painoinen polymeerinäyte, joka upotetaan 7 tunniksi liuottimeen, jota keitetään palautusjäähdyttäen. Liuottimena käytetään kloroformia. Sitten määritetään kloroformilla turvotetun ja valutetun kopolymeerin paino ja liukenemattoman jakeen paino sitten kun kloroformi on poistettu uunissa 15 tunnin aikana 105°C:ssa.

Uuuttojäännös on kloroformiin koeolosuhteissa liukenemattoman kopolymeerin prosenttimäärä. Turpoamiskerroin on näytteen itseensä pidättämän kloroformin paino %:na. näytteen liukenemattomasta jakeesta.

Yleisesti ottaen uuttojäännös ja turpoamiskerroin muuttuvat vastakkaisiin suuntiin.

Kopolymeerin ristisidonta-aste on sitä korkeampi, mitä sen muutto-jäännös on korkeampi ja sen turpoamiskerroin pienempi.

Keksinnön mukaan butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeerin uuttojäännös on 70-80 % ja turpoamiskerroin 20-25 %.

Lateksimuodossa olevien butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopo-lymeerien ristisidonta-aste riippuu olennaisesti niiden valmistukseen käytetyn ketjunrajoittimen luonteesta ja sen painosuhteesta käytettyyn monomeeriseokseen. Se on sitä korkeampi, muitten seikkojen 5 58530 ollessa samat, mitä vähemmän tehokas ketjunrajoitin on ja mitä pienempi määrä sitä käytetään.

Ketjunrajoittimet ovat yleensä kloorattuja tai bromattuja hiilivetyjä kuten hiilitetrakloridia, bromoformia, tai alkoyylimerkaptaaneja kuten dodekyylimerkaptaaneja, esimerkiksi tertiododekyylimerkaptaania.

Keksinnön havainollistamiseksi esitetään seuraavat esimerkit.

Esimerkit 1-38

Valmistetaan vesipitoisia päällystysseoksia ja kerrostetaan ilmapyyh- 2 2 käisypäällystimellä 52 g/m painoiselle paperille 20 g/m painoinen kerros, kuiva-aineena ilmaistuna, jokaisesta mainitusta seoksesta.

Näin päällystetty paperi kuivatetaan tunnelikuivurissa 100°C lämpötilassa ja kalanterioidaan sitten ajamalla se kymmenen kertaa perät-täin kahden sylinterin välitse viivapaineessa 80 kg/cm.

Kuivatuksen ja kalanteroinnin jälkeen päällystetty paperi ilmastoidaan 20°C lämpötilassa ilmassa, jonka suhteellinen kosteus on 65 %, minkä jälkeen sen irtoamisvastus kuivana määritetään seuraavasti. Tämä vastus määritetään IGT-kojeella, jonka on suunnitellut "Instutut von Grafische Technik" ja jossa näyte päällystettyä paperia saatetaan kosketukseen väritelan kanssa, jonka näytteeseen kohdistama viiva-paine säädetään valittuun arvoon (tässä tapauksessa arvoon 10 kg/cm) ja jonka nopeus kasvaa kunnes havaitaan, että päällystekerros alkaa irrota. Irtoamisvastuksen kuivana määrää irtoamisen alkua vastaava väritelan viivanopeuden arvo. Käytetään Etablissements Lorilleux Lefranc'in markkinoimaa painoväriä, jonka tunnusnumero on 3804.

Seunaava taulukko 1 esittää kussakin esimerkissä käytetyn lateksin koostumuksen sekä sen valmistuksessa mahdollisesti käytetyn ketjunraj oittimen luonteen.

6 5 8 5 3 0

•H

c cö cö 4-> O.

cö 3 •H φ

Ti E

•H *H

3 O rH

•H O >5 P rH >, •n j* O Ή CÖ Φ ·Η ·Η ”3 ε 3 ό e ε CÖ S -P O 3 3

Ph O CU Ό O O

G Cm Jj o Ph Ph

3 I O ·Η ·Η I o I O

"-3 E rH 4-> E E

-p O -H Ph O O

<1> Ph ·Η Φ Ph Sh

« PO PC Eh PO PQ

aö

Ph aö aö ε 3 vl <L)i cr\cr\cT\CT\-=r.=rroro

0)0 LO LO LO LO LO M3 LO LO

rH Ph 3 >3·Η O -P cö

0* 00 CL

o* 3

f-H

3 aö CÖ Ph

Eh aö aö vl ε i oo -3· -=r -=r .=j- -=r

Oh O

Oh-H

cö cö PC O.

aö

Ph aö aö ε

H

3 0) <D C'-t'-c— f-(\Jc\)roro •H ro ro ro ro ro ro .=3- Ό O cö 3 o -H 3 cö m a

LO O CT\ CO

rH CM CM ΓΟ

σ> I I I I

I O Ό rH CM O rH

i—I CM i—! i—I CM CM ΓΟ ΓΟ

•H P -P -P Ή .p ·Η -P

·Η ·Η ·Η Ρ* ·Η Ρ* ·Η 33333333 ΦΦΦΦΦΦΦΦ εεεεεεεε Η ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η

WWWWCPWWW

ωωωωωωωω 7 58530

Kaikkia esimerkkejä vastaavien päällystysseosten kiinteät ainesosat ja niiden painomäärät ovat seuraavat:

Kaoliinia ion

Natriumfosfaattia 0,1

Butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeerig 12 Päällystysseosten pH asetetaan arvoon 8,5 lisäämäilä ammoniakkia. Niiden kuiva-ainepitoisuus asetetaan arvoon 60 paino-#.

Seuraavissa taulukoissa 2, 3> **, 5 ja 6 on esitetty jokaisen esimerkin kohdalta ketjunrajoittimen painomäärä suhteessa siihen monomeeriseokseen, jota on käytetty vastaavan butadieenin ja karboksyloidun styreenin kopolymeerin lateksin valmistukseen, tämän kopolymeerin uutto-jäännös ja turpoamiskerroin sekä päällystetyn paperin irtoamisvastus kuivana.

8 58530 σ\ cm 3- o m LTv rO ro

LO

c— oo o -3· co « LO ro .3·

rH

o LO rH oo 3-

C^- " VO CM LO

I—i

LO

CM <—I -3- VO

vo *> r— cm vo

I—I

LO i—I <X> CM CM

r— cm vo to ¢---3- σν to

3- « OO I—I LO

CM O

o iti

3 O

H to OO VO VO

3 ro * oo rH -=r cö o

EH

LO

cm r-t 1—I

CM *» OV rH -3" o

rH O vo VO O

σ\ ro 3)

Sh cl)

Äö C

at) '-'Π) H *% > '—r Ή C 3 •HO ^ G 3c!

MB ia -H

M ·Η O a

Sh -P Sh 3 o -p m tn -p B ·η :0 d) w •HO C M Cö ω ·ο C m >

Cd 0) 3) ·Η CO r—

Sh Sö S ·Η ^

C ·ο> cd E <U

3 O O <0 M

•1-3 -p Oi O ''r

-P ^ -P Sh -P E

O) %% 3 3 Sh O

« ^ S3 EH M w 9 58530

LTV LO OO O O

ιΗ LTV KV KV

V

-3- 3- 3- σν 3·

I—I VO Oj LTV

KV LH O -3 3"

H « t— OJ VO

KV

cvj kv Lfv cvi co

H f— OJ VO

KV

0 X 3 r\J 3- OV o

3 r-l OO r—I LO

1 -1 3 cd E-11 o η σν t- cvj rH CO rH 3- (3 O VO VO o

ON KV

xd β cd

xd C

:cd r-v cd ε %% > ·Η β β •H Φ ^ β Λί ε ** ·η

Jsi ·Η w o CO

β -P β 3

O -P CQ β *P

S -H :o Φ ro •HO β X cd ro *i-j β ro > ω cd χΰ *h ro β xd ε -h x β ‘h cd ε α> 3 o o 3 ro •Γ-j 4-> Qi O ^ p ^ -p β -p ε Φ 6¾ 3 3 β ϋ « β) EH ΙΗ —' . ; ·,- ίο 5 8 5 30

LO

o c\j -=r m o r\j « 10 ro

iH

co i—{ -n* r—i co ή vo ro -=r lo oo f- h -=r -=r

rH »> t— C\J VO

o -n~ o

Of- LO rH CO -ΞΧ

i—I "CO rH LO

X O

3

r—I

3 cti

EH

LO

VO C\J rH OJ

rH « CO i—I ^3*

O

rH O VO VO O

co ro xti ?H Cti

:cti C

:cti r^· cti E *ä >

v—' »H

C 3

•H CD ^ C X

ϋ E fcS. -H

^ -H —' O CO

U -P U 3

CD O CO U -P

E ·Η :θ (D co •ho c λ; cti CO -ro C CO > LO Cti ’-cti *H CO , -—-

tn :cti E -H X

C "1-3 Cti E Φ

3 O O Cti CO

•r-J -p O, O O.

-P r-v JJ> JL, -PE

J) N 3 3 O O

« - Γ3 Eh M w * * · 11 5 85 30

σ\ (M MD O IA

cm la a a

LA

i—I i—I CO

OD « MD IA A

CM i—I

0 f- ia -=r σ\ cm

C\J « MD CM -=T

1 1

LA

MD CM O MD LA

CM « t— CM -=T

I—I

LA rH MD CM CM

CM [— CM LA

LA

LA

0 p- c~- -=r ca oo ^ CM «CO rH -=r X o 3 1 -1 3

3 O

En A LA C— LO MD

A « CO f—I -=T

O

LT\

CM CM O -3- CM

CM « OH i—I A

O

r-H O LA IA O

CM CA A

xd

Sh CÖ

Xd G

xd ^3 E ** >

v—^ »H

G 3 •HO) -—'fis*!

J* E Vi. -H

X -H —' O CO

Sh -P Sh 3

0) -P W Sh P

£ ·Η :θ Φ M

•HO G X 3 ra G ra > ω 3 xd ·η ra h-'

Sh xd E ·η λ G #ro 3 Ed) 3 o o 3 ra •f—} P O· O ''h.

P ^ P Sh P E

0) VL 3 3 Sh O

« H-H- 3> Eh M '—1 58530

CO C\J O O KO

KN KO ΙΌ LO

LO

f- t" -=J- 00 OJ

m ·> KO CM KO

i—I

O

Ko m σκ Ko oj m ·> vo cki c^- )—i in in oj -a- oj m « c— oj co i—i -=r rH O rH o m co oj co m m f— in on oo

KO m CO rH KO

o 0 x 3

rH O

01 oj in o t— oj

rt m * on rH KO

Eh o in

rH OJ OJ n KO

n « σκ «H n

CD

O O t— KO o n on -a- KÖ

Sh CO

:rt G

ÄÖ r~> Oj E us. > •w ·Η C 3

•H rt r-v G

X £ *«. «rt

X ·Η o M

G -P G 3 a> -p ra g -p H ·η ίο rt ra •HO CX rt ra -i-D e ra > ω rt κο ·η n rv

G ko E -h X

C -n, CO E

3 o o rt ra rj .p n o ^

j-> -p tn jp E

Φ 3 3 En O

X ZD El M --- 58530 13

Esimerkit 5, 6, 12, 13, 18, 25» 31 ja 35 ovat keksinnön mukaisia.

Muut esimerkit on annettu vertailua varten.

Todetaan, että kopolymeerin koostumuksen ollessa annettu, ne lateksit, joilla saadaan ne vesipitoiset seokset, jotka johtavat päällystettyyn paperiin, jonka irtoamisvastus kuivana on paras, ovat ne, joita on käytetty keksinnön mukaisissa esimerkeissä, so. ne, joiden uutto-jäännös on 70-80 % ja turpoamiskerroin 20-25 %.

Claims (4)

14 58530

1. Vattenhaltig komposition för beläggning av tryckpapper och -kartong, vilken komposition säsom huvudsaklig filmbildande material innehäller en vattenlatex av en kopolymer av butadien och en karboxy-lerad styren, som bestär av 30-45 vikt-? butadien, 45-65 vikt-? styren och 2-10 vikt-? av ätminstone en eteniskt omättad karboxylsyra, kännetecknad av att nämnda kopolymer har en bestämd för-nätningsgrad, som uttryckt säsom i kloroform bestämd extraherings-äterstod uppgär tili 70-Ö0 ? och säsom likasi i kloroform bestämd svällningsgrad uppgär tili 20-25 ?.

1. Vesipitoinen seos painopaperien ja -kartonkien päällystystä varten, joka seos pääasiallisena kalvoamuodostavana aineksena sisältää butadieenin ja karboksyloidun styreenin sellaisen kopoly-meerin vesi-lateksia, joka koostuu 30-45 paino-?:sta butadieenia, 45-65 paino-?:sta styreeniä ja 2-10 paino-?:sta ainakin yhtä eteeni-sesti tyydyttämätöntä karboksyylihappoa, tunnettu siitä, että mainitulla kopolymeerillä on määrätty verkkoutumisaste, joka lausuttuna kloroformissa määritettynä uuttojäännöksenä on 70-80 ? ja samoin kloroformissa määritettynä turpoamiskertoimena on 20-25 ?.

2. Komposition enligt patentkravet 1, kännetecknad av att mängden karboxylsyra i kopolymeren uppgär tili 3-6 vikt-?.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että karboksyylihapon määrä kopolymeerissä on 3-6 paino-?.

3. Komposition enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att karboxylsyran är vald ur den grupp, som bestär av akryl-syra, metakrylsyra, itakonsyra och fumarinsyra.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että karboksyylihappo on valittu ryhmästä, jonka muodostavat akryylihappo, metakryylihappo, itakonihappo ja fumariinihappo.

4. Paperi tai kartonki, tunnettu siitä, että se on päällystetty jonkin patenttivaatimusten 1-3 mukaisella seoksella.

4. Papper eller kartong, kännetecknad av att det eller den är belagd med en komposition enligt nägot av patentkraven 1-3.