WO2007033930A1 - Paper coating materials comprising terpinolene-containing binder for curtain coating processes - Google Patents

Paper coating materials comprising terpinolene-containing binder for curtain coating processes Download PDF

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WO2007033930A1
WO2007033930A1 PCT/EP2006/066340 EP2006066340W WO2007033930A1 WO 2007033930 A1 WO2007033930 A1 WO 2007033930A1 EP 2006066340 W EP2006066340 W EP 2006066340W WO 2007033930 A1 WO2007033930 A1 WO 2007033930A1
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monomers
parts
coating
paper
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PCT/EP2006/066340
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Oliver Birkert
Christoph Hamers
Erich Krumbacher
Martin Schachtl
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Basf Se
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    • D21H23/00Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22Addition to the formed paper
    • D21H23/46Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48Curtain coaters
    • DTEXTILES; PAPER
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    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/44Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/46Non-macromolecular organic compounds
    • D21H19/48Diolefins, e.g. butadiene; Aromatic vinyl monomers, e.g. styrene; Polymerisable unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. acrylic acid
    • DTEXTILES; PAPER
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    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/18Reinforcing agents

Definitions

  • the invention relates to a method for coating substrates with paper coating slips, characterized in that
  • the coating is carried out by the curtain coating method
  • the paper coating slip contains an aqueous dispersion of a polymer as binder and this aqueous dispersion is obtainable by emulsion polymerization of free-radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B) , where it is
  • the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) more than 0.1 part by weight to 100 parts by weight of monomers. Furthermore, the invention relates to dispersions which are suitable for such a process.
  • the curtain coating method is a coating method known from the prior art, in which the mass to be coated is coated continuously as a freely falling curtain on a web-shaped carrier.
  • This coating method offers the particular advantage that high coating speeds are possible, but the coatings obtained at the same time have a high quality. For high coating qualities, however, it is necessary that the compositions of the coating compositions are adapted to the requirements of the process.
  • J P-A-2004124312 disclose paper coating slips for the curtain coating process.
  • Paper coating slips are coating compositions which contain as essential constituents binders and pigments. Papers and paperboard are generally coated with such paper coating slips to improve their printability and optical properties such as gloss, whiteness and opacity.
  • the binder in the paper coating slips serves to anchor the individual pigment particles to one another and to the paper surface and thus to form a closed pigment layer.
  • An important property is in particular the stability of the coating against mechanical stresses. Especially in offset printing must a high mechanical stability can be ensured, since the surface is subjected to mechanical stress due to the tack of the printing inks used. Due to the wiping water used in offset printing, this mechanical strength must be guaranteed even when wet.
  • the mechanical resilience of a paper coating is also referred to as pick resistance, the mechanical load capacity in the wet state also as wet pick resistance.
  • mixtures of terpinols and mercapto-group-containing regulators are used in the preparation of the copolymer by emulsion polymerization.
  • the amount of the mercapto-group-containing regulator amounts to a maximum of 2 parts by weight per 100 parts by weight of polymer.
  • the present invention is therefore based on the object of providing paper coating slips which can be coated well in a curtain coating process and which, in the case of this coating process, give papers having good performance properties, in particular a high pick resistance.
  • the aqueous dispersion of the polymer is available by emulsion polymerization and is preferably prepared by emulsion polymerization.
  • the following information on the amount of monomers relate both to the amounts used in the polymerization and, correspondingly, to the content of the monomers in the polymer (in copolymerized form).
  • At least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight of the monomers are the following main monomers, ie. Accordingly, main monomers are used in these amounts in the emulsion polymerization. In the resulting emulsion polymer, the main monomers are then contained in the appropriate amount.
  • the main monomers are selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 carbon atoms, vinylaromatics having up to 20 carbon atoms, Atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 carbon atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
  • (Meth) acrylic acid alkyl esters having a Ci-Cio-alkyl radical such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • mixtures of (meth) acrylic acid alkyl esters are also suitable.
  • Vinyl esters of carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms are e.g. Vinyl laurate, stearate, vinyl propionate, vinyl versatate and vinyl acetate.
  • Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, ⁇ - and p-methylstyrene, ⁇ -butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene.
  • nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile (short (meth) acrylonitrile).
  • the vinyl halides are chloro, fluoro or bromo substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
  • vinyl ethers there are e.g. Vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ether is preferably from 1 to 4 C-containing alcohols.
  • hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two olefinic double bonds may be mentioned ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
  • Preferred main monomers are C 1 -C 10 -alkyl (meth) acrylates, vinylaromatics, in particular styrene, hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene, ethylenically unsaturated nitriles, in particular (meth) acrylonitrile and any desired mixtures of these main monomers.
  • mixtures of main monomers which necessarily contain aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene.
  • the content of such monomers is preferably at least 10, preferably at least 30, particularly preferably at least 40,% by weight, based on the total sum of all monomers.
  • Particularly suitable are mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) and vinylaromatics (in particular styrene), mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) with (meth) acrylonitrile) or mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) ) with vinyl aromatics (styrene) and meth (acrylonitrile).
  • the weight ratio of aliphatic hydrocarbons (in particular butadiene) to the total of vinyl aromatics (in particular styrene) and (meth) acrylonitrile in particular 10:90 to 90:10, in particular 20:80 to 80:20.
  • the polymer may contain other monomers, e.g. Monomers with carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups. Preferred are carboxylic acid groups. Called e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid or mixtures of these monomers; In particular, mixtures of itaconic acid and (meth) acrylic acid are suitable. Such monomers with acid groups, in particular carboxylic acid groups, can be present in the polymer in particular in amounts of from 0.05 to 10% by weight.
  • hydroxyl-containing monomers in particular Ci-Cio-hydroxyalkyl (meth) acrylates, or amides such as (meth) acrylamide.
  • the polymer contains at least 0.1% by weight, in particular at least 0.3% by weight, of further monomers, in particular monomers with acid groups (see above).
  • the proportion of the further monomers is generally less than 20% by weight, in particular less than 10% by weight.
  • Preferred polymers are composed of:
  • the polymers are produced in a preferred embodiment by emulsion polymerization, which is therefore an emulsion polymer.
  • the preparation may be e.g. also by solution polymerization and subsequent dispersion in water.
  • ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers are used as surface-active compounds, preferably emulsifiers are used.
  • the surface-active substance is usually used in amounts of from 0.1 to 40% by weight, preferably in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized.
  • Water-soluble initiators for emulsion polymerization are e.g. Ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric acid, e.g. Sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides, e.g. tert-butyl hydroperoxide.
  • red-ox reduction-oxidation
  • the amount of initiators is generally 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
  • the emulsion polymerization is generally carried out at 30 to 130, preferably 50 to 100 0 C.
  • the polymerization medium can consist of water only, as well as mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used.
  • the emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure.
  • the feed process in which one submits a portion of the polymerization, heated to an elevated temperature, polymerized and then the remainder of the polymerization mixture, usually via a plurality of spatially separate feeds, one or more of which contain the monomers in pure or in emulsified form, continuous, stepwise or with the addition of a concentration gradient while maintaining the polymerization of the polymerization zone supplies.
  • a plurality of spatially separate feeds one or more of which contain the monomers in pure or in emulsified form, continuous, stepwise or with the addition of a concentration gradient while maintaining the polymerization of the polymerization zone supplies.
  • the manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerization temperature. Preferably, a part is initially charged and the remainder supplied according to the consumption of the polymerization.
  • polymerization regulators A) and B can be presented in the polymerization or during the polymerization, for. B. continuous loan or in individual portions, are fed; A combination of these measures is also possible, a preferred embodiment being that described in DE-A-10046930.
  • To remove the residual monomers is usually after the end of the actual emulsion polymerization, ie added after a conversion of the monomers of at least 95%, initiator.
  • the individual components can be added to the reactor in the feed process from above, in the side or from below through the reactor bottom.
  • aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%.
  • the polymers obtainable by the process according to the invention generally have a weight-average particle diameter below 1000 nm.
  • the dw value of the particle size is defined as usual as the weight average particle size as determined by means of an analytical ultracentrifuge according to the method of W. Scholtan and H. Lange, Kolloid-Z. and Z.-Polymere 250 (1972) pages 782 to 796.
  • Ultracentrifuge measurement provides the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen how many percent by weight of the particles have a diameter equal to or below a certain size.
  • the weight-average particle diameter is preferably less than 150 nm, in particular less than 130 nm, particularly preferably less than 120 nm and very particularly preferably less than 100 nm and in a particularly preferred embodiment less than 90 nm; it is preferably greater than 40 nm or greater than 60 nm.
  • Methods for adjusting the polymer particle size of an aqueous polymer dispersion are known from the prior art.
  • the emulsion polymerization is carried out to adjust a defined polymer particle size by the seed latex method or in the presence of a seed latex prepared in situ. Methods for this are known and can be taken from the prior art (see EP-B 40419 and ⁇ ncyclopedia of Polymer Science and Technology ', Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York 1966, p. 847).
  • the emulsion is carried out according to the invention in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B).
  • Regulator A is selected from the group of hydrocarbon compounds comprising Compounds that form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom. These are compounds which either have a 1, 4 pentadiene structure of the formula A1) with one or two hydrogen atoms on the C3 atom (average C atom in the formula below)
  • the vertical bars indicate open valences without, however, providing any information about the stereochemistry of the double bonds.
  • the open valences may be saturated with hydrogen, an alkyl group or a phenyl group, or any two open valencies may form a 5- or 6-membered carbocycle.
  • Valences on two carbon atoms linked together via a double bond together with the carbon atoms of the double bond may represent a phenyl ring.
  • Examples of compounds of the formula A1) are 1, 4 dihydrobenzene, ⁇ -terpinene, terpinene nolenium and norbornadiene ⁇ lonone.
  • Examples of compounds of the formula A29 are 1,3-cyclohexadiene, ⁇ -terpinene and ⁇ -phellandrene.
  • Preferred compounds A) are compounds of the formula A1). Particular preference is given to terpinolene ((4- (2-propylidene) -1-methylcyclohex-1-ene). Terpinolene has the formula:
  • the amount of regulator A) in the process according to the invention is from 0.01 to 1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers; more preferably, the amount is at least 0.02 parts by weight, most preferably at least 0.05 parts by weight, it is preferably at most 0.4 parts by weight.
  • the amount of regulator A) in a preferred embodiment is 0.02 to 0.4 and in a most preferred embodiment 0.05 to 0.3 parts by weight.
  • Regulator B is a compound with a mercapto group (SH group).
  • Suitable compounds B) are C 4 -Ci ⁇ -
  • Alkylmercaptans such as n-hexylmercaptan, n-octylmercaptan, tert-octylmercaptan, n-decylmercaptan, n-dodecylmercaptan, tert-dodecylmercaptan, n-hexadecylmercaptan and stearylmercaptan called.
  • tert-dodecylmercaptan is particularly preferred.
  • the amount of the polymerization regulator B) is greater than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers, the amount of B) is preferably greater than 0.5 parts by weight, more preferably greater than 1.0 parts by weight or greater than 1 , 2 parts by weight and most preferably more than 2 parts by weight; the amount is in particular not greater than 5 parts by weight, or not greater than 4 or 3.5 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
  • Suitable for the process according to the invention are aqueous dispersion of a polymer obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at
  • the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) is more than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers and the weight average particle size of the dispersed polymer particles is less than 120, especially less than 100 nm ,
  • aqueous dispersion of a polymer which is obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at A) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom, and
  • the paper coating slips contain the above-described aqueous dispersion of the polymer as a binder.
  • paper coating slips which contain pigments are particularly suitable.
  • Paper coating slips contain as an essential ingredient further pigments, in particular white pigments such as barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfoaluminate, kaolin, talc, titanium dioxide, chalk or coating Clay, and organic pigments, eg. B. luster pigments may be included.
  • white pigments such as barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfoaluminate, kaolin, talc, titanium dioxide, chalk or coating Clay
  • organic pigments eg. B. luster pigments may be included.
  • the paper coating slips contain the above polymer, in particular in amounts of 1 to 50 parts by weight (solid, without water), more preferably 2 to 30 parts by weight and most preferably from 3 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of pigment.
  • the paper coating composition may contain other ingredients.
  • the solids content of the paper coating slip is preferably between 30 and 80% by weight, in particular between 40 and 75% by weight, particularly preferably between 50 and 75% by weight.
  • the extensional viscosity of the paper coating slip, z. B. by the addition of thickener in particular to values of 1 to 1000 Pas, measured by the CaBER method at a Hencky strain between 1 and 15; more preferably values between 5 and 500 Pas, with a Hencky strain between 1 and 12 and very particularly preferably between 10 and 100 Pas, with a Hencky strain of between 1 and 8, as in the older application DE-A- 102004045172.9 described.
  • the shear viscosity (100 rpm Brookfield) of the paper coating slip is preferably less than 5000 mPas, more preferably less than 2000 mPas and most preferably less than 1500 mPas, in particular the shear viscosity is at least 20 mPas.
  • the coating with the paper coating slip takes place by the curtain coating method.
  • the substrate to be coated is, in particular, base paper or cardboard, prepainted papers or cardboard or satin (smoothed, for example by calendering) papers or cardboard.
  • base paper or cardboard prepainted papers or cardboard or satin (smoothed, for example by calendering) papers or cardboard.
  • satin smoothed, for example by calendering
  • paper web a web-shaped carrier (paper web), which is moved according to the coating speed perpendicular or approximately perpendicular to the free-falling curtain of paper to be coated coating.
  • the coating speed is preferably 200 to 2500 meters / second, more preferably 500 to 2000 meters / second.
  • the width of the web-shaped carrier and according to the width of the free-falling curtain is z. B. 1 to 20 meters.
  • the paper coating slip to be coated falls in the form of a curtain on the moving substrate and forms a uniform coating.
  • the coating weight of the paper coating slip on the substrate to be coated is preferably 0.1 to 200 g / m 2, more preferably 0.1 to 50 g / m 2.
  • the paper coating slips which can be used in the process according to the invention are also suitable for other application processes, such as doctor blade application or film compression processes.
  • the coatings obtainable by the process according to the invention are very uniform and show little or no defects.
  • the coating speed is very high.
  • the resulting coated papers have good performance properties, in particular a high wet and dry pick resistance, good printability, especially in the offset process, high rigidity and a good gloss, in particular also print gloss.
  • Synthesis Example 1 (Inventive: 3 TDMK + 0.2 terpinolene) In a polymerization vessel were placed 248 kg of water, 45 kg of a 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution, 1, 5 kg of terpinolene, and 6.8 kg of a 10gew. % sodium persulfate before and heated with stirring to 95 ° C.
  • feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours.
  • feed 1 and the initiator solution (feed 2) were then added over two separate feeds at the same time beginning within 4 h while maintaining the temperature in the polymerization vessel. After completion of the monomer addition, the temperature was maintained for one hour at 95 ° C and then cooled to 90 ° C from. Thereafter, feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours. It was then cooled to RT. Subsequently, 20 kg of a 10 wt .-% sodium hydroxide solution was added.
  • the solids content of the dispersion was 50.4 wt .-%.
  • the light transmission was
  • feed 1 and the initiator solution (feed 2) were then added over two separate feeds at the same time beginning within 4 h while maintaining the temperature in the polymerization vessel. After completion of the monomer addition, the temperature was maintained for one hour at 95 ° C and then cooled to 90 ° C from. Thereafter, feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours. It was then cooled to RT. Subsequently, 20 kg of a 10 wt .-% sodium hydroxide solution was added.
  • the solids content of the dispersion was 50.7 wt .-%.
  • the light transmission was
  • the weight-average particle size D50 was 108 nm.
  • the pH was 6.2 and the glass transition temperature Tg was 6 ° C.
  • Coating paints were produced with these binders and coated on paper with a Curtain Coater 8 curtain coating method). Coating color composition
  • the coating composition (percentages and parts by weight) proposed according to the invention comprises a slurry of calcium carbonates CaCO 3 having a particle size of 2 ⁇ m, which makes up 95% of the slurry (for example Hydrocarb 95 ME available from OMYA, Oftringen, Switzerland) with a dry weight fraction of 77%. and an Amazon Premium clay slurry with a particle size of 2 ⁇ m, which makes up 98% of the slurry (eg Amazon Premium available from Kaolin International) with a dry weight fraction of 74.6%.
  • a slurry of calcium carbonates CaCO 3 having a particle size of 2 ⁇ m which makes up 95% of the slurry (for example Hydrocarb 95 ME available from OMYA, Oftringen, Switzerland) with a dry weight fraction of 77%.
  • Amazon Premium clay slurry with a particle size of 2 ⁇ m which makes up 98% of the slurry (eg Amazon Premium available from Kaolin International) with a dry weight fraction of 74.6%.
  • Binder A is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 1.
  • Binder B is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 2 (for comparison).
  • Binder C is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 3.
  • compositions with the different binders A to C were added as thickener (composition 40 mol% acrylic acid, 60 mol% acrylamide, 44 million molecular weight Mn) and a surfactant, namely an aqueous solution of sodium dialkylsulphosuccinates (Lumitene). DS 3525), available from BASF AG as well as an optical brightener eg Blancophor P available from Bayer AG, Leverkusen, added.
  • thickener composition 40 mol% acrylic acid, 60 mol% acrylamide, 44 million molecular weight Mn
  • a surfactant namely an aqueous solution of sodium dialkylsulphosuccinates (Lumitene).
  • Luitene sodium dialkylsulphosuccinates
  • the pH of the pigmented coating compositions was adjusted to 8.7 by the addition of 10% NaOH.
  • Solids content Coating formulations were adjusted by dilution with water.
  • Brookfield viscosity of Formulations 1-3 was measured using a Brookfield RVT viscometer (available from Brookfield Engineering Laboratories, USA) at room temperature of 25 ° C. For measurement, 600 ml of the dispersion was placed in a 1 liter beaker and the viscosity was measured at a spindle No. 4 at a speed of 100 S " 1 .
  • the coating composition according to Formulations 1 to 3 was coated on a wood-free base paper (basis weight 58 g / m 2) according to the examples given below.
  • the properties of the contained substrates, be it paper or cardboard, were determined by the following test protocols.
  • Paper gloss is measured at an angle of incidence of 75 ° according to DIN 54 502
  • the particle size of the dispersions was determined in accordance with DIN ISO 13321. IGT - pick resistance
  • the pick resistance was determined according to ISO 3 783 with an IGT tester.
  • the specific volume was determined according to DIN EN 20 534.
  • the glass transition temperature of dispersion films was determined according to DIN ISO 53765.
  • the test device includes a MZ II Printability tester, a test-pattern inking roller, metal pressure discs each 40 mm wide, a dispenser with 0.01 ml can be dosed and another order pipette can be dosed with the 0.001 ml and Lang horrprobenenlie and a stopwatch.
  • the ink used was Novavit 4F 713 Cyan (Kat & Ehinger). From the papers to be tested, samples having a size of 240 mm are cut to 46 mm in the longitudinal direction. Samples are stored separately in a climate room for at least 15 hours prior to testing.
  • the device is turned on, wherein 0.3 ml of the ink is added to one of the inking rollers and then a run of 1 minute takes place. Then a thrust washer is inserted into a designated holder and inked for 30 seconds. For each additional pressure disk, 0.03 ml of the ink is applied to the inking roller, followed by a 30 second run before staining.
  • the colored inking roller can only be used for a certain period of time.
  • the paper strip is stretched on a print sample carrier and placed in the channel all the way to the right printing unit.
  • the inked printing plate On the right printing core, the inked printing plate is placed and with the operation of the start button, the start of the printing process. If the coverage is not achieved with the above listed ink quantity, the amount of ink and its supplement should be increased to 0.4, 0.04, 0.5 and 0.05 ml, respectively. Only when the cover point is reached with the paper strip, the test is continued.
  • the print sample carrier is brought to the starting position with the printed paper strip. It is important to ensure that the strip is not with Touches fingers or other objects. After a specified period of time, typically 10 seconds, the printing process is restarted without replacing the pressure disk. This is repeated a total of five times.
  • the plucking on the printed side of the paper strip is visually inspected. If plucking does not occur after six printing operations, the determination of the plucking tendency at longer intervals, e.g. Continued for 20 s or 30 s.
  • the used pressure discs and the inking rollers are each cleaned with heavy fuel before the next use and then dried with a cotton cloth. The result obtained (passes to fail) is expressed in number of times until the first picking occurs.
  • the roughness of the coated substrates was determined by means of a Parker PrintSurf roughness tester.
  • a sample of coated paper is clamped between a Cork-Melinex plate and a measuring head at a pressure of 1,000 kPa.
  • Compressed air is applied to the substrate at a defined pressure of 400 kPa and then the air leakage between the measuring head and the paper surface is measured.
  • High air leakage indicates high paper roughness of the coated substrate, be it paper or cardboard.
  • the coating weight of the coating substrate to be spread on the substrate was determined by the volume flow of the coating curtain through a curtain coating die nozzle, the paper web speed, the density of the coating composition and the width of the coated substrate at each application run certainly.
  • the coated substrates were then calendered with a Janus calender (Voith) under the following conditions:
  • Formulation 1 with the binder A was applied to a wood-free, 58 g / m 2 heavy base paper by simple curtain coating on this substrate.
  • the Coating weight per side is 15 g / m 2 at a substrate web speed of 1,000 m / min.
  • Formulation 2 of the coating composition with Binder B was applied to a woodfree, 58 g / m 2 substrate by simple curtain coating on both sides of its surface at a coating weight of 15 g / m 2 per side at a web speed of 1,000 m / min.
  • the coating composition according to Formulation 3 with binder C was also applied to a wood-free, 58 g / m 2 heavy substrate by means of simple Vorhangstrei- chen on its surface.
  • the application weight was 15 g / m 2 per side at a paper speed of 1,000 m / min.
  • the coated substrates coated according to Examples 1 to 3 and subsequently calendered under the above operating parameters had the following properties:
  • Examples 1 and 3 according to the invention show better dry and wet plucking and improved offset printability.

Abstract

Disclosed is a method for coating substrates with paper coating materials. Said method is characterized in that the coating process is performed using curtain coating while the paper coating material contains an aqueous polymer dispersion as a binder, said aqueous dispersion being obtained by emulsion-polymerizing radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B). A) represents a compound selected among hydrocarbons which form a pentadienyl radical or 1-phenyl allyl radical when a hydrogen atom is abstracted while B) represents a compound comprising a mercapto group. A) amounts to 0.01 to 1 parts by weight while B) amounts to more than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.

Description

Papierstreichmassen mit Terpinolen-haltigem Bindemittel für VorhangstreichverfahrenPaper coating slips with terpinolene-containing binder for curtain coating
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Papierstreichmassen, dadurch gekennzeichnet, dassThe invention relates to a method for coating substrates with paper coating slips, characterized in that
die Beschichtung durch das Vorhangstreichverfahren (curtain coating) erfolgt, die Papierstreichmasse eine wässrige Dispersion eines Polymeren als Bindemit- tel enthält und diese wässrige Dispersion erhältlich ist durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), wobei es sich beithe coating is carried out by the curtain coating method, the paper coating slip contains an aqueous dispersion of a polymer as binder and this aqueous dispersion is obtainable by emulsion polymerization of free-radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B) , where it is
A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden und B) um eine Verbindung mit einer MercaptogruppeA) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom and B) a compound having a mercapto group
handelt und die Menge von A) 0,01 bis 1 Gew. Teil und von B) mehr als 0,1 Gew. Tei- Ie auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt. Weiterhin betrifft die Erfindung Dispersionen, die für ein derartiges verfahren geeignet sind.and the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) more than 0.1 part by weight to 100 parts by weight of monomers. Furthermore, the invention relates to dispersions which are suitable for such a process.
Das Vorhangstreichverfahren ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Beschich- tungsverfahren, bei dem die zu beschichtende Masse als frei fallender Vorhang konti- nuierlich auf einen bahnförmigen Träger beschichtet wird. Dieses Beschichtungsver- fahren bietet insbesondere den Vorteil, dass hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten möglich sind, die erhaltenen Beschichtungen aber gleichzeitig eine hohe Qualität haben. Für hohe Beschichtungsqualitäten ist es jedoch erforderlich, dass die Zusammensetzungen der Beschichtungsmassen an die Erfordernisse des Verfahrens angepasst werden.The curtain coating method is a coating method known from the prior art, in which the mass to be coated is coated continuously as a freely falling curtain on a web-shaped carrier. This coating method offers the particular advantage that high coating speeds are possible, but the coatings obtained at the same time have a high quality. For high coating qualities, however, it is necessary that the compositions of the coating compositions are adapted to the requirements of the process.
Aus den deutschen Patentanmeldungen DE-A-102004045172.9 und DE-A-From the German patent applications DE-A-102004045172.9 and DE-A-
102004045171.0 und J P-A-2004124312 sind Papierstreichmassen für das Vorhang- beschichtungsverfahren bekannt.102004045171.0 and J P-A-2004124312 disclose paper coating slips for the curtain coating process.
Papierstreichmassen sind Beschichtungsmassen, welche als wesentliche Bestandteile Bindemittel und Pigmente enthalten. Papiere und Karton werden zur Verbesserung ihrer Bedruckbarkeit und ihrer optischen Eigenschaften wie Glanz, Weiße und Opazität im allgemeinen mit derartigen Papierstreichmassen beschichtet. Das Bindemittel in den Papierstreichmassen dient dazu, die einzelnen Pigmentteilchen untereinander und auf der Papieroberfläche zu verankern und somit eine geschlossene Pigmentschicht zu bilden. Eine bedeutende Eigenschaft ist insbesondere die Stabilität der Beschichtung gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Insbesondere beim Offset-Druck muss eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet sein, da die Oberfläche aufgrund der Zügigkeit (Tack) der verwendeten Druckfarben mechanisch sehr stark beansprucht wird. Aufgrund des beim Offset-Druck verwendeten Wischwassers muss diese mechanische Festigkeit auch im feuchten Zustand gewährleistet sein. Die mechanische Be- lastbarkeit einer Papierbeschichtung wird auch als Rupffestigkeit, die mechanische Belastbarkeit im feuchten Zustand auch als Nassrupffestigkeit bezeichnet.Paper coating slips are coating compositions which contain as essential constituents binders and pigments. Papers and paperboard are generally coated with such paper coating slips to improve their printability and optical properties such as gloss, whiteness and opacity. The binder in the paper coating slips serves to anchor the individual pigment particles to one another and to the paper surface and thus to form a closed pigment layer. An important property is in particular the stability of the coating against mechanical stresses. Especially in offset printing must a high mechanical stability can be ensured, since the surface is subjected to mechanical stress due to the tack of the printing inks used. Due to the wiping water used in offset printing, this mechanical strength must be guaranteed even when wet. The mechanical resilience of a paper coating is also referred to as pick resistance, the mechanical load capacity in the wet state also as wet pick resistance.
Die bisher bei Vorhangstreichverfahren erreichte Rupffestigkeit der beschichteten Papiere ist noch nicht ausreichend.The Rupffestigkeit of the coated papers achieved so far in curtain coating is not yet sufficient.
Papierstreichmassen, welche Styrol/Butadien-Copolymerisate als Bindemittel enthalten sind z. B. aus DE-A-10046930, DE-A-10148497, DE-A-10148494, DE-A-10148496, DE-A-1014851 1 und EP-A-496925 bekannt. Insbesondere in der vorstehenden EP -A- 496925 und DE-A-10046930 werden bei der Herstellung des Copolymerisats durch Emulsionspolymerisation Mischungen von Terpinolen und Mercapto-gruppen enthaltenden Reglern verwendet. Die Menge des Mercapto-gruppen enthaltenden Reglers beträgt dabei maximal 2 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Polymer.Paper coating slips containing styrene / butadiene copolymers as binders z. From DE-A-10046930, DE-A-10148497, DE-A-10148494, DE-A-10148496, DE-A-1014851 1 and EP-A-496925. In particular in the above EP-A-496925 and DE-A-10046930, mixtures of terpinols and mercapto-group-containing regulators are used in the preparation of the copolymer by emulsion polymerization. The amount of the mercapto-group-containing regulator amounts to a maximum of 2 parts by weight per 100 parts by weight of polymer.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Papierstreichmassen zur Verfügung zu stellen, welches sich im Vorhangstreichverfahren gut beschichten lassen und bei diesem Beschichtungsverfahren Papiere mit guten anwendungstechnischen Eigenschaften, insbesondere einer hohen Rupffestigkeit, ergeben.The present invention is therefore based on the object of providing paper coating slips which can be coated well in a curtain coating process and which, in the case of this coating process, give papers having good performance properties, in particular a high pick resistance.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden. Gefunden wurden auch Polymerdispersionen und Papierstreichmassen, welche sich für diese Verfahren eignen.Accordingly, the method defined above was found. Polymer dispersions and paper coating slips which are suitable for these processes have also been found.
Die wässrige Dispersion des Polymeren ist erhältlich durch Emulsionspolymerisation und wird vorzugsweise durch Emulsionspolymerisation hergestellt.The aqueous dispersion of the polymer is available by emulsion polymerization and is preferably prepared by emulsion polymerization.
Die nachfolgenden Angaben über die Menge der Monomeren beziehen sich sowohl auf die bei der Polymerisation eingesetzten Mengen als auch entsprechend auf den Gehalt der Monomeren im Polymer (in einpolymerisierter Form).The following information on the amount of monomers relate both to the amounts used in the polymerization and, correspondingly, to the content of the monomers in the polymer (in copolymerized form).
Bei mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% der Monomere handelt es sich um nachstehende Hauptmono- mere, d.h. entsprechend werden bei der Emulsionspolymerisation Hauptmonomere in diesen Mengen eingesetzt. Im erhaltenen Emulsionspolymerisat sind die Hauptmonomeren dann in der entsprechenden Menge enthalten.At least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight of the monomers are the following main monomers, ie. Accordingly, main monomers are used in these amounts in the emulsion polymerization. In the resulting emulsion polymer, the main monomers are then contained in the appropriate amount.
Die Hauptmonomeren sind ausgewählt aus Ci-C2o-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C- Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C- Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren.The main monomers are selected from C 1 -C 20 -alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 carbon atoms, vinylaromatics having up to 20 carbon atoms, Atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 carbon atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
Zu nennen sind z.B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem Ci-Cio-Alkylrest, wie Methyl- methacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.These include, for example, (Meth) acrylic acid alkyl esters having a Ci-Cio-alkyl radical, such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.In particular, mixtures of (meth) acrylic acid alkyl esters are also suitable.
Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z.B. Vinyllaurat, -stearat, Vi- nylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat.Vinyl esters of carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms are e.g. Vinyl laurate, stearate, vinyl propionate, vinyl versatate and vinyl acetate.
Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, α- und p-Methylstyrol, α-Butyl- styrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril (kurz (Meth)acrylnitril).Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, α- and p-methylstyrene, α-butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene. Examples of nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile (short (meth) acrylonitrile).
Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.The vinyl halides are chloro, fluoro or bromo substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
Als Vinylether zu nennen sind z.B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether. Bevorzugt wird Vinylether von 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen.As vinyl ethers, there are e.g. Vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ether is preferably from 1 to 4 C-containing alcohols.
Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren und Chloropren genannt.As hydrocarbons having 2 to 8 carbon atoms and one or two olefinic double bonds may be mentioned ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
Bevorzugte Hauptmonomere sind Ci-Cio-Alkyl(meth)acrylate, Vinylaromaten, insbesondere Styrol, Kohlenwasserstoffe mit 2 Doppelbindungen, insbesondere Butadien, ethylenisch ungesättigte Nitrile, insbesondere (Meth)acrylnitril und beliebige Gemische dieser Hauptmonomeren.Preferred main monomers are C 1 -C 10 -alkyl (meth) acrylates, vinylaromatics, in particular styrene, hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene, ethylenically unsaturated nitriles, in particular (meth) acrylonitrile and any desired mixtures of these main monomers.
Besonders bevorzugt sind Gemische von Hauptmonomeren, die zwingend aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 2 Doppelbindungen, insbesondere Butadien, enthalten. Der Gehalt an derartigen Monomeren ist vorzugsweise mindestens 10, vorzugsweise mindestens 30, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew. %, bezogen auf die Gesamt- summe aller Monomeren.Particular preference is given to mixtures of main monomers which necessarily contain aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds, in particular butadiene. The content of such monomers is preferably at least 10, preferably at least 30, particularly preferably at least 40,% by weight, based on the total sum of all monomers.
In Betracht kommen insbesondere Mischungen von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 Doppelbindungen (insbesondere Butadien) und Vinylaromaten (insbesondere Styrol), Mischungen von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 Doppelbindungen (insbesondere Butadien) mit (Meth)acrylnitril) oder Mischungen von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 Doppelbindungen (insbesondere Butadien) mit Vinylaromaten (Styrol) und Meth(acryl)nitril. Bei den Gemischen beträgt das Gewichtsverhältnis von aliphatischen Kohlenwasserstoffen (insbesondere Butadien) zur Gewichtssumme aus Vinylaromaten (insbesondere Styrol) und (Meth)acrylnitril insbesondere 10:90 bis 90:10, insbesondere 20:80 bis 80:20.Particularly suitable are mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) and vinylaromatics (in particular styrene), mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) with (meth) acrylonitrile) or mixtures of aliphatic hydrocarbons having 2 double bonds (in particular butadiene) ) with vinyl aromatics (styrene) and meth (acrylonitrile). For the mixtures, the weight ratio of aliphatic hydrocarbons (in particular butadiene) to the total of vinyl aromatics (in particular styrene) and (meth) acrylonitrile in particular 10:90 to 90:10, in particular 20:80 to 80:20.
Neben den Hauptmonomeren kann das Polymer weitere Monomere enthalten, z.B. Monomere mit Carbonsäure, Sulfonsäure oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt sind Carbonsäuregruppen. Genannt seien z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itacon- säure, Maleinsäure oder Fumarsäure oder Mischungen dieser Monomeren; insbesondere sind Mischungen von Itaconsäure und (Meth)acrylsäure geeignet. Derartige Mo- nomere mit Säure-, insbesondere Carbonsäuregrupen können insbesondere in Mengen von 0,05 bis 10 Gew. % im Polymer enthalten sein.In addition to the major monomers, the polymer may contain other monomers, e.g. Monomers with carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups. Preferred are carboxylic acid groups. Called e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid or mixtures of these monomers; In particular, mixtures of itaconic acid and (meth) acrylic acid are suitable. Such monomers with acid groups, in particular carboxylic acid groups, can be present in the polymer in particular in amounts of from 0.05 to 10% by weight.
Weitere Monomere sind z.B. auch Hydroxylgruppen enthaltende Monomere, insbesondere Ci-Cio-Hydroxyalkyl(meth)acrylate, oder Amide wie (Meth)acrylamid.Other monomers are e.g. also hydroxyl-containing monomers, in particular Ci-Cio-hydroxyalkyl (meth) acrylates, or amides such as (meth) acrylamide.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Polymer mindestens 0,1 Gew. % insbesondere mindestens 0,3 Gew. % weitere Monomere, insbesondere Monomere mit Säuregruppen, (siehe oben).In a preferred embodiment, the polymer contains at least 0.1% by weight, in particular at least 0.3% by weight, of further monomers, in particular monomers with acid groups (see above).
Der Anteil der weiteren Monomeren ist im allgemeinen kleiner 20 Gew. %, insbesondere kleiner 10 Gew. %.The proportion of the further monomers is generally less than 20% by weight, in particular less than 10% by weight.
Alle Gew. % Angaben sind auf das Polymer bezogen.All wt.% Information is based on the polymer.
Bevorzugte Polymere sind zusammengesetzt aus:Preferred polymers are composed of:
10 bis 100 Gew. % Butadien10 to 100% by weight of butadiene
10 bis 70 Gew. % Styrol10 to 70% by weight of styrene
0 bis 30 Gew. % C1 bis C20 Alkyl (meth) acrylate 0 bis 20 Gew. % (Meth)acrylnitril0 to 30% by weight of C1 to C20 alkyl (meth) acrylates 0 to 20% by weight of (meth) acrylonitrile
0 bis 20 Gew. % weitere Monomere0 to 20% by weight of other monomers
Die Herstellung der Polymere erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform durch E- mulsionspolymerisation, es handelt sich daher um ein Emulsionspolymerisat.The polymers are produced in a preferred embodiment by emulsion polymerization, which is therefore an emulsion polymer.
Die Herstellung kann jedoch z.B. auch durch Lösungspolymerisation und anschließende Dispergierung in Wasser erfolgen.However, the preparation may be e.g. also by solution polymerization and subsequent dispersion in water.
Bei der Emulsionspolymerisation werden ionische und/oder nicht -ionische Emulgato- ren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen verwendet, vorzugsweise werden Emulgatoren verwendet. Die grenzflächenaktive Substanz wird üblicherweise in Mengen von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew. %, bezogen auf die zu polymerisieren- den Monomeren verwendet.In the emulsion polymerization, ionic and / or nonionic emulsifiers and / or protective colloids or stabilizers are used as surface-active compounds, preferably emulsifiers are used. The surface-active substance is usually used in amounts of from 0.1 to 40% by weight, preferably in amounts of from 0.1 to 10% by weight, based on the monomers to be polymerized.
Wasserlösliche Initiatoren für die Emulsionspolymerisation sind z.B. Ammonium- und Alkalimetallsalze der Peroxidischwefelsäure, z.B. Natriumperoxodisulfat, Wasserstoffperoxid oder organische Peroxide, z.B. tert-Butylhydroperoxid.Water-soluble initiators for emulsion polymerization are e.g. Ammonium and alkali metal salts of peroxodisulfuric acid, e.g. Sodium peroxodisulfate, hydrogen peroxide or organic peroxides, e.g. tert-butyl hydroperoxide.
Geeignet sind auch sogenannte Reduktions-Oxidations(Red-Ox)-lnitiator Systeme.Also suitable are so-called reduction-oxidation (red-ox) -lititiator systems.
Die Menge der Initiatoren beträgt im allgemeinen 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren. Es können auch mehrere, verschiedene Initiatoren bei der Emulsionspolymerisation Verwendung finden.The amount of initiators is generally 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the monomers to be polymerized. It is also possible to use a plurality of different initiators in the emulsion polymerization.
Die Emulsionspolymerisation erfolgt in der Regel bei 30 bis 130, vorzugsweise 50 bis 1000C. Das Polymerisationsmedium kann sowohl nur aus Wasser, als auch aus Mischungen aus Wasser und damit mischbaren Flüssigkeiten wie Methanol bestehen. Vorzugsweise wird nur Wasser verwendet. Die Emulsionspolymerisation kann sowohl als Batchprozeß als auch in Form eines Zulaufverfahrens, einschließlich Stufen- oder Gradientenfahrweise, durchgeführt werden. Bevorzugt ist das Zulaufverfahren, bei dem man einen Teil des Polymerisationsansatzes vorlegt, auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, anpolymerisiert und anschließend den Rest des Polymerisationsansatzes, üblicherweise über mehrere räumlich getrennte Zuläufe, von denen einer oder mehrere die Monomeren in reiner oder in emulgierter Form enthalten, kontinuierlich, stufenweise oder unter Überlagerung eines Konzentrationsgefälles unter Aufrechterhaltung der Polymerisation der Polymerisationszone zuführt. Bei der Polymerisation kann auch z.B. zur besseren Einstellung der Teilchengröße eine Polymersaat vorgelegt werden.The emulsion polymerization is generally carried out at 30 to 130, preferably 50 to 100 0 C. The polymerization medium can consist of water only, as well as mixtures of water and thus miscible liquids such as methanol. Preferably, only water is used. The emulsion polymerization can be carried out both as a batch process and in the form of a feed process, including a stepwise or gradient procedure. Preferably, the feed process, in which one submits a portion of the polymerization, heated to an elevated temperature, polymerized and then the remainder of the polymerization mixture, usually via a plurality of spatially separate feeds, one or more of which contain the monomers in pure or in emulsified form, continuous, stepwise or with the addition of a concentration gradient while maintaining the polymerization of the polymerization zone supplies. In the polymerization, it is also possible, for example for the purpose of better adjustment of the particle size, to introduce a polymer seed.
Die Art und Weise, in der der Initiator im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsi- onspolymerisation dem Polymerisationsgefäß zugegeben wird, ist dem Durchschnittsfachmann bekannt. Es kann sowohl vollständig in das Polymerisationsgefäß vorgelegt, als auch nach Maßgabe seines Verbrauchs im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufenweise eingesetzt werden. Im einzelnen hängt dies von der chemischen Natur des Initiatorsystems als auch von der PoIy- merisationstemperatur ab. Vorzugsweise wird ein Teil vorgelegt und der Rest nach Maßgabe des Verbrauchs der Polymerisationszone zugeführt.The manner in which the initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization is known to one of ordinary skill in the art. It can be introduced both completely into the polymerization vessel, or used continuously or in stages according to its consumption in the course of the free radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends on the chemical nature of the initiator system as well as on the polymerization temperature. Preferably, a part is initially charged and the remainder supplied according to the consumption of the polymerization.
Entsprechendes gilt auch für die Polymerisationsregler A) und B); sie können im Polymerisationsgefäß vorgelegt werden oder während der Polymerisation, z. B. kontinuier- lieh oder in einzelnen Portionen, zugeführt werden; auch eine Kombination dieser Maßnahmen ist möglich, eine bevorzugte Ausführungsform ist die in der DE-A- 10046930 beschriebene. Zur Entfernung der Restmonomeren wird üblicherweise auch nach dem Ende der eigentlichen Emulsionspolymerisation, d.h. nach einem Umsatz der Monomeren von mindestens 95 %, Initiator zugesetzt.The same applies to the polymerization regulators A) and B); they can be presented in the polymerization or during the polymerization, for. B. continuous loan or in individual portions, are fed; A combination of these measures is also possible, a preferred embodiment being that described in DE-A-10046930. To remove the residual monomers is usually after the end of the actual emulsion polymerization, ie added after a conversion of the monomers of at least 95%, initiator.
Die einzelnen Komponenten können dem Reaktor beim Zulaufverfahren von oben, in der Seite oder von unten durch den Reaktorboden zugegeben werden.The individual components can be added to the reactor in the feed process from above, in the side or from below through the reactor bottom.
Bei der Emulsionspolymerisation werden wässrige Dispersionen des Polymeren in der Regel mit Feststoffgehalten von 15 bis 75 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 75 Gew.-% erhalten.In the emulsion polymerization, aqueous dispersions of the polymer are generally obtained with solids contents of 15 to 75 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%.
Die nach dem erfindungsgemäßer Verfahren erhältlichen Polymerisate weisen in der Regel einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser unterhalb 1000 nm auf. Der dw- Wert der Teilchengröße wird wie üblich definiert als das Gewichtsmittel der Teilchengröße, wie sie mittels einer analytischen Ultrazentrifuge entsprechend der Methode von W. Scholtan und H. Lange, Kolloid-Z. und Z.-Polymere 250 (1972) Seiten 782 bis 796, bestimmt wird. Die Ultrazentrifugenmessung liefert die integrale Massenverteilung des Teilchendurchmessers einer Probe. Hieraus lässt sich entnehmen, wie viel Gewichts- prozent der Teilchen einen Durchmesser gleich oder unter einer bestimmten Größe haben.The polymers obtainable by the process according to the invention generally have a weight-average particle diameter below 1000 nm. The dw value of the particle size is defined as usual as the weight average particle size as determined by means of an analytical ultracentrifuge according to the method of W. Scholtan and H. Lange, Kolloid-Z. and Z.-Polymere 250 (1972) pages 782 to 796. Ultracentrifuge measurement provides the integral mass distribution of the particle diameter of a sample. From this it can be seen how many percent by weight of the particles have a diameter equal to or below a certain size.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der gewichtsmittlere Teilchendurchmesser vorzugsweise kleiner150 nm, insbesondere kleiner 130 nm, besonders bevorzugt klei- ner 120 nm und ganz besonders bevorzugt kleiner 100 nm und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform kleiner 90 nm; er ist vorzugsweise größer 40 nm bzw. größer 60 nm.In the context of the present invention, the weight-average particle diameter is preferably less than 150 nm, in particular less than 130 nm, particularly preferably less than 120 nm and very particularly preferably less than 100 nm and in a particularly preferred embodiment less than 90 nm; it is preferably greater than 40 nm or greater than 60 nm.
Verfahren zur Einstellung der Polymerteilchengröße einer wässrigen Polymerisat- dispersion sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise wird die Emulsionspolymerisation zur Einstellung einer definierten Polymerteilchengröße nach dem Saatlatexverfahren oder in Gegenwart eines in-situ hergestellten Saatlatex durchgeführt. Verfahren hierzu sind bekannt und können dem Stand der Technik entnommen werden (siehe EP-B 40419 sowie Εncyclopedia of Polymer Science and Technology', Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York 1966, S. 847).Methods for adjusting the polymer particle size of an aqueous polymer dispersion are known from the prior art. Preferably, the emulsion polymerization is carried out to adjust a defined polymer particle size by the seed latex method or in the presence of a seed latex prepared in situ. Methods for this are known and can be taken from the prior art (see EP-B 40419 and Εncyclopedia of Polymer Science and Technology ', Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York 1966, p. 847).
Die Emulsionspolymerisation erfolgt erfindungsgemäß in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B).The emulsion is carried out according to the invention in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B).
Regler A) ist ausgewählt aus der Gruppe von Kohlenwasserstoffverbindungen, umfassend Verbindungen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1- Phenylallyl-radikal bilden. Hierbei handelt es sich um Verbindungen, die entweder eine 1 ,4 Pentadienstruktur der Formel A1 ) mit einem oder zwei Wasserstoffatomen am C3 Atom (mittleres C Atom in nachstehender Formel)Regulator A) is selected from the group of hydrocarbon compounds comprising Compounds that form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom. These are compounds which either have a 1, 4 pentadiene structure of the formula A1) with one or two hydrogen atoms on the C3 atom (average C atom in the formula below)
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
oder eine 1 ,3 Pentadienstruktur der Formel A2) mit einem oder zwei Wasserstoffatomen am C5 Atom (letztes C-Atom in nachstehender Formel)or a 1, 3 pentadiene structure of the formula A2) having one or two hydrogen atoms on the C5 atom (last C atom in the formula below)
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002
aufweisen, wobei eine der Doppelbindungen auch Bestandteil eines Phenylrings sein kann. In den Strukturen A1 und A2 deuten die senkrechten Striche offene Valenzen an, ohne jedoch eine Aussage über die Stereochemie der Doppelbindungen zu treffen. Die offenen Valenzen können mit Wasserstoff, einer Alkylgruppe oder einer Phenylgruppe abgesättigt sein oder es können je zwei offene Valenzen einen 5- oder 6-gliedrigen Carbocyklus bilden. Valenzen an zwei über eine Doppelbindung miteinander verbundenen C-Atomen können zusammen mit den C- Atomen der Doppelbindung für einen Phenylring stehen.have, wherein one of the double bonds may also be part of a phenyl ring. In the structures A1 and A2, the vertical bars indicate open valences without, however, providing any information about the stereochemistry of the double bonds. The open valences may be saturated with hydrogen, an alkyl group or a phenyl group, or any two open valencies may form a 5- or 6-membered carbocycle. Valences on two carbon atoms linked together via a double bond together with the carbon atoms of the double bond may represent a phenyl ring.
Beispiele für Verbindungen der Formel A1) sind 1 ,4 Dihydrobenzol, γ-Terpinen, Terpi- nolen und Norbornadien α lonon. Beispiele für Verbindungen der Formel A29 sind 1 ,3 Cyclohexadien, α- Terpinen und sowie α- Phellandren.Examples of compounds of the formula A1) are 1, 4 dihydrobenzene, γ-terpinene, terpinene nolenium and norbornadiene α lonone. Examples of compounds of the formula A29 are 1,3-cyclohexadiene, α-terpinene and α-phellandrene.
Bevorzugte Verbindungen A) sind Verbindungen der Formel A1 ). Besonders bevorzugt ist Terpinolen ((4-(2-Propyliden)-1-methylcyclohex-1-en). Terpinolen hat die Formel:Preferred compounds A) are compounds of the formula A1). Particular preference is given to terpinolene ((4- (2-propylidene) -1-methylcyclohex-1-ene). Terpinolene has the formula:
Figure imgf000008_0003
Die Menge des Reglers A) beträgt beim erfindungsgemäßen Verfahren 0,01 bis 1 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere; besonders bevorzugt beträgt die Menge mindestens 0,02 Gew. Teile, ganz besonders bevorzugt beträgt sie mindestens 0,05 Gew. Teile, sie beträgt vorzugsweise maximal 0,4 Gew. Teile. Die Menge des Reglers A) beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform 0,02 bis 0,4 und in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform 0, 05 bis 0,3 Gew. Teile.
Figure imgf000008_0003
The amount of regulator A) in the process according to the invention is from 0.01 to 1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers; more preferably, the amount is at least 0.02 parts by weight, most preferably at least 0.05 parts by weight, it is preferably at most 0.4 parts by weight. The amount of regulator A) in a preferred embodiment is 0.02 to 0.4 and in a most preferred embodiment 0.05 to 0.3 parts by weight.
Bei Regler B) handelt es sich um eine Verbindung mit einer Mercaptogruppe (SH- Gruppe). Bevorzugte Regler B) bestehen, abgesehen von der SH Gruppe nur aus Koh- lenstoff- und Wasserstoffatomen. Als geeignete Verbindungen B) seien C4-Ci β-Regulator B) is a compound with a mercapto group (SH group). Preferred regulators B), apart from the SH group, consist only of carbon and hydrogen atoms. Suitable compounds B) are C 4 -Ci β-
Alkylmercaptanen wie n-Hexylmercaptan, n-Octylmercaptan, tert.-Octylmercaptan, n- Decylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, tert.-Dodecylmercaptan, n- Hexadecylmercaptan und Stearylmercaptan genannt.Alkylmercaptans such as n-hexylmercaptan, n-octylmercaptan, tert-octylmercaptan, n-decylmercaptan, n-dodecylmercaptan, tert-dodecylmercaptan, n-hexadecylmercaptan and stearylmercaptan called.
Besonders bevorzugt ist tert.-Dodecylmercaptan.Particularly preferred is tert-dodecylmercaptan.
Die Menge des Polymerisationsreglers B) ist größer als 0,1 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere, die Menge an B) ist vorzugsweise größer 0,5 Gew. Teile, besonders bevorzugt größer 1 ,0 Gew. Teile bzw. größer 1 ,2 Gew. Teile und ganz besonders be- vorzugt größer 2 Gew. Teile; die Menge ist insbesondere nicht größer als 5 Gew. Teile, bzw. nicht größer als 4 bzw. 3,5 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere.The amount of the polymerization regulator B) is greater than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers, the amount of B) is preferably greater than 0.5 parts by weight, more preferably greater than 1.0 parts by weight or greater than 1 , 2 parts by weight and most preferably more than 2 parts by weight; the amount is in particular not greater than 5 parts by weight, or not greater than 4 or 3.5 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
Alle Gew. Teile sind auf 100 Gew. Teile Monomere bezogen.All parts by weight are based on 100 parts by weight of monomers.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind wässrige Dispersion eines Polymeren, erhältlich durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), dadurch gekennzeichnet, dass es sich beiSuitable for the process according to the invention are aqueous dispersion of a polymer obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at
A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden und B) um eine Verbindung mit einer MercaptogruppeA) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom and B) a compound having a mercapto group
handelt, wobei die Menge von A) 0,01 bis 1 Gew. Teil und von B) mehr als 0,1 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt und die gewichtsmittlere Teilchengröße der dispergierten Polymerteilchen kleiner 120, insbesondere kleiner 100 nm ist.wherein the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) is more than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers and the weight average particle size of the dispersed polymer particles is less than 120, especially less than 100 nm ,
Für das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls geeignet sind wässrige Dispersion eines Polymeren, welche erhältlich sind durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden undAlso suitable for the process according to the invention are aqueous dispersion of a polymer which is obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at A) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom, and
B) um eine Verbindung mit einer MercaptogruppeB) to a compound with a mercapto group
handelt, wobei die Menge von B) mehr als 2 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt.wherein the amount of B) is more than 2 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
Die Papierstreichmassen enthalten die vorstehend beschriebene wässrige Dispersion des Polymeren als Bindemittel.The paper coating slips contain the above-described aqueous dispersion of the polymer as a binder.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere Papierstreichmassen geeignet, welche Pigmente enthalten.For the process according to the invention, paper coating slips which contain pigments are particularly suitable.
Papierstreichmassen enthalten als wesentlichen Bestandteil weiterhin Pigmente, insbesondere Weißpigmente wie Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfoaluminat, Kaolin, Talkum, Titandioxid, Kreide oder Streichclay, auch organische Pigmente, z. B. Glanzpigmente können enthalten sein.Paper coating slips contain as an essential ingredient further pigments, in particular white pigments such as barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfoaluminate, kaolin, talc, titanium dioxide, chalk or coating Clay, and organic pigments, eg. B. luster pigments may be included.
Die Papierstreichmassen enthalten das obige Polymer insbesondere in Mengen von 1 bis 50 Gew. Teilen (fest, ohne Wasser), besonders bevorzugt 2 bis 30 Gew. Teilen und ganz besonders bevorzugt von 3 bis 20 Gew. Teilen auf 100 Gew. Teile Pigment.The paper coating slips contain the above polymer, in particular in amounts of 1 to 50 parts by weight (solid, without water), more preferably 2 to 30 parts by weight and most preferably from 3 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of pigment.
Neben dem Polymer und Pigment kann die Papierstreichmasse weitere Bestandteile enthalten.In addition to the polymer and pigment, the paper coating composition may contain other ingredients.
Genannt seien z. B. optische Aufheller, Verlaufshilfsmittel, Rheologie- Additive, z. B. Verdicker, Dispergierhilfsmittel, Emulgatoren und Stabilisatoren.Called z. As optical brighteners, leveling agents, rheology additives, z. As thickeners, dispersants, emulsifiers and stabilizers.
Der Feststoffgehalt der Papierstreichmasse liegt vorzugsweise zwischen 30 und 80 Gew. %, insbesondere zwischen 40 und 75 Gew %, besonders bevorzugt zwischen 50 und 75 Gew. %.The solids content of the paper coating slip is preferably between 30 and 80% by weight, in particular between 40 and 75% by weight, particularly preferably between 50 and 75% by weight.
Für das Vorhangstreichverfahren wird die Dehnviskosität der Papierstreichmasse, z. B. durch Zusatz von Verdicker, insbesondere auf werte von 1 bis 1000 Pas, gemessen nach dem CaBER-Verfahren bei einer Hencky Dehnung zwischen 1 und 15; besonders bevorzugt auf werte zwischen 5 und 500 Pas, bei einer Hencky Dehnung zwischen 1 und 12 und ganz besonders bevorzugt auf werte zwischen 10 und 100 Pas, bei einer Hencky Dehnung zwischen 1 und 8 eingestellt, wie auch in der älteren Anmeldung DE- A- 102004045172.9 beschrieben. Die Scherviskosität (100 rpm Brookfield) der Papierstreichmasse ist vorzugsweise kleiner 5000 mPas, besonders bevorzugt kleiner 2000 mPas und ganz besonders bevorzugt kleiner 1500 mPas insbesonder ist die Scherviskosität mindestens 20 mPas.For the curtain coating method, the extensional viscosity of the paper coating slip, z. B. by the addition of thickener, in particular to values of 1 to 1000 Pas, measured by the CaBER method at a Hencky strain between 1 and 15; more preferably values between 5 and 500 Pas, with a Hencky strain between 1 and 12 and very particularly preferably between 10 and 100 Pas, with a Hencky strain of between 1 and 8, as in the older application DE-A- 102004045172.9 described. The shear viscosity (100 rpm Brookfield) of the paper coating slip is preferably less than 5000 mPas, more preferably less than 2000 mPas and most preferably less than 1500 mPas, in particular the shear viscosity is at least 20 mPas.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Beschichtung mit der Papierstreichmasse nach dem Vorhangstreichverfahren.In the method according to the invention, the coating with the paper coating slip takes place by the curtain coating method.
Als zu beschichtendes Substrat kommt insbesondere Rohpapier oder Karton, vorgestrichene Papiere oder Karton oder satinierte (geglättete, z.B. durch Kalandrierung) Papiere oder Karton in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich um einen bahnförmigen Träger (Papierbahn), welcher entsprechend der Beschichtungsgeschwindigkeit senkrecht oder annähernd senkrecht zum frei fallenden Vorhang der zu beschichtenden Papierstreichmasse bewegt wird.The substrate to be coated is, in particular, base paper or cardboard, prepainted papers or cardboard or satin (smoothed, for example by calendering) papers or cardboard. Preferably, it is a web-shaped carrier (paper web), which is moved according to the coating speed perpendicular or approximately perpendicular to the free-falling curtain of paper to be coated coating.
Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 200 bis 2500 Meter / Sekunde, besonders bevorzugt 500 bis 2000 Meter /Sekunde.The coating speed is preferably 200 to 2500 meters / second, more preferably 500 to 2000 meters / second.
Die Breite des bahnförmigen Trägers und entsprechend die Breite des frei fallenden Vorhangs beträgt z. B. 1 bis 20 Meter.The width of the web-shaped carrier and according to the width of the free-falling curtain is z. B. 1 to 20 meters.
Die zu beschichtende Papierstreichmasse fällt in Form eine Vorhangs auf das bewegte Substrat und bildet eine gleichmäßige Beschichtung aus.The paper coating slip to be coated falls in the form of a curtain on the moving substrate and forms a uniform coating.
Nach der Beschichtung erfolgt eine Trocknung zur Entfernung des Wassers.After coating, drying takes place to remove the water.
Das Auftragsgewicht der Papierstreichmasse auf dem zu beschichtenden Substrat (trocken, ohne Wasser) beträgt vorzugsweise 0,1 bis 200 g/m2, besonders bevorzugt 0,1 bis 50 g/m2.The coating weight of the paper coating slip on the substrate to be coated (dry, without water) is preferably 0.1 to 200 g / m 2, more preferably 0.1 to 50 g / m 2.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Papierstreichmassen eignen sich auch für andere Auftragsverfahren, wie Auftragung durch Rakel (Blade) oder für Filmpressverfahren.The paper coating slips which can be used in the process according to the invention are also suitable for other application processes, such as doctor blade application or film compression processes.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Beschichtungen sind sehr gleichmäßig und zeigen keine oder kaum Defektstellen. Die Beschichtungsgeschwindigkeit ist sehr hoch.The coatings obtainable by the process according to the invention are very uniform and show little or no defects. The coating speed is very high.
Die erhaltenen beschichteten Papiere haben gute anwendungstechnische Eigenschaften, insbesondre eine hohe Nass- und Trockenrupffestigkeit, eine gute Bedruckbarkeit, insbesondere im Offset-verfahren, eine hohe Steifigkeit und einen guten Glanz, insbesondere auch Druckglanz. BeispieleThe resulting coated papers have good performance properties, in particular a high wet and dry pick resistance, good printability, especially in the offset process, high rigidity and a good gloss, in particular also print gloss. Examples
Synthese Beispiel 1 (Erfindungsgemäß: 3 TDMK + 0,2 Terpinolen) In einem Polymerisationsgefäß legte man 248 kg Wasser, 45 kg einer 15gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung, 1 ,5 kg Terpinolen, sowie 6,8 kg einer 10gew. %igen Natriumpersulfatlösung vor und erwärmte unter rühren auf 95°C.Synthesis Example 1 (Inventive: 3 TDMK + 0.2 terpinolene) In a polymerization vessel were placed 248 kg of water, 45 kg of a 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution, 1, 5 kg of terpinolene, and 6.8 kg of a 10gew. % sodium persulfate before and heated with stirring to 95 ° C.
Dann gab man über zwei getrennte Zuläufe zeitgleich beginnend innerhalb von 4 h dieThen, over two separate feeds, starting at the same time, within 4 h
Monomeremulsion (Zulauf 1 ) sowie die Initiatorlösung (Zulauf 2) unter Beibehaltung der Temperatur in das Polymerisationsgefäß. Nach Beendigung der Monomerzugabe hielt man die Temperatur noch eine Stunde auf 95°C und kühlte dann auf 90°C ab.Monomer emulsion (feed 1) and the initiator solution (feed 2) while maintaining the temperature in the polymerization vessel. After completion of the monomer addition, the temperature was maintained for one hour at 95 ° C and then cooled to 90 ° C from.
Danach wurden innerhalb von 2h Zulauf 4 und Zulauf 5 gleichzeitig zugefahren.Thereafter, feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours.
Danach wurde auf RT abgekühlt.It was then cooled to RT.
Anschließend gab man 20 kg einer 10 gew.-%igen Natronlauge zu.Subsequently, 20 kg of a 10 wt .-% sodium hydroxide solution was added.
Zulauf 1 :Feed 1:
309 kg Styrol309 kg of styrene
288 kg Butadien288 kg of butadiene
40 kg Acrylnitril 315 kg entionisiertes Wasser40 kg of acrylonitrile 315 kg of deionized water
20 kg einer wässrigen, 50 gew.-%igen Acrylamid-Lösung20 kg of an aqueous, 50 wt .-% acrylamide solution
18 kg einer wässrigen, 15 gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung.18 kg of an aqueous, 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution.
27 kg Acrylsäure27 kg of acrylic acid
20,25 kg tert.-Dodecylmerkaptan 5,4 kg einer wässrigen , 25 gew.-%igen Natriumhydroxyd-Lösung20.25 kg of tert-dodecylmercaptan 5.4 kg of an aqueous, 25 wt .-% sodium hydroxide solution
Zulauf 2:Feed 2:
45 kg einer wässrigen, 10 gew.-%igen Natriumpersulfat-Lösung45 kg of an aqueous, 10 wt .-% sodium persulfate solution
Zulauf 4:Inlet 4:
9 kg einer 10gew.%igen wässrigen Lösung von t-Butylhydroperoxid9 kg of a 10% strength by weight aqueous solution of t-butyl hydroperoxide
Zulauf 5:Feed 5:
9 kg entionisiertes Wasser 0,9 kg Natriumdisulfit 0,6 kg Aceton9 kg deionized water 0.9 kg sodium disulfite 0.6 kg acetone
Der Feststoffgehalt der Dispersion lag bei 51 Gew.-%. Die Lichtdurchlässigkeit betrug 86 %. Die gewichtsmittlere Teilchengröße D50 lag bei 89 nm. Der pH Wert lag bei 6,2 und die Glasübergangstemperatur Tg betrug 7 °C. Synthese Beispiel 2: (Nicht erfindungsgemäß: 3 TDMK)The solids content of the dispersion was 51% by weight. The light transmission was 86%. The weight-average particle size D50 was 89 nm. The pH was 6.2 and the glass transition temperature Tg was 7 ° C. Synthesis Example 2: (not according to the invention: 3 TDMK)
In einem Polymerisationsgefäß legte man 248 kg Wasser, 45 kg einer 15gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung, sowie 6,8 kg einer 10gew. %igen Natriumpersulfatlösung vor und erwärmte unter rühren auf 95°C.In a polymerization vessel to put 248 kg of water, 45 kg of a 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution, and 6.8 kg of a 10gew. % sodium persulfate before and heated with stirring to 95 ° C.
Dann gab man über zwei getrennte Zuläufe zeitgleich beginnend innerhalb von 4 h die Monomeremulsion (Zulauf 1 ) sowie die Initiatorlösung (Zulauf 2) unter Beibehaltung der Temperatur in das Polymerisationsgefäß. Nach Beendigung der Monomerzugabe hielt man die Temperatur noch eine Stunde auf 95°C und kühlte dann auf 90°C ab. Danach wurden innerhalb von 2h Zulauf 4 und Zulauf 5 gleichzeitig zugefahren. Danach wurde auf RT abgekühlt. Anschließend gab man 20 kg einer 10 gew.-%igen Natronlauge zu.The monomer emulsion (feed 1) and the initiator solution (feed 2) were then added over two separate feeds at the same time beginning within 4 h while maintaining the temperature in the polymerization vessel. After completion of the monomer addition, the temperature was maintained for one hour at 95 ° C and then cooled to 90 ° C from. Thereafter, feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours. It was then cooled to RT. Subsequently, 20 kg of a 10 wt .-% sodium hydroxide solution was added.
Zulauf 1 : 309 kg StyrolFeed 1: 309 kg of styrene
288 kg Butadien288 kg of butadiene
40 kg Acrylnitril40 kg of acrylonitrile
315 kg entionisiertes Wasser315 kg of deionized water
20 kg einer wässrigen, 50 gew.-%igen Acrylamid-Lösung 18 kg einer wässrigen, 15 gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung.20 kg of an aqueous, 50 wt .-% acrylamide solution 18 kg of an aqueous, 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution.
27 kg Acrylsäure27 kg of acrylic acid
20,25 kg tert.-Dodecylmerkaptan20.25 kg of tert-dodecylmercaptan
5,4 kg einer wässrigen , 25 gew.-%igen Natriumhydroxyd-Lösung5.4 kg of an aqueous, 25 wt .-% sodium hydroxide solution
Zulauf 2:Feed 2:
45 kg einer wässrigen, 10 gew.-%igen Natriumpersulfat-Lösung45 kg of an aqueous, 10 wt .-% sodium persulfate solution
Zulauf 4:Inlet 4:
9 kg einer 10gew.%igen wässrigen Lösung von t-Butylhydroperoxid9 kg of a 10% strength by weight aqueous solution of t-butyl hydroperoxide
Zulauf 5:Feed 5:
9 kg entionisiertes Wasser9 kg of deionized water
0,9 kg Natriumdisulfit0.9 kg of sodium disulfite
0,6 kg Aceton0.6 kg of acetone
Der Feststoffgehalt der Dispersion lag bei 50,4 Gew.-%. Die Lichtdurchlässigkeit betrugThe solids content of the dispersion was 50.4 wt .-%. The light transmission was
87 %. Die gewichtsmittlere Teilchengröße D50 lag bei 96 nm. Der pH Wert lag bei 6,2 und die Glasübergangstemperatur Tg betrug 6 °C. Synthese Beispiel 3: ( erfindungsgemäß: 0,9 TDMK + 0,2 Terpinolen)87%. The weight-average particle size D50 was 96 nm. The pH was 6.2 and the glass transition temperature Tg was 6 ° C. Synthesis Example 3: (according to the invention: 0.9 TDMK + 0.2 terpinolene)
In einem Polymerisationsgefäß legte man 248 kg Wasser, 45 kg einer 15gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung, 1 ,5 kg Terpinolen, sowie 6,8 kg einer 10gew. %igen Natriumpersulfatlösung vor und erwärmte unter rühren auf 95°C.In a polymerization vessel were placed 248 kg of water, 45 kg of a 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution, 1, 5 kg of terpinolene, and 6.8 kg of a 10gew. % sodium persulfate before and heated with stirring to 95 ° C.
Dann gab man über zwei getrennte Zuläufe zeitgleich beginnend innerhalb von 4 h die Monomeremulsion (Zulauf 1 ) sowie die Initiatorlösung (Zulauf 2) unter Beibehaltung der Temperatur in das Polymerisationsgefäß. Nach Beendigung der Monomerzugabe hielt man die Temperatur noch eine Stunde auf 95°C und kühlte dann auf 90°C ab. Danach wurden innerhalb von 2h Zulauf 4 und Zulauf 5 gleichzeitig zugefahren. Danach wurde auf RT abgekühlt. Anschließend gab man 20 kg einer 10 gew.-%igen Natronlauge zu.The monomer emulsion (feed 1) and the initiator solution (feed 2) were then added over two separate feeds at the same time beginning within 4 h while maintaining the temperature in the polymerization vessel. After completion of the monomer addition, the temperature was maintained for one hour at 95 ° C and then cooled to 90 ° C from. Thereafter, feed 4 and feed 5 were fed in simultaneously within 2 hours. It was then cooled to RT. Subsequently, 20 kg of a 10 wt .-% sodium hydroxide solution was added.
Zulauf 1 :Feed 1:
353 kg Styrol353 kg of styrene
289 kg Butadien289 kg of butadiene
327 kg entionisiertes Wasser327 kg of deionized water
20 kg einer wässrigen, 50 gew.-%igen Acrylamid-Lösung 18 kg einer wässrigen, 15 gew.-%igen Natriumdodclysulfat-Lösung.20 kg of an aqueous, 50 wt .-% acrylamide solution 18 kg of an aqueous, 15 wt .-% sodium dodecyl sulfate solution.
27 kg Acrylsäure27 kg of acrylic acid
6,0 kg tert.-Dodecylmerkaptan (0,9 pphm)6.0 kg of tert-dodecylmercaptan (0.9 pphm)
5,4 kg einer wässrigen , 25 gew.-%igen Natriumhydroxyd-Lösung5.4 kg of an aqueous, 25 wt .-% sodium hydroxide solution
Zulauf 2:Feed 2:
45 kg einer wässrigen, 10 gew.-%igen Natriumpersulfat-Lösung45 kg of an aqueous, 10 wt .-% sodium persulfate solution
Zulauf 4:Inlet 4:
9 kg einer 10gew.%igen wässrigen Lösung von t-Butylhydroperoxid9 kg of a 10% strength by weight aqueous solution of t-butyl hydroperoxide
Zulauf 5:Feed 5:
9 kg entionisiertes Wasser9 kg of deionized water
0,9 kg Natriumdisulfit0.9 kg of sodium disulfite
0,6 kg Aceton0.6 kg of acetone
Der Feststoffgehalt der Dispersion lag bei 50,7 Gew.-%. Die Lichtdurchlässigkeit betrugThe solids content of the dispersion was 50.7 wt .-%. The light transmission was
82 %. Die gewichtsmittlere Teilchengröße D50 lag bei 108 nm. Der pH Wert lag bei 6,2 und die Glasübergangstemperatur Tg betrug 6 °C.82%. The weight-average particle size D50 was 108 nm. The pH was 6.2 and the glass transition temperature Tg was 6 ° C.
Mit diesen Bindern wurden Streichfarben hergestellt und mit einem Curtain Coater 8Vorhangstreichverfahren) auf Papier beschichtet. StreichfarbenzusammensetzungCoating paints were produced with these binders and coated on paper with a Curtain Coater 8 curtain coating method). Coating color composition
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Streichfarbenzusammensetzung (%-Angaben sowie Gewichtsanteile) umfasst eine Slurry von Calciumcarbonaten CaCθ3 mit einer Partikelgröße von 2 μm, die 95 % der Slurry ausmacht (so z.B. Hydrocarb 95 ME verfügbar von OMYA, Oftringen, Schweiz) mit einem Trockengewichtsanteil von 77 % sowie einer Clay Slurry von Amazon Premium mit einer Partikelgröße von 2 μm, die 98 % der Slurry ausmacht (so z.B. Amazon Premium verfügbar von Kaolin International) mit einem Trockengewichtsanteil von 74,6 %.The coating composition (percentages and parts by weight) proposed according to the invention comprises a slurry of calcium carbonates CaCO 3 having a particle size of 2 μm, which makes up 95% of the slurry (for example Hydrocarb 95 ME available from OMYA, Oftringen, Switzerland) with a dry weight fraction of 77%. and an Amazon Premium clay slurry with a particle size of 2 μm, which makes up 98% of the slurry (eg Amazon Premium available from Kaolin International) with a dry weight fraction of 74.6%.
Der Streichenfarbenzusammensetzung sind in den nachfolgenden Beispielen unterschiedliche Bindemittel A, B, C, beigemischt.The coating color composition in the following examples, different binders A, B, C, mixed.
Dabei handelt es sich im Einzelnen um:These are:
Bei Bindemittel A handelt es sich um Styrol-Butadien-Latex wie in Synthese Beispiel 1 beschrieben.Binder A is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 1.
Bei Bindemittel B handelt es sich um Styrol-Butadien-Latex wie in Synthese Beispiel 2 beschrieben (zum Vergleich).Binder B is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 2 (for comparison).
Bei Bindemittel C handelt es sich um Styrol-Butadien-Latex wie in Synthese Beispiel 3 beschrieben.Binder C is styrene-butadiene latex as described in Synthesis Example 3.
Sämtliche Streichfarbenzusammensetzungen mit den unterschiedlichen Bindemitteln A bis C war als Verdicker (Zusammensetzung 40 Mol.-% Acrylsäure, 60 Mol.-% Acryla- mid, 44 Millionen Molekulargewicht Mn) beigegeben sowie ein Tensid, nämlich eine wässrige Lösung von Natriumdialkylsulphosuccinate (Lumiten I-DS 3525), lieferbar von der BASF AG sowie ein optischer Aufheller so z.B. Blancophor P verfügbar von Bayer AG, Leverkusen, beigegeben.All coating compositions with the different binders A to C were added as thickener (composition 40 mol% acrylic acid, 60 mol% acrylamide, 44 million molecular weight Mn) and a surfactant, namely an aqueous solution of sodium dialkylsulphosuccinates (Lumitene). DS 3525), available from BASF AG as well as an optical brightener eg Blancophor P available from Bayer AG, Leverkusen, added.
Der pH-Wert der pigmentierten Streichfarbenzusammensetzungen wurde durch Zugabe von 10 %-ige NaOH auf 8,7 eingestellt. Feststoffgehalt Streichfarbenformulierungen wurde durch Verdünnung mit Wasser eingestellt.The pH of the pigmented coating compositions was adjusted to 8.7 by the addition of 10% NaOH. Solids content Coating formulations were adjusted by dilution with water.
In der nachfolgenden Tabelle 1 ist ein Überblick über die Formulierungen gegeben. Tabelle 1 Überblick der FormulierungenTable 1 below gives an overview of the formulations. Table 1 Overview of the formulations
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
Aus Tabelle 1 geht hervor, dass sich die Formulierungen 1 bis 3 der Streichfarbenzusammensetzung jeweils durch die beigegebenen Bindemittel A, B, C, voneinander unterscheiden.It can be seen from Table 1 that the formulations 1 to 3 of the coating composition differ from one another in each case by the added binders A, B, C.
Die Brookfield-Viskosität der Formulierungen 1 bis 3 wurde mittels eines Brookfield RVT-Viskosimeters (erhältlich von Brookfield Engineering Laboratories, USA) bei Raumtemperatur von 25°C gemessen. Zur Messung wurden 600 ml der Dispersion in einen 1 I Becher gegeben und die Viskosität bei einer Spindel Nr. 4 bei einer Umdrehungszahl von 100 S"1 gemessen.The Brookfield viscosity of Formulations 1-3 was measured using a Brookfield RVT viscometer (available from Brookfield Engineering Laboratories, USA) at room temperature of 25 ° C. For measurement, 600 ml of the dispersion was placed in a 1 liter beaker and the viscosity was measured at a spindle No. 4 at a speed of 100 S " 1 .
Die Streichfarbenzusammensetzung gemäß der Formulierungen 1 bis 3 wurden ge- maß den nachfolgenden gegebenen Beispiele auf ein holzfreies Rohpapier (Flächengewicht 58 g/m2) beschichtet. Die Eigenschaften der enthaltenen Substrate, sei es Papier oder sei es Karton wurde anhand der folgenden Testprotokolle ermittelt.The coating composition according to Formulations 1 to 3 was coated on a wood-free base paper (basis weight 58 g / m 2) according to the examples given below. The properties of the contained substrates, be it paper or cardboard, were determined by the following test protocols.
Papier GlanzPaper shine
Papier Glanz wird bei einem Einfallswinkel von 75° gemäß DIN 54 502 gemessenPaper gloss is measured at an angle of incidence of 75 ° according to DIN 54 502
Teilchengrößeparticle size
Die Teilchengröße der Dispersionen wurde gemäß DIN ISO 13321 ermittelt. IGT - RupffestigkeitThe particle size of the dispersions was determined in accordance with DIN ISO 13321. IGT - pick resistance
Die Rupffestigkeit wurde nach ISO 3 783 mit einem IGT Tester bestimmt.The pick resistance was determined according to ISO 3 783 with an IGT tester.
Spezifisches VolumenSpecific volume
Das spezifische Volumen wurde nach DIN EN 20 534 bestimmt.The specific volume was determined according to DIN EN 20 534.
Glasübergangstemperatur TgGlass transition temperature Tg
Die Glasübergangstemperatur von Dispersionsfilmen wurde gemäß DIN ISO 53765 ermittelt.The glass transition temperature of dispersion films was determined according to DIN ISO 53765.
Prüfbau Offset (PB)Test Construction Offset (PB)
Die Prüfvorrichtung umfasst einen Prüfbau-Bedruckbarkeitsprüfer MZ II, eine Prüfbau- Einfärbewalze, Metalldruckscheiben jeweils 40 mm breit, eine Auftragspipette mit der 0,01 ml dosiert werden kann sowie eine weitere Auftragspipette mit der 0,001 ml dosiert werden kann sowie Langdruckprobenträger sowie eine Stoppuhr.The test device includes a MZ II Printability tester, a test-pattern inking roller, metal pressure discs each 40 mm wide, a dispenser with 0.01 ml can be dosed and another order pipette can be dosed with the 0.001 ml and Langdruckprobenenträger and a stopwatch.
Als Druckfarbe wurde Novavit 4F 713 Cyan (Käst & Ehinger) eingesetzt. Aus den zu prüfenden Papieren werden Proben mit einer Größe von 240 mm auf 46 mm in der Längsrichtung ausgeschnitten. Die Proben werden vor der Prüfung mindestens 15 Stunden voneinander getrennt in einem Klimaraum aufbewahrt.The ink used was Novavit 4F 713 Cyan (Käst & Ehinger). From the papers to be tested, samples having a size of 240 mm are cut to 46 mm in the longitudinal direction. Samples are stored separately in a climate room for at least 15 hours prior to testing.
Zur Durchführung der Prüfung wird das Gerät eingeschaltet wobei auf eine der Einfärbewalzen 0,3 ml der Druckfarbe gegeben werden und anschließend ein Lauf von 1 Minute Dauer erfolgt. Dann wird in eine dafür vorgesehene Halterung eine Druckscheibe eingesetzt und 30 Sekunden lang eingefärbt. Für jede weitere Druckscheibe werden auf die Einfärbewalze 0,03 ml der Druckfarbe aufgetragen, woran sich ein 30 Sekunden dauernder Lauf anschließt, bevor die Einfärbung erfolgt. Die eingefärbte Einfärbewalze kann nur für eine bestimmte Zeitspanne verwendet werden. Der Liniendruck wird auf 800 Newton (= 200 Newton/cm) eingestellt, die Druckgeschwindigkeit liegt bei 1 m/s. Der Papierstreifen wird auf einem Druckprobenträger gespannt und in den Kanal bis zum Anschlag vor das rechte Druckwerk gelegt. Auf den rechten Druckwerkskern wird die eingefärbte Druckscheibe aufgesetzt und mit der Betätigung des Startknopfes erfolgt der Start des Druckvorganges. Falls mit der oben stehend aufgeführten Druckfarbenmenge der Deckungspunkt nicht erreicht wird, muss die Druckfarbenmenge sowie ihr Nachtrag auf 0,4 und 0,04 ml bzw. 0,5 und 0,05 ml erhöht werden. Erst wenn bei dem Papierstreifen der Deckungspunkt erreicht wird, erfolgt eine Fortsetzung der Prüfung. Der Druckprobenträger wird mit dem bedruckten Papierstreifen in die Ausgangsstellung gebracht. Dabei ist Sorge dafür zu tragen, dass der Streifen nicht mit Fingern oder anderen Gegenständen berührt wird. Nach einer festgelegten Zeitspanne, in der Regel 10 s, wird der Druckvorgang ohne Austausch der Druckscheibe erneut gestartet. Dies wird insgesamt fünf Mal wiederholt.To perform the test, the device is turned on, wherein 0.3 ml of the ink is added to one of the inking rollers and then a run of 1 minute takes place. Then a thrust washer is inserted into a designated holder and inked for 30 seconds. For each additional pressure disk, 0.03 ml of the ink is applied to the inking roller, followed by a 30 second run before staining. The colored inking roller can only be used for a certain period of time. The line pressure is set to 800 Newton (= 200 Newton / cm), the printing speed is 1 m / s. The paper strip is stretched on a print sample carrier and placed in the channel all the way to the right printing unit. On the right printing core, the inked printing plate is placed and with the operation of the start button, the start of the printing process. If the coverage is not achieved with the above listed ink quantity, the amount of ink and its supplement should be increased to 0.4, 0.04, 0.5 and 0.05 ml, respectively. Only when the cover point is reached with the paper strip, the test is continued. The print sample carrier is brought to the starting position with the printed paper strip. It is important to ensure that the strip is not with Touches fingers or other objects. After a specified period of time, typically 10 seconds, the printing process is restarted without replacing the pressure disk. This is repeated a total of five times.
Nach jedem Durchgang wird das Rupfen auf der bedruckten Seite des Papierstreifens visuell begutachtet. Tritt nach sechs Druckvorgängen kein Rupfen auf, so wird die Bestimmung der Rupfneigung in längeren Zeitabständen so z.B. 20 s oder 30 s fortgeführt. Die benutzten Druckscheiben und die Einfärbewalzen werden vor der nächsten Verwendung jeweils mit Schwerbenzin gereinigt und anschließend mit einem Baum- wolltuch getrocknet. Das erhaltene Ergebnis (passes to fail) wird ausgedrückt in Anzahl der Druckvorgänge bis zum Auftreten des ersten Rupfens.After each pass, the plucking on the printed side of the paper strip is visually inspected. If plucking does not occur after six printing operations, the determination of the plucking tendency at longer intervals, e.g. Continued for 20 s or 30 s. The used pressure discs and the inking rollers are each cleaned with heavy fuel before the next use and then dried with a cotton cloth. The result obtained (passes to fail) is expressed in number of times until the first picking occurs.
Substrat-RauhigkeitSubstrate roughness
Die Rauhigkeit der gestrichenen Substrate wurde mittels eines Parker PrintSurf Rauhigkeitstesters ermittelt. Dabei wird eine Probe gestrichenes Papier zwischen einer Cork-Melinex Platte und einem Messkopf bei einem Druck von 1.000 kPa geklemmt. Komprimierte Luft wird mit einem definierten Druck von 400 kPa auf das Substrat appliziert und anschließend die Leckage der Luft zwischen dem Messkopf und der Pa- pieroberfläche gemessen. Eine hohe Luftleckage deutet auf eine hohe Papier- Rauhigkeit des gestrichenen Substrats, sei es Papier, sei es Karton, hin.The roughness of the coated substrates was determined by means of a Parker PrintSurf roughness tester. A sample of coated paper is clamped between a Cork-Melinex plate and a measuring head at a pressure of 1,000 kPa. Compressed air is applied to the substrate at a defined pressure of 400 kPa and then the air leakage between the measuring head and the paper surface is measured. High air leakage indicates high paper roughness of the coated substrate, be it paper or cardboard.
Auftragsgewicht EinstellungOrder weight adjustment
Das Auftragsgewicht der auf das zu streichende Substrat, sei es Papier, sei es Karton, aufzubringenden Streichfarbe mittels des Streichvorhangverfahrens wurde bei jedem Auftragsversuch anhand des Volumenflusses des Streichfarbenvorhangs durch eine Vorhangstreich-Aggregatdüse, der Papierbahngeschwindigkeit, der Dichte der Streichfarbenzusammensetzung und der Breite des gestrichenen Substrates bestimmt.The coating weight of the coating substrate to be spread on the substrate, whether paper or paperboard, was determined by the volume flow of the coating curtain through a curtain coating die nozzle, the paper web speed, the density of the coating composition and the width of the coated substrate at each application run certainly.
Die gestrichenen Substrate wurden anschließend mit einem Janus-Kalander (Firma Voith) unter folgenden Bedingungen kalandriert:The coated substrates were then calendered with a Janus calender (Voith) under the following conditions:
Geschwindigkeit: 1 100 m/min Streckenlast: 350 N/mmSpeed: 1 100 m / min Line load: 350 N / mm
Oberflächentemperatur: 1 13/122°C.Surface temperature: 1 13/122 ° C.
Curtain Coating Beispiel 1Curtain Coating Example 1
Die Formulierung 1 mit dem Bindemittel A wurde auf ein holzfreies, 58 g/m2 schweres Rohpapier mittels einfachen Vorhangstreichens auf dieses Substrat aufgebracht. Dabei wird zuerst die Oberseite OS und anschließend die Unterseite US beschichtet. Das Auftragsgewicht beträgt pro Seite 15 g/m2 bei einer Substratbahngeschwindigkeit von 1.000 m/min.Formulation 1 with the binder A was applied to a wood-free, 58 g / m 2 heavy base paper by simple curtain coating on this substrate. Here, the top OS and then the underside US coated first. The Coating weight per side is 15 g / m 2 at a substrate web speed of 1,000 m / min.
Curtain Coating Beispiel 2 (zum Vergleich)Curtain Coating Example 2 (for comparison)
Die Formulierung 2 der Streichfarbenzusammensetzung mit Binder B wurde auf ein holzfreies, 58 g/m2 schweres Substrat mittels einfachen Vorhangstreichens beidseitig auf dessen Oberfläche mit einem Auftragsgewicht von 15 g/m2 je Seite bei einer Papierbahngeschwindigkeit von 1.000 m/min appliziert.Formulation 2 of the coating composition with Binder B was applied to a woodfree, 58 g / m 2 substrate by simple curtain coating on both sides of its surface at a coating weight of 15 g / m 2 per side at a web speed of 1,000 m / min.
Curtain Coating Beispiel 3Curtain Coating Example 3
Die Streichfarbenzusammensetzung gemäß Formulierung 3 mit Bindemittel C wurde ebenfalls auf ein holzfreies, 58 g/m2 schweres Substrat mittels einfachen Vorhangstrei- chens auf dessen Oberfläche aufgebracht. Das Auftragsgewicht betrug 15 g/m2 je Seite bei einer Papiergeschwindigkeit von ebenfalls 1.000 m/min.The coating composition according to Formulation 3 with binder C was also applied to a wood-free, 58 g / m 2 heavy substrate by means of simple Vorhangstrei- chen on its surface. The application weight was 15 g / m 2 per side at a paper speed of 1,000 m / min.
Nach dem Kalandrieren wiesen die gemäß der Beispiele 1 bis 3 gestrichenen und anschließend unter den vorstehenden Betriebsparametern kalandrierten, gestrichenen Substrate die folgenden Eigenschaften auf:After calendering, the coated substrates coated according to Examples 1 to 3 and subsequently calendered under the above operating parameters had the following properties:
Tabelle 2 Überblick über Papiereigenschaften der kalandrierten PapiereTable 2 Overview of paper properties of the calendered papers
Figure imgf000019_0001
Tabelle 3 Überblick Ergebnisse Curtain Coating Beispiele 1 bis 3
Figure imgf000019_0001
Table 3 Overview Results Curtain Coating Examples 1 to 3
Folgende Daten wurden an den gestrichenen Papieren ermitteln:
Figure imgf000020_0001
The following data was determined on the coated papers:
Figure imgf000020_0001
Bei Vergleichbarem Glanz und Vergleichbarer Rauhigkeit zeigen erfindungsgemäße Beispiele 1 und 3 besseres Trocken- und Nassrupfen sowie eine verbesserte Offset- bedruckbarkeit. With comparable gloss and comparable roughness, Examples 1 and 3 according to the invention show better dry and wet plucking and improved offset printability.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Papierstreichmassen, dadurch gekennzeichnet, dass1. A method for coating substrates with paper coating slips, characterized in that
die Beschichtung durch das Vorhangstreichverfahren (curtain coating) erfolgt, die Papierstreichmasse eine wässrige Dispersion eines Polymeren als Bindemittel enthält und - diese wässrige Dispersion erhältlich ist durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), wobei es sich beithe coating is carried out by the curtain coating method, the paper coating slip contains an aqueous dispersion of a polymer as binder and - this aqueous dispersion is obtainable by emulsion polymerization of free-radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), where it is
A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden und B) um eine Verbindung mit einer MercaptogruppeA) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom and B) a compound having a mercapto group
handelt und die Menge von A) 0,01 bis 1 Gew. Teil und von B) mehr als 0,1and the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) is more than 0.1
Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt.Parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei mindestens 40 Gew. % der Monomere um sogenannte Hauptmonomere, ausge- wählt aus C1 bis C20 Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren han- delt.2. The method according to claim 1, characterized in that it is at least 40 wt.% Of the monomers to so-called main monomers selected from C1 to C20 alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 carbon atoms, vinyl aromatics with up to 20 carbon atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols having 1 to 10 C atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 C atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei mindestens 60 Gew. % der Monomere um Butadien, Mischungen von Butadien und Styrol, Mischungen von Butadien und (Meth)acrylnitril oder Mischungen von Butadien, Styrol und (Meth)acrylnitril handelt.3. Process according to claim 1 or 2, characterized in that at least 60% by weight of the monomers are butadiene, mixtures of butadiene and styrene, mixtures of butadiene and (meth) acrylonitrile or mixtures of butadiene, styrene and (meth) acrylonitrile acts.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Butadien zur Gewichtssumme von Styrol und (Meth)acrylnitril 10 : 90 bis 90 : 10 betragen kann. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the weight ratio of butadiene to the total weight of styrene and (meth) acrylonitrile can be 10:90 to 90:10.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei 0,05 bis 10 Gew. % der Monomeren um ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren handelt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is from 0.05 to 10 wt.% Of the monomers are ethylenically unsaturated carboxylic acids.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymerisationsregler A) um Terpinolen handelt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is terpinols in the polymerization regulator A).
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von A) 0,02 bis 0,4 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the amount of A) is 0.02 to 0.4 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gewichtsmittlere Teilchengröße der dispergierten Polymerteilchen kleiner 120, insbesondere kleiner 100 nm ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the weight-average particle size of the dispersed polymer particles is less than 120, in particular less than 100 nm.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Substraten um Rohpapier, gestrichenes Papier, kalandriertes Papier oder Karton handelt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is the substrates to raw paper, coated paper, calendered paper or cardboard.
10. Wässrige Dispersion eines Polymeren, erhältlich durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei10. Aqueous dispersion of a polymer obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at
A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abs- traktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden undA) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom, and
B) um eine Verbindung mit einer MercaptogruppeB) to a compound with a mercapto group
handelt, wobei die Menge von B) mehr als 2 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Mo- nomere beträgt.wherein the amount of B) is more than 2 parts by weight per 100 parts by weight of monomers.
1 1. Wässrige Dispersion eines Polymeren, erhältlich durch Emulsionspolymerisation von radikalisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in Gegenwart von mindestens zwei unterschiedlichen Polymerisationsreglern A) und B), dadurch ge- kennzeichnet, dass es sich bei1 1. Aqueous dispersion of a polymer obtainable by emulsion polymerization of radically unsaturated compounds (monomers) in the presence of at least two different polymerization regulators A) and B), characterized in that it is at
A) um eine Verbindung ausgewählt aus Kohlenwassserstoffen, die bei Abstraktion eines Wasserstoffatoms ein Pentadienyl- oder 1-Phenylallyl-radikal bilden und B) um eine Verbindung mit einer Mercaptogruppe handelt, wobei die Menge von A) 0,01 bis 1 Gew. Teil und von B) mehr als 0,1 Gew. Teile auf 100 Gew. Teile Monomere beträgt und die gewichtsmittlere Teilchengröße der dispergierten Polymerteilchen kleiner 130 nm ist.A) a compound selected from hydrocarbons which form a pentadienyl or 1-phenylallyl radical upon abstraction of a hydrogen atom and B) a compound having a mercapto group wherein the amount of A) is 0.01 to 1 part by weight and B) is more than 0.1 parts by weight per 100 parts by weight of monomers and the weight average particle size of the dispersed polymer particles is less than 130 nm.
12. Papierstreichmasse, enthaltend eine wässrige Dispersion gemäß einem der Ansprüche 10 oder 1 1.12. Paper coating slip, comprising an aqueous dispersion according to any one of claims 10 or 1 1.
13. Beschichtete Substrate, insbesondere beschichtete Papiere erhältlich, nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9.13. Coated substrates, in particular coated papers obtainable by a process of claims 1 to 9.
14. Mit einer Papierstreichmasse gemäß Anspruch 12 beschichtete Substrate.14. coated with a paper coating composition according to claim 12 substrates.
15. Verwendung von Papieren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14 in einem Druckverfahren. 15. Use of papers according to one of claims 13 or 14 in a printing process.
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