DE1546465A1 - Beschichtetes Papier und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Beschichtetes Papier und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Beschichtetes- Papier und Verfahi^ejizu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Papier, dasirt einer
.Amylose und Polyvinylalkohol enthaltenden Mischung beschichtet ist.
Die Hersteller von Polyvinylalkohol geben an, daß dieser ein ausgezeichnetes fettbeständiges Mittel ist. Polyvinylalkohol
hat jedoch als Papi erbe schichtungsinitt el verschiedene
Nachteile, wie schlechte Verlaufseigenschaften auf dem Papier, hohe Viskosität in Wasser bei niedrigen Pestkörpergehalten
und hohen Preis. Wenn beispielsweise Polyvinylalkohol auf Papier (oder Pappe) mittels eines mit Draht
umwickelten Stabes aufgetragen wird, trocknet das beschichtete Papier mit einer Streifenbildung, die mit dem bloßen
Auge und bei Berührung erkennbar ist. Eine derartige Streifenbildung ist aus ästhetischen und gebrauchstechnischen
Gründen nicht einwandfrei. Das beschichtete Papier ist nicht einheitlich fettbeständig,und die Flexibilität des
Papiers wird durch die uneinheitliche Beschichtung vermindert. Die hohe Viskosität wässriger Lösungen des Polyvinylalkohole
bei niedrigem Festkörpergehalt ist unerwünscht, da sie Beschränkungen hinsichtlich der Konzentration des
Polyvinylalkohole in der lösung oder hinsichtlich der zu
verwendenden Besehichtungsvorrichtungen zur Folge hat. Wie erwartet werden kann, kann um so mehr fettbeständig machendes
Material in einem einzelnen Beschichtungsvorgang aufgetragen
werden, je höher die Konzentration dee Besohiehtungematerials
ist. r^'^
009834/1383 " 2 "
Von den Herstellern des Polyvinylalkohols ist vorgeschlagen
worden, billige Streckmittel wie Stärke zusammen mit Polyvinylalkohol zu verwenden, um den Preis der Polyvinylalkohol
-Mischung zu senken. Es wird jedoch empfohlen, solche
Streck- oder Verdünnungsmittel mit Polyvinylalkohol als Grundschicht (oder Grundaufstrich) zu verwenden, und zwar
vor dem Auftragen einer zusammenhängenden Deckschicht, die vollständig aus Polyvinylalkohol besteht. Der Grund hierfür
liegt darin, daß Polyvinylalkohol-Beschichtungen, die eine nennenswerte Konzentration an Stärke-Streckmittel enthalten,
keine kontinuierlichen, porenfreien und fettbeständigen Überzüge bilden. Außerdem werden die meisten
Stärken nicht als sehr verträglich mit Polyvinylalkohol gehalten. (Vgl. beispielsweise die Literatur der Firma DuPont
betreffend "Elvanols" und der Firma Air !Reduction Company
betreffend "Vinols".) Aus dieser Literatur sollte man annehmen,
daß wässrige Mischungen von Polyvinylalkohol und verkleisterter Maisstärke nur dann verträglich sind, wenn
der Polyvinylalkoholgehalt weniger als 10$ oder mehr als 80$ der Trockensubstanz beträgt. In der Airco-Literatur
wird ebenfalls angegeben, daß die gleiche Unverträglichkeit bei aufgetragenen Überzügen aus Stärke und Polyvinylalkohol
gefunden wird.
Es wurde nunjgefunden, daß Mischungen, enthaltend Amylose und
Polyvinylalkohol ausgezeichnete porenfreie, kontinuierliche
und fettbeständige Überzüge bilden, die keine siohtbare
009834/1383 - 3 Ö-D
Streifenbildung "besitzen (d.h. ausgezeichnete Verlaufseigenschaften haben). Gegenstand der Erfindung ist also
Papier, das gekennzeichnet ist durch eine Beschichtung, enthaltend Amylose oder ein Amylosederivat und Polyvinylalkohol,
auf mindestens einer Oberfläche. Außerdem haben wässrige Amylose-Polyvinylalkohol-LÖsungen bei gleichem Gesamtfestkörpergehalt
eine niedrigere Viskosität als solche von Polyvinylalkohol. Im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten
Streckmitteln, die als Ersatz kleiner Mengen des PoIyvinylalkohols
vorgeschlagen worden sind, ist es möglich, etwa 1-19 Gewichtsteile Amylose pro Gewichtsteil Polyvinylalkohol
zu verwenden und dennoch porenfreie, kontinuierliche und fettbeständige Überzüge zu bilden. Natürlich können
höhere Konzentrationen an Polyvinalalkohol, z.B. 19 Gewichtsteile Polyvinylalkohol pro Gewichtsteil Amylose verwendet
werden.
In der Kegel sind die besten Ergebnisse bei niedrigstem Preis
erhalten worden, wenn etwa 2-12 Gewichtsteile Amylose pro Gewichtsteil Polyvinylalkohol verwendet werden. Abgesehen
davon, daß Polyvinylalkohol ein ausgezeichnetes fettbeständiges Mittel ist, plastifiziert er die Amylose und neigt dazutden
Überzug zäh zu machen. Außerdem neigt der Polyvinylalkohol dazu, die Porenbildung auf ein Minimum zu beschränken,
AmyloBe, die ebenfalls ein ausgezeichnetes fettbeständiges Mittel is-fc, erhöht die Wirtschaftlichkeit, vermindert die
Viskosität der Polyvinylalkohollösungen und verbessert die
009834/1383 - 4 bad gs;s
- 4 Verlaufseigenschaften der Mischung.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Amylose" solche Amylose, wie sie durch Abtrennen der Amylose
und Amylopektin-Komponenten von Stärke erhalten wird, oder die ganze Stärke, die mindestens 50 '/<>
Amylose enthält, Handelsübliche Quellen für "Amylose" sind z.B. "Nepol"-Amylose
(ύ.η. eine Amylosefraktion der Maisstärke), "Superlose" (d.h. die Amylosefraktion der Kartoffelstärke),
"Amylomaize" oder ."Amylon" (viel Amylose enthaltende Maisstärke
mit ungefähr 54 $ Amylose), "Amylon VII" (viel Amylose enthaltende Maisstärke mit bis zu 70 fi Amylose), u.a.. Die
Amylosebeschichtungen auf Basis von Maisstärke mit einem hohen Amylosegehalt können nachgebildet werden, indem entsprechende
Mengenverhältnisse von abgetrennter Amylose und abgetrenntem Amylopektion gemischt werden. Vorzugsweise liegt
der Amylopektingehalt des Amylosematerials unter 20 Gew.fo,
da die Flexibilität und Festigkeit der Beschichtung umso besser ist, je höher der Amyloeegehalt liegt. Weiterhin
können Derivate der Amylose (z.B. Amylose-Acetat, Hydroxyäthyl-Amylose
und Hydroxypropyl-Amylose), wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3,038,895 Deschrieben sind, für die
Zwecke der Erfindung verwendet werden.
Vorzugsweise enthalten weniger als etwa 20 Mol-$ der monomeren
Einheiten des Polyvinylalkohole Acetylgruppen, da
-- 5 -009834/1383
die Verträglichkeit von Polyvinylalkohol und Amylose umso
schlechter wird, je höher die Konzentration der Acetylgruppen
ist.
Die Amylose-Polyvinylalkohol-Beschichtungen gemäß der Erfindung
können nach bekannten technischen Verfahren aufgebracht werden, wie sie zum Beschichten von Papierbahnen üblicherweise
in Gebrauch sind. Beispielsweise kann die Papierbahn unter Verwendung einer Schiitzdüsenauftragsmaschine
(air iaiife coater), einer "Chanipion"-Auftragsmaschine
mit nakel (Champion-knife coater), eines Trailing-Blade-Beschichters
(trailing blade coater), einer Rakel, einer Spachtelpresse (size press) oder eines Sprühbeschichters
beschichtet werden. In der Hegel ist es vorteilhaft,
eine Aufwalzvorrichtung zu verwenden, und zwar insbesondere eine Schlitzdüsenauftragsmaschine, wie sie in der US-Patentanmeldung
Fr. 296 66O*ist, um einen glatten kontinuierlichen,
porenfreien und fettbeständigen Decküberzug zu bilden. Es sind aber auch die verschiedenen anderen
Papier-Beschichtungsverfahren bzw. -Vorrichtungen, insbesondere die Spachtelpreese (size press) geeignet zum Auftragen
des Amylose-Polyvinylalkohol-Leims. Papier, das
eine Leimbeschichtung trägt, kann im Offsetdruck verwendet
werden, wenn es wünschenswert ist, das Bindringen der hydrophooen Druckfarbe zu verlangsamen (das Papier fettbeständig zu machen) oder als eine Unterschicht für kontinuierliche,
porenfreie und fettbeständige Deckbe-
BAD ORIGINAL Schichtungen.
009834/1383
— D —
Bei Anwendung dieser Verfahren wird der Polyvinylalkohol (entweder in trockener Form oder gelöst in einem Lösungsmittel
wie Wasser) zu einer geeigneten Lösung der Amylose (beispielsweise in Wasser "bei pH 7» in wässrigem Alkali,
in wässrigem Formaldehyd oder in Dirnethylsulfoxyd) gegeben.
Wenn gewünscht, kann der Polyvinylalkohol mit einer wässrigen Anschlämmung der Amylose vermischt werden, bevor die Amylose
gelöst wird. Die Polyvinylalkohol^ sung wird kontinuierlich der Beschichtungsapparatur zugeleitet, von der sie auf das
Papier aufgebracht wird, und zwar unabhängig davon, wie die Lösung hergestellt wird.
Naturgemäß können verschiedene andere Zusätze der Beschichtung
smischung zugefügt werden, wie Entschäumer, Mittel, die unterwünschtes Kleben oder Zusammenbacken verhindern
(verschiedene Pigmente), zusätzliche Weichmacher (beispielsweise Glycerin oder Sorbit).
Eine wässrige Lösung entfetteter Amylose wurde dadurch hergestellt,
daß eine 10$ige wässrige Anschlämmung aus 6,8 Gewichtsteilen Maisstärke, 1,2 Gewichtsteilen Mais-Amylopektin
und 2 Teilen gelöstem Polyvinylalkohol mit etwa 2 Acetyl-Gruppen pro 100 monomeren Einheiten auf 154°C erhitzt
wurde. Dafür wurde ein Stärkekocher der in der US-Patentanmeldung Nr. 790 487 beschriebenen Art verwendet.
Diese Lösung wurde kontinuierlich dem vorgewärmten Masaekasten (700O) einer Sohlitedüsenauftragsmaschine
009834/1383 BAD original
leitet. Die wässrige Behandlungslösung wurde kontinuierlich auf eine nicht Wasser absorbierende Auftragswalze
aufgetragen, die teilweise in den Massekasten eintauchte. Die Amyloselö.sung wurde, während die Amylose in ungeliertem
Zustand war, von der Oberfläche der Rolle auf eine Papierbahn übertragen (eine Rolle von 20,4 kg Papier), die
mit einer Geschwindigkeit von 75 m/min abgezogen wurde. Unmittelbar anschließend, ehe die aufliegende Amylosebeschichtungsmischung
gelierte, wurde die Beschichtung dadurch geglättet, daß die Papierbahn zwischen die Oberfläche
einer Walze und den Luftstrahl einer Luftbürste durchgeleitet wurde. Die beschichtete Seite des Papiers wurde dem
Luftstrahl ausgesetzt. Das beschichtete Papier wurde getrocknet und dann ein zweites Mal durch die Schlitzdüsenauf
trag smas chine geleitet. Das ein zweites Mal getrocknete -fapier hatte eine Amylοsebeschichtung von etwa 9»7 g/qm
(2 englische Pfund/1.000 Quadratfuß entsprechend 0,91 kg/ 93 q.m) Papier.
Ein quadratisches Stück dieses Papiers mit einer Kantenlänge
von 10,16 cm wurde dem Standard-ÜPettprüfungstest der Technical Association der "Pulp and Papier Industry" unterworfen.
Die Rückseite des beschichteten Papiers zeigte kein Durchdringen von Farbstoff, wenn 1,1 ml Terpentin, das
einen-öllösuchen roten Farbstoff enthielt, auf einen 5 g
schweren Sandhügel getropft wurden, der sich auf der beschichteten
Seite das Papiers befand. . ,
009834/1383
BAD ORsGiNAL - 8 -
Das im Beispiel 1 beschriebene Beschichtungsverfahren wurde mit im wesentlichen dem gleichen Ergebnis wiederholt, wobei
11-point-Pappe und eine fettbeständig machende Mischung verwendet wurde, die eine 10$ige wässrige Anschlämmung aus
1,7 Gewichtsteilen Polyvinylalkohol und 8,3 Gewichtsteilen Hydroxypropylamylose mit einem Durchschnittsgehalt von
0,1 Molen Propylenoxyd pro Anhydroglukoseeinheit (0,1 MS) enthält.
Eine 10$ige wässrige Lösung aus 3 Gew.Teilen Polyvinylalkohol
und 7 Gewichtsteilen 0,1 MS Hydroxypropylamylose wurde mit einem mit Draht umwickelten Rundstab Nr. 18 (wire
wrapped rod) auf eine 11-point-Pappe als Beschichtung aufgetragen.
Nachdem der erste Auftrag getrocknet war, wurde ein zweiter Auftrag der fettbeständig machenden Mischung
aufgebracht. Die beschichtete Pappe erfüllte den in Beispiel 1 beschriebenen Test. Die Beschichtung wies keine
Streifenbildung von dem mit Draht umwickelten Kundstab auf.
Dieses Beispiel zeigt, daß Amylose den Verlauf von PoIyvinylalkoholbeschichtungen
verbessert. Eine Serie von 10bigen wässrigen Lösungen von Polyvinylalkohol und 0,3 MS
Hydroxyäthylamylose wurde als Beschichtung auf 11-point-Pappe
mit einem mit Draht umwickelten .Rundstab Nr. 10
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aufgetragen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Ta-.
belle 1 wiedergegeben.
| Tabelle 1 | Verlauf | |
| Amylose | Gewichtsteile Polyvinylalkohol |
schieQht Il mäßig ausgezeichnet |
| 0 0,5 1,0 3 |
10 9,5 ■ 9 7 |
|
Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß der Verlauf von
Polyvinylalkohollösungen durch die Zugabe von einem Gewichtsteil Amylose auf y G-ewichtsteile Polyvinylalkohol verbessert
wird und daß der Verlauf von Polyvinylalkohol durch die Zugabe von 3 Gewichtsteilen Amylose auf 7 Gewichtsteile
Polyvinylalkohol auffallend verbessert wird.
Dieses Beispiel erläutert das Beschichten der Polyäthylenseite von handelsüblichem einer Glimmentladung unterworfenen
mit Polyäthylen beschichteten natürlichem Kraftpapier, wooei die Polyäthylenschicht etwa 0,5 mils (0,0127
mm) stark ist. Es wurde eine wässrige Lösung von Amylose
hergestellt,'in dem eine 11?iige wässrige Anschlämmung aus
7,2 Gewichtsteilen Maisstärke, 0,8 Gewichtsteilen Maisamylopektin und 3 Gewichtsteilen Polyvinylalkohol mit etwa 2
Acetylgruppen pro 100 monomere Einheiten auf 155 G erhitzt wird. Die Amylοsemisehung wurde auf die Polyäthylenseite
009834/1383 BAD
- ίο -
des flexiblen Blattes nach, der in Beispiel 1 beschriebenen
Art aufgetragen, getrocknet, und anschließend eine zweite Schicht in der gleichen V/eise aufgetragen. Das beschichtete
Blatt erfüllte den Fettbeständigkeitstest, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist.
Beispiel 1 wurde mit im wesentlichen den gleichen Ergebnissen wiederholt, wobei jedoch die Amylosemi sehung auf
die beschichtete Seite einer Papierbahn aufgetragen wurde, die mit einer Grundschicht aus einer Mischung enthaltend
Ton und 14 Gewichtsprozente mittels Alkalihypochlorit oxydierter Stärke, berechnet auf das Gewicht
des Tons, versehen war.
Der Ausdruck, "Papier" wird in seinem allgemeinen Sinn gebraucht und soll Papier aller Arten, ob beschichtet oder
unbeschichtet einschließlich Pappe, und die Ausdrücke "Beschichtung" und "beschichtet", "Grundschicht" und "vorbeschichtet"
umfassen.
009834/1383
Claims (11)
1. Papier, gekennzeichnet durch eine Beschichtung, enthaltend Amylose oder ein Amylosederivat und Polyvinylalkohol,
auf mindestens einer Oberfläche.
2. Beschichtetes Papier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als Amylosederivat einen
Hydroxv-Propyläther der Amylose enthält.
3. Beschichtetes Papier gemäß Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Beschichtung auf einen Gewichtsteil Polyvinylalkohol 1-19, vorzugsweise 2-12 Gewichtsteile
der Amylosekomponente entfallen.
4. Beschichtetes Papier gemäß Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Beschichtung auf einen Gewichtsteil der Amylosekomponente etwa 9 Gewichtsteile Polyvinylalkohol
entfallen.
5. Beschichtetes Papier gemäß Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung als Amylose die abgetrennte Fraktion der Gesamtstärke enthält.
6. Beschichtetes Papier gemäß Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Amylopektingehalt der Amylose unter 20 Gewichtsprozenten liegt*
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7. Beschichtetes Papier gemäß Ansprüchen*. 1-6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung porenfrei, glatt und fettbeständig ist.
8. Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Papier, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche
des Papiers mit einer wässrigen Mischung enthaltend Polyvinylalkohol und Amylose oder ein Amylosederivat
beschichtet wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmischung auf einen Gewichtsteil Polyvinylalkohol
1-19» vorzugsweise 2-12 Gewichtsteile der Amylosekomponente enthält.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine Oberfläche des Papiers eine wässrige
Mischung aufgebracht wird, die Polyvinylalkohol und eine ausreichend Menge Amylose enthält, um den Verlauf
des Polyvinylalkohols zu verbessern.
11. Verfahren gemäß Ansprüchen 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die BeSchichtungsmischung auf einen Gewichtsteil
Amylose etwa 9 Gewichtsteile Polyvinylalkohol enthält.
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