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Zusammensetzung zum Beschichten von Papier
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Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zum Beschichten von Papier.
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Zur Erhöhung der Helligkeit von beschichtetem Papier, Karton oder
Pappe wurde bisher eine größere Menge eines fluoreszierenden Aufhellers oder in
alternativer Weise ein Pigment größerer Helligkeit selektiv eingesetzt oder in einigen
Fällen die Menge eines Aufhellers wesentlich vergrößert.
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Soll die Eignung für den Offsetdruck und die Trocknungsgeschwindigkeit
der Druckfarbe verbessert werden usw., so muß eine geeignete Auswahl eines Pigments
und eines Bindemittels getroffen sowie auch eine genaue Steuerung ihrer Verhältnisse
eingehalten werden. Folglich erfordert eine wirtschaftliche Abstimmung der Kosten
eines derartigen beschichteten
Papiers oder Kartons mit der Qualität
nicht nur erhebliche Erfahrung, sondern auch den Einsatz von teurem Rohmaterial.
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Falls es sich folglicherweise als möglich erweisen sollte, die Verbesserung
der Qual ität eines derartig beschichteten Papiers oder eines Kartons nur durch
die Zugabe einer geringen Menge eines Zusatzes zu einer Zusammensetzung zur Beschichtung
herbeizuführen, so würde sich ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil ergeben.
Es besteht somit seit längerer Zeit ein Bedürfnis nach einem derartigen Zusatz.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Zusammensetzung zum Beschichten
von Papier, Karton oder Pappe vorzusehen, die aufgrund eines nur geringen Zusatzes
zu einer Verbesserung der Helligkeit, Offsetdruckeignung, Trocknungsrate der Druckfarbe
und Lichtbeständigkeit des beschichteten Materials führt.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.
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Es wurde gefunden, daß ein Kondensationsprodukt eines Epihalohydrins
mit einer bestimmten Art von aliphatischem Amin zur Erzielung der gestellten Aufgabe
führt, auch wenn es nur in sehr geringen Mengen eingesetzt wird. Die Erfindung beruht
auf diesem Ergebnis.
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Eine wäßrige Dispersion, die ein Pigment, ein Bindemittel und ein
Kondensationsprodukt eines Epihalohydrins und einem aliphatischen Amin mit 1 - 6
Kohlenstoffatomen enthält, ergibt eine ausgezeichnete Zusammensetzung zum Überziehen
von Papier. Auf ein Roh- oder Trägerpapier angewendet ergibt sie ein beschichtetes
Papier von verbesserter Helligkeit, Offsetdruckeignung, Trocknungsrate der Druckfaser
und Lichtbeständigkeit.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Beschichten von Papier enthält
ein Kondensationsprodukt eines Epihalohydrins und eines aliphatischen Amins zusätzlich
zu einem Pigment und einem Bindemittel. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum
Beschichten von Papier wird hergestellt durch Zufügen eines Kondensationsproduktes,
das durch Umsetzen von 1 oder 2 oder mehreren Upihalohydrinen mit 1 oder 2 oder
mehreren aliphatischen Aminen mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen erhalten wird, zu einer
Zusammensetzung zur Beschichtung, die ein Pigment und ein Bindemittel enthält. Wird
die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Beschichten bei einem Papier angewendet,
eo verbessert diese die Helligkeit, die Eignung zum Offsetdruck, die Trocknungsrate
einer Druckfarbe und die Lichtbeständigkeit des erhaltenen, beschichteten Papiers.
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Die bei der Erfindung zweckmäßigerweise einsetzbaren Epihalohydrine
umfassen Epichlorhydrin, Epibromhydrin, Epijodhydrin und ß-Allcylepihalohydrine.
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Von diesen wird Epichlorhydrin am meisten bevorzugt. Die zur Anwendung
der Erfindung verwendbaren Amine umfassen aliphatische Amine mit 1 - 6 Kohlenstoffatome
wie, zum Beispiel Methylamin, Dimethylamin, Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, Trimethylamin,
Triäthylamin, Allylamin und ähnliche. Von diesen werden aliphatische Amine mit 1
- 2 Kohlenstoffatome am meisten bevorzugt. Es ist festzustellen, daß ähnliche Kondensationsprodukte,
die unter Verwendung von aliphatischen Aminen mit 7 oder mehr Kohlenstoffatomen
oder aromatischen Aminen erhalten werden, nicht zu einer Zusammensetzung zur Beschichtung
führen, die beim Auftragen auf Papier zur Verbesserung der Helligkeit, der Offsetdruckeignung,
der Trocknungsrate von Druckfarben, der Lichtechtheit und ähnliche Eigenschaften
des beschichteten Papiers führen.
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Als Bindemittel sind alle bekannten einsetzbar, einschließlich der
Naturprodukte wie Kasein, Stärke, Sojabohneneiweiß, Pretoleumeiweiß und ähIlliche,
und auch synthetische Materialien, wie Polyvinylalkohol, Acrylharze und ähnliche.
Einsetzbare Latizes umfassen alle der bekannten wie
zum Beispiel
diejenigen aus Styrol-Butadien, Acrylverbindungen, Vinylacetatverbindungen und ähnliche.
Als Pigmente können alle bekannten anorganischen und organischen Pigmente einschließlich
Titandioxid, Kalziumcarbonat, Kalk, Satinweiß und ähnliche anorganischen Pigmente,
sowie auch organische Pigmente wie Polystyrolteilchen und feine Harnstoffteilchen
usw. verwendet werden, obwohl Ton am meisten bevorzugt wird.
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Vorzugsweise sollten die Menge des Epihalohydrins und des Amins auf
Molbasis im wesentlichen gleich sein. Erfindungsgemäß wird das oben erwähnte Kondensationsprodukt
des F:pihydrins und des Amins einer Zusammensetzung normaler Rezeptur zur Beschichtung
zugegeben, die ein Pigment, ein Bindemittel und Wasser enthält, wodurch die erfindungsgemäße
Beschichtungszusammensetzung erhalten wird, die eine Verbesserung der Helligkeit,
der Offsetdruc keignung, der T rocknungs rate von Druckfarben und der Lichtechtheit
von beschichtetem Papier gewährleistet, welches durch Anwendung dieser Beschichtungszusammensetzung
auf Rohpapier oder Trägerpapier erhalten wird.
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Die Menge des Kondensationsprodukts aus dem Epihalohydrin und dem
aliphatischen Amin mit 1 - 6 Kohlenstoffatome kann im Bereich von 0, 01 10 Gewichtsteile,
vorzugsweise im Bereich von 0, 05 - 2, 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des
Pigments liegen. Die Mengen der anderen Bestandteile,einschließlich Pigmente, Bindemittel
und ähnliche, können im gleichen Bereich liegen wie dieser bei normalen Beschichtungszusammensetzungen
zu ähnlichen Zwecken allgemein üblich ist.
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Anhand der nachfolgenden Be ispiele soll die Erfindung noch näher
erläutert werden.
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Beispiel 1 (a) Herstellung des Kondensationsprodukts: In einen mit
einem Rückflußkühler versehenen Kolben mit 3 Hälsen wurden 50 Gewichtsteile Epichlorhydrin
eingeführt und danach 60,8 Gewichtsteile (24, 3 Gewichtsteile Festkörpermaterial)
Dimethylamin hinzugegeben.
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Da es sich um eine exotherme Reaktion handett, wurde das Reaktionssystem
unter Rühren abgekühlt, um die Temperatur auf 50°C zu batten.
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Nach vierstündigem Reaktionsablauf wurde ein sirupartiges Kondensationsprodukt
(1) erhalten. Diesem Produkt wurde Wasser hinzugegeben, bis es eine wässrige Dispersion
mit einem Festkörpergehalt von 50 % bildete.
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(b) Herstellung der Zusammensetzung zum Beschichten und des beschichteten
Papiers durch Anwendung der Zusammensetzung: Gemäß der nachfolgend angegebenen Rezeptur
wurde eine Aufschlämmung von Ton in Wasser hergestellt. Es wurden 60 Gewichtsteile
Wasser, 0,5 Gewichtsteile einer 40 %igen wässrigen Lösung eines Dispersionsmittels
und 0, 1 Gewichtsteile Natriumhydroxld in ein Mischgerät eingeführt, wonach 100
Gewichtsteile Ton unter kontinuierlichem Rühren hinzugegeben wurden, um eine gute
Dispersion zu erhalten. Danach wurden dieser Dispersion unter kontinuierlichem RUhren
47 Gewichtsteile (7 Gewichtsteile Festkörpersubstanz) einer 15 %igen wässrigen Lösung
von Kasein, die durch Auflösen von Kasein in einer wässrigen Ammoniaklösung mit
4 % Ammoniak bezogen auf die Kaseinmenge hergestellt worden war, und 1,4 Gewichtsteile
(0, 7 Gewichtsteile Festkörpersubstanz) des Kondensationsprodukts (1) hinzugegeben.
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Nachfolgend wurden hierzu ferner 24 Gewichtsteile (12 Gewichtsteile
Festkörpersubstanz) Styrol-Butadien-Latex zugegeben. Schließlich wurde durch die
Zugabe von Wasser eine wässrige Dispersion mit 42 % Festkörpergehalt erhalten.
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Rezeptur Wasser 60 Gewichtsteile 40 %ige wässrige Lösung des Dispersionsmittels
(Natriumpolycarboxylat) 0, 5 Gewichtsteile Ton 100 Gewichtsteile Kasein 7 Gewichtsteile
Natriumhydroxid 0,1 Gewichtsteile Kondensationsprodukt (1) 1,4 Gewichtsteile (0,
7 Gewichtsteile Festkörpergehalt) 28%ige wässrige Ammoniaklösung 1 Gewichtsteil
Styrol-Butadien -Latex 24 Gewichtsteile (12 Gewichtsteile Festkörpergehalt) Zum
Filtern wurde die auf diese Weise erhaltene wässrige Dispersion durch ein Drahtsieb
mit einer Maschenweite von 0,149 mm (100 mesh) durchgeleitet, um schließlich die
erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Beschichten von Papier zu ergeben.
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Danach wurde die endgültige Zusammensetzung auf ein Trägerpapier mit
einem Basisgewicht von 350 g/m² mit einer labormäßigen Luftrakelbeschichtungsvorrichtung
aufgetragen, um eine Beschichtung von ungefähr 15 g/m2 zu ergeben.
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Das auf diese Weise hergestellte beschichtete Papier wurde über Nacht
in einem Raum mit einer konstanten Temperatur von 250C und einer konstanten Luftfeuchtigkeit
von 65 %iger relativer Humidität aufbewahrt. Danach wurde das beschichtete Papier
bei einer Temperatur von 6(PC und bei einem linearen Druck von 85 kg/cm kalandriert
(satiniert), ehe es einer Reihe von unten angegebenen Prüfverfahren unterzogen wurde.
Die Ergebnisse dieser Prüfverfahren sind in der Tabelle 1 angegeben. Die Helligkeit,
die Eignung zum Offsetdruck, die Geschwindigkeit der Trocknung von Druckfarben und
die Lichtechtheit wurden gemäß den nachfolgenden Verfahren bestimmt.
Tabelle
1
| Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel
6 |
| Helligkeit (%) 77,6 77,5 77,3 77,5 77,4 77,5 |
| Offsetdruck- Ausgezeich- Ausgezeich- Ausgezeich- Ansgezsich-
Ausgezeich- Ausgezeich- |
| eignung net net net net net net |
| Trocknungs- |
| geschwindigkeit 20 20 20 20 20 20 |
| von Druckfarbe (min) |
| Lichtechtheit |
| (% Abnahme) 5,2 5,3 5,3 5,2 5,1 5,2 |
| Vergleichs- Vergleichs- Vergleichs- Vergleichs- Vergleichs-
Vergleichs- Vergleichs- |
| beispiel 1 beispiel 2 beispiel 3 beispiel 4 beispiel 5 beispiel
6 beisplel 7 |
| Helligkeit (%) 75,5 75,4 74,1 75,0 75,2 74,5 75,5 |
| Offsetdruck- Gut Befriedi- Schlecht Schlecht Gut Schlecht Gut |
| eignung gend |
| Trocknungs- |
| geschwindigkeit 40 50 40 40 40 40 40 |
| von druckfarbe |
| von Druckfarbe |
| (min) |
| lichtechtheit 6,4 6,7 6,6 6,6 6,5 6,2 6,3 |
| (%) Abnahme |
(1) Helligkeil: GE -Helligkeitsmesser (2) Eignung zum Offsetdruck:
Auf das zu prüfende, beschichtete Papier wurde eine bestimmte Wassermenge zum Haften
gebracht, wonach das Papier sofort bedruckt wurde, um die Aufnahmefähigkeit für
die Druckfarbe zu untersuchen, die nach visueller Beobachtung eingestuft wurde als
"Ausgezeichnet", "Gut", "Befriedigend" und "Schlecht" (3) Trocknungsgeschwindigkeit
von Druckfarbe: 3 Das beschichtete Papier wurde mit 0,6 cm Offsetdruckfarbe unter
Verwendung eines Ii I -Prüfgeräts bedruckt und nach bestimmten Zeitabständen wurde
die Druckfarbe auf weißes Papier übertragen. Der Versuch wurde beendet,nachdem keine
Übertragung der Druckfarbe mehr beobachtet wurde. Die Trocknungsgeschwindigkeit
ist die Zeit in Minuten, die benötigt wird, um den beschriebenen Endpunkt zu erreichen.
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(4) Lichtechtheit: Die als Prozentsatz ausgedrückte Helligkeitsabnahme
gegenüber der ursprünglichen Helligkeit nach einer 20 stündigen Bestrahlung bei
400C mit dem Licht eines UV-Kohlelichtbogens.
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Beispiel 2 Nachdem gleichen Verfahren,mit dem im Beispiel 1 (a) das
Kondensationsprodukt (1) hergestellt worden war, wurde ein sirupartiges Kondensationsprodukt
(2) erhalten, mit der Ausnahme, daß 50 Gewichtsteile Epichlorhydrin und 42 Gewichtsteile
(16,8 Gewichtsteile Festkörpergehalt) Methylamin eingesetzt wurden. Danach wurde
dem Kondensationsprodukt Wasser zugegeben, uni eine 50 %ige wässrige Dispersion
des Festkörperniaterials zu ergeben. Danach wurde in gleicher Weise,wie im Beispiel
1 (b! beschrieben, eine Zusaniniensetzung zum Beschichten hergestellt, mit der Ausnahme,
daß ei6,6 Gewichtsteile (10 Gewichtsteile Festkörpergehalt)
einer
Stärke-Poìyvir,ylalkohoì-Mischung als Bindemittel (Stärke-Polyvinylalkohol = 1/1
auf Gewichtsbasis) und 24 Gewichtsteile (12 Gewichtsteile Festkörpergehalt) Acryl-Latex
als Latexkomponente eingesetzt wurden.
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Die auf diese Weise erhaltene Zusammensetzung zum Beschichten wurde
zum Herstellen von beschichtetem Papier auf Trägerpapier aufgebracht, welches den
im Beispiel 1 (b) beschriebenen Prüfverfahren unterzogen wurde. Die Prüfergebnisse
sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Beispiel 3 In der gleichen Weise,wie im Beispiel 1 (a) beschrieben,
wurde ein zähflüssiges Kondensationsprodukt (3) hergestellt, mit der Ausnahme, daß
50 Gewichtsteile Epichlorhydrin und 62,7 Gewichtsteile Hexamethylendiamin eingesetzt
wurden. Danach wurde das Produkt durch Einstellen eines pH-Wertes auf 5 durch Zugabe
von Essigsäure stabilisiert. Danach wurde gemäß dem im Beispiel 1 (b) beschriebenen
Verfahren, jedoch unter Verwendung von 1,0 Gewichtsteilen des beschriebenen Kondensationsproduktes
(3) anstelle des Kondensationsprodukt (1) und auch unter Verwendung von 14 Gewichtsteilen
(7 Gewichtsteile Festkörpergehalt),einer acrylartigen, alkaliquellbaren Emulsion
als Bindemittel und 24 Gewichtsteile (12 Gewichtsteile Festkörpergehalt) Vinylacetatlatex
als Latexkomponente eine Zusammensetzung zum Beschichten hergestellt. Die auf diese
Weise erhaltene Zusammensetzung wurde auf Trägerpapier aufgetragen, um ein beschichtetes
Papier zu ergeben, welches der bereits beschriebenen Reihe von Prüfungen unterzogen
wurde. Die Ergebnisse sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Beispiel 4 In der gleichen Weise wie im Beispiel 1(a), mit der Ausnahme,
daß 50 Gewichtsteile Epibromhydrin und 26,6 Gewichtsteile Diäthylamin zum Einsatz
kamen, wurde ein sirupartiges Kondensationsprodukt (4) hergestellt.
Zur
Stabilisierung des erhaltenen Produkts wurde Essigsäure zugegeben und der pH-Wert
auf 5 eingestellt. Danach wurde gemäß dem im Beispiel 1 (b) beschriebenen Verfahren,
jedoch unter Verwendung von 1, 2 Gewichtsteilen des Kondensationsprodukts (4) anstelle
des Kondensationsprodukts (1) und unter Verwendung von 46,7 Gewichtsteile ( 7 Gewichtsteile
Festkörpergehalt) Styrol-Maleinsäureester-Acrylamid-Acrylnitril-Emulsion als Bindemittel,eine
zum Beschichten geeignete Zusammensetzung hergestellt. Die Zusammensetzung wurde
auf Pappe aufgetragen, um ein beschichtetes Papier zu erhalten, welches den bereits
erwähnten Prüfverfahren unterzogen wurde. Die Prüfergebnisse sind aus der Tabelle
1 ersichtlich.
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Beispiel 5 Ein sirupartiges Kondensationsprodukt (5) wurde in gleicher
Weise hergellt wie im Beispiel 1 ( a), mit der Ausnahme, daß 50 Gewichtsteile dpichlorhydrin
und 106 Gewichtsteile (31, 9 Gewichtsteile Festkörpergehal) Trimethylamin eingesetzt
wurden. Danach wurde dem Kondensationsprodukt Wasser hinzugegeben, um eine wässrige
Suspension mit einem Festkörpergehalt von 50 % zu ergeben. Danach wurde gemäß dem
im Beispiel 1 (b) beschriebenen Verfahren, jedoch unter Verwendung des oben erwähnten
Kondensationsprodukts (5) in einer Menge von 1,8 Gewichtsteilen (0, 8 Gewichtsteile
Festkörpergehalt) anstelle des Kondensationsproduktes (1) und unter Verwendung von
47 Gewichtsteilen (7 Gewichtsteile Festkörpergehalt) einer 15 %igen wässrigen Lösung
von Sojabohneneiweiß, die hergestellt wurde durch Auflösen von Sojabohneneiweiß
in wässriger Ammoniaklösung mit 4 % Ammoniak, auf Basis der Sojabohneneiweißmenge,
eine zum Beschichten geeignete Zusammensetzung hergestellt. Mit dieser Zusammensetzung
wurde Trägerpapier beschichtet und das erhaltene beschichtete Papier wurde den bereits
beschriebenen Prüfverfahren unterworfen.
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Beispiel 6 In der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 (a) beschrieben,
mit der Ausnahme, daß 25 Gewichtsteile Epichlorhydrin, 35 Gewichtsteile Epibromhydrin,
23,2 Gewichtsteile (9,3 Gewichtsteile Festkörpergehalt) Methylamin und 16,5 Gewichtsteile
Diäthylamin zum Einsatz kamen, wurde ein sirupartiges Kondensationsprodukt (6) hergestellt.
Danach wurde das Produkt durch Einstellen seines pH-Wertes auf 5 mit zugegebener
Salzsäure stabilisiert. Danach wurde dem stabilisierten Produkt Wasser hinzugegeben,
um eine wässrige Dispersion mit einem Festkörpergehalt von 50 % zu ergeben. Danach
wurde gemäß dem im Beispiel 1 (b) beschriebenen Verfahren, jedoch unter Verwendung
von 2,0 Gewichtsteilen (1,0 Gewichtsteilen Festkörpergehalt) des beschriebenen Kondensationsprodukts
(5) anstelle des Kondensationsprodukts (1) eine Zusammensetzung für die Beschichtung
hergestellt. Trägerpapier wurde mit der Z's ammensetzung beschichtet, um ein beschichtetes
Papier zu ergeben, das der Reihe der beschriebenen Prüfverfahren unterzogen wurde.
Die Ergebnisse sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 1 Nach der im Beispiel 1 angegebenen Rezeptur wurde
eine Zusammensetzung zur Beschichtung hergestellt, wobei jedoch das Kondensationsprodukt
(1) weggelassen wurde. In der gleichen Weise wie im Beispiel 1 (b), wurde beschichtetes
Papier hergestellt, und den beschriebenen Prüfverfahren unterzogen. Die Ergebnisse
sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 2 Die im Beispiel 2 angegebenen Verfahrensweisen
wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Kondensationsprodukt (2) aus der Beschichtungszusammensetzung
weggelassen wurde. Die am beschichteten Papier erhaltenen
Priifergebn,sse
sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 3 Die im Beispiel 3 angegebenen Verfahrensweisen
wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Kondensationsprodukt (3) aus der auf
Papier aufgetragenen Beschichtungszusammensetzung weggelassen wurde. Die Prüf -ergebnisse
sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 4 Die gleichen Verfahrensweisen,wie im Beispiel
5 beschrieben, wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Kondensationsprodukt
(4) aus der Beschichtungszusammensetzung weggelassen wurde. Die am beschichteten
Papier erhaltenen Prüfergebnisse sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 5 Die gleichen Verfahren, wie im Beispiel 5 beschrieben,
wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Kondensationsprodukt (5) aus der Beschichtungszusammensetzung
weggelassen wurde. Die am beschichteten Papier erhaltenen Prüfergebnisse sind aus
der Tabelle 1 ersichtlich.
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Vergleichsbeispiel 6 In der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 (a)
beschrieben, mit der Ausnahme, daß 50 Gewichtsteile Epichlorhydrin und 69,7 Octylamin
zum Einsatz kamen, wurde ein zähflüssiges Kondensationsprodukt (7) hergestellt.
Danach wurden die im Beispiel 3 beschriebenen Verfahren wiederholt, mit der Ausnahme,
daß anstelle des Kondensationsprodukts (3) 1, 0 Gewichtsteile des oben beschriebenen
Kondensationsprodukts (7) eingesetzt wurden, um eine Beschichtungszusammensetzung
zu ergeben, aus der ein beschichtetes Papier
hergestellt wurde.
Die Prüfergebnisse sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.
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Aus den in der Tabelle 1 angegebenen Prüfergebnissen geht hervor,
daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusarnniensetzung zum Beschichten,
die aus einem Kondensationsprodukt eines Epihalohydrins und einem aliphatischen
Amin, sowie auch aus einem Pigment und einem Bindemittel besteht, die Helligkeit,
die Eignung für den Offsetdruck, die Trocknungsgeschwindigkeit von Druckfarbe und
die Lichtechtheit des beschichteten Papiers erheblich verbessert werden