DD266244A3 - Bindersystem fuer pigmenthaltige streichmassen zur herstellung von beschichteten papieren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindersystems fuer pigmenthaltige Streichmassen zur Herstellung von beschichteten Papieren, die sich durch gute optische Eigenschaften sowie Be- und Verdruckbarkeitseigenschaften auszeichnen. Dabei kommt ein Dreikomponentenbindersystem aus einem hochstyrenhaltigem Butadien-Styren-Terpolymerisat, einem Polyacrylsaeureester-Copolymerisat und Staerke zum Einsatz.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Die Beschichtung von Papier mit pigmenthaltigen wäßrigen Dispersionen innerhalb und außerhalb dor Papiermaschinen ist bekannt. Mit dieser Beschichtung wird das Ziel verfolgt, hochwertige optische Eigenschaften zu erreichen un i gleichzeitig die ' Be- und Verdruckbarkeit des Papiers in den verschiedenen Druckverfahren zu sichern. Bei den optischen Eigenschaften worden hoher Woißgrad, hohe Opazität und hoher Glanz angestrebt, während die Bedruckbarkeit im wesentlichen durch starke Bindungskräfte der Oberflächenbeschlchtung in .Mch und zum Trägerpapier sowie durch eine sorgfältige Abgewogenheit der Druckfarbenaufnahme gekennzeichnet ist. Eine zu stance Druckfarbenaufnahme führt zum Wegschlagen der Farbe in das Papier und somit zu blasser Bildwiedergabe, während die zu geringe Druckfarbenaufnahme zu Schwierigkeiten im Mehrfarbendruck (mottling) und zum Konterdruck im Ablagestapel führt (DE 2933765). Um die Forderungen der Druckindustrio nach ständiger Voibesserung des Druckträgers auch als Folge der stürmischen Entwicklung der Drucktechnik in den letzten Jahren befriedigon zu können, wurder vers' 'ledene Wege eingeschlagen mit dum Ziel der Verbesserung der optischen Eigenschaften des Papiors und der Sicherung der Bb- und Verdruckbarksit auch bei höchsten Druckgesch»iid gkeiten.

Dabei sind tiefgreifende Änderungen In der chemischen ebenso wie in der mechanischen Technologie bekannt geworden. Es werden auf dem Wege der chemischen Technologie wettweit neben natürlichen Bindemitteln verstärkt synthetische Bindemittel auf Basis von Acrylsäureester^ Styren, Butadien in den pigmonthaitigen Streichmassen eingesetzt (H. Kotto, Streichen und Beschichten von Papier und Karton, P.Keppler-Verlag AG Heusenstamm 1978, S. 111). Die damit zu erzielenden Ergebnisse entsprechen nicht voll den steigenden Anforderungen der Uruckindustrin, vor allem in der Frage der optischen Eigenschaften, speziell des Glanzes.

Durch die Einführung von synthetischen Bindemitteln in Kombination mit nativen Bindemitteln wurden vor allen Dingen höhere Bindekräfte innerhalb der Beschichtung und zum Rohpapier erzeugt, die optinchon Eigencchaften blieben aber wenig beeinflußt, so daß auf diese Weise die qualitativen Anforderungen an den Druckträger nicht mehr befriedigt werden können (Kotte, KepDler-Verlag S. 116). Im Zuge der Weiterentwicklung wurde eine Verbesserung mit der Verwendung von sogenannten Co-Bindern aus Mischpolymerisaten erzielt. Dies stellt eine Kompromißlösung dar, indem dabei dio positive/) Merkmale der Komponenten vereinigt werden. Da aber auch die negativen, störenden Eigenscharten mit übarnommen werdon, können damit das Problem der optischen Eigenschaften dos Papier und das Problem dor mechanischen Eigenschaften nicht im Komplex gelöst werden. Entweder gestaltet man den Kompromiß so, daß gute opiische Eigenschaften vorrangig angestrebt worden, dann leiden die mechanischen Eigenschaften oder umgekehrt (DE 2450039,2933765).

Es wurde daraufhin ein Verfahren bekannt, wonach als Co-Binder ein hochmolekulares wasserlösliches Polymerisat verwendet wird, um gute Verarbeitungseigenschaften sowohl der Streichmasse als auch des Papiers zu erreichen. Als wasserlösliche Co-Bindar kommon dabei vorzugsweise Polyvlnylslkohol, aber auch Polyäthylonglykol in Anwondung. Dio.' β wasserlöslichen Co-Bh ;dor bewirken eine Vorbesserung des Wasserrückhaltevermögens der Streichmasse und sichern somit eine sehr gleichmäßige Verteilung der Streichmasse auf dom Rohpapier sowie eine hohe Rupf festigkeit Im trockenen Zustand. Nachteilig wirkt sich hier der Umstand der Wosserlösllchkeit aus, da speziell Im Offsetdruckverfahrun r in Naßrupffestigkeit von Bedeutung ist.

Hohe Filmhärte und damit hoher Papierglanz werden erziolt nach einem in DE 2933765 vorgeschlagenen Vorfahren, bei dem als Co-Binder relativ niedermolekulare wasserlösliche Polymerisate verwendet werden und der Einsatz von Butadien-Styren-Latices bis 75% Styrengehalt ermöglicht wird. Jodoch können diese Beschichtungen wegen der Wasserlöslichkeit des Co-Blnders vorzugsweise nur für Tiefdruckzwecke Verwendung finden, da trotz hoher Trockenrupffestigkeit die Naßrupffostigkoit so abfällt, daß im Offsetdruckverfahren die Gefahr des Rupfens besteht (DE 2933765). Bei hochgefüllton Streichmassen mit Bindersystemen, die derartig hohe Styrengehalte aufweisen, ist darüber hinaus die Gefahr einer unzureichenden mechanischen Stabilität angesichts der hohen Beanspruchung während des Bearbeitungsvorganges gegeben.

Die Forderungen und Wünsche der Druckindustrie nach Druckträgern, dio von höchster Rupffestigkeit, hoher Filmhärte, hohem Glanz und guter Druckgleichmäßigkeit gekennzeichnet sind, bleiben bestehen. Höchsten Driickgeschwindigkeiten wird die Oborflächenboschichtuni] entsprechend dem bekannten Stand der Technik zunehmend unzureichend gerecht. Es treten Fehler beirn Mchrfarbcnoffsotdi uck auf, die sich als Rupfen, Mottling oder ungleichmäßige Farbaufnahme äußern.

Das Ziel der Erfindung ist ein Bindersystem für pigmenthaltine Papierstreichmassen zur Herstellung von beschichteten Papieren, das einfach herstellbar Ist, elnon hohen Feststoffgehalt bei ( ünstigem rheologischem Verhalten sowie gute Stabilität aufweist und die Verwendung kostengünstiger Pigmente ermöglicht

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bindersystems für plgmenthaltige Papierstrelchmassen zur Herstellung von beschichteten Papieren innerhalb oder außerhalb der Papiermaschine zu entwickeln. Das so hergestellte Bindersystem soll bei hoher Filmhärte dem beschichteten Papier sehr guter, Glanz, hohe Rupffestigkeit, insbesondere eine für die Offsetdruckeignurig günstige Naßrupffestigkeit, sowie gute Druckfarbenaufnahme verleihen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mischung aus 25 bis 35% Butadien-Styren-Latex mit einem Styrengahalt von 78 bis 85% und einem Anteil von 6,0 bis 6,5% Maleinsäuremonobutylester in Kombination mit 25 bis 35% Poiyacrylat und 35 bis 45% enzymatisch abgebauter Stärke als Drelkomponentenbindersystem Verwendung findet. Dabei wird der vorbereiteten Stärke-Pigment-Mischung zunächst bei ständigem Rühren der Butadien-Styren-Latex zugesetzt und ausreichend verteilt. Erst danach erfolgt der Zusatz des Polyacrylates.

Die fertige Streichmasse wird der Papiermaschine oder Streichmaschine zugeführt und mit einem der bekannten Auftragsverfahren auf das Papier aufgetragen. Anschließend wird das Papier getrocknet und im Kalander satiniert. Auf Grund der veränderten Mischtechnologie können Butadien-Styren-Latices mit 78 bis 85% gebundenem Styren verwendet werden, die Filme mit hohem Glanz und guten mechanischen Eigenschaften ausbilden. Oiese optischen und mechaninchon Eigenschaften werden im Komplex erzielt und genügen hohen Ansprüchen. Insbesondere werden Wasserrückhaltevermögen und Naßrupffeetlgkeit ganz wesentlich verbessert. Überraschend war die Tatsache, daß der Butadien-Styren-Latex vor dem Poiyacrylat dem Pigmentslurry zugesetzt werden muß, da andernfalls die negativen Wirkungen des hohen Styrengehaltos wie z.B. schlechte Rupffestigkeit und ungleichmäßige Druckfarbenannahme wieder voll zur Geltung kommen. Die Streichmasse zeichnet sich darüber hinaus durch ein ausgezeichnetes Viskositätsverhalten aus.

Weiterhin wird bei Verwendung dos genannten speziellen hochstyrenhaltigen Butadien-Copolymerlsat-La'iox der Einsatz von Pigmenten mittlerer Qualität unter Beibehaltung der ausgewiesenen technologischen Vorteile "nd der hohen Qualität des erzeugten Papieres ermöglicht.

Ausffllhrungsbelspiele Die Erfindung soll nachstehend an dan 'Jeispielen 1 und 2 erläutert werden. Das Beispiel 3 dient dem Vergleich mit dem Stand

der Technik.

Die bei der Herstellung und Verarbeitung der Streichmasse sowie am Papier ermittelten Prüfergebnisse sind au* den Tabellen 1

und 2 ersichtlich.

In einem mit Rührwerk versehenen Behälter werden bei niedrigem Schergefälle folgende Streichmassen hergestellt

(Mengenangaben In Gewichtstellen):

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
	(erfindungsgemäß)	(erfindungsgemäß)	(Stand d. Technik)
Stärke-Lösung,
etwa 20% Feststoff	8,2	8,7	10
Kaolin-Dispersion,
etwa 55% Feststoff	100	100	100
Butadien-Styren-
Latex, etwa 50%
Festetoff, etwa 80%
Styren	5,1	—	—
Butadien-Styren-Latex
etwa 50 % Feststoff, etwa
85% Styren	—	5,0	—
Butadien-Styren-Latex
etwa 50 % Feststoff, etwa
60% Styren	—	—	10
Polyvlnylalkohol-LÖBung,
etwa 10% Festet off	—	—	0,5
Poiyacrylat, etwa 50 % Fest
stoff	5,9	6,0	0,2
Ammoniak, etwa 25 %	4,0	4,0	3,5
Stabilisator, nicht-
Ionisch	0,4	0,5	—
Glyoxal	0,4	0,4	—
Alginat	0,17	0,18	—
Natriumpolyphosphat	—	—	0,2

Die Streichmasse wird mit einem bekannten Auftragsverfahren innerhalb oder außerhalb der Papiermaschine auf das bis 92% vorgetrocknete Papier aufgetragen. Die Auftraggewichte betragen 5 bis 8g Streichmasse je m² und Papierseite beim Auftrag innerhalb der Papiermaschine und bis 12g je m² und Paplereeite, wenn der Auftrag außerhalb der Papiermaschine erfolgt. Anschließend wird die Papierbahn unter üblicnen Bedingungen getrocknet und satiniert.

Tabelle 1 Prüfergebnisse zur Streichmasse

	Opazität, %	B	Glanz „G"	BeispioH	Boispiol 2	Beispiel 3
	Rupffeetigkeit,m/sA	(erfindungsgemäß)	(erfindungsgemäß)	(Stand d. Ted nlk)
Festiitoffgehalt%	49,9	51,1	51,7
pH	8,7	8,5	8.6
Auslaufzeit FD 4,8	27	18	34
Viskosität, mPas	55,7	42,3	58,3
WaeserrUckhaltever
mögen, s	31	35	17
Tabelle 2
Prüfergebnisse am Papier
	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
	(erfindungsgemäß)	(erfindungsgemfiß)	(Stand d. Technik)
Weißgrad, % OS	80,3	81,5	80
SS	80,7	81,7	80
95,2	98	92
2,9	2,2	1,3
4,5	4,5	4,5
1,64	1,8	1,5

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bindersystems zur Herstellung von beschichteten Papieren mit hoher Rupffestigkeit und hohem Glanz, die eine gute Bedruckbarkeit und Druckgleichmäßigkeit gewährleisten, welches 20 bis 35% Butadien-Styren-Maleinsäuremonobutylester-Terpalymerisal mit einem Styrengehalt von 78 bis 85% und einem Anteil von 6,0 bis 6,5% Maleinsäuremonobutylester, 25 bis 35% Polyacrylsäureester-Copolymerisat und 30 bis 50% enzymatisch abgebaute Stärke enthält, gekennzeichnet dadurch, daß der vorbereiteten Pigment-Stärke-Mischung zuerst der Butadien-Styren-Latex und erst danach das Polyacrylat zugesetzt wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindersystems für pigmenthaltige Streichmassen zur Herstellung von beschichteten Papieren innerhalb oder außerhalb der Papiermaschine, mit welchem dem Papier auf dem Wege der Oberflächenveredlung hochwertige optische Eigenschaften und gute Be- und Verdruckbarkeitseigenschaften verliehen werden.