IT8348043A1

IT8348043A1 - Composizioni per la patinatura della carta

Info

Publication number: IT8348043A1
Application number: ITRM1983A048043A
Authority: IT
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1982-04-05
Filing date: 1983-04-05
Publication date: 1984-10-05
Also published as: IT1197619B; FR2524514A1; JPS58186695A; BE896373A; SE461741B; JPH0375680B2; SE8301790D0; ATA113783A; GB2117783B; CH662380A5; GB2117783A; SE8301790L; ZA832406B; NL8301156A; AT384051B; IT8348043A0; FR2524514B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: ?Composizioni per la patinatura della carta".

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

L'invenzione riguarda composizioni per la patinatura della carta contenenti una carica tinta con un colorante poiicationico idrosolubile, e un legante.

La presente invenzione ha per oggetto composizioni per la patinatura della carta contenenti una carica tinta con un colorante poiicationico idrosolubi1e .

Nella preparazione della carta si impiegano usualmente delle cariche che sono in generale pigmenti bianchi inorganici. Tali carte y'engono spesso tinte, per esempio con coloranti diretti, acidi o basici. I coloranti diretti vengono impiegati prevalentemente per la tintura della carta esente da legno o a basso tenore in legno, mentre i coloranti basici sono appropriati per la tintura della carta ad elevato tenore in legno. E' desiderabile che il colorante formi un legame il pi? stretto possibile con le fibre della carta, per evitare il susseguente stingimento del colore.

Si possono aggiungere delle cariche alla pasta per carta, per? le carte di alta qualit? vengono spesso patinate con una composizione comprendente una pasta acquosa di carica insieme con un legante, per esempio l'amido o una resina sintetica, ed eventualmente un disperdente. Un metodo per ottenere carta patinata tinta consiste nel1'appiicare alla carta una composizione colorata di patinatura contenente in generale uno o pi? coloranti a pigmento, sia come unica carica o insieme con un pigmento bianco. Tuttavia, quando si impiega una miscela di pigmenti bianchi e di coloranti a pigmento, questi pigmenti spesso possiedono un potere di migrazione differente nel corso del procedimento di essiccazione, ci? che pu? condurre a tinture disunite. Inoltre, l'impiego di pigmenti ? meno efficace che l'impiego di coloranti solubili, in particolare nel caso di tonalit? intense.

E' noto aggiungere coloranti idrosolubili alle composizioni di patinatura contenenti un pigmento bianco. Questo presenta per? numerosi inconvenienti, in particolare nel caso di carta di alta qualit?. Questo ? dovuto specialmente al montaggio insufficiente del colorante sul substrato, ci? che conduce a solidit? insoddisfacenti. In modo generale, quando si impiegano coloranti idrosolubili insieme con pigmenti bianchi, i differenti poteri di migrazione, in particolare quando si impiega una miscela di coloranti, conducono a tinture disunite e a variazioni dell'intensit?. Inoltre, specialmente nel caso dei coloranti basici, la solidit? alla luce ? scarsa, e l'aggiunta di coloranti cationici ad un sistema di patinatura stabilizzato mediante agenti anionici causa spesso delle precipitazioni.

La richiedente ha ora trovato che si possono evitare questi inconvenienti tingendo la carica con un colorante poiicationico idrosolubile prima di incorporarla nella composizione di patinatura. Si ottengono risultati particolarmente buoni quando si impiegano gruppi selezionati di coloranti cationici, come per esempio quelli descritti qui di seguito.

La presente invenzione riguarda dunque una composizione colorata per la patinatura della carta, comprendente una pasta acquosa o una dispersione d'una carica tinta con un colorante poiicetionico idrosolubile, insieme con un legante.

Le cariche appropriate possono essere materie organiche, per esempio prodotti di condensazione dell'urea e della formaldeide come i prodotti corneo) (K)

merciali Pergopak^ (Ciba-Geigy) o Lytron^ (Monsonato), ma sono preferibilmente materie inorganiche.

La carica ? preferibilmente un pigmento bianco inorganico. Come esempi si possono citare i silicati finemente divisi, per esempio il caolino (china clay), il talco (soapstone), la diatomite (farina fossile), il talco, l'asbestina, il silicato di calcio (ottenibile sotto forma particolarmente appropriata mescolando una soluzione concentrata fredda di CaC^ con una soluzione concentrata fredda di silicato di sodio), la sabbia quarzosa e 1'aminato; solfati, per esempio il gesso, l'annalina, la lenzina, il bianco di calcite (solfoal1uminato di calcio), la barite e il bianco permanente (ambedue BaSO^); carbonati, per esempio il carbonato di calcio (per esempio la creta), la magnesite, la viterite, la biacca di piombo, la dolomite e la calamina; ossidi o idrossidi, per esempio l?allumina, la barite, il biossido di titanio, la calce spenta, il magnesio bruciato e il bianco di zinco; solfuri, per esempio il litopone e il solfuro di zinco; e solfiti, per esempio il soliti di calcio. Le cariche preferite per la tintura con coloranti cationici sono il caolino, il carbonato di calcio, il talco, il bianco permanente e il biossido di titanio, specialmente il caolino, il carbonato di calcio e il talco. E' sorprendente che persino cariche a buon mercato come la creta danno eccellenti risultati, in particolare con i gruppi selezionati di coloranti cationici.

Per coloranti poiicationici si intendono coloranti aventi almeno 1,3 gruppi cationici (atomi di azoto quaternario o protonizzato) per molecola di colorante, un numero non integrale di gruppi cationici dovendo venire inteso come valore medio per le molecole del colorante in questione. I coloranti possono ugualmente contenere gruppi anionici, in particolare gruppi di acido solfonico, per? quando sono presenti tali gruppi, il numero di gruppi cationici per molecola deve essere almeno superiore di uno al numero di gruppi anionici per molecola. Numericamente espresso, quando vi sono x gruppi cationici e y gruppi anionici per molecola, allora x>l,3 e 04.y <1 (x-1). Pi? preferibilmente, i coloranti sono biscationici.

I coloranti possono essere metallizzati o esenti da metallo, per? i colora-n-ti?a.-xomplesso metallico sono preferiti, i coloranti azoici a complesso metallico 1:1 e 1:2 essendo pi? preferiti. Per i coloranti a complesso metallico 1:2 contenenti due unit? di colorante per atomo di metallo, l?esigenza di almeno 1,3 gruppi cationici per molecola si riferisce ad ogni unit? di colorante e non all'insieme del complesso. Si possono impiegare sia coloranti azoici che altri coloranti cationici, per esempio coloranti di ftalocianina (preferibilmente ftalocianina di rame) e coloranti antrachinonici. I coloranti contenenti un gruppo che reagisce con la fibra possono ugualmente venire impiegati.

I coloranti hanno preferibilmente, sotto forma di catione esente da metallo, un peso molecolare di almeno 400, pi? preferibilmente compreso tra 500 e 1000. Essi possiedono preferibilmente sostantivit? per la carica da impiegare, cio? essi montano sulla carica da una soluzione acquosa contenente 111% di colorante, calcolato sul peso della carica, a 20-90? e senza l'impiego di ausiliari per tintura, il tasso di assorbimento essendo di almeno il 90%. Coloranti pi? preferiti sono quelli che danno un elevato grado di assorbimento su cotone, misurato secondo il metodo seguente: il colorante deve presentare un tasso di assorbimento (rapporto del colorante nontato sul substrato alla quantit? totale di colorante nel bagno) del 90-100% come definito nel?a norma DIN .54000 o ISO RIOS/ 1 1959, parte 1, quando si effettua la tintura in intensit? standard 1/1 su cotone mercerizzato, in un bagno acquoso bollente, esente da elettroliti, il rapporto di bagno essendo di 20:1 e il tempo di tintura di 90 minuti.

I coloranti che bastano a queste esigenze sono prevalentemente quelli aventi nella molecola gruppi cationici periferici o terminali. Un gruppo preferito di.coloranti rappresentano i coloranti di ftalocianina contenenti due o pi? gruppi cationici legati alla periferia del sistema ciclico di ftalocianina piano. Un altro gruppo preferito di coloranti possiede una struttura sostanzialmente lineare comprendente tre o pi? cicli o sistemi ciclici condensati omo- o etero-aromatici uniti direttamente o mediante gruppi formanti ponti in modo tale che vi sono due cicli o sistemi ciclici terminali e uno o pi? cicli o sistemi ciclici mediani, in media almeno 1,3 gruppi cationici per molecola essendo legati ai cicli o sistemi ciclici terminali, e nessun gruppo cationico altrove. In un gruppo pi? preferito vi suno due o pi?, preferibilmente due gruppi cationici per molecola, uno o pi?, prefer?bi1mente uno su ogni ciclo o sistema ciclico terminale e nessuno altrove.

Dei coloranti-aventi le propriet? e le strutture summenzionate sono noti e sono descritti per esempio nei brevetti e nelle domande di brevetto seguenti: domande di brevetto tedesco no. 1061 010, 1 064 661, 1 621 702, 2250 676, 2251 041, 2604 699, 2 627 680 e 2810 246; brevetti statunitensi no.

3 709 903, 3 784 599, 3839 426, 3933 787, 3935 182, 3 996 282, 4 046 502, 4103 092, 4 146 55?, 4153 598 e 4213 897; e domande di brevetto europeo no. 13751, 14 677, 14 678, 15232, 15233, 15511, 16 726, 24321, 24 322, 34 725, 38299, 54616, 56 574, 62824, 62825, 63 261 e 65 595. Coloranti cationici particolarmente preferiti sono quelli descritti nelle domande di brevetto britannico no. 2076 421A, 2081 734A, 2082 615A e 2104 538A, brevetto britannico no. 2019 873 e domanda di brevetto europeo 41040.

La carica tinta pu? venire preparata impastando il pigmento bianco con acqua o disperdendolo nell'acqua con l'ausilio di un disperdente non ionico e/o cationico, il tenore in sostanze solide della pasta o della dispersione risultante essendo compreso tra lo 0,1% e il 90% in peso, preferibilmente tra il 10 e il 70%. Alla pasta o alla dispersione sotto agitazione, si aggiunge in seguito una soluzione acquosa allo 0,1-70% in peso, preferibilmente al 5-40%, del colorante cationico, ad una temperatura compresa tra 1 e 100?,.preferibiImente tra 20 e 70?. Il tempo di tintura necessario ? compreso tra 10 secondi e 60 minuti, un tempo di 1 a 20 minuti essendo in generale sufficiente. Si pu? eventualmente impiegare un agente di fissaggio usuale.

Si pu? ugualmente mescolare a fondo il pigmento bianco secco con il colorante secco sotto forma di polvere o di granulato, e impastare con acqua o disperdere nell'acqua la miscela risultante con l'ausilio di un disperdente. Le condizioni di tintura sono allora le medesime di quelle indicate sopra.

Il pigmento tinto risultante pu? venire isolato, per esempio per filtrazione, centrifugato o essiccato per polverizzazione, e il prodotto ottenuto pu? venire lavato e essiccato, se necessario. E' pure possibile impiegare il fango tinto direttamente nello stadio seguente.

Nella preparazione della composizione di patinatura, ? desiderabile aggiungere dallo 0,1 al 10% di un disperdente, per esempio un polifosfato o poliacrilato. Altri disperdenti appropriati sono prodotti di condensazione di composti aromatici sclfonati con aldeidi, per esempio i prodotti di condensazione del naftalene, del difenile, dell'ossido di difenile solfonati e prodotti simili, con la formaldeide. I disperdenti preferiti sono prodotti di condensazione del1 !acido ?-naftalensolfonico con la formaldeide, contenenti unit? di formula

NaO-S SO^Na

Questi disperdenti, che sono noti, possono ugualmente venire impiegati in combinazione con altri disperdenti, per esempio poiiacrilati, in particolare quando si impiegano grandi quantit? di colorante, o quando si devono ottenere patine fluide a bassa viscosit?.

La composizione di patinatura pu? contenere dispersioni o emulsioni acquose di leganti usuali, per esempio a base di amido, acrilati, butadiene/acri1onitri1e , butadiene/stirene, cloruro di polivinile, cloruro di polivinilidene, alcool polivinilico, acetato di polivinile e copolimeri e loro miscele, come descritto per esempio nella domanda di brevetto tedesco no. 2938 896.

Quando si desiderano ottenere tonalit? chiare, la carica tinta pu? venire mescolata in proporzioni appropriate con il pigmento bianco non tinto.

Le composizioni di patinatura tinte possono venire applicate alla carta, che pu? essere bianca o colorata, secondo qualsiasi procedimento di patinatura usuale impiegato nell'industria cartaria.

La carta patinata, tinta secondo la presente invenzione, possiede buona solidit? alla luce ed eccellente solidit? allo stingimento, per esempio all'acqua, all'alcool, al latte e al sapone. Grazie all'elevata affinit? di questi coloranti per la carica, non vi sono praticamente effetti di migrazione differenti dopo l'essiccazione e si ottengono tinture unite, persino quando si impiegano combinazioni di coloranti.

Si effettua la tintura con una resa elevata e un minimo inquinamento dell'apparecchiatura e dell'acqua di scarico. Quando si aggiunge un colorante catior.ico ad una composizione di patinatura il quale non ? montato completamente sulla carica, o quando la composizione contiene una carica che ? stata tinta con un colorante cationico a sostantivit? insufficiente, il colorante in soluzione pu? causare degli agglomerati e l'addensamento della composizione. Le propriet? reologiche della composizione possono venire influenzate in modo tale che-la composizione non pu? venire applicata per patinatura e la stabilit? della composizione pu? venire ridotta sensibilmente. La presente invenzione permette di evitare questo inconveniente, ci? che procura-un'eccellente stabilit? della composizione di patinatura come anche buone solidit? della carta tinta.

La carta tinta secondo il procedimento dell'invenzione pu? venire bianchita senza difficolt?, in confronto alla carta patinata con composizioni contenenti coloranti a pigmento. Questo ? di particolare importanza per il riciclo della cartaccia tinta e patinata.

La carta tinta secondo la presente invenzione ? molto appropriata per la stampa e come carta copiativa per xerografia.

Gli esempi che seguono illustrano la presente invenzione senza limitarne la portata in alcun modo. Le parti e le percentuali si intendono in peso. Esempio 1

Si agitano a temperatura ambiente (20?) 285,7 parti d'una dispersione acquosa al 35% di caolino (English China Clay Ltd.) contenente 100 parti di caolino - secco e si aggiungono 10 parti d'una soluzione acquosa al 25% del colorante

___1 ? Pc = ftalocianina CuPc 4 CH-NEt-ClV? )

L J Et = etile

Dopo un tempo di tintura di 2 minuti si aggiungono 1,5 parti d'un disperdente a base di poliacrilato di sodio (Polysalz F, BASF), poi 20 parti d'un legante sintetico a base di butadiene/stirene e avente un tenore in sostanze solide del 50% (Dow-Latex 620).

Si regola il pH a 8,5 con ammoniaca al 25%. Si ottiene cos? una composizione di patinatura di colore turchese intenso avente un tenore in sostanze solide dici rea i140%.

Con l'ausilio d'un raschietto si applica questa composizione su carta non patinata avente un peso di 80 g/mq, la quantit? di applicazione essendo di 20 g di sostanza secca per metro quadrato. Si asciuga finalmente la carta in un essiccatoio a convezione per 60 secondi d 105?.

Si ottiene cos? una carta patinata con tintura unita e intensa avente eccellenti solidit? ad umido, cio? all'acqua e all'alcool, e buona solidit? al1a 1uce.

Esempio 2

Si procede come descritto nell'esempio 1, impiegando per? come colorante 10 parti d'una soluzione acquosa al 20% di

0? Cu ? ( IH(CH2)3NH(CH3)2 CI ?

??H(CH2)3NH(CH3)2

2 Esempio 3

Si impastano 100 parti di creta (Omyalite 90) con 185 parti di acqua e si omogeneizza la pasta in un apparecchio di dispersione Roth fino ad ottenere una viscosit? stabile (circa 10 minuti). Si aggiunge in seguito il colorante dell1esempio 2 (10 parti) sotto forma d'una soluzione acquosa al 20%. Dopo aver agitato per 5 minuti, si aggiunge 1 parte di disperdente (Polysalz F), e dopo altri 2 minuti si filtra il fango tinto.

Il residuo di filtrazione rimane tinto in blu intenso e il filtrato ? praticamente incolore, persino dopo lavaggio ripetuto con acqua. Il prodotto pu? venire impiegato come descritto nell'esempio 1.

Claims

R ive nd ica zion i

1) Una composizione colorata per la patinatura della carta, caratterizzata dal fatto che la composizione comprende una pasta o dispersione acquosa di una carica che ? stata tinta con un colorante policationico idrosolubile, insieme con un legante.

2) Una composizione per patinatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la carica ? scelta tra il caolino, il carbonato di ca1-ci? e il talco.

3) Una composizione per patinatura secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il colorante ? biscationico.

4) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il colorante ? un colorante a ^complesso -metaM ico.

5) Una composizione per patinatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il colorante ? un colorante azoico a complesso metallico 1:1 o 1:2.

6) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto che il colorante, sotto forma del catione esente da metallo, ha un peso molecolare di almeno 400.

7) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che il colorante monta sulla carica da una soluzione acquosa contenente 1*1% di colorante, calcolato sul peso della carica, ad una temperatura compresa tra 20 e 90? e senza impiego di ausiliari per tintura, a un tasso d'assorbimento di almeno i1 90?.

8J Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da .1 a 7, caratterizzata dal fatto che il colorante presenta un tasso di assorbimento {rapporto del colorante montato sul substrato alla quantit? totale di colorante nel bagno) del 90-100% come definito nella norma DIN 54000 o ISO RIOS/I 1959, parte 1, quando si effettua la tintura in intensit? standard 1/1 su cotone mercerizzato, in un bagno acquoso bollente, esente da elettroliti, il rapporto di bagno essendo di 20:1 e il tempo di tintura di 90 minuti.

9) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che il colorante ? un colorante di ftalocianina contenente 2 o pi? gruppi cationici legati alla periferia del sistema ciclico della ftalocianina.

10) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che il colorante possiede una struttura sostanzialmente lineare comprendente tre o pi? cicli o sistemi ciclici condensati omo- o etero-aromatici uniti direttamente o mediante gruppi formanti ponti in modo tale che vi sono due cicli o sistemi ciclici terminali e uno o pi? cicli o sistemi ciclici mediani, in media almeno 1,3 gruppi cationici per molecola essendo legati ai cicli o sistemi ciclici terminali, e nessun gruppo cationico altrove.

? ) Una composizione per patinatura secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che il colorante possiede un gruppo cationico su ogni ciclo o sistema ciclico terminale, e nessun gruppo cationico altrove.

12) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzata dal fatto che il colorante ? uno di quelli descritti nelle domande di brevetto britannico no.

2 076 421A, 2081 734A, 2082 6 15A. nel brevetto britannico no. 2019 873 o nella domanda di brevetto europeo no. 41040.

13) Una composizione per patinatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzata dal fatto che comprende dallo 0,1 al 10% in peso di un disperdente.

14) Una composizione per patinatura secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che il disperdente ? un prodotto di condensazione dell'acido ji-naftalensolfonico con la formaldeide, contenente unit? di formula

Nao,s SG..Na 15) Una carica scelta tra il caolino, il carbonato di calcio, il talco, il bianco permanente e il biossido di titanio, caratterizzata dal fatto che ? stata tinta con un colorante po1icationico.

16) Un procedimento per la preparazione di carta patinata tinta, caratterizzato dal fatto che si applica alla carta una composizione per patinatura specificata in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14.

17) La carta tinta, caratterizzata dal fatto che ? stata patinata con una composizione per pati natura specificata in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14.