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DE19960862A1 - Papierstreichmassen mit erhöhter Wasserretention - Google Patents

Papierstreichmassen mit erhöhter Wasserretention

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Publication number
DE19960862A1
DE19960862A1 DE19960862A DE19960862A DE19960862A1 DE 19960862 A1 DE19960862 A1 DE 19960862A1 DE 19960862 A DE19960862 A DE 19960862A DE 19960862 A DE19960862 A DE 19960862A DE 19960862 A1 DE19960862 A1 DE 19960862A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
paper coating
pva
weight
coating slip
polyvinyl alcohol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19960862A
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhold J Leyrer
Harutyun Hanciogullari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Priority to US10/168,073 priority patent/US20030166766A1/en
Priority to PCT/EP2000/012274 priority patent/WO2001044574A2/de
Priority to DE50005740T priority patent/DE50005740D1/de
Priority to AT00990658T priority patent/ATE262081T1/de
Priority to EP00990658A priority patent/EP1242682B1/de
Priority to CA002394114A priority patent/CA2394114C/en
Publication of DE19960862A1 publication Critical patent/DE19960862A1/de
Priority to US10/847,865 priority patent/US6964993B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/56—Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/60—Polyalkenylalcohols; Polyalkenylethers; Polyalkenylesters

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Abstract

Papierstreichmasse, enthaltend ein mit Polyvinylalkohol als Schutzkolloid in Wasser dispergiertes Polymer (kurz PVA-dispergiertes Polymerisat).

Description

Die Erfindung betrifft eine Papierstreichmasse, enthaltend ein mit Polyvinylalkohol als Schutzkolloid in Wasser dispergiertes Polymer (kurz PVA-dispergiertes Polymerisat).
Wäßrige Beschichtungsmassen werden oft zur Beschichtung von was­ seraufnehmenden (saugfähigen) Substraten verwendet. Papier­ streichmassen werden z. B. auf Rohpapier bzw. Karton aufgetragen und die erhaltene Beschichtung getrocknet. Eine zu schnelle Wasseraufnahme durch das Substrat ist im allgemeinen nachteilig für den Herstellungsprozess. Sie erschwert eine gleichmäßige Ver­ teilung der Beschichtungsmasse auf dem Substrat und die Ausbil­ dung einer homogenen Beschichtung. Außerdem führt eine zu schnelle Wasseraufnahme zu einem Abriß der Papierbahn in der Be­ schichtungsmaschine.
Das Vermögen einer Beschichtungsmasse, eine schnelle Aufnahme des Wassers durch saugfähige Substrate zu verhindern, wird Wasser­ retention genannt. Vor allem bei dem kontinuierlichen Prozess der Papierherstellung ist eine hohe Wasserretention der Papier­ streichmasse gewünscht. Die Beschichtung des Rohpapiers und die homogene Verteilung sowie die Einstellung der Schichtdicke, z. B. mit Hilfe einer Rakel, erfolgt unter starker mechanischer Bela­ stung der Papierbahn, an verschiedenen Stellen des kontinuier­ lichen Prozesses. Eine vorzeitige Austrocknung der Beschichtung wirkt sich hier nicht nur nachteilig auf die Qualität des Endpro­ dukts aus, sondern behindert auch einen störungsfreien und schnellen Herstellungsprozess.
Aus EP-A-627450 sind bereits Polymerisate bekannt, welche in Gegenwart von Polyvinylalkohol als Schutzkolloid hergestellt wur­ den und als Verdicker Verwendung finden. Mit Polyvinylalkohol stabilisierte Polymere sind ebenfalls in EP-A-863163 beschrieben. Die Verwendung von Polyvinylalkohol als Zusatzmittel zu wäßrigen Papierstreichmassen und zu Färbemitteln für Textilien ist in EP-A-624687 und EP-A-44995 offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, die Wasserretention von Papierstreichmassen zu verbessern. Demgemäß wurde die eingangs definierte Papierstreichmasse gefunden.
Die erfindungsgemäße Papierstreichmasse enthält ein mit Poly­ vinylalkohol (PVA) als Schutzkolloid dispergiertes Polymer (kurz PVA-dispergiertes Polymerisat genannt).
Unter PVA wird ein Polymer verstanden, welches zu mindestens 10 Gew.-%, insbesondere zu mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, aus Gruppen der Formel
welche sich von Vinylalkohol ableiten, besteht.
Üblicherweise werden Polyvinylalkohole durch Verseifung von Poly­ vinylestern, insbesondere Polyvinylacetat erhalten. Neben den von Vinylalkohol abgeleiteten Struktureinheiten können die PVA daher auch nicht verseifte, von Vinylester abgeleitete Struktur­ einheiten enthalten. Bevorzugt enthalten die PVA
30 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 100 Gew.-% Gruppen der Formel I,
0 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 50 Gew.-% von Vinyl­ estern abgeleitete Struktureinheiten und gegebenenfalls
0 bis 40 Gew.-% andere Struktureinheiten.
Vorzugsweise hat der Polyvinylalkohol eine Viskosität von 0,1 bis 100, insbesondere von 0,1 bis 30, besonders bevorzugt von 0,5 bis 8 mPa.s, gemessen an einer 4 gew.-%igen Lösung des Poly­ vinylalkohols in Wasser bei 20°C (nach DIN 53015).
Die Herstellung der PVA-dispergierten Polymerisate kann durch Polymerisation von radikalisch-polymerisierbaren Ausgangs­ verbindungen (Monomere) in wäßriger Phase in Gegenwart von PVA erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Polymerisation in Gegenwart mindestens um 0,5 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt von mindestens 2 Gew.- Teilen, ganz besonders bevorzugt von mindestens 26 Gew.-Teilen PVA, insbesondere mindestens 40 Gew.-Teilen PVA, bezogen auf 100 Gew.-Teile Monomere. Im allgemeinen wird nicht mehr als 250 Gew.- Teile, vorzugsweise 150 Gew.-Teile PVA, besonders bevorzugt nicht mehr als 100 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Monomere ein­ gesetzt.
Üblicherweise wird das PVA in wäßriger Phase vorgelegt. Neben PVA können auch andere Schutzkolloide oder Emulgatoren verwendet wer­ den.
Die Polymerisation kann entsprechend der allgemein bekannten Methode der Emulsionspolymersation erfolgen.
Die Monomeren können bei der Emulsionspolymerisation wie üblich in Gegenwart eines wasserlöslichen Initiators, des PVA und gege­ benenfalls weiteren Schutzkolloide und Emulgatoren bei vorzugs­ weise 30 bis 140°C polymerisiert werden.
Geeignete Initiatoren sind z. B. Natrium-, Kalium- und Ammonium­ persulfat, tert.-Butylhydroperoxide, wasserlösliche Azover­ bindungen oder auch Redoxinitiatoren, wie H2O2/Ascorbinsäure.
Zusätzliche Schutzkolloide und Emulgatoren sind z. B. Alkalisalze von längerkettigen Fettsäuren, Alkylsulfate, Alkylsulfonate, al­ kylierte Arylsulfonate, alkylierte Biphenylethersulfonate, längerkettige Fettalkohole sowie die entsprechenden alkoxylierten Produkte der genannten Sulfate, Sulfonate und Alkohole.
Das PVA-dispergierte Polymerisat ist vorzugsweise aus den nach­ stehenden Monomeren aufgebaut. Die Gewichtsangaben beziehen sich jeweils auf die Gesamtmenge der Monomeren, aus denen das PVA-dis­ pergierte Polymerisat aufgebaut ist.
Das PVA-dispergierte Polymerisat kann als Bindemittel verwendet werden. Das PVA-dispergierte Polymerisat enthält als Bindemittel vorzugsweise sogenannte Hauptmonomere, ausgewählt aus C1 bis C16 Alkyl(meth)acrylaten, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, Vinylestern von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen, Vinyl­ halogeniden, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer oder zwei konjugierten Doppelbin­ dungen oder Mischungen dieser Monomeren. Genannt seien z. B. (Meth)-acrylsäurealkylester mit einem C1-C10-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.
Als Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen kommen z. B. Vinyllaurat, -stearat, Vinylpropionat und Vinylacetat in Be­ tracht.
Als vinylaromatische Verbindungen mit bis zu 20 C-Atomen kommen Vinyltoluol, α-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für ethylenisch unge­ sättigte Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.
Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.
Als nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit einer oder zwei kon­ jugierten olefinischen Doppelbindungen seien Butadien, Isopren und Chloropren sowie Ethylen genannt.
Neben den Hauptmonomeren kann das PVA-stabilisierte Polymerisat noch weitere Monomere, z. B. Hydroxygruppen enthaltende Monomere, wie Hydroxyalkylacrylate oder Monomere mit Alkoxygruppen, wie sie durch Alkoxylierung von Hydroxygruppen enthaltenden Monomeren mit Alkoxyden, insbesondere Ethylenoxid oder Propylenoxid erhältlich sind, Monomere mit Säure- oder Anhydridgruppen oder deren Salze, z. B. (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Vinylsulfonsäure enthalten.
Bevorzugt besteht das PVA-stabilisierte Polymerisat zu mindestens 20 Gew.-% aus den Hauptmonomeren, besonders bevorzugt zu mindes­ tens 35 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 50 Gew. -%.
Das PVA-dispergierte Polymerisat kann auch als Verdicker verwendet werden.
Vorzugsweise enthält das PVA-dispergierte Polymerisat bei der Verwendung als Verdicker mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-% besonders bevorzugt mindestens 30 Gew.-% Monomere mit mindestens einer Säuregruppe (kurz Säuremonomere). Im allgemeinen enthält das PVA-dispergierte Polymerisat nicht mehr als 80 Gew-%, insbesondere nicht mehr als 60 Gew.-%, beson­ ders bevorzugt nicht mehr als 50 Gew.-% der Säuremonomeren.
Im Falle der Verwendung als Verdicker kann das PVA-dispergierte Polymer neben den Säuremonomeren insbesondere auch die oben beschriebenen Hauptmonomeren und weitere Monomere enthalten.
Die Säuregruppen des PVA-dispergierten Polymerisats werden im Falle der Verwendung als Verdicker vorzugsweise vor der späteren Anwendung zumindest teilweise neutralisiert. Vorzugsweise werden mindestens 30 Mol.-%, besonders bevorzugt 50 bis 100% der Säure­ gruppen neutralisiert. Als Base eignen sich flüchtige Basen wie Ammoniak oder nicht-flüchtige Basen wie Alkalihydroxyde.
Das nach der Polymerisation erhaltene PVA-dispergierte Polymeri­ sat kann, wenn gewünscht, leicht sprühgetocknet werden.
Dabei werden rieselfähige Polymerpulver mit dem oben angegebenen Gehalt an PVA-Schutzkolloid erhalten. Die Pulver sind in Wasser ohne weiteres redispergierbar und können daher den Papier­ streichmassen auch als Pulver zugesetzt werden.
Die Papierstreichmasse kann neben dem PVA-dispergierten Polymeri­ sat einen Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzfarbstoff enthalten. Bevorzugt sind Fluoreszenzfarbstoffe, insbesondere sog. optische Aufheller. Optische Aufheller sind Fluoreszenzfarbstoffe, welche den Helligkeitsgrad, bei weißen gestrichenen Papieren z. B. den Weißgrad, erhöhen.
Als optische Aufheller sind insbesondere Stilbenderivate bekannt.
Im vorliegenden Fall sind optische Aufheller mit einer Wasserlös­ lichkeit von mindestens 1 g, insbesondere mindestens 5 g pro Li­ ter Wasser (bei 2000) bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Papierstreichmasse neben dem als Schutzkolloid vorliegenden PVA auch noch PVA, welches in der wäßrigen Phase gelöst ist. Dieses zusätzliche PVA kann z. B. der wäßrigen Phase nach der Herstellung des PVA-dispergierten Polymerisats jederzeit zugesetzt werden.
Bezogen auf die Gesamtmenge des in der Papierstreichmasse ent­ haltenden PVA handelt es sich vorzugsweise bei 5 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 100 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 30 bis 104 Gew.-% um PVA als Schutzkolloid im PVA-dispergierten Polymerisat und bei 0 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 80 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0 bis 70 Gew.-% um zusätzlich in Wasser gelöstes PVA. Insbesondere kann mehr als 50 Gew.-% der gesamten PVA-Menge oder die gesamte PVA-Menge als Schutzkolloid vorliegen.
Sie kann auch z. B. als wäßrige Beschichtungs- oder Imprägnie­ rungsmasse, insbesonders als Papierstreichmasse Verwendung fin­ den.
Als Bestandteile enthält die Papierstreichmasse insbesondere:
  • a) ein oder mehrere Bindemittel
  • b) gegebenenfalls einen Verdicker
  • c) gegebenenfalls einen Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzfarb­ stoff, insbesondere als optischen Aufheller
  • d) Pigmente oder Füllstoffe
wobei zumindest ein PVA-dispergiertes Polymerisat als Bindemittel a) oder Verdicker b) in der Zusammensetzung enthalten ist.
Vorzugsweise ist Bestandteil b) enthalten. Auch c) ist in einer bevorzugten Ausführungsform enthalten, wenn eine optische Aufhel­ lung gewünscht ist.
Beim Bindemittel a) handelt es sich vorzugsweise um radikalisch polymerisierte Polymerisate, die insgesamt vorzugsweise zu mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 50 Gew.-%, aus den oben aufgeführten Hauptmonomeren bestehen. Bei Papierstreichmassen handelt es sich dabei im allgemeinen um C1-C16-Alkyl(meth)-acrylate oder deren Mischungen mit Vinyl­ aromaten, insbesondere Styrol, oder alternativ um nichtaroma­ tische Kohlenwasserstoffe mit zwei konjugierten Doppelbindungen, insbesondere Butadien, oder deren Mischungen mit Vinylaromaten, insbesondere Styrol.
Insbesondere bei Papierstreichmassen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Bindemittel unterschiedlicher Zusammensetzung zu kombi­ nieren (Bindemittel und Cobindemittel), wie es in EP 14904 be­ schrieben ist.
Als Verdicker b) kommen neben radikalisch polymerisierten Poly­ merisaten übliche organische und anorganische Verdicker, wie Hydroxymethylcellulose oder Bentonit in Betracht.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verdicker oder einem der Co­ bindemittel um das PVA-dispergierte Polymerisat.
Bei dem Pigment oder Füllstoff d) handelt es sich im allgemeinen um Weißpigmente, z. B. Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calcium­ sulfoaluminat, Kaolin, Talkum, Titandioxid, Zinkoxid, Kreide oder Streichclay.
Die Papierstreichmasse hat vorzugsweise folgende Gewichtszusam­ mensetzung.
Papierstreichmasse
  • a) 1 bis 40 Gew.-Teile Bindemittel (fest, d. h. ohne Wasser)
  • b) 0,1 bis 10 Gew.-Teile Verdicker (fest, d. h. ohne Wasser)
  • c) 0,1 bis 5 Gew.-Teile Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzfarb­ stoff,
  • d) bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der Pigmente und Füllstoffe.
Die Gesamtmenge des in der Papierstreichmasse enthaltenen PVA be­ trägt vorzugsweise 0,05 bis 50 Gew., besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile PVA bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der Bestandteile a) bis d). Die bevorzugte Verteilung auf PVA als Schutzkolloid und zusätzlich gelöstem PVA ist dabei wie oben an­ gegeben.
Aus den obigen Mengenangaben der Bestandteile a) bis d) ergibt sich auch, daß die Menge des bei der Emulsionspolymerisation vor­ gelegten PVA davon abhängt, ob das erhaltene PVA-dispergierte Po­ lymerisat später als Bindemittel oder Verdicker eingesetzt wird. Im Falle des Bindemittels kann die in der späteren Papierstreich­ masse gewünschte Menge PVA schon mit sehr kleinen Mengen PVA- Schutzkolloid erreicht werden, da die Bindemittelmenge viel grö­ ßer ist als übliche Verdickermengen.
Die Papierstreichmassen können weitere Bestandteile enthalten. In Betracht kommen z. B. Verlaufshilfsmittel, Benetzungshilfsmittel für die Pigmente etc.
Bei den Papiersteichmassen handelt es sich um wäßrige Papier­ streichmassen. Der Wassergehalt kann je nach gewünschter Viskosi­ tät oder Verlaufeigenschaften eingestellt werden.
Zur Herstellung der Papierstreichmasse können die Bestandteile in bekannter Weise gemischt werden. Die Papierstreichmassen eignen sich zur Beschichtung z. B. von Papier oder Karton. Die Papier­ streichmasse kann dann nach üblichen Verfahren auf die zu be­ schichtenden Papiere oder Kartons aufgebracht werden.
Die beschichteten Papiere oder Kartons können in üblichen Verfah­ ren, z. B. Offset-, Hoch- oder Tiefdruckverfahren bedruckt werden.
Bei der Papierstreichmasse ist eine gute Wasserretention zu be­ obachten. Diese verhindert eine zu schnelle Aufnahme des Wassers durch das zu beschichtende Substrat z. B. Papier oder Karton. Auch die optische Aufhellung ist verbessert.
Beispiele A) Herstellung von Papierstreichmassen I. Grundrezeptur
Eine Papierstreichmasse wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
70,0 Gew.-Teile des Pigments Hydrocarb 90, eine fein­ teilige Kreide der Firma Omya GmbH, Brohler Straße 11a, D-50968 Köln,
30,0 Gew.-Teile des Pigments Amazon 88, ein feinteiliger Clay der Firma Kaolin International B. V., KAAI 54 DD, B-2030 Antwerpen (97,5%ig)
0,1 Gew.-Teile Natronlauge (25%ig)
0,3 Gew.-Teile Polysalz S der BASF Aktiengesellschaft, D-67056 Ludwigshafen (45%ig)
10,0 Gew.-Teile Acronal® S360D der BASF (50%ig), ein Bindemittel auf Basis von Acrylaten und Styrol
0,45 Gew.-Teile Blankophor® PSG von der Firma Bayer AG, D-5090 Leverkusen 1 (45%ig), ein Sulfonat und Triazingruppen enthaltendes Stilbenderivat
Der Feststoffgehalt wurde mit Wasser auf 67 Gew.-% und der pH mit Natronlauge auf 8,9-9,1 eingestellt.
II. Zusatz eines Co-Bindemittels zur Grundrezeptur
  • a) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment, wurden 1,5 Gew.-Teile Acrosol® B 37 D (fest), ein Polyacrylat der BASF, zuge­ setzt.
  • b) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment wurden 1,5 Gew.-Teile (fest) einer Mischung von Acrosol B37D und Polyvinyl­ alkohol (PVA) zugesetzt.
Herstellung der Mischung
300 g Acrosol B37D-30%ig werden in ein 1-l-Becherglas gefüllt und mit einem Ankerrührer (120 Upm) bei Raumtem­ peratur gerührt. Parallel dazu werden in einem separaten Gefäß 180 g eine 15%igen Polyvinylalkohol(Moviol 4/88, Hoechst AG 67 mPa.s-10%ig/pH 5,3-Lösung in entsalztem Was­ ser) unter leichtem Erwärmen hergestellt, in das 1-l-Be­ cherglas zugegeben und 10 Minuten nachgerührt. Zum Stabi­ lisieren werden 10 ppm des Biocides Kathon LXE einge­ rührt.
  • a) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment wurden 0,5 Gew.-Teile (fest) eines mit PVA-dispergierten Polymerisats zuge­ setzt.
Herstellung des PVA-dispergierten Polymerisats
In einer Rührapparatur, bestehend aus einem 2-Liter-Vier­ halskolben mit Blattrührer (180 Upm), Rückflußkühler, In­ nenthermofühler und Dosierstation, werden als Vorlage 556 g entsalztes Wasser (VE-Wasser), 75 g Polyvinyl­ alkohol (Moviol 4/88) und 1,25 g des Eisenkatalysators Dissolvine E-FE-13 (1%ig) eingefüllt und auf 75°C er­ wärmt. Der Polyvinylalkohol löst sich während des Auf­ heizens.
Dieser Lösung werden bei 75°C 5 ml einer 2,5%igen Natriumpersulfatlösung zugegeben und die Mischung bei 75°C während 5 Minuten gerührt. Danach werden bei 75°C unter weiterem Rühren die Monomermischung (100 g Acryl­ nitril, 100 g Ethylacrylat, 50 g Acrylsäure, 1,5 g ter­ tiär-Dodecylmerkaptan, 16,67 g Steinapol NLS (Natrium­ laurylsulfat) und 240 g VE-Wasser), 45 g einer 2,5%igen Natriumpersulfatlösung und 47 g einer 0,8%igen Ascorbin­ säurelösung (Lutavit C) während 3 Stunden gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird die Reaktionsmischung noch 15 min. bei 75°C gerührt und danach auf Raumtemperatur gebracht. Bei Raumtemperatur werden 20 g einer 2,5%igen Wasserstoffperoxidlösung mit 20 g einer Lutavit-C-Lösung während 1 Stunde gleichmäßig zudosiert. Man erhält eine wäßrige Polymerdispersion mit 25% Feststoffgehalt.
III. Zusatz eines Verdickers zur Grundrezeptur
  • a) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment (fest) wurden 1,5 Gew.-Teile Sterocoll® PR 8749 X (fest), ein Ver­ dicker auf Basis von Acrylaten zugesetzt.
  • b) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment wurden 0,3 Gew.-Teile eines PVA-dispergierten Polymerisats (fest) als Verdicker zugesetzt.
Herstellung des PVA-dispergierten Polymerisats
Der Versuchsaufbau entspricht dem unter IIc. Als Vorlage werden 730 g VE-Wasser und 90 g Rhodoviol R 4/20 (Rhône- Poulenc GmbH 85 mPa.s - 10%ig/pH 5,3) eingefüllt und auf 85°C erwärmt. Dieser Lösung werden bei 85°C 3,6 ml einer 1%igen Natriumpersulfatlösung zugegeben und die Mischung bei 85°C während 5 Minuten gerührt. Danach werden bei 85°C unter weiterem Rühren die Monomermischung (100,8 g Ethylacrylat, 19,8 g Acrylsäure, 69,4 g Meth­ acrylsäure, 0,18 g tertiär-Dodecylmerkaptan, 6 g Steina­ pol NLS (Natriumlaurylsulfat) und 176 g VE-Wasser 32,4 g einer 1%igen Natriumpersulfatlösung während 2 Stunden und 43 g einer 0,25%igen Ascorbinsäurelösung (Lutavit C) wäh­ rend 2,25 Stunden gleichmäßig zudosiert. Anschließend wird die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur gebracht. Bei Raumtemperatur werden zur chemischen Nachbehandlung 0,09 g Dissolvine E-FE-13 (1%ig) und 6 g einer 3%igen Wasserstoffperoxidlösung zugegeben. Danach werden 27 g einer 1%igen Lutavit-C-Lösung während 30 Minuten zudosiert. Man erhält eine wäßrige Polymerdispersion mit 20% Feststoffgehalt.
  • a) Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment wurden 0,3 Gew.-Teile (fest) eines Gemischs aus PVA-dispergiertem Polymerisat und zusätzlichem PVA zugesetzt.
Herstellung des Gemischs
Die Durchführung entsprach III b mit folgenden Än­ derungen:
Als Vorlage werden 802 g VE-Wasser und 54 g Polyvinyl­ alkohol Rhodoviol R4/20 eingefüllt und auf 85°C erwärmt.
Nach Ende des Ascorbinsäurezulaufs werden zusätzlich 64 g Rhodoviol R4/20 zugesetzt und mit 50 g VE-Wasser nach­ gespült.
IV. Zusatz eines PVA-stabilisierten Cobindemittels in Pulverform zur Grundrezeptur
Bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment wurden 0,5 Gew.-Teile des Pulvers zugesetzt.
Herstellung des Pulvers
Die Herstellung erfolgte entsprechend IIc mit folgenden Änderungen:
Änderung
Als Vorlage werden 732 g VE-Wasser und 50 g Polyvinylalkohol (Rhodoviol R8/20-Rhône-Poulenc GmbH 179 mPa.s-10%ig/ph 5,6) eingefüllt und auf 75°C erwärmt. Die Monomerenmischung wird ohne Steinapol NLS (Natriumlaurylsulfat) zudosiert. Man er­ hält eine wäßrige Polymerdispersion mit 25% Feststoffgehalt, welche anschließend sprühgetrocknet wird. Das sprüh­ getrocknete Pulver hat eine Restfeuchte von ca. 2% und ist unbegrenzt lagerstabil.
B. Beschichtung der Papiere und Prüfergebnisse Herstellung des gestrichenen Papiers
Als Rohpapier wurde ein holzfreies Streichrohpapier der Firma Scheufelen GmbH + Co.KG, D-73250 Lenningen, mit einem Flächengewicht von 70 g/m2 verwendet. Der Auftrag der Papierstreichmasse erfolgte einseitig mit 12 g/m2 Trockenschichtdicke auf einer Laborstreichmaschine mit Blade. Die aufgetragene feuchte Schicht wurde mit IR- Strahlern getrocknet.
Bestimmung der Wasserretention nach Gradek
Gemessen wurde die Wasserretention im Druckfiltrations­ gerät AA-GWR der Firma Abo Akademi-Gravimetric Water Retention, das von OY Gradek AB, Mariantie 9, SF-02700 Kauniainen, Finnland, bezogen wurde. Als Filter diente eine Polycarbonat-Membran, 5,0 µm-Porengröße, 47 mm Durchmesser, 100/Pk der Firma Osmonics Inc., das von Infiltec GmbH, Alte Rheinhäuser Straße 8, D-67346 Speyer/ Rhein, bezogen wurde. Als Papier wurde Schwarzband-Fil­ terpapier, aschefrei, 90 mm Durchmesser, von Schleicher & Schuell, Postfach 4, D-3354 Dassel verwendet.
Das Gerät wurde an eine Druckluftleitung angeschlossen und ein Druck von 4 bar eingestellt. Fünf zusammenge­ heftete und gewogene Filter wurden auf die Gummiplatte gelegt, wobei darauf zu achten ist, daß nach der Messung der 5. Filter noch trocken ist. Falls nicht, ist auf 8 bzw. 10 zu erhöhen. Es folgt mit leichtem Überstand eine Polycarbonatmembrane sowie der Metallzylinder mit der Gummidichtung nach oben. Der Verschlußstopfen wurde mit dem Hebel geschlossen. Durch Herausziehen des Druck­ einstellungsknopfes wurde ein Druck von 0,5 bar einge­ stellt. Ca 5 ml. Papierstreichmasse wurde in den Metall­ zylinder gegeben. Für 60 Sekunden wurden 0,5 bar Druck auf­ gelegt. Die nassen Filterpapiere wurden erneut gewogen. Die Feuchtigkeitsaufnahme wurde mit 1250 multipliziert. Das Ergebnis ist die abgegebene Menge Wasser in g/m2.
Je geringer die abgegebene Menge ist, desto besser ist die Wasserretention der Papierstreichmasse. (s. Ta­ belle 1).
Bestimmung der optischen Aufhellung
Die optische Aufhellung wurde mit dem Spektralphotometer Elrepho 2000 von Datacolor GmbH (D-45769 Marl) bestimmt.
Die zu prüfenden Papiere wurden mindestens 4-fach gesta­ pelt. Pro Papierprobe wurden 5 Messungen durchgeführt.
Die in der Tabelle 1 angegebenen Werte sind ein Maß für die Aufhellung.
Je höher der Wert, desto stärker die Aufhellung.

Claims (14)

1. Papierstreichmasse, enthaltend ein mit Polyvinylalkohol als Schutzkolloid in Wasser dispergiertes Polymer (kurz PVA-dis­ pergiertes Polymerisat).
2. Papierstreichmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol zu mindestens 10 Gew.-% aus Gruppen -H2C-CH(OH)- besteht.
3. Papiersteichmasse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Polyvinylalkohol eine Viskosität von 1 bis 100 mPa.s hat, gemessen nach DIN 53015 an einer 4 gew.-%igen wäßrigen Lösung des Polyvinylalkohols bei 20°C.
4. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des PVA-dispergierten Po­ lymerisats durch Polymerisation der radikalisch-polymerisier­ baren Ausgangsverbindungen (Monomere) in wäßriger Phase in Gegenwart von 0,5 bis 250 Gew.-Teilen Polyvinylalkohol als Schutzkolloid, bezogen auf 100 Gew.-Teile der zu polymerisie­ renden Monomeren, erfolgt.
5. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das PVA-dispergierte Polymerisat ein Ver­ dicker ist und zu mindestens 5 Gew.-% aus Monomeren mit einer Säuregruppe aufgebaut ist.
6. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das PVA-dispergierte Polymerisat ein Bindemittel ist und zu mindestens 20 Gew.-% aus Hauptmono­ meren, ausgewählt aus C1- bis C16-Alkyl(meth)acrylaten, Vinyl­ aromaten mit bis zu 20 C-Atomen, Vinylestern von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen, Vinylhalogeniden, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, nicht aromatischen Kohlenwasserstof­ fen mit einer oder zwei konjugierten Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren, besteht.
7. Papierstreichmasse gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das PVA-dispergierte Polymerisat insgesamt zu mindestens 30 Gew-% aus C1- bis C16-Alkyl(meth)acrylaten und Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen oder deren Mischungen besteht.
8. Papierstreichmasse gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das PVA-dispergierte Polymerisat zu mindestens 30 Gew.-% aus nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen mit zwei konju­ gierten Doppelbindungen und Vinylaromaten mit bis zu 20 C- Atomen oder deren Mischungen besteht.
9. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierstreichmasse einen Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzfarbstoff enthält.
10. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, enthal­ tend
  • a) ein oder mehrere Bindemittel,
  • b) gegebenenfalls einen Verdicker
  • c) gegebenenfalls einen Fluoreszenz- oder Phosphoreszenz­ farbstoff und
  • d) Pigmente oder Füllstoffe
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein PVA-dispergiertes Polymerisat als Bindemittel a) oder Verdicker b) in der Zusammensetzung enthalten ist.
11. Papierstreichmasse gemäß dem Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie 0,05 bis 50 Gew.-Teile Polyvinylalkohol bezogen auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge der Komponenten a), b), c) und d) enthält.
12. Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 100 Gew.-% als Schutz­ kolloid vorliegenden Polyvinylalkohol, und 0 bis 95 Gew.-% im Wasser gelösten Polyvinylalkohol, bezogen auf die Gesamtmenge Polyvinylalkohol enthält.
13. Verwendung von Papierstreichmassen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von Papieren und Karton.
14. Mit einer Papierstreichmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 beschichtetes Papier oder Karton.
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