DE1696190A1

DE1696190A1 - Papierbeschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE1696190A1
Application number: DE1968E0035954
Authority: DE
Inventors: William Windle
Original assignee: English Clays Lovering Pochin Co Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1971-11-11
Also published as: FI47799C; LU55660A1; NO133905B; NO133905C; FI47799B; GB1223102A; FR1555440A; NL163839B; SE334812B; DE1696190B2; NL163839C; DK122333B; BE712129A; NL6803544A

Description

ENGLISH CLAYS LOTERIlIG
POCHIlT & COMPAlTY LIMITED,
John. Keay House,
St. Austeil, Cornwall / England

Patentanmeldung Papierbeschiohtungsmaterial

Die Erfindung betrifft PapierbeSchichtungsmaterial und insbesondere Papierbeschichtungsmaterial, das ein aus Schlämmkreide bestellendes Pigment enthält. Heutzutage werden viele verschiedenartig beschichtete Papiere hergestellt. Sie sind hauptsächlich mit einem Mittel beschichtet, das vielfach als Deckfarbe bekannt ist, das im wesentlichen einen Klebstoff bzw. Bindemittel und ein Pigment enthält.Eine Beschreibung der Bestandteile von Papierbeschichtungsmaterialien und ihre Anwendung ist im Buch von James P. Casey "Pulp and Paper Chemistry and Technology", Kapitel XIX, Vol. III. gegeben. Das verwendete Bindemittel kann z.B. aus Stärke, Kasein oder einem synthetischen Harzlatex bestehen. Das speziell verwendete Bindemittel hängt beispielsweise vom angewendeten Druckverfahren ab, so erfordert Offset-Lithographie ein Bindemittel, das wasserunlöslich ist. Im allgemeinen besteht das Bgment aus Ton als Hauptbestandteil und geringeren Anteilen, z.B.

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BAD ORtGfNAi

weniger als 20 Gewichtsprozent, an einem oder mehreren Bestandteilen, z.B. Calciumcarbonat, Lithopon, Bariumsulfat, Titanp?.gment, Talkum oder Satinweiss. Das normalerweise für diesen Zweck verwendete Calciumcarbonat ist als gefälltes Oalciumcar"bonat bekannt und wird durch Calcinieren von Kalkstein unter Bildung von ungelöschtem Kalk gewonnen, wobei dann dieser mit Wasser in Kalkmilch übergeführt wird, die auf verschieetne Weise, z.B. unter Wiedervereinigung mit Kohlensäure, gefälltes Calciumcarbonat bildet.

Ein anderer Ausgangsmaterial für ein Calciumcarbonatpigment ist llaturkreide. Unter llaturkreide ist das in der ITatur auftretende Calciumcarbonat zu verstehen, das in der Kreidezeit aus den Rückständen von Coccolithen entstanden ist. Haturkreide besteht aus Caloitkristallen in Form von Teilchen, die im wesentlichen einen entsprechenden sphärischen Durchmesser von 1-5 Mikron haben, die,-wenn sie gefördert werden, leicht aneinander unter Bildung grösserer Teilchen gebunden sind, und die von gefälltem Calciumcarbonat und anderem Ausgangsmaterial für Calciumcarbonat wie Kalkstein, Marmor oder Austerschalen verschieden ist. Die normalerweise im Handel erhältlichen Hatur-Schlämmkreidepigmente neigen dazu, Überzüge von geringerem Glanz zu bilden. Dies ist, wie gefunden wurde, darauf zurückzuführen, dass sie im allgemeinen nicht mehr als 35 Gew.^ an Teilchen enthalten, die kleiner als 2 Mikron sind.

Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, ein Calcium-109846/1384

BAD ORiGiNAL

β" **S

cartonatpigment, das einen hohen Prozentsatz an sehr feinen Teilchen "besitzt, das heisst an Teilchen, die kleiner als 2 Mikron sind, durch entsprechende Behandlung einer Naturschlämmkreide zu erhalten. Mit Hilfe einer so behandelten ITatur-Schlämmkreide ist es möglich, ein Papierbeschichtungsmaterial unter Verwendung wesentliche Mengen an Calciumcarbonatpigment herzustellen, ohne dass eine nachteilige Wirkung auf die Glanzeigenschaften des Papiers eintritt. Im "besonderen ist gemäss der Erfindung ein Papierbeschichtungsmaterial vorgesehen, das aus einer Dispersion eines Pigments in einem ein Bindemittel (Klebstoff) enthaltenden wässrigen Medium besteht, wobei das Pigment aus ITatur-Schlämmkreide besteht, die so behandelt ist, dass sie wenigstens 60 Gew.$o an Teilchen enthält, die kleiner als 2 Mikron eines entsprechenden sphärischen Durchmessers sind, und nicht mehr als 5 Gev,^r.^f/j an Teilchen, die grosser als 10 Mök-on eines entsprechenden sphärischen Durchmessers sind, und nicht mehr als 0,05 Gew.^j an Teilchen, die grosser als die Lochweite eines Vj.S.-Siebes ITr. 300 (53 Mikron) sind.

Das erfindungsgemäss erhaltene Schlämmkreideprodukt ist wesentlich preiswerter herzustellen als ein gefälltes Calciumcarbonat mit einer gleichen Teilchengrösse.

Vorteilhaft wird die Hatur-Kreide so behandelt, dass sie 70 - 95 Gew.$ an Teilchen enthält, die einen entsprechenden sphärischen Durchmesser kleiner als 2 Mikron besitzen.

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BADORlGiNAU .

Die erfindungsgeraäss zur PapierbeSchichtung dienende Schlämmkreide kann durch Zerkleinerung von Natur kr ei de, z.B.,, in einer üblichen Kugelmühle durch Vermahlung zusammen mit Sand oder mit einer Strahlmühle, z,B. Feinstmahlvorrichtung (micronizer), oder durch Klassifizierung nach Teilchengrösse einer Uaturtereide unter Abtrennung des.unbrauchbaren gröberen Material© erhalten werden,

Die "behandelte Schlämmkreide wird zur Verwendung für Papierbeschiohtungsmittel gemäss der Erfindung normalerweise mit einem Papierbeschichtungstonpä-gment vermischt.

Das verwendete Bindemittel kann ein üblicher Klebstoff sein, 3tB· eine Stärke, G-elatin, Kasein oder ein synthetisches Harzilstex, Die Papierbeschiohtungsmittel gemäss der Erfindung können auch übliohe gusatesmittel enthalten und auf die Papiergrundlage mit üblichen Besohtohtungsvorrichtungen aufgetragen werden. Haoh dem Auftragen des Beaeshichtungemittels werden die toeoblokteten fläoh©n einer Bup er behandlung mit einem

unterworfen, um die gewünschten Oberfläehen- zu trtolten«

tines -ntxmftltn holzfreien Fspiers a©r finsa Alex I»t$_#t w«rÄt n&Qh Ä#r ItitoAmgiiraeestrmtttooÄe (trailing VL*ft.e jsetnoä) mit Mtmohtohtungsmitteln TfiriiÄifdintr 2u i*nt»r Bil&wtg tint» Seiiia&tegfwioli*» v^n jeweils

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BAD OBtQiNAt

10 g.s.m. bedeckt. Bei einer Serie der Muster enthielt das Beschichtungsmittel ein Pigment aus 50 Gew.rfo eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.$ eines im Handel erhältlichen Calciumcarbonate mit 32 Gew.$ an Teilchen kleiner als 2 Mikron, 6 Gew.$ an Teilchen grosser als 10 Mikron und 0,05 Gew.$ an Teilchen, grosser als die Lochweite eines B.S.-Siebes-Hr. 300. Bei einer anderen Serie von Mustern enthielt das Beschichtungsmittel ein Pigment aus 50 Gew.$ eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.$ eine» erfindungsgemässen Schlämmkreide mit 80 Gew.$ an Teilchen, die einen entsprechenden sphärischen Λ Durchmesser kleiner als 2 Mikron haben, mit 2 Gew.$ an Teilchen, die einen entsprechenden sphärischen Durchmesser grosser als 10 Mikron haben, und mit 0,02 Gew.$ an Teilchen, grosser als die Lochweite eines B.S.-Siebes ITr. 300. Diese Schlämmkreide wurde durch Entflockung eines Breis aus HsfcuirSchlämmkreide und Teilchenklassifizierung mit direkten Sedimentationmethoden und Entfernung der groben Teilchen gewonnen.

Die verwendeten Bindemittel sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt. In jedem Falle ist die Bindemittelmenge in Gewichtsproaent, bezogen auf die Gesamtmenge des Pigments, angegeben*

Nach eier 3eschichtung wurden die "Flächen in einem Laboratoriurae-Superkalander behandelt, bestehend aus einer Metallwalze und einer Pührungewalze,- Die beschichteten Papierfläohen wurden an der Metallwalze befestigt und 10 Durchgängen bei ^*

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BAD ORIGINAL

85° 0 und einem Leitungsdruck von 113,2 kg/2,54 em (250 lb/linear inch) unterworfen. Diese Behandlung entspricht etwa 10 Durchgängen bei 85° C und einem Leitungsdruck von 226,5 kg/ 2,54 cm (500 lb/linear inch) auf einem üblichen Betriebskalander.

Die in Tabelle I (wie auch in den weiteren Tabellen) angegebenen Zahlenwerte sind ein Masstab für den Glänz der beschichteten Flächen in TAPPI-Glanzeinheiten der Technical Association of the Pulp and Paper Industry.

Tabelle I

Pigment	20	Uatur- Schlämm- kreide	io	Stärke	1 1	Bindemittel	556	Kasein	7, 7,	EI of *\) /O*	Kasein Latex *
S oh 1 η τητηίττβ 1H β η.d.Erfindung	18,	6		0$ Stärke 1 0$ Latex	29	,8		34	,5
	34,	2		26,3	56	,9		62	,2
		51,1

# Styrol-Butadienharz ITr. 636 der Dow Ohemioal Co.

B e i a ν i e 1 2

Muster von holssfreiem Papier wie nach Beispiel 1 wurden mit einer Schlitzdüsenauftragmaachine beschichtet, um in jedem Fall ein Schicht gewicht von 20 g.s.m. zu ergeben. Bei einer Serie der Huster enthielt das B es dichtungsmaterial

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BADOWQfNAt.

ein Pigment aus 50 Gew.$ eines Tons (Dinkie A) und 50 der im Handel erhältlichen ITatur-Schlämrakreide wie nach Beispiel 1, Bei einer anderen Musterserie enthielt das Beschichtungsmaterial ein Pigment aus 50 Gew,# eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew,$ einer erfindungsgemässen Schlämmkreide mit 75 G-ew»# Teilchen mit einem sphärischen Durchmesser !deiner als 2 Mikron, 3 Gew#$ Teilchen mit einem sphärischen Durchmesser grosser als 10 Mikron und 0,03 Gew>$ Teilchen grosser als die Jochweite eines B»S,-Siebes Ur, 300, Die erfindungsgemässe Schlämmkreide wurde nach (lev Termahlungsmethode der "britischen Patentanmeldung Hr. 54 749/65 erhalten_t

Die verwendeten Bindemittel sind in der folgernden Tabelle II aufgeführt. Die Menge in Gewichtsprozent ist auf daa Gewicht des Gesamtpigments "bezogen.

Nach der Beschichtung wurden die Papierfläehsm wie naoh Beispiel 1

T f. jnjle

WS»«*	20	kreide	% Stärke	1OfC	Bindemittel	ι ■ ■' 7,	5^ Kasein 5^ Latex*
So&läiamkreiäe η#d.Erfindung		57	Stärke 15# XeeeSi *$tflf ■ ■**		47,4
	46,5		Q /1 Q		70,5
	,2 es_f3

* wie neoh Beispiel t.

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Bei spiel. 5

Muster von holzfreiem Papier wie nach Beispiel 1 wurden mit einer Massey-Auftragmaschine mit einem Schichtgewicht von 10 g.s.m. beschichtet. Bei einer Musterserie enthielt das Beschichtungsmaterial ein Pigment aus 50 Gew.^ eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.$ einer handelsüblichen Fatur-Schlämmkreide wie nach Beispiel T. Bei einer anderen Musterserie enthielt das Beschichtungsmaterial ein Pg>Lment aus 50 Gew.^ eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.^ eines erfindungsgemässen Beschichtungsmaterials aus 82 Gew.$ Teilchen mit einem sphärischen Durchmesser kleiner als 2 Mikron, 2 Gew.$ Teilchen mit einem sphärischen Durchmesser grosser als 10 Mikron und 0,01 Gew.^ Teilchen grosser als die Lochweite eines B.S.Siebes Hr. 300. Das Besohichtungsmaterial war durch Vermählen der Schlämmkreide in einer Peinstmahlvorrichtung (micromizer) erhalten.

Die verwendeten Bindemittel sind in Tabelle III aufgeführt, Ihr Gewicht ist auf das Gewicht des Gesamtpigments bezogen.

Uaoh der Beschichtung wurden die Papierfläohen wie nach Beispiel 1 superkalandriert.

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Tabelle III

Pigment	20$	Natur- Schlämm kreide	Strake	4	Bindemittel	7, 7,	5$ Kasein 5$ Latex* .
Schlämmkreide n.d.Erfindung	18,	6	10$ Stärke 15$ Kasein 10$ Latex		32,7
	31,	27,2 28,5		60,9
	47,8 56,9

* wie nach. Beispiel 1.

Beispiel 4

Muster von holzfreiem Papier wie nach Beispiel 1 wurden mit einer Champion-Auftragsmaschine mit einem Schicht ge wicht von 10 g.s.m. beschichtet. Bei einer Musterserie enthielt das Beschiohtungsmaterial ein Pigment aus 50 Gew.$ eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.^ einer handelsüblichen Natur-Schlämmkreide wie nach Beispiel 1· Bei einer anderen Musterserie enthielt das Beschichtungsmittel ein Pigment aus 50 Gew.# eines Tons (Dinkie A) und 50 Gew.jS einer erfindungsgemässen Schlämmkreide aus 70 Gew.jS Teilchen mit einem sphärischen Durchmeaeer kleiner als 2 Mikron, 3 Gew«$ Teilchen mit einem aphräisohen Durchmesser grösaer als 10 Mikron und 0,03 Gew.56 Teilohen gröeeer als die Iioohweite eines B.S.-Siebes Nr. 300. Da» Sohläaoikreideprodukt war durch. Vermählen in einer üblichen Kugelmühle erhalten·

Di· verwendeten Bindemittel eind in Tabelle IV aufgeführt. 109846/1384

Ihr Gewicht ist auf das Gewicht des Gesamtpigments bezogen.

Hach der Beschichtung wurden die Papierflächen wie nach Beispiel 1 superkalandriert.

Tabelle IV

Pigment	20$	Natur- Schlämm kreide	Stärke	,9	1 1	Bindemittel	¹O Kasein	,2	7, 7,	5°/o Kasein 5$ Latex*
Sohlämmkreide η.d.Erfindung	15	,2		0<fo Stärke 155 0<fo latex	28	,8		29,4
	29			23,2	57			58,7
	40,4

* wie nach Beispiel 1.

Anstelle des in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Styrol-Butadienlatex können selbstverständlich auch andere für Papierbeschichtung übelioherweise gebräuchliche Mittel, z.B. Aorylsäurepolymerisate oder Polyvinylaoetate, verwendet werden.

Beispiel 5

Muster von holzfreiem Papier der Art wie nach Beispiel 1 wurden wie naoh Beispiel 1 auf ein Sohiohtgewicht von 10 g.s.m, beschichtet. Bei einer Musterserie enthielt das Beschiohtungsmaterial ein Pigment aus 75 Gew.^ eines Ions (Binkie A) und 2f Gew.# einer handelsübliohen Sohlämmkreide wie naoh Beispiel

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1. Bei· einer andereiiMusterserie enthielt das Beschichtungsmaterial ein Pigment aus 75 Gew.$ eines Tons (Dinkie A) und 25 Gew.$* einer erfindungsgemässen Schlämmkreide aus 60 G-exWyo Teilchen mit einem sphärischen Durchmesser kleiner als 2 Mikron, 2 Gew.$ Teilchen mit einem sphärischen Durch_ messer grosser als 10 Mikron und 0,02 Gew.^ Teilchen grosser als die Lochweite eines B.S.-Siebes ITr. 300. Diese Schlämmkreide war durch Entf-lockung eines Breies aus Hatur-Schlämmkreide und Teilchenklassifizierung durch direkte Sedimentation sowie Entfernung der groben Teilchen erhalten.

Die verwendeten Bindemittel sind in Tabelle V aufgeführt. Ihr Gewicht in $ ist auf das Gewicht des Gesamtpigments bezogen.

Ilach der Beschichtung wurden die Papierflächen wie nach Beispiel 1 superkalandriert.

Tabelle V

Pigment	20$	Hatur- ' Schlämm kreide -	Stärke	Bindemittel	15$ Kasein	7, 7,	5$ Kasein 5$ Latex*
Schlämmkreide η.d.Erfindung	26,1	10$ Stärke 10$ Latex	35,6		41,2
	57,5	52,5	58,0		64,7
55,2 .

* wie nach Beispiel 1

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BAD ORIGINAI.

ei a piel 6

Sie Versuchsbedingungen Bindemittel und Pigment« waren die gleichen wie in Beispiel 5 mit der Ausnahme, das β bei beiden Vergleichsmustern 25 Gew.^ eines Ions (Binkie A) und 75 öew.56 Schlämmkreide verwendet wurden«

iabelle VI

Pigment	20*	Stärke ' ' d I	IO# Stärke lOJS Latex	Bindemittel	7i55 7,5S
Natur- Schlämm- 1 kreide	3,4	18,5	15$ Kasein
Schlämmkreide η·d·Erfindung	30,8	47,4	23,7
		51,3
	i Kasein i Latex
29,6
57,4

Patentansprüche:

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Claims

Pat entanaprüohe

λ Λ Papierfceschichtungsmaterial, "bestehend aus einer Dispersion eines Pigments in einem einen Klebstoff enthaltenden wässrigen Medium, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment aus Natur-Schlämmkreide "besteht, die wenigstens 60 Gewichtsprozent an Teilchen enthält, die kleiner als 2 Mikron eines entsprechenden sphärischen Durohmessers sind, und nicht mehr als 5 Gewichtsprozent an !Seilchen, die grosser als 10 Mikron eines entsprechenden sphärischen Durchmessers sind, und nicht mehr als 0,05 Gewichtsprozent an Teilchen, die gröeeer als die Loohweite eines B.S.-Siehes Nr. 300 (53 Mikron) sind.
2. Papierbesohiohtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlämmkreide 70 - 95 Gewichtsprozent an Teilchen enthält, die kleiner als 2 Mikron eines entsprechenden sphärischen Durchmessers sind.

Der

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