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Die Erfindung betrifft Papier- oder Kartonstreichmasse, bestehend
aus Pigmenten, von deren Menge wenigstens die Hälfte Schichtsilikatpigmente sind,
aus Bindemitteln und aus Hilfsstoffen, wie herkömmlichen organischen und/oder anorganischen
Dispergiermitteln, vorzugsweise Polyakrylat oder hauptsächlich Polyakrylat enthaltenden
Kopolymeren oder Derivaten, sowie zusätzlich aus wenigstens etwa 5 mmol Ionen von
zwei- oder mehrwertigem Metall je Kilogramm Schichtsilikat.
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Die Streichpigmente sind mineralische oder synthetische Produkte,
deren durchschnittliche Partikelgrösse meist unter 2 liegt. Am häufigsten werden
Silikatpigmente eingesetzt. Kaolin ist Aluminiumsilikat mit Schichtstruktur. Weitere
mineralische Schichtsilikatpigmente sind u.a. Talkum und Glimmer.
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Von den synthetischen Silikatpigmenten wird Natriumaluminiumsilikat
am häufigsten verwendet. Auch amorphes Siliziumdioxid wird für Sonderzwecke eingesetzt.
Von den Säurepigmenten sind als wichtigste Kalziumkarbonat, Satinweiss, Aluminiumhydroxid
und Kalziumsulfat in ihren verschiedenen Kristallformen (Gips, Hemihydrat und Anhydrit)
sowie Titandioxid zu nennen. Weiter werden in geringerem Umfange Sonderpigmente
organischen Ursprungs verwendet.
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Zur Aufschwemmung der Pigmente auf den durch den Verwendungszweck
erforderlichen hohen Trockensubstanzgehalt und homogenen Zustand bedient man sich
verschiedenartiger Dispergiermittel.
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Als Dispergiermittel für Kaolin werden in Paper Coating Additives
(Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Inc., Atlanta, 1978) genannt:
- Polyphosphate - Alkalisilikate (Wasserglas) - Alkalimetallhydroxide und -karbonate,
die oberhalb von pH 10 funktionieren
- anionische polymere Verbindungen wie Lignosulfonate, Naphthalinsulfonate
oder Polyakrylate - neben den herkömmlichen Dispergiermitteln können auch zahlreiche
nichtionische Polymere oder oberflächenaktive Stoffe, von denen als bekannteste
Fettalkohol- und Ethylenoxid-Kondensationsprodukte zu nennen sind, als Entflocker
wirken.
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Die aufgezählten Dispergiermittel können ausser für Kaolin auch für
mehrere andere Pigmente eingesetzt werden. In Verbindung mit hydrophobem Talkum
muss jedoch zusätzlich ein passenddes Benetzungsmittel verwendet werden. Als Dispergier-Hilfsmittel
können auch Salze der verschiedenen Di- oder Polykarboxylsäuren, wie z.B. Zitrate
und Tartrate, sowie andere Komplexbildner eingesetzt werden.
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Aus den Pigmentaufschwemmungen wird die Streichmasse hergestellt;
dies geschieht durch Untermischen von Bindemittel in Form synthetischer Stärke oder
eines anderen natürlichen Bindemittels oder von Latex oder wasserlöslichem Bindemittel,
im allgemeinen beiden, sowie vielfach von Hilfsstoffen zur Verhinderung von Schaumbildung,
zur Regelung der Streichmassen-Rheologie oder zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit
oder der Handhabungseigenschaften des gestrichenen Papiers. Zur Einstellung des
pH-Wertes der Streichmasse setzt man ausserdem Basen, gewöhnlich Lauge, ein. Ammoniak
wird in gewissen Sonderfällen verwendet, etwa dann, wenn der pH-Wert der Streichmasse
beim Trocknen des Papiers so sinken soll, dass die die Wasserfestigkeit des Striches
erhöhenden Harze besser funktionieren.
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In anderen Bereichen der Technik hat man zum Dispergieren von Kaolin
Aminoverbindungen, u.a. Aminoalkohole mit einer Kohlenstoffkettenlänge von 2-6 C-Atomen,
oder Polyamine wie Ethylen-, Propylen- und Butylendiamin, oder Ammoniak (Journal
of Paint Technology 46 (1974):594, S. 51-64) verwendet oder vorgeschlagen. Zum Dispergieren
von Pigmenten für Latexanstrichmittel verwendet man auch 2-Amino-2-methyl-l-propanol,
d.h. AMP (Paint an Varnish Production, Oct. 1971, S. 55-61).
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In anderer Verbindung, nämlich bei der Herstellung von Titandioxidaufschwemmung,
kennt man als Dispergiermittel ausser dem besagten AMP u.a. Triethanolamin, Monoethanolamin,
Aminoethylethanolamin, N-Methylethanolamin, Diethanolamin, Dimethylethanolamin,
Diisopropylethanolamin, Methyldiethanolamin, Monoisopropanolamin (MIPA), Diisopropanolamin,
Morpholin, N-Aminopropylmorpholin, 2-Amino-l-butanol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol
oder Tris(hydroximethyl)aminomethan (DE Offenl.
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1 810 042 und 2 135 535).
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Bezüglich der Wirkung verschiedener Kationen auf Kaolinaufschwemmungen
existiert ein umfangreiches Schrifttum. Bekannt ist, dass bei 25 % Trockensubstanz
enthaltender kaolinitreicher Tonaufschwemmung die Viskosität steigt, wenn man bei
der Mahlung Alkalichloride zusetzt. Ammonium- und Kaliumchlorid bewirken eine stärkere
Viskositätszunahme als Natriumchlorid.
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Ersetzt man ein Wasserstoffatom des Ammoniumions durch zunehmend grössere
Kohlenwasserstoffketten, verringert sich der Viskositätsanstieg. Auch bei Substitution
mehrerer Wasserstoffatome durch Ethylgruppen nimmt der Viskositätsanstieg ab.
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Ethylendiamin bewirkt eine kräftigere Viskositätszunahme als Ethylamin
und Hexylenamin (Rheological Acta 9 tl97o):lw S.
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1-29).
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Bei pH-Einstellung der Papierstreichmasse mit Ammoniak ergibt sich
gleichfalls eine höhere Viskosität als beim Arbeiten mit Lauge (Deutsche Papierwirtschaft
1980:3, S. 160). Einige Polyamine* u.a. Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin,
Tetraethylenpentamin, Triethylendiamin, Dimethylaminopropylamin und Diethylaminopropylamin
können in der Kaolinaufschwemmung Dilatanz bewirken, und in der Streichmasse erhöhen
sie die Thixotropie (Tappi 43 (1960):3 S. 235-241).
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Man hat festgestellt, dass sich beim Streichen von Papier gewisse
Vorteile ergeben, wenn man beim Rakelmesserverfahren die herkömmliche Walzenapplikation
durch die sogenante sport dwell time"-Applikation ersetzt, bei der die Kontaktzeit
zwischen nasser Streichmasse und Papierbahn auf ein Minimum reduziert ist. Die heutigen
Einrichtungen setzen jedoch wegen
ihrer Konstruktion eine im Vergleich
zur Walzenapplikation deutlich niedrigere Viskosität voraus um einen Aufstrich von
gleichmässiger Beschaffenheit zu erzielen. In der Praxis muss der Streichmasse vielfach
mehr Wasser als bei der Walzenapplikation zugesetzt werden. Durch Zugabe gegenwärtig
üblicher Dispersionsmittel lässt sich die Viskosität der Streichmasse nicht nennenswert
senken, im Gegenteil: Als Folge des Ueber schreitens der optimalen Dosierung stellt
sich oft ein Ansteigen der Viskosität ein.
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Oft soll der Aufstrich einen besseren Weissgrad, eine bessere Opazität,
eine bessere Saugfähigkeit und eine bessere Bedruckbarkeit haben als mit blossem
Kaolin erzielbar ist. In solchen Fällen ist es von Vorteil, neben Kaolin u.a. solche
Pigmente wie Gips, Satinweiss oder Kalziumsilikat einzusetzen, die Ca++-Ionen an
die Streichmasse abgeben. Ca ++ -Ionen können auch durch Kalziumstearat, das allgemein
als Streichmassen-Hilfsstoff verwendet wird, in die Streichmasse gelangen. Auch
andere zwei- oder mehrwertige Metallionen (Mg ++, Zn++, Zr3+, 3+ Al usw.) können
entweder absichtlich (z.B. zur Verbesserung der Aufstrich-Wasserfestigkeit) oder
unerwünschterweise durch ++ Lösung in die Streichmasse gelangen. Mg++-lonen können
z.B.
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aus Magnesiumkarbonat, das im Talkum als Verunreinigung enthalten
ist, herausgelöst werden. Kaolin ist bekanntlich höchst empfindlich gegen die Wirkung
solcher zwei- oder mehrwertiger Metallionen. Die Folge sind zu hohe Viskosität und
schlechte Stabilität in den Streichmassen.
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Beim Arbeiten mit heute bekannten Kaolin-Dispergierverfahrn lässt
sich z.B. für Rakelmesseraufstrich geeignete Streichmasse herstellen, deren Trockensubstanzgehalt
mehr als ca. 60 Gew.% beträgt, und bei der als Pigment Kaolin sowie solches zwei-
oder mehrwertige Metallionen abgebendes Pigment, wie z.B. Gips, dienen, sofern das
Pigment-Mischungsverhältnis im jeweiligen Falle in einem gewissen als leicht bekannten
Bereich liegt. Bei Kaolin und Gips sind leichte Mischungsverhältnisse jene, bei
denen der Gipsanteil, auf die Pigmentmenge bezogen, mehr als 40 Gewichtsprozent
beträgt. Am schwierigsten gestaltet sich das Mischungsverhältnis, wenn der Gipsanteil,
auf die Pigmentmenge bezogen, nur einige Prozent beträgt. Ein solches schwieriges
Mischungsverhältnis ergibt
sich z.B. dann, wenn man beim Streichen
von einer Gips und Kaolin enthaltenden ersten Streichmasse auf eine andere, als
Pigment nur Kaolin enthaltende Streichmasse übergeht. Es ist schwierig, die Maschine
kurzfristig so zu reinigen, dass in den Ecken der Streichmassenwanne, in den Sieben,
an den Rohrverbindungsstellen u.dgl. keine gipshaltige Streichmasse zurückbleibt.
Unter solchen Bedingungen bleibt dann diese andere Streichmasse, wird sie nach bekannter
Technik hergestellt, nicht stabil, sondern die Viskosität steigt kräftig an und
das Streichen muss unterbrochen werden.
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Beim Arbeiten mit gewissen Bindemitteln, wie z. B. mit geringfügig
Phosphatgruppen enthaltender oxydierter Kartoffelstärke, erfahren die vorgenannten
Viskositätsprobleme noch eine Betonung.
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Das als Streichmassen-Schmiermittel allgemein zu verwendende Kalziumstearat
erhöht schon als solches, ganz besonders aber in Situationen wie den oben beschriebenen,
gleichfalls die Viskosität der Streichmasse.
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Man hat nun überraschend eine Streichmasse und eine Dispergiermittelmischung
gefunden, mit denen sich die vorgenannten Viskositätsprobleme reduzieren oder sogar
völlig vermeiden lassen.
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Erreichen lässt sich dieses Ergebnis mit einer Streichmasse, die aus
Pigmenten, von deren Menge wenigstens die Hälfte Silikatpigmente mit Schichtstruktur
sind, aus Bindemitteln und aus Hilfsstoffen wie herkömmlichen organischen und/oder
anorganischen Dispergiermitteln, vorzugsweise Polyakrylat oder hauptsächlich Polyakrylat
enthaltenden Kopolymeren oder Derivaten, besteht. Für die Erfindung ist charakteristisch,
dass die Streichmasse ausserdem Ammoniak, Ammoniumsalze, 2-8 C-Atome enthaltende
Amine und/oder Aminoalkohole, Polyamine, deren Kondensationsprodukte mit Ethylenoxid
und/oder Propylenoxid, Kaliumhydroxid und/oder Kaliumsalze enthält.
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Die erfindungsgemässe Streichmasse enthält vorzugsweise etwa 0,05-1
Gew.% herkömmliches organisches und/oder anorganisches
Dispergiermittel und etwa 0,05-1 Gew.% Ammoniak, Ammoniumsalze,
2-8 C-Atome enthaltende Amine und/oder Aminoalkohole, Polyamine, deren Kondensationsprodukte
mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, Kaliumhydroxid und/oder Kaliumsalze.
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Gegenstand der Erfindung sind ferner solche zum Dispergieren von Pigmenten
dienende Dispergiermittelmischungen, die sich aus den vorgenannten Dispergiermitteln
und den für die Erfindung charakteristischen Stoffen zusammensetzen.
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Silikatpigment kann mit der vorgenannten Dispergiermittelkombination
entweder bei seiner Aufschwemmung oder nach erfolgter Aufschwemmung, d.h. Dispergierung,
oder in Verbindung mit der Streichmassenherstellung behandelt werden. Die Pigment-bzw.
Streichmassenbehandlung geschieht zur Sicherung des im Prozess erfolgenden Übergangs
von der Metallionen-abgebenden Streichmasse zur im wesentlichen Metallionen-freien
Streichmasse oder umgekehrt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand Vergleiche enthaltender Beispiele
im einzelnen beschrieben. Die in den Beispielen verwendeten Zusatzstoffe können
entweder getrennt oder als fertige Mischungen zugegeben werden. In sämtlichen Beispielen
wird mit der SPS-Kaolinsorte der English-China-Clay-Fabrik gearbeitet.
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Beispiel 1 Trockenes Kaolin wurde mit Wasser zu einer 68 Gew.% Trockensubstanz
enthaltenden Aufschwemmung dispergiert; dazu wurden 0,3 Teile Na-Polyakrylat und
0,1 Teile NaOH auf 100 Teile Kaolin eingesetzt. Diese Aufschwemmung wurde durch
Zugabe von 10 Teilen Styrol-Butadien-Latex und 1 Teil Karboxymethylcellulose als
Bindemittel zu einer Papierstreichmasse verarbeitet. Der pH-Wert der Streichmasse
wurde mit Natronlauge auf 8,0, der Trockensubstanzgehalt auf 59 Gew.% eingestellt.
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(Streichmasse A, Bezugsmasse).
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Eine zweite Streichmasse wurde wie folgt hergestellt: Trockenes Kaolin
wurde in Wasser zu einer Aufschwemmung von 68 Gew.% Trockensubstanzgehalt dispergiert;
hierzu wurden 0,28 Teile
N114-Polyakrylat auf 100 Teile Kaolin und so viel KOH, dass der
pH-Wert der Kaolinaufschwemmung 8,5 betrug, zugesetzt.
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Die Herstellung der Streichmasse erfolgte unter Verwendung der gleichen
Bindemittel wie bei der Streichmasse A. Wegen der sauren Reaktion der Bindemittel
musste auch hier Natronlauge eingesetzt werden um die Streichmasse auf pH 8,0 zu
bringen.
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Der Trockensubstanzgehalt der Streichmasse wurde gleichfalls auf 59
Gew.% eingestellt (Streichmasse B, erfindungsgemässe Streichmasse).
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Es wurde die Verträglichkeit der Streichmassen für zweiwertige Metallionen
Me++ durch Zugabe wachsender Mengen MgS04 und CaCl2 in Form von 0,5 M Lösungen untersucht.
Viskositätsmessungen an den Streichmassen mit einem Brookfield-Viskosimeter, 100
r/min (ru100) ergaben die in Tabelle I zusammengestellten Ergebnisse: Tabelle I
[Me++] 100 (mPas) Streich- mmol/100g vor Me ++ - Mg ++ Ca++ masse Kaolin Zugabe
A 0 1380 5 ---- 4900 6700 10 ---- 7260 >10 000 15 ---- 5980 >10 000 20 ----
4650 >10 000 B 0 1180 5 ---- 2600 2550 10 ---- 4080 >10 000 15 ---- 4040 >10
000 20 ---- 3060 >10 000 Die erfindungsgemässe Streichmasse B erwies sich also
als weniger empfindlich gegen die Wirkung der Mg++- und Ca++-Ionen als die Streichmasse
A.
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Beispiel 2 Trockenes Kaolin wurde in Wasser zu einer Aufschwemmung
von 68 Gew.% Trockensubstanzgehalt dispergiert; hierzu wurden als Dispergiermittel
0,3 Teile Na-Polyakrylat und 0,1 Teile NaOH auf 100 Teile Kaolin eingesetzt. Der
pH-Wert dieser Kaolinaufschwemmung wurde mit NaOH auf 9,2 erhöht; ausserdem wurden
noch 0,3 Teile Na-Polyakrylat und 0,4 Teile Na2S04 sowie die Bindemittel, 10 Teile
Styrol-Butadien-Latex und 1 Teil Karboxymethylcellulose, zugesetzt. Der pH-Wert
der Streichmasse wurde mit einer geringen Menge Natronlauge auf 8,0, der Trockensubstanzgehalt
auf 59,0 Gew.% eingestellt (Bezugsmasse A).
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Zur Herstellung der erfindungsgemässen Streichmasse B wurde trockenes
Kaolin auf die gleiche Weise wie vorangehend beschrieben dispergiert. Der pH-Wert
der Kaolinaufschwemmung wurde wiederum mit NaOH auf 9,2 eingestellt. Sodann wurden
0,28 Teile NH4-Polyakrylat (äquivalente Menge zu 0,3 Teilen Na-Polyakrylat) und
0,42 Teile K2S04 zugegeben. Zum Schluss erfolgten die Zugabe der Bindemittel und
die Endeinstellung der Streichmasse wie oben beschrieben.
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Die Verträglichkeit der Streichmassen gegen zweiwertige Metallionen
Me++ wurde durch Zugabe wachsender Mengen MgS04 und CaC12 in Form von 0,5 M Lösungen
untersucht. An den Aufschwemmungen wurden die folgenden Viskositätswerte tut100
(Brookfield, 100 r/min) gemessen: Tabelle II LMe++3 n 100 (mPas) Streich- mmol/l00g
vor Me++- Mg ++ Ca ++ masse Kaolin Zugabe A 0 1460 5 ---- 2990 3820 10 ---- 3690
9550 15 ---- 3460 >10 000 20 ---- 2830 >10 000 B 0 1460 5 ---- 1590 1500 10
---- 2320 8080 15 ---- 2190 >10 000 20 ---- 2170 >10 000
Die
erfindungsgemässe Streichmasse B verträgt Mg++- und Ca++-Ionen deutlich besser als
die Bezugsstreichmasse A.
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Beispiel 3 Es wurde die Umstellung von gipspigmenthaltiger Streichmasse
1 auf gipsfreie Streichmasse 2 ohne Zwischenreinigung der Anlage untersucht.
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Streichmasse 1 Streichmasse,2 Kaolin (68,5% Aufschwemmung) 60 Trockent.
100 Trockenteile Gipspigment (69,2% Aufschw.) 40 Styrol-Butadien-Latex 11 " 11 Karboxymethylcellulose
1 " 1 Härtemittel (Harz) 0,1 " 0,1 Trockensubstanzgehalt 59 Gew.X 59 Gew.% pH-Wert
7,5 8,0 Es zeigte sich, dass die Streichmassen nicht zueinander passen. Schon eine
geringfügige Menge der Streichmasse 1, unter die Streichmasse 2 gemischt, erhöhte
die Viskosität der letzteren so rapide, dass ihr Fahren in der Streichmaschine im
Anschluss an die Streichmasse 1 ohne vorheriges Reinigen des Streichmassensystems
nicht in Frage gekommen wäre.
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Es wurde eine erfindungsgemässe Streichmasse 3 wie folgt hergestellt:
In 100 Teile auf herkömmliche Weise mit 0,3 Teilen Na-Polyakrylat dispergierte Raolinaufschwemmung
wurde NaOH gegeben bis sich der pH-Werte auf etwa 9 einstellte. Sodann wurden 0,3
Teile Ammoniumpolyakrylat und 0,4 Teile Kaliumsulfat in Lösungsform zugegeben. Anschliessend
wurden wie bei den Pasten 1 und 2 Latex, Karboxymethylcellulose und Härteharz zugesetzt.
Der pH-Wert der Streichmasse wurde mit Lauge auf 8,2 eingestellt, und der Trockensubstanzgehalt
wurde mit Wasser auf 59 Gewichtsprozent eingestellt.
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Aus den Streichmassen 1 und 3 wurden Mischungen hergestellt, deren
pH-Wert und Viskosität 9100 gemessen wurden (Tabelle III).
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Tabelle III Streichmasse 1 : Streichmasse 3 pH tut100 (mPas) 1 0 7,3
1040 1 2 7,4 1250 1 3 7,4 1220 1 4 7,5 1260 1 6 7,4 1280 1 9 7,5 1280 1 12 7,5 1230
1 18 7,5 1250 0 1 8,2 860 Wie festzustellen ist, steigt die Viskosität auf ein bezüglich
Verarbeitbarkeit passendes Niveau. Das Interessanteste ist, dass Viskosität und
pH-Wert der Streichmasse praktisch gesehen unabhängig vom Mischungsverhältnis sind.
Ein entsprechendes Ergebnis erhielt man, als man bei der Behandlung von Kaolinaufschwemmung
statt Lauge, Ammoniumpolyakrylat und Kaliumsulfat entweder Ammoniak, Natriumpolyakrylat
und Kaliumsulfat oder Ammoniumpolyakrylat und Kaliumhydroxid verwendete.
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Die Kombination Natriumhydroxid/Natriumpolyakrylat/Natriumsulfat bewirkte
einen deutlich höheren Viskositätsanstieg.
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Die Streichmasse 3 überstand in einem ungereinigten Streichsimulator,
der zuvor mit Streichmasse 1 gefahren worden war, einen zweistündigen Test bei 50°C.
Der Simulator bestand aus Streichmassenwanne, Pumpenwärmetauscher, Sieb, Düse sowie
den erforderlichen Rohrleitungen und Messvorrichtungen.
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Beispiel 4 Aus einem bei der Herstellung des Polyakrylat-Dispergiermittels
Fennodispo A 41 (Kemira Oy) entnommenen Posten Polyakrylsäure wurden durch Neutralisation
mit verschiedenen Basen Salze gewonnen. Diese Dispergiermittel wurden in einer Menge
von 0,3 Teilen auf 100 Teile Kaolin zum Dispergieren des letzteren verwendet. Aus
der Kaolinaufschwemmung wurden durch Untermischen von 9 Teilen Styrol-Butadien-Latex
und 1,5 Teilen schwach viskoser Karboxymethylcellulose Papierstreichmassen hergestellt.
Weiter wurde eine entsprechende 10q Teile Gipspigment enthaltende Streichmasse hergestellt.
10 Teile Gipsstreichmasse wurden mit 90 Teilen Kaolinstreichmasse vermischt, und
die Viskosität wurde beim Mischungs-pH-Wert (6,0-6,5) und bei pH 8,0 (NaOH) gemessen.
Die Resultate sind in Tabelle IV zusammengestellt.
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Tabelle IV n 100 (mPas) Zum Neutralisie- Kaolin- 90/10- 90/10-Streichren
der Poly- streichmasse Streich- masse akrylsäure ver- masse wendete Base pH 6,o-6,5
pH 8,0 NaOH (Bezugsm.) 1700 5000 6350 NH4OH 1500 2500 2700 Ethanolamin 1800 3600
3100 Isopropanolamin 1800 2800 3200 Wie ersichtlich, bewirkten die Ammonium- und
Aminoalkoholsalze bei der gipshaltigen Kaolinstreichmasse niedrigere Viskositäten
als das Natriumsalz.
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Beispiel 5 Kaolin wurde unter Verwendung von 0,3 Gew.% Na-Polyakrylat
als Dispergiermittel und 0.1 Gew.% NaOH als pH-Regler dispergiert. Aus der Aufschwemmung
wurde Offsetpapier-Streichmasse mit einem Trockensubstanzgehalt von 60 Gewichtsprozent
hergestellt. Als Streichmassen-Bindemittel dienten oxydierte Stärke und Styrol-Butadien-Latex
im Verhältnis 1:1, als Härter wurden 10 % Glyoxal, bezogen auf das Stärkegewicht,
eingesetzt. Der pH-Wert der Streichmasse betrug 7,0. Die Streichmasse wurde in fünf
Teile aufgeteilt, und diesen wurden die in nachstehender Tabelle aufgeführten Zusatzstoffe
zugesetzt. Danach wurden 90 Teile der besagten Streichmasse mit 10 Teilen einer
Streichmasse vermischt, die mit dem gleichen Bindemittelsystem, aber ohne die erwähnten
Zusatzstoffe, aus den Pigmenten Kaolin und Gips, Verhältnis 70:30, hergestellt worden
war. Auf diese Weise erhielt man also Streichmasse, deren Pigmentverhältnis Kaolin:
Gips 97:3 betrug. Die Viskositätswerte der Streichmassen sind in Tabelle V zusammengestellt.
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Tabelle V Streich- Zusatzstoffe in Gew.%, bezogen auf PignenlJ=«e
masse Nr EthanoJin Isopropanolamin NHolyakrylat Hexametaphosp. #50 (iPas) 1*) -
- 0,5 - über 10 000 2 0,1 - 0,1 0,3 7300 3 - 0,1 0,1 0,3 5100 4 0,1 - 0,3 0,3 4300
5 - 0,1 0,3 0,3 3300 *) Bezugsmasse Trotz des für die Viskosität ungünstigen Pigmentverhältnisses,
niedrigen pH-Wertes und der viskositätssteigernden Hilfsstoffe Glyoxal und Stearat
konnte die Viskosität mit den erfindungsgemässen Dispergiermitteln unter Kontrolle
gehalten werden.
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Beispiel 6 Es wurde Streichmasse hergestellt, wobei als Pigment Kaolin,
als Bindemittel oxydierte Stärke und Styrol-Butadien-Latex sowie als Stärke-Vernetzungsmittel
ein auf Glyoxal und Harnstoff basierendes Produkt in einer Menge von 10 %, bezogen
aufs Stärkegewicht, dienten. Vor der Streichmassenherstellung wurde das Kaolin unter
Einsatz von 0,3 Gew.% Natriumpolyakrylat als Dispergiermittel und Natriumhydroxid
zum Einstellen des pH-Wertes auf 7,5 zu einer Aufschwemmung von 68 Gew.% Trockensubstanzgehalt
dispergiert. Dieser Masse wurden insgesamt 0,6 Teile Zusatzdispergiermittel auf
100 Teile Kaolin zugesetzt. Von dem erhaltenen Produkt wurden 95 Teile mit 5 Teilen
einer Masse vermischt, deren Pigment zu 60 Gew.% aus Kaolin und zu 40 Gew.% aus
Gips bestand. Das definitive Pigmentverhältnis Kaolin:Gips betrug somit 98:2. Man
erhielt die folgenden Ergebnisse: Tabelle VI Ver- Zusatzdispergier- Kaolin-Streichm.
Gipshaltige Streichm such mittel pH T\ 100 pH 100 Nr.
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1 -- (Bezugsmasse 1) 6,2 1900 5,9 > 10 000 2 0,6 Na-Polyakrylat
7,2 1220 6,6 5 150 (Bezugsmasse 2) 3 0,1 Ethanolamin 7,0 1130 6,4 3 960 0,5 Na-Polyakrylat
4 0,1 Na-Polyakrylat 6,2 850 5,9 > 10 000 0,5 Lutensol ED 370 5 0,25 Ethanolamin
8,6 860 7,8 1 940 0,25 Na-Polyphosphat 0,1 Na-Polyakrylat 6 0,25 Ethanolamin 8,7.
940 7,9 2 740 0,35 Na-Polyakrylat 7 0,25Lutensol ED370 8,0 740 7,3 2 200 0,25 Na-Polyphosphat
0,1 Na-Polyakrylat + NaOH 8 0,25 Ethanolamin 8,6 630 7,8 1 900 0,35 Na-Polyakrylat
Bei
der in den Versuchen 1 bis 7 verwendeten Stärke handelte es sich um oxydierte Kartoffelstärke
(H-20, Hämeen Peruna Oy). Im Versuch 8 wurde oxydierte Maisstärke verwendet, die
im Vergleich zur o.g. Kartoffelstärke auf ein niedrigeres Viskositätsniveau gespaltet
ist (Amisol 5597, CPC). Lutensol ED 370 (BASF) ist ein erfindungsgemässes, auf Ethylendiamin,
Propylenoxid und Ethylenoxid basierendes Produkt, dessen Molekulargewicht etwa 10
000 beträgt und dessen Trübungspunkt in Salzlösung bei etwa 90°C liegt.
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In dieser Versuchsreihe war die Zusatzdispergiermittel-Menge, 0,6
Gew.%, im Hinblick auf Sortenwechsel in der Maschine ohne Zwischenreinigung von
gipshaltiger auf gipsfreie Streichmasse gewählt worden. Eine so grosse Dispergiermittelmenge
ist nur bei den ersten auf den Wechsel folgenden Streichmassen erforderlich. Aus
den Ergebnissen ist ersichtlich, dass mit den erfindungsgemässen Dispergiermittel-Kombinationen
5 bis 8 ein brauchbares Ergebnis erzielt wird. Der durch die Wirkung der gipshaltigen
Streichmasse erfolgende pH-Rückgang um ca.
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0,8 Einheiten ist durch entsprechendes Anheben des pH-Wertes der Kaolin-Streichmasse
zu berücksichtigen.
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Mit jeder der erfindungsgemässen Dispergiermittel-Kombinationen 3-8
lässt sich die Viskosität gipsfreier Kaolin-Streichmasse zum Beispiel auf einen
für den Short-dwell-time-Applikator passenden Wert senken. Die günstige Dispergiermittelmenge
beträgt hierbei je nachdem, für wie wichtig man hält, den Trockensubstanzgehalt
der Masse auf einem hohen Niveau zu halten, zwischen 0,05 und 1,0 Gewichtsprozent,
bezogen aufs Kaolin.
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Beispiel 7 Es wurden zwei Kaolinaufschwemmungen hergestellt, deren
Mischungsfähigkeit mit Natriumaluminiumsilikat man untersuchte.
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Kaolinaufschwemmung 1: Das Kaolin wurde bei einem Trockensubstanzgehalt
von 68,5 Gew.% im Diaf-Dispergierapparat unter Einsatz von 0,3 Teilen Natriumpolyakrylat
und 0,02 Teilen NaOH auf 100 Teile Kaolin dispergiert. Der pH-Wert der Aufschwemmung
wurde zum Schluss auf 8,5, der Trockensubstanzgehalt auf 65 Gewichtsprozent eingestellt.
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Kaolinaufschwemmung 2: Das Natriumpolyakrylat wurde durch Ammoniumpolyakrylat,
das Natriumhydroxid durch Kaliumhydroxid ersetzt; ansonsten wie Kaolinaufschwemmung
1.
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In die Kaolinaufschwemmungen wurden 5 Teile trockenes Natriumaluminiumsilikat-Pigment
(Handelsprodukt zum Papierstreichen) auf 95 Teile Kaolin dispergiert. Aus diesen
Aufschwemmungen wurden unter Zugabe von 10 Teilen Styrol-Butadien-Latex und 1 Teil
Karboxymethylcellulose auf 100 Teile Pigment Streichmassen hergestellt. Es wurden
folgende Viskositätswerte gemessen: Tabelle VII n 100 (mPas) Kaolin- Gemischte Differenz
Streichmasse aufschw. Aufschw.
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1 Bezugsaufschwemmung 134 252 118 1720 2 erfindungsgem.
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Aufschw. 114 216 102 1590 Aus den Ergebnissen ist folgendes ersichtlich:
Die erfindungsgemässe Aufschwemmung, die unter Verwendung Na-freien Dispergiermittels
und Na-freier Base hergestellt worden war, hat eine niedrigere Viskosität, ihr Viskositätsanstieg
bei Zugabe von Natriumaluminiumsilikat ist geringer, was die Streichmassenherstellung
erleichtert, und auch die Endviskosität der Streichmasse ist niedriger.
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Beispiel 8 Aus Talkum (Finnminerals Oy, Finntalk C-10) wurden unter
Einsatz von 11 Teilen Styrol-Butadien-Latex und 1,5 Teilen Karboxymethylcellulose
(Finnfix 5) als Bindemittel auf 100 Teile Pigment Streichmassen mit einem Trockensubstanzgehalt
von 59 Gew.% hergestellt. Die Streichmasse 1 enthielt keine weiteren Bestandteile,
die Masse 2 enthielt 0,3 Teile Na-Polyakrylat als Dispergiermittel, die Masse 3
enthielt 0,3 Teile NH4-Polyakrylat als Dispergiermittel und die Masse 4 entsprach
der
Masse 3, enthielt aber zusätzlich noch 0,4 Teile Kaliumsulfat. Unter 250 g Talkum-Streichmasse
wurden 50 g einer Masse gemischt, die die gleichen Bindemittel, jedoch als Pigmente
Kaolin und Gips im Verhältnis 60 : 40 enthielt. Es wurden folgende Viskositätswerte
gemessen: Tabelle VIII n 50 (mPas) Masse Nr. Talkum-Masse Nach erfolgtem Mischen
1 3000 > 10 000 2 2700 > 10 000 3 2800 > 10 000 4 2900 7 100 Wie ersichtlich,
vertrug die erfindungsgemässe Streichmasse 4 die Anwesenheit von gipshaltiger Masse
besser als die anderen Streichmassen.
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Beispiel 9 Es wurden Papierstreichmassen unter Zugabe von 7 Teilen
Styrol-Butadien-Latex und 5 Teilen oxydierter Kartoffelstärke als Bindemittel sowie
0,4 Teilen Härteharz auf 100 Teile Kaolin hergestellt. Den Streichmassen wurden
verschiedenartige Zusatzstoffe zugesetzt, mit denen die Masse so zu stabilisieren
versucht wurde, dass man bei weiterer Zugabe von 2 Teilen Gipspigment eine stabile
und arbeitsleichte Streichmasse erhielt. Die Viskositätswerte der Streichmassen
wurden mit einem Brookfield-Viskosimeter mit 100 r/min gemessen; das Fliessverhalten
wurde an Hand von Rheogrammen beurteilt, die mit einem Haake-Rotovisko-Gerät erstellt
worden waren. Die erhaltenen Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengestellt.
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Tabelle Ix Ver- Zusatzstoff in % d. Viskosität, mPas Relative Fliesspunktgrösse
such Kaolins sofort nach 24 h Nr.
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1 keine Zusatzstoffe - 6120 2520 85 2 Triethanolamin 0,2 4400 1800
55 3 Triethanolamn 0,6 3200 2480 30 4 Tdethanoiaitin 0,45 960 830 17 Na-Hexametaphosphat
0,15 Na-Polyakrylat 0,05 5 Triethanolamin 0,15 1370 1390 18 Na-Hexametaphosphat
0,3 Na-Polyakrylat 0,15 6 Na-Hexametaphosphat 0,4 1920 2400 30 NSPolyakrylat 0,2
Wie aus den Versuchsergebnissen hervorgeht, bewirkt bereits eine kleine Menge Triethanolamin
eine solche Stabilisierung der Streichmasse, dass sich die Viskositätsänderungen
verringern und der Fliesspunkt auf einen erträglichen Wert zurückgeht. Weiter ergaben
Streichmassen-Belastungsversuche mit Haake-Gerät bei hohen Schergeschwindigkeiten,
dass Triethanolamin das Entstehen von Rheopexie, d.h. eine Zunahme der Scherspannung
bei Belastung der Streichmasse im Vergleich zu der mit den Zusatzstoffen Polyakrylat
und Hexametaphosphat festgestellen, verhinderte.