DE4038886C2 - Verwendung wasserhaltiger organophiler Schichtsilikate - Google Patents
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Description
Es ist weitgehend bekannt, organophil modifizierte Schichtsilikate als rheologische
Additive in organischen Medien einzusetzen. Beispiele hierfür sind die
Handelsprodukte, die unter den Bezeichnungen ®Tixogel (Hersteller: Südchemie
AG) und ®Bentone vertrieben werden. Diese rheologischen Additive bewirken in
organischen Medien, beispielsweise in Farben und Lacken, den Aufbau einer
thixotropen Struktur. Infolge dieser thixotropen Struktur lassen sich solche
organischen Medien besser verarbeiten. Erhalten werden die organophil
modifizierten Schichtsilikate, indem man Schichtsilikate in wäßriger Suspersion mit
einer wäßrigen Lösung einer Oniumverbindung, vorzugsweise eines quartären
organischen Ammoniumsalzes behandelt, wobei dieses organische Ammoniumsalz
zwischen die Schichten des Schichtsilikats eingelagert wird. Anschließend wird das
auf diese Weise organophil modifizierte Schichtsilikat durch Filtration vom Wasser
abgetrennt und unter Einwirkung von Hitze getrocknet, beispielsweise im
Trommeltrockner bei ca. 100°C. Die auf diese Weise erhaltenen modifizierten
organophilen Schichtsilikate sind wasserunlöslich.
Ein solcher Trocknungsvorgang wurde bisher für notwendig erachtet, da der
Filterkuchen, der beim Abfiltrieren des Wassers anfällt, beträchtliche Mengen an
Wasser enthält und dieser Wassergehalt beim Einsatz der organophilen
Schichtsilikate in den organischen Medien stören sollte. Es wurde nun
überraschend gefunden, daß dies nicht der Fall ist und daß man den Filterkuchen
solcher organophilen Schichtsilikate auch ohne Trocknung als rheologisches Additiv
in organischen Medien einsetzen kann.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von wasserhaltigen
organophilen Schichtsilikaten, erhalten durch die Umsetzung eines in Wasser
kolloidal vollständig delaminierten, kationenaustauschfähigen Schichtsilikates mit
einem organischen Oniumsalz in wäßriger Suspension und anschließender
mechanischer Abtrennung des Wassers ohne Trocknung durch Erwärmung, als
rheologisches Additiv in organischen Medien und zum Beschichten von Papier.
Diese organophilen Schichtsilikate werden erhalten nach an sich bekannten
Methoden, die deshalb nicht näher erläutert werden müssen. Als
kationenaustauschfähige, in Wasser kolloidal vollständig delaminierte Schichtsilikate
kommen alle synthetischen oder natürlichen smektitischen Schichtsilikate in Frage,
vorzugsweise Bentonit oder Montmorillonit, der neben einem smektischen
Schichtsilikat noch 25-30 Gew.-% Verunreinigungen in Form anderer Minerale
enthalten kann. Die Minerale werden mit einer wäßrigen Lösung von
Oniumverbindungen, wie beispielsweise Phosphoniumverbindungen, vorzugsweise
jedoch quartären organischen Ammoniumsalzen behandelt, wobei diese
Verbindungen zwischen die Schichten dieser Minerale eingelagert werden. Als
quartäre organische Ammoniumsalze kommen insbesondere in Frage
Verbindungen der
Formel
wobei R1 C8-C22-Alkyl oder C8-C22-Alkenyl, R2 C1-C4-Alkyl und A ein Anion, bevorzugt
Chlorid oder Methosulfat bedeuten. Besonders bevorzugt ist die Verbindung Di
stearyl-di-methyl-ammonium-chlorid. Wenn das Schichtsilikat mit dem quartären
organischen Ammoniumsalz beladen ist, wird vom Wasser abfilitriert bzw.
abgepreßt. Dies geschieht nach den üblichen Verfahren der Trenntechnik. Der
dabei anfallende Filterkuchen besteht, in Abhängigkeit von der Reinheit der
Schichtsilikate zu ca. 65 bis 83% aus Wasser und wird erfindungsgemäß in dieser
Form unmittelbar als rheologisches Additiv in organischen Medien eingesetzt.
Organische Medien im Sinne dieser Erfindung sind beispielsweise Farben, Lacke,
Anstriche, Kitte, Schmierfette, Kosmetika, Abbeizmittel, Spachtelmassen und ähnli
che Zubereitungen mit einem Gehalt an organischen Lösemitteln. In all diesen
Systemen bewirken die wasserhaltigen organophil modifizierten Schichtsilikate
gemäß der Erfindung einen thixotropierenden Effekt. Durch diesen Effekt lassen
sich die genannten Zubereitungen leichter verarbeiten. Daneben verhindern diese
Schichtsilikate auch ein Absetzen der unlöslichen Komponenten, z. Bsp. der
Pigmente innerhalb dieser Medien. Als weiterer überraschender Effekt wurde bei
diesen wasserhaltigen organophilen Schichtsilikaten gefunden, daß hier die ver
dickende Wirkung deutlich höher ist im Vergleich zu den analogen handelsüblichen
Produkten mit gleichem Feststoffgehalt, denen aber das Wasser durch Trocknung
unter Erhitzen entzogen wurde.
Die Art und Weise der Zugabe dieser wasserhaltigen organophil modifizierten
Schichtsilikate zu der organischen Medien erfolgt nach an sich bekannten
Methoden. Auch die Menge dieser rheologischen Additive liegt im Bereich dessen,
was dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist (ca. 0,5 bis 3 Gew.-%).
Besonders eignen sich die erfindungsgemäßen wasserhaltigen organophilen
Schichtsilikate zum Beschichten von Papier. Aus wirtschaftlichen Überlegungen
heraus ist man bestrebt, bei Druckerzeugnissen mit hoher Auflage, beispielsweise
bei Zeitschriften oder Versandkatalogen, Dünndruckpapiere zu nehmen. Hierbei
ergeben sich aber Probleme hinsichtlich der Opazität, d. h. es kommt beim Drucken
zu einem störenden Durchscheinen des Druckes auf die andere Seite des Papiers.
Zur Verhinderung dieses Effekts ist es bereits bekannt (EP 192 252), Papier mit ei
nem organophilen Komplex aus einem smektischen Schichtsilikat und einer
quartären organischen Ammoniumverbindung aus einer Suspersion in organischen
Lösemitteln zu beschichten. Das Ausgangsmaterial liegt hier in einer Form vor, der
durch Erwärmen das Wassers möglichst weitgehend entzogen wurde. Im Rahmen
der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß man bei diesem Verfahren
(solvent coating) auf die Trocknung des organophil modifizierten Schichtsilikats
verzichten und direkt den wasserhaltigen Preßkuchen dieses organophil
modifizierten Schichtsilikats einsetzen kann. Überraschend dabei ist, daß das
Wasser in dem Preßkuchen die Homogenität des organischen Gesamtsystems
nicht stört. Das Wasser verbleibt in der inneren Phase und es tritt keine Quellung
der Papierfasern auf, wie es bei einem wäßrigen Strich der Fall wäre. Dieser Befund
ist deshalb von größerer Bedeutung, da in Zukunft solche "solvent coating"
Verfahren auf der Basis von Toluol oder Testbenzin zunehmend an Bedeutung
gewinnen. Der Feststoffgehalt (d. h. ohne den Gehalt an Wasser aus dem
Preßkuchen) beträgt bei solchen Suspensionen ca. 3 bis 9 Gew.-%. Diese "solvent
coating" Suspensionen können außerdem noch Weißpigmente (TiO2) enthalten.
Infolge der Fähigkeit der organophil modifizierten Schichtsilikate zur Filmbildung
werden diese Weißpigmente von den Schichtsilikaten gut auf dem Papier
gebunden; eines zusätzlichen Bindemittels bedarf es daher nicht. Man erhält auf
diese Weise einen guten Hold-out-Effekt, d. h. eine Verhinderung des
Durchschlagens auf dem bedruckten Papier.
Ein handelsüblicher, nicht gereinigter Na-Bentonit (Austauschkapazität 80 mVal/100 g)
wurde in einer heißen Lösung von Di-stearyl-di-methyl-ammonium-chlorid
verrührt bei einem Verhältnis der beiden Produkte von 69 Gew.-% Na-Bentonit und
31 Gew.-% quartäres organisches Ammoniumsalz. Nach Beendigung der Reaktion
wurde abfiltriert und der nunmehr organophil modifizierte Bentonit wurde auf einen
Feststoffgehalt von ca. 31 Gew. % abgepreßt. Dieser Filterkuchen wurde in Toluol
dispergiert und in dünner Schicht auf ein Papierblatt aufgebracht und getrocknet.
Die Einzelheiten der Beispiele und die jeweilige Bewertung des Hold-out-Effekts
ergeben sich aus den folgenden Tabellen 1 und 2.
Wie die Beispiele zeigen, erhält man mit den wasserhaltigen organophilen
Schichtsilikaten gemäß der vorliegenden Erfindung einen sehr guten Hold-out-
Effekt. Die Beispiele in der Tabelle zeigen, daß man mittels der Dispersion des
organophil modifizierten Schichtsilikats in Toluol auch übliche Weißpigmente auf
das Papier aufbringen und dort fest verankern kann; eines zusätzlichen Bindemittels
bedarf es dabei nicht.
Claims (6)
1. Verwendung von wasserhaltigen organophilen Schicht
silikaten, erhalten durch die Umsetzung eines in
Wasser kolloidal vollständig delaminierten,
kationenaustauschfähigen Schichtsilikates mit einem
organischen Oniumsalz in wäßriger Suspension und an
schließender mechanischer Abtrennung des Wassers
ohne Trocknung durch Erwärmung, als rheologisches
Additiv in organischen Medien.
2. Verwendung von wasserhaltigen organophilen Schicht
silikaten, erhalten nach Anspruch 1 zum Beschichten
von Papier aus einer Suspension in organischen
Lösemitteln.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zur Umsetzung mit dem Oniumsalz verwendete
Schichtsilikat ein Na-Bentonit ist.
4. Verwendung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das organische Oniumsalz ein organisches
quartäres Ammoniumsalz ist.
5. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oniumsalz Di-stearyl-dimethylammonium-chlorid
ist.
6. Papier beschichtet mit einem wasserhaltigen
organophilen Schichtsilikat, erhalten durch die
Umsetzung eines in Wasser kolloidal vollständig
delaminierten, kationenaustauschfähigen
Schichtsilikates mit einem organischen Oniumsalz in
wäßriger Suspension und anschließender mechanischer
Abtrennung des Wassers ohne Trocknung durch Erwärmung.
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