SE461741B - Faergad bestrykningskomposition foer papper - Google Patents

Description

461 10 15 20 ZS 35 741 2 Det har nu visat sig, att dessa olägenheter kan undan- röjas genom att fyllmedlet färgas med ett vattenlösligt, polykatjoniskt färgämne före inblandning av detsamma i be- strykningskompositionen. Särskilt goda resultat kan erhål- las genom användning av valda grupper av katjoniska färgäm- nen, sàsom anges i det följande.

I enlighet därmed avser föreliggande uppfinning en färgad bestrykningskomposition för papper, som består av en vattenhaltig pasta eller dispersion av ett fyllmedel, som färgats med ett vattenlösligt, polykatjoniskt färgäm- ne,tillsammans med ett bindemedel.

Lämpliga fyllmedel kan vara organiska, t.ex. urea/form- aldehyd-kondensatíonsprodukter, såsom de i handeln tillgäng- liga produkterna Pergopak® (Ciba-Geigy) eller Lytron® (Mon- santo, men är lämpligen oorganiska. Fyllmedlet utgöres lämp- ligen av ett vitt, oorganiskt pigment. Exempel är finför- delade silikat, t.ex. kaolin (chína clay), talk (täljsten), diatomít (kiselgur eller fílterjord), fransk krita, asbes- tin, kalciumsilikat (som kan erhållas i särskilt lämplig form genom blandning av kall, koncentrerad CaCl2-lösning med kall, koncentrerad natríumsilikatlösníng), kvartssand och asbest; sulfat, t.ex. gips, annalín, lenzine, satin- vitt (kalciumsulfoaluminat), tungspat och permanentvitt (båda Ba5O4); karbonat, t.ex. kalciumkarbonat ftrek. krita), magnesit, whiterite, blyvítt, dolomit och zinkspat; oxidcr eller hydroxider, t.ex. alumíníumoxid, bayriter, titandi- oxid, släckt kalk, bränd magnesia och zínkvitt; sulfider, t.ex. litopon och zinksulfid; och sulfit, t.ex. kalciumsul- fit. Lämpliga fyllmedcl för färgning med katjoniska färgäm- nen är kaolín, kalciumkarbonat, talk, permanentvitt och ti- tandioxid, speciellt kaolin, kalciumkarbonat och talk. Det är överraskande, att även billiga fyllmedel, såsom krita, ger utmärkta resultat, speciellt med de valda grupperna kat- joniska färgämnen. i Med polykatjoniska färgämnen förstås färgämnen med minst 1,3 katjoniska grupper (kvaternära eller protenerade kväveatomer) per färgämnesmolekyl, varvid ett icke-integre- rande antal katjoniska grupper är att förstå som ett medel- 10 15 20 25 30 35 461 741 3 värde för molekylerna í färgämnet ifråga. Färgämnena kan även innehålla anjoniska grupper, speciellt sulfonsyragrup- per, men om nägra sådana är närvarande, måste antalet kat- joniska grupper per molekyl utgöra minst en större än anta- let anjoniska grupper per molekyl. Uttryckt numeriskt, om x katjoniska och y anjoniska grupper finnes per molekyl, är x >1,3 Och 0 joniska.

Färgämnena kan vara metalliserade eller metallfria, men metallkomplexfärgämnen är att föredraga, lämpligen 1:1- och l-2-metallkomplexfärgämnen. För 1-2-komplex, som innehåller två färgämnesenheter per metallatom,erfordras minst 1,3 katjoniska grupper per molekyl för varje färgäm- nesenhet och ej för varje molekyl av komplex. Liksom azo- färgämnen kan även andra katjoniska färgämnen, t.ex. fta- locyaninfärgämnen (lämpligen kopparftalocyanin) och antra- kinonfärgämnen användas. Färgämnen, som innehåller en fi- berreaktív grupp, kan även användas.

Färgämnena har lämpligen, liksom den metallfria kat- jonen, en molekylvikt av minst 400, lämpligen 500-1000. De är lämpligen substantiva till det fyllmedel, som skall an- vändas, d.v.s. de överföres från en vattenlösning, som innehåller l % färgämne, räknat på vikten av fyllmedlet, :111 fynmediet vid z'0-9o°c een uran använflafiing aw/fär-g-m ningshjälpmedel,i en mängd av 90 %. Lämpliga färgämnen är sådana, som ger en hög överföringsgrad på bomull, mätt en- ligt följande test: färgämnet skall ge ett överföringsför- hållande (förhållande mellan färgämne överfört till sub- stratet och totala mängden färgämne i badet) av 90-100 % enligt DIN 54000 eller ISO RIOS/1 1959, del 1, vid färg- ning på merceriserad bomull vid l/1 standard djup från ett kokande vattenhaltígt elektrolytfritt bad vid ett förhål- lande 2021 mellan vätska och gods, färgningstid 90 min.

I Färgämnen, som uppfyller dessa villkor, är till över- vägande del sådana med perifera eller terminala katjoniska grupper i molkylen. En lämplig grupp färgämnen är ftalocy- aninfärgämnen, som innehåller två eller flera katjoniska grupper, som är bundna till periferien i det plana ftalo- 461 U1 10 15 20 25 30 35 741 4 cyaninringsystemet. En annan lämplig grupp färgämnen har en i huvudsak linjär struktur, som består av tre eller flera homo- eller heteroaromatiska ringar eller kondenserade ring- system, som är förenade direkt eller genom brygg-grupper på sådant sätt, att tvâ terminala ringar eller ríngsystem finnes och en eller flera mellanliggande ringar eller ring- system, varvid i genomsnitt minst 1,3 katjoniska grupper per molekyl är bundna till terminala ringar eller ringsys- tem och ingen någon annanstans. I en lämplig grupp finnes tvâ eller flera, lämpligen två katjoniska grupper per mole- kyl, en eller flera, lämpligen en på varje terminal ring el- ler ringsystem och ingen någon annanstans.

Färgämnen med ovan angivna egenskaper och struktur är kända och beskrives exempelvis i följande publicerade pa- tent och patentansökningar: tyska publicerade patentansök- ningarna 1 061 010, 1 064 661, 1 621 702, 2 250 676, Z 251 041, 2 604 699, 2 627 680 och 2 810 246; US PS 3 709 903, 3 784 599, 3 933 787, 3 839 426, 3,935 182, 3 996 282, 4 046 502, 4 146 558, 4 153 598 och 4 213 897; och europeiska publicerade patentansökningarna 13 751, 14 677,14 ma, 15 252,15 233,15 511,16 726, 24 321, 24 322, 34 725, 38 299, 54 616, 56 574, 62 824, 62 825, 63 261 och 65 595. Särskilt lämpliga katjoníska färgämnen är de, som beskrivits i de publicerade Brittiska patentan- sökningarna Z 076 421A, 2 081 734A, 2082 615A och 2 104 538A GBPS 2 019 873 och den publicerade europeiska patentansök- ningen 41 040, vartill här hänvisas.

Det färgade fyllmedlet kan framställas genom att det vita pígmentct beredcs till en pasta med vatten eller genom dispergering i vatten med tillhjälp av ett nonjoniskt och/ eller katjoniskt dispergermedel, varvid halten fast substans i den resulterande pastan eller díspersionen uppgår till 0,1 till 90 viktprocent, lämpligen 10-70 5. Till den omrör- da pastan eller dispersionen sättes sedan en(h1-70-procen- tig vattenlösning, lämpligen en 5-40-procentig lösning av det katjoniska färgämnet vid en temperatur av 1~100°C, lämpligen zo-7o°c. Den erfordefnga färgningstiden utgör 10 s till 60 min, varvid en tid av 1-20 min i allmänhet är tillräcklig. Eventuellt kan ett konventionellt fixeringsme- del tillsättas. 10 15 20 25 30 461 741 s Alternativt kan det torra, vita pigmentet noggrant blandas med torrt färgämne i form av pulver eller granulat och den resulterande blandningen beredas till en pasta med vatten eller dispergeras i vatten med tíllhjälp av ett dis- pergermedel. Färgningsbetingelserna är desamma som ovan an- givits.

Det resulterande färgade pigmentet kan isoleras, t.ex. genom filtrering, centrifugering eller spray-torkning och produkten tvättas ytterligare och torkas, om så erfordras.

Alternativt kan det färgade slammet användas direkt i nästa steg.

Vid framställning av bestrykningskompositionen är det önskvärt att tillsätta 0,1-10 % ett polyfosfat eller polyakrylat. Andra lämpliga disperger- medel är kondensationsprodukter mellan formaldehyd och sul- fonerade, aromatiska föreningar och aldehyder, t.ex. kon- densationsprodukter av sulfonerad naftalen, dífenyl, dífe- nyloxid och besläktade produkter. Lämpliga díspergermedel är kondensationsprodukter av B-naftalensulfonsyra och formaldehyd, som innehåller enheter med strukturen CH - 2 ,/CH2 ÉÉÉ \\ NaO3S SO3Na Dessa dispergermedel, som är kända, kan även användas i kombination med andra dispergermedel, såsom polyakrylat, speciellt när stora mängder färgämne användes, eller när låga bestrykníngsvískositeter måste uppnås.

Bestrykningskompositionen kan innehålla någon konven- tíoncll, vattenhaltíg bíndemedelsdíspersion eller -emul- síon, t.ex. sådana baserade på stärkelse, akrylat, buta- díen/akrylonítril, butadien/Styren, polyvinylklorid, poly- vinylidenklorid, polyvínylalkohol, polyvinylacetat och- blandningar därav, såsom beskrives í exempelvis den tyska publicerade patentansökningen 2 938 896.

Om ljusa färgnyanser erfordras, kan det färgade fyll- medlet blandas med ofärgat, vitt pigment i lämpliga propor- tioner. av ett dispergermedel, t.ex. 461 10 15 20 25 30 35 741 6 De färgade bestrykningskompositíonerna kan appliceras på papper, som självt kan vara vitt eller färgat, enligt , någon känd bestrykningsmetod, som användes inom pappersin- dustrien. Bestruket papper enligt föreliggande uppfinning har god ljusbeständíghet och utmärkt blödningsbeständighet, ; exempelvis mot vatten, alkohol, mjölk eller tvål. På grund höga affinitet till fyllmedlet före- kommer praktiskt taget inga avvikande mígreringseffekter av dessa färgämnens vid torkning,och jämna färgningar erhålles även, när kom- binationer av färgämnen användes.

Färgningen utföres med ett högt utbyte och minimal förorening av utrustning och avloppsvatten. Om ett katjo- niskt färgämne sättes till en bestrykningskompositíon utan att fullständigt avsätta sig pà fyllmedlet eller om kompo- sitionen innehåller ett fyllmedel, som färgats med ett o- tíllräcklïgtškâäšàniskt färgämne, kan det färgämne, som är i lösning, orsaka agglomerering och förtjockning av kompo- sítionen. Kompositionens rheologiska egenskaper kan påver- kas i sàdan ogynnsam grad, att det ej längre är möjligt att påföra detsamma genom bestrykning och kompositionens sta- bilitet kan allvarligt reduceras. Denna olägenhet undan- röjes enligt föreliggande uppfinning och resulterar i en utmärkt stabilitet hos bestrykníngskompositionen och goda beständighetsegenskaper hos det färgade'papperetI Papper, som färgats enligt föreliggande förfarande, kan blekas utan svårighet i motsats till papper som bestru- kits med kompositioner, som innehåller pigmentfärgämnen.

Detta är av avsevärd betydelse för återanvändning av färgat och bestruket papper.

Papper, som färgats enligt föreliggande uppfinning upp- tager tryckning mycket väl och är exceptionellt lämpligtsom kopíeringspapper vid xerografi.

Uppfinningen àskàdliggöres genom följande exempel, där alla delar och procentsatser betecknar viktdelar resp. vikt- procent. T 10 15 20 25 30 461 741 7 Exempel 1. 285,7 delar av en 35-procentig, vattenhaltig dispersion av kaolin (English China Clay Ltd.), som inne- håller 100 delar kaolin (torr vikt), omröres vid rumstempe- ratur (20°C) och 10 delar av en 25-procentig, vattenhaltig lösning av färgämnet p e e ° cup: cflzustsci 13 Et = tillsättes. Efter 2 min färgningstid av ett dispergermedel, baserat på polyakrylat (Polysalz F, BASF), varefter 20 delar av ett syntetiskt bindemedel (50 % fast substans), baserat på butadien/styren (Dow-Latex ZOOL tillsättes. pH inställes pà 8,5 med 25-procentig ammoniak.

En djup turkosblå bestrykningskomposition med en halt fast substans erhålles.

Denna komposition anbringas på obestruket papper med en vikt av 80 g/m2 medelst en schaber vid en applíkatíons- hastighet av 20 g torrsubstans per m2. Slutligen torkas ftalocyanin etyl tillsättes 1,5 delar av ca 40 % papperet i en konvektionstork vid 105°C i 60 s.

Ett jämnt och djupt färgat, bestruket papper erhålles med utmärkt våthållfasthet mot vatten och alkohol liksom god ljusbeständighet.

Exempel 2. Exempel 1 upprepas men som färgämne användes 10 delar av en 20-procentig vattenhaltig lösning av o NH CH gïflCli | / V z)3 3)z f~“\ Q O) e; 3 , \NH(cH2)3NH(cH3)2 2 C19 O ef? 1 r SO Exempel 3. 100 delar krita (Omyalite 90) beredes till en pasta med 185 delar vatten och homogeniserades med en Roth dispergerapparat, tills en stabil viskositet erhållits (ca 10 min). Det i exempel 2 angivna färgämnet (10 delar) till- sättes sedan som ca 20~procentig lösning. Efter omröring i S min tillsättes 1 del dispergermedel (Polysalz F) och efter ytterligare 2 min filtreras det färgade slammet.

Filteràterstoden förblir djupblâtt färgad även efter upprepad tvättning med vatten. Produkten kan användas en- ligt exempel 1.

Claims (12)

461 741 PATENTKRAV

1. Färgad bestrykningskomposition för papper, k ä n- n e t e c k n a d av en vattenhaltíg pasta eller disper- sion av ett fyllmedel, som har färgats med ett vattenlös- ligt polykatjoniskt färgämne, tillsammans med ett binde- medel.

2. Bestrykningskomposition enligt krav 1, k ä n n e- t e c k n a d av, att fyllmedlet utgöres av kaolín, kalcium- karbonat eller talk.

3. Bestrykningskomposition enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, att färgämnet är bis-katjoniskt.

4. Bestrykningskomposition enligt krav 1-3, k ä n n e- t e c k n a d av, att färgämnet utgöres av ett komplexfärg- ämne, speciellt ett 1:1 eller 1:Z-metallkomplexazofärgämne.

5. S. Bestrykningskomposítíon enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av, att färgämnet, såsom den me- tallfría katjonen, har en molckylvíkt av minst 400.

6. Bestrykningskomposítion enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av, att färgämnet avsätter sig från en vattenlösning, som innehåller 1 % färgämne, baserat på fyllmedlets vikt, på fyllmedlet, vid 20-9Û°C och utan användning av färgningshjälpmedel, i en mängd av minst 90 %.

7. Bestrykníngskompositíon enligt nagot av krav 1-6, k ä n n e t e c k n a d av, att färgämnet har ett avsättníngsförhållande (förhållande mellan avsatt färgämne på substrat till totala mängden färgämne i badet) av 90-100 % enligt DIN 54000 eller ISO RIOS/I 1959, del 1, vid färgning på merceriserad bomull vid 1/1 standarddjup från ett kokande, vattenhaltigt, elektrolytfrítt bad vid ett förhållande 2011 vätska till gods och en färgnings- tid av 90 min. '41 461 741

8. Bestrykningskomposition enligt något av krav 1-7, k ä n n e t c c k n a d av, att färgämnet utgöres av ett ftalocyanínfärgämne, som innehåller 2 eller flera katjo- niska grupper, som är bundna vid pcriferin av ftalocya- ninringsystemet.

9. Bestrykningskomposition enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av, att färgämnet har en i huvud- sak linjär struktur, och innehåller tre eller flera homo- eller hetero-aromatiska ringar eller kondenserade ríngsys- tem, direkt eller genom brygg-grupper förenade på sådant sätt, att det finnes två terminala ringar eller ringsystem och en eller flera mellanliggande ringar eller ringsystem, varvid i genomsnitt 1,3 katjoniska grupper per molekyl är bundna till terminala ringar eller ringsystem och_íngen någon annanstans.

10. Bestrykningskomposítíon enligt krav 9, k ä n n e- t e c k n a d av, att färgämnet har en katjonisk grupp på varje terminal ring eller ringsystem och ingen någon annanstans.

11. Bestrykningskomposition enligt något av krav 1-10, k ä n n e t e c k n a d av, att den innehåller 0,1-10 viktprocent av ett dispergermedel.

12. Bestrykningskomposition enligt krav 11, k ä n n e - t e c k n a d av, att díspergermedlet är en kondensatíons- produkt av B-naftalensulfonsyra och formaldehyd, som inne- häller enheter med strukturen CH2 Ciízffïïosv;