DE10257131B4 - Coated inkjet printing material, process for its preparation - Google Patents
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Abstract
Beschichtetes
Material zur Tintenstrahlbedruckung, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung bezogen auf ihr Gesamtgewicht mehr als 0,1 Gew.-%
mindestens eines Polyvinylacetals (I) enthält, welches durch ein Verfahren
erhältlich
ist, bei dem man eine Mischung aus
A.) 50,0 bis 99,99 Gewichtsteilen
mindestens eines Polymers (A), welches
a.) 1,0 bis 99,9 Gew.-%
Struktureinheiten der Formel (1) wobei R1 Wasserstoff
oder Methyl bedeutet,
b.) 0 bis 99,0 Gew.-% Struktureinheiten
der Formel (2) wobei R2 Wasserstoff
oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt,
c.)
0,01 bis 70,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (3) wobei R3,
R4, R5 und R6, jeweils unabhängig voneinander Reste mit
einem Molekulargewicht im Bereich von 1 bis 500 g/mol sind,
jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A) enthält,
und
B.)
0,01 bis 50,0 Gewichtsteilen mindestens einer Hydroxyverbindung
(B) der Formel (4) wobei R7 jeweils
unabhängig
voneinander Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1...Coated inkjet printing material, characterized in that the coating contains more than 0.1% by weight, based on its total weight, of at least one polyvinyl acetal (I) which is obtainable by a process in which a mixture of
A.) 50.0 to 99.99 parts by weight of at least one polymer (A), which
a.) 1.0 to 99.9% by weight of structural units of the formula (1) where R 1 is hydrogen or methyl,
b.) 0 to 99.0% by weight of structural units of the formula (2) where R 2 is hydrogen or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms,
c.) 0.01 to 70.0% by weight of structural units of the formula (3) wherein R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently of one another radicals having a molecular weight in the range from 1 to 500 g / mol,
each based on the total weight of the polymer (A),
and
B.) 0.01 to 50.0 parts by weight of at least one hydroxy compound (B) of the formula (4) where R 7 is, independently of one another, hydrogen or an alkyl radical having 1 ...
Description
Die Erfindung betrifft beschichtete Materialien zur Tintenstrahlbedruckung, insbesondere solche Materialien, welche zu einer rascheren Druckfarbentrocknung führen.The This invention relates to coated materials for ink jet printing, in particular those materials which lead to a more rapid printing ink drying to lead.
Der Tintenstrahldruck ist bereits seit langem bekannt und wird beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-Rom, Wiley-VCH, 1997 – Stichwort: Imaging Technology 2.1.3 Ink-Jet Printing ausführlich beschrieben. Beim Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Druckprozess werden mittels unterschiedlicher Verfahrentechniken feinste Tintentröpfchen auf das zu bedruckende Material geschleudert, ohne dass es von der Druckmaschine berührt wird ("non-impact printing"). Der Weg der Tröpfchen zur Druckvorlage wird durch rechnergesteuerte Druckkopfbewegungen des Tintenstrahldruckers oder durch elektrostatische Ablenkung gesteuert. Die Tintentröpfchen von je einigen Picolitern Inhalt ergeben, gesamthaft gesehen, den gewünschten Druck in Form von Schrift und Bild.Of the Inkjet printing has been known for a long time and becomes, for example in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-Rom, Wiley-VCH, 1997 - Keywords: Imaging Technology 2.1.3 Ink-Jet Printing described in detail. When inkjet or ink-jet printing process by means of different processing techniques finest ink droplets thrown on the material to be printed, without it from the Pressing machine touched becomes ("non-impact printing ") Way of the droplets To print template is by computer-controlled printhead movements the inkjet printer or controlled by electrostatic deflection. The ink droplets of a few picoliters each content, the overall desired Print in the form of writing and picture.
Das Basismaterial, welches die zu bedruckende Beschichtung trägt, ist in der Regel flächigeben und kann von seiner Beschaffenheit her absorbierend, wie Faserverbunde (z.B. Papier, Karton) und Textil, oder nichtabsorbierend, wie Folien (z.B. aus Kunststoffen, Metall), sein. Das Basismaterial kann bereits mit einem Pigment enthaltenden (Strich) oder pigmentlosen Auftrag (Primer) ausgerüstet worden sein, bevor die weiter unten beschriebenen Beschichtungsmassen auf deren Oberflächen appliziert werden. Die Oberflächen der Druckvorlagen müssen, gleich ob gestrichen, Primer-vorbehandelt oder unbehandelt, benetzbar ausgerüstet sein, was insbesondere bei Folienmaterialien wichtig ist. Beispielhaft werden hier die chemische Vorbehandlung und die Coronaentladung als benetzungsfördernd angeführt.The Base material carrying the coating to be printed is usually flat and may be absorbent in nature, such as fiber composites (e.g., paper, cardboard) and textile, or nonabsorbent, such as films (e.g., plastic, metal). The base material can already with a pigmented (bar) or pigmentless coating Equipped (primer) have been before the coating compositions described below on their surfaces be applied. The surfaces the artwork must, whether painted, primer-pretreated or untreated, wettable be equipped, which is especially important for film materials. exemplary Here are the chemical pretreatment and the corona discharge as wetting cited.
Tintenstrahldrucker der heutigen Generation erlauben es, mittels Druck in verhältnismäßig kurzer Zeit hochaufgelöste Darstellungen abzubilden, welche hohe Anforderungen an die Bildempfangsmaterialien stellen. Im folgenden werden die Eigenschaften zusammengefasst, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung von besonderer Wichtigkeit sind:
- – Druckschärfe, hohe Auflösung
- – Brillanz, hohe Farbdichte, Druckglanz
- – Farbstand, sauber abgegrenztes Druckbild
- – Homogenität des Druckes, insbesondere in den vollen Flächen
- – Trocknungsgeschwindigkeit
- – Abriebfestigkeit
- – Wasserfestigkeit
- - Print sharpness, high resolution
- - Brilliance, high color density, print gloss
- - Color level, clean demarcated print image
- - Homogeneity of pressure, especially in the full areas
- - Drying speed
- - abrasion resistance
- - water resistance
Hierbei ist der Ablauf des Druckprozesses bis zur vollendeten Text- oder Bilddarstellung in der Regel wie folgt:
- – Das Tintentröpfchen trifft auf die Druckvorlage, auf welcher es sich idealerweise rasch auf ca. das Doppelte seines ursprünglichen Durchmessers lateral ausbreitet, seine kreisrunde Form beibehält und möglichst wenig in das Druckmedium eindringt. Durch die begrenzte Ausdehnung des Tröpfchens auf der Oberfläche bis zur leichten Überlappung mit anderen Tröpfchen wird eine gute Abdeckung der Druckvorlage erreicht.
- – Während die feste Phase der Ink-Jet-Druckfarbe, insbesondere die Farbstoffe, möglichst an der Oberfläche verbleiben sollen, ist es erwünscht, dass die fluide Phase der Ink-Jet-Druckfarbe so rasch wie möglich in die Bildempfangsschicht, gegebenenfalls auch in Schichten darunter, wegschlägt. Hierdurch wird eine schnelle Trocknung ermöglicht.
- – Beide vorgenannten Vorgänge müssen absolut gleichmäßig ablaufen, damit bei makroskopischer Betrachtung jede Farbe für sich zu einem homogenen Druckbild von einheitlicher Densität beisteuert.
- – Druckfarben von aneinandergrenzenden Druckbereichen dürfen nicht ineinander laufen (bleeding), was in der Regel nicht stattfindet, wenn die Druckfarben rasch trocknen.
- – Wie bereits vorstehend beschrieben, ist die Oberfläche der Druckvorlage durch Behandlung, Ausrüstung oder Beschichtung so beschaffen, dass sich die Farbstoffkörper der applizierten Druckfarben gut adsorbieren bzw. fixieren lassen. Damit ist gewährleistet, dass der Ink-Jet-Druck nicht abgewischt oder abgerieben werden kann.
- – Bei wasserfesten Ausrüstungen der Papieroberfläche wird die Ink-Jet-Druckfarbe oberflächennah auf eine solche Weise eingebettet und fixiert, dass die Farbkörper weitgehend vor Wasser geschützt sind. Die Zusammensetzung der Beschichtung ist auf diese Forderung besonders abgestellt.
- The droplet of ink strikes the original on which it ideally spreads out laterally to approximately twice its original diameter, retains its circular shape and penetrates as little as possible into the print medium. Due to the limited expansion of the droplet on the surface to the slight overlap with other droplets, a good coverage of the artwork is achieved.
- While the solid phase of the ink-jet printing ink, in particular the dyes, should as far as possible remain on the surface, it is desirable for the fluid phase of the ink-jet printing ink to enter the image-receiving layer as quickly as possible, and optionally also layers underneath , strikes away. As a result, a quick drying is possible.
- Both of the aforementioned processes must proceed absolutely uniformly, so that on macroscopic consideration each color contributes to a homogeneous printed image of uniform density.
- - Printing inks from adjacent printing areas must not bleed, which usually does not occur when the inks dry quickly.
- - As already described above, the surface of the master by treatment, equipment or coating is such that the dye body of the applied printing inks can be well adsorbed or fixed. This ensures that the inkjet printing can not be wiped off or rubbed off.
- - For waterproof paper surface equipment, the inkjet ink is embedded and fixed near the surface in such a way that the color bodies are largely protected from water. The composition of the coating is particularly adapted to this requirement.
Die
Verwendung von Polyvinylalkoholen und Polyvinylacetalen als Bindemittel
bei der Tintenstrahlbedruckung ist aus der Literatur bereits bekannt.
Beispielsweise beschreiben die Druckschriften
Die Verwendung derartiger Materialien im Tintenstrahldruck liefert in der Regel befriedigende Ergebnisse. Nachteilig sind allerdings die langen Trocknungszeiten der Druckfarbe sowie die insbesondere im Vergleich mit anderen Drucktechniken, wie beispielsweise dem Laserdruck, geringere Qualität des Druckbildes.The Use of such materials in inkjet printing provides in usually satisfactory results. However, the disadvantage is the long drying times of the ink as well as the particular in Comparison with other printing techniques, such as laser printing, low quality of the printed image.
Die
nachveröffentlichte
In Anbetracht dieses Standes der Technik war es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, beschichtete Materialien bereitzustellen, welche im Tintenstrahldruck eine schnellere Trocknung der Druckfarbe erlauben und gleichzeitig ein verbessertes Druckbild liefern. Insbesondere sollte
- – die Adhäsion der Druckfarbe auf der bedruckten Beschichtung;
- – der Folienglanz bzw. der Papierglanz;
- – die Intensität der Farben;
- – die Homogenität der Farben;
- – die Druckschärfe;
- – der Druckglanz;
- – die Trocknungsgeschwindigkeit der Druckfarbe und
- – die Wasserfestigkeit Druckfarbe
- The adhesion of the ink to the printed coating;
- - the film gloss or paper gloss;
- - the intensity of the colors;
- - the homogeneity of the colors;
- - the print sharpness;
- - the printing gloss;
- The drying speed of the ink and
- - the water resistance printing ink
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war auch darin zu erblicken, Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen beschichteten Materialien anzugeben, welche auf einfache Art und Weise, großtechnisch und kostengünstig durchführbar sind.A The object of the present invention was also to be seen therein Process for the preparation of the coated materials according to the invention specify in a simple manner, on an industrial scale and economical feasible are.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch ein beschichtetes Material mit allen Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Abwandlungen erfindungsgemäßen beschichteten Materials werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Die Ansprüche der Verfahrenskategorie beschreiben bevorzugte Vorgehensweisen zur Herstellung des erfindungsgemäßen beschichteten Materials.Be solved these as well as other not explicitly mentioned tasks, however from the contexts discussed hereinbefore readily derivable or accessible are, by a coated material with all features of the claim 1. Appropriate modifications Coated according to the invention Materials are disclosed in the subclaims referring back to claim 1 Protection provided. The requirements The process category describes preferred approaches to Preparation of the coated invention Material.
Dadurch dass man ein beschichtetes Material bereitstellt, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Beschichtung bezogen auf ihr Gesamtgewicht mehr als 0,1 Gew.-% mindestens eines Polyvinylacetals (I) enthält, welches durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem man eine Mischung aus
- A.) 50,0 bis 99,99 Gewichtsteilen mindestens eines Polymers (A), welches a.) 1,0 bis 99,9 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (1) wobei R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet, b.) 0 bis 99,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (2) wobei R2 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, c.) 0,01 bis 70,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (3) wobei R3, R4, R5 und R6, jeweils unabhängig voneinander Reste mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 bis 500 g/mol sind, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A) enthält, und
- B.) 0,01 bis 50,0 Gewichtsteilen mindestens einer Hydroxyverbindung (B) der Formel (4) wobei R7 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, R8 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt und n eine Zahl größer gleich 2 ist, mit
- C.) mindestens einer Verbindung (C) der Formel (5) umsetzt, wobei R9 und R10 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, COOH, eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen sind,
gelingt es auf nicht ohne weiteres vorhersehbare Weise, ein beschichtetes Material für die Tintenstrahlbedruckung zugänglich zu machen, welches im Vergleich mit herkömmlichen beschichteten Materialien eine schnellere Trocknung der Druckfarbe erlaubt.By providing a coated material characterized in that the coating contains, based on its total weight, more than 0.1% by weight of at least one polyvinyl acetal (I) which is obtainable by a process in which a mixture of
- A.) 50.0 to 99.99 parts by weight of at least one polymer (A) which contains a) 1.0 to 99.9% by weight of structural units of the formula (1) where R 1 is hydrogen or methyl, b.) 0 to 99.0% by weight of structural units of the formula (2) where R 2 is hydrogen or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, c.) 0.01 to 70.0% by weight of structural units of the formula (3) wherein R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently radicals having a molecular weight in the range of 1 to 500 g / mol, based in each case on the total weight of the polymer (A), and
- B.) 0.01 to 50.0 parts by weight of at least one hydroxy compound (B) of the formula (4) wherein R 7 is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 8 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and n is a number greater than or equal to 2, with
- C.) reacting at least one compound (C) of the formula (5), wherein R 9 and R 10 are each independently of one another hydrogen, COOH, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms,
In a way that is not readily predictable, it is possible to provide a coated ink jet printing material which, in comparison with conventional coated materials, permits faster drying of the ink.
Zugleich weist das erfindungsgemäße beschichtete Material eine Reihe weiterer wichtiger Vorteile auf. Hierzu gehören unter anderem:
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Adhäsion der Druckfarbe auf der bedruckten Beschichtung sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird der Folienglanz bzw. der Papierglanz sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Intensität der Farben sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Homogenität der Farben sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Druckschärfe sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird der Druckglanz sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel verbessert.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Trocknungsgeschwindigkeit der Druckfarbe sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck in der Regel deutlich erhöht.
- – Durch das erfindungsgemäße beschichtete Material wird die Wasserfestigkeit der Druckfarbe sowohl im Schwarz- als auch im Farbdruck deutlich verbessert.
- – Das erfindungsgemäße beschichtete Material ist auf einfache Art und Weise großtechnisch und kostengünstig herstellbar.
- The coated material according to the invention generally improves the adhesion of the printing ink to the printed coating in both black and color printing.
- - Due to the coated material according to the invention the film gloss or paper gloss is improved in both black and color printing in the rule.
- - The coated material according to the invention, the intensity of the colors is improved in both black and color printing in the rule.
- The coated material according to the invention generally improves the homogeneity of the colors in both black and color printing.
- - By the coated material of the invention, the print sharpness is improved in both black and color printing in the rule.
- - By coated material according to the invention the printing gloss is improved in both black and color printing in the rule.
- - Due to the coated material according to the invention, the drying speed of the ink is generally significantly increased both in black and in color.
- - The coated material according to the invention, the water resistance of the ink is significantly improved both in black and in color.
- - The coated material according to the invention can be produced in a simple manner on a large scale and inexpensively.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein beschichtetes Material zur Tintenstrahlbedruckung. Es umfasst vorzugsweise ein Basismaterial, welches auf mindestens einer Seite, vorzugsweise auf seiner gesamten Oberfläche, mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen ist. Besonders geeignete Basismaterialien umfassen im Rahmen der vorliegenden Erfindung:
- – Papier und Karton,
- – Textilien aller Art,
- – Folien, insbesondere aus Kunststoff, welche, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, zweckmäßigerweise zu mehr als 75 Gew.-%, insbesondere zu mehr als 85 Gew.-%, aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polymethacrylat und/oder Polycarbonat enthält;
- – Aluminium sowie
- – kaschierte Laminate oder Extrudate dieser Materialien.
- - paper and cardboard,
- - textiles of all kinds,
- - Films, in particular of plastic, which, based on their total weight, preferably more than 50 wt .-%, advantageously more than 75 wt .-%, in particular more than 85 wt .-%, of polyethylene, polypropylene, polyester, in particular polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polyacrylate, polymethacrylate and / or polycarbonate;
- - Aluminum as well
- Laminated laminates or extrudates of these materials.
Dabei bezeichnet Papier im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen flächigen, im wesentlichen aus Fasern vorwiegend pflanzlicher Herkunft bestehenden Werkstoff, der durch Entwässerung einer Faserstoffaufschwemmung auf einem Sieb gebildet wird (vgl. DIN 6730: 1996-05). Dabei entsteht ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und getrocknet wird. Das Flächengewicht beträgt im allgemeinen bis zu 225 g/m2. Bei Flächengew. > 225 g/m2 spricht man von Pappe. Für weitere Details wird auf die gängige Fachliteratur, insbesondere auf Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999 – Stichwort „Papier" und die an dieser Stelle zitierten Quellen verwiesen.In this context, paper in the context of the present invention refers to a flat material consisting essentially of fibers of predominantly vegetable origin, which is formed by dewatering a pulp slurry on a sieve (compare DIN 6730: 1996-05). This results in a fiber felt, which is then compressed and dried. The basis weight is generally up to 225 g / m 2 . At Flächengew. > 225 g / m 2 is called cardboard. For further details, reference is made to the usual specialist literature, in particular to Römpp Lexikon Chemie - Version 2.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1999 - keyword "paper" and the sources cited at this point.
Karton bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein aus Papierstoff bestehender flächiger Werkstoff, der in seinen Eigenschaften zwischen Papier und Pappe liegt und hinsichtlich des Flächengewichts von 150 bis 600 g/m2 sowohl in das Gebiet der Papiere als auch in das der Pappen hineinreicht. Er ist steifer als Papier und wird im allgemeinen aus höherwertigen Stoffen hergestellt als Pappe. Die Bezeichnung der verschiedenen Karton-Sorten richtet sich nach Verwendungszweck und Eigenschaften (s. DIN 6730 (05/1996)).In the context of the present invention, paperboard is a flat material consisting of paper stock whose properties lie between paper and paperboard and, with regard to the basis weight of 150 to 600 g / m 2, extends both into the field of papers and into the paperboard. He is stiffer than paper and is generally made of higher quality materials than cardboard. The designation of the different types of cardboard depends on the purpose and properties (see DIN 6730 (05/1996)).
Folien bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung dünne, flächige, flexible, aufwickelbare Bahnen aus Metallen (dünnste Bleche, z. B. Blattgold, Aluminium, Zinn-Folie = Stanniol) oder Kunststoffen (z. B. Celluloseacetat, PVC, Polyethylen). Besonders dünne Folien nennt man auch Filme. Metall-Folien erhält man durch Walzen oder Schlagen, Kunststoff-Folien durch Gießen, Kalandrieren oder Extrudieren, das als Blasformen ausgeführt wird, wobei Schlauch- bzw. Blas-Folien entstehen, die aufgeschnitten werden. Für weitere Details wird auf die gängige Fachliteratur, insbesondere auf Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999 – Stichwort "Folien" und die an dieser Stelle zitierten Quellen verwiesen.In the context of the present invention, films designate thin, flat, flexible, windable webs of metals (very thin sheets, eg gold leaf, aluminum, tin foil = stanniol) or plastics (eg cellulose acetate, PVC, polyethylene). Particularly thin films are also called films. Metal foils are obtained by rolling or beating, plastic foils by casting, calendering or extruding, which is carried out as blow molding, whereby tube or blown films are produced, which are cut open. For further details please refer to the usual technical literature, in particular to Römpp Lexikon Chemie - Version 2.0, Stutt gart / New York: Georg Thieme Verlag 1999 - keyword "slides" and the references cited at this point referenced.
Erfindungsgemäß weist die Beschichtung bezogen auf ihr Gesamtgewicht mehr als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 0,5 Gew.-%, zweckmäßigerweise mehr als 1,0 Gew.-%, insbesondere mehr als 2,0 Gew.-%, mindestens eines Polyvinylacetals (I) auf, welches durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem man eine Mischung aus
- A.) 50,0 bis 99,99 Gewichtsteilen mindestens eines Polymers (A) und
- B.) 0,01 bis 50,0 Gewichtsteilen mindestens einer Hydroxyverbindung (B)
- C.) mit mindestens einer Verbindung (C) der Formel (5) umsetzt.
- A.) 50.0 to 99.99 parts by weight of at least one polymer (A) and
- B.) 0.01 to 50.0 parts by weight of at least one hydroxy compound (B)
- C.) with at least one compound (C) of the formula (5).
Dabei ergibt die Summe der Gewichtsteile aus A.) und B.) vorzugsweise 100,0 Gewichtsteile.there gives the sum of the parts by weight of A.) and B.) preferably 100.0 parts by weight.
Das Polymer (A) enthält jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht
- a.) 1,0 bis 99,9 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (1)
- b.) 0 bis 99,0 Gew.-% Struktureinheiten der Formel (2)
- c.) 0,01 bis 70,0 Gew.-%, Struktureinheiten der Formel (3)
- a.) 1.0 to 99.9% by weight of structural units of the formula (1)
- b.) 0 to 99.0% by weight of structural units of the formula (2)
- c.) 0.01 to 70.0% by weight, structural units of the formula (3)
Dabei sind die jeweiligen Struktureinheiten natürlich voneinander verschieden, insbesondere umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Struktureinheit der Formel (3) nicht die Struktureinheiten der Formel (1) oder (2).there of course, the respective structural units are different from each other, In particular, in the context of the present invention, the structural unit comprises of the formula (3) does not have the structural units of the formula (1) or (2).
Der Rest R1 stellt jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Wasserstoff dar.The radical R 1 is in each case independently of one another hydrogen or methyl, preferably hydrogen.
Der Rest R2 kennzeichnet Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, zweckmäßigerweise eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl- oder eine n-Hexylgruppe, vorteilhafterweise eine Methyl- oder eine Ethylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe.The radical R 2 denotes hydrogen or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, suitably a methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl , tert-butyl, n-pentyl or an n-hexyl group, advantageously a methyl or an ethyl group, in particular a methyl group.
Die Reste R3, R4, R5 und R6 sind jeweils unabhängig voneinander Reste mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 bis 500 g/mol, zweckmäßigerweise Wasserstoff, ein gegebenenfalls verzweigter, aliphatischer oder cycloaliphatischer Rest mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls eine oder mehrere Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureester-, Carbonsäureamid- und/oder Sulfonsäuregruppen enthalten kann.The radicals R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently radicals having a molecular weight in the range of 1 to 500 g / mol, suitably hydrogen, an optionally branched, aliphatic or cycloaliphatic radical having 1 to 16 carbon atoms, optionally may contain one or more carboxylic acid, carboxylic anhydride, carboxylic acid ester, carboxylic acid amide and / or sulfonic acid groups.
Besonders bevorzugte Struktureinheiten der Formel (3) leiten sich von geradkettigen oder verzweigten Olefinen mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure, (Meth)acrylamiden und/oder Ethylensulfonsäure ab. Dabei haben sich Olefine, insbesondere solche mit einer endständigen C-C-Doppelbindung, die vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere Ethylen, als ganz besonders günstig erwiesen. Weiterhin führen auch Struktureinheiten (3), die sich von Acrylamidopropenylsulfonsäure (AMPS) ableiten, erfindungsgemäß zu ganz besonders vorteilhaften Ergebnissen.Particularly preferred structural units of the formula (3) are derived from straight-chain or branched olefins having 2 to 18 carbon atoms, (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, (meth) acrylamides and / or ethylene sulfonic acid. In this case, olefins, in particular sol have a terminal CC double bond, preferably having 2 to 6 carbon atoms, in particular ethylene, proved to be particularly favorable. Furthermore, structural units (3) derived from acrylamidopropenylsulfonic acid (AMPS) also lead to very particularly advantageous results according to the invention.
Die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (2) ist vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 40 mol-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5 bis 25,0 mol-%, insbesondere im Bereich von 1,0 bis 15,0 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2). Dabei wird gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Polymer (A) einsetzt, welches bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2) 1,0 bis 2,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Polymer (A) einsetzt, welches bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2) 3,0 bis 7,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält. Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Polymer (A) einsetzt, welches bezogen auf die Gesamtanzahl an Struktureinheiten der Formel (1) und (2) 10,0 bis 15,0 mol-% Struktureinheiten der Formel (2) enthält.The Total number of structural units of the formula (2) is preferable in the range of 0.1 to 40 mol%, suitably in the range of 0.5 to 25.0 mol%, in particular in the range of 1.0 to 15.0 mol%, in each case based on the total number of structural units of the formula (1 and 2). It is in accordance with a first preferred embodiment the present invention uses a polymer (A), which based on the total number of structural units of the formulas (1) and (2) Contains 1.0 to 2.0 mol% of structural units of the formula (2). According to one second preferred embodiment The present invention uses a polymer (A) which based on the total number of structural units of the formula (1) and (2) 3.0 to 7.0 mol% Structural units of the formula (2) contains. According to a third preferred Embodiment of Present invention, a polymer (A) is used, which based on the total number of structural units of the formulas (1) and (2) Contains 10.0 to 15.0 mol% of structural units of the formula (2).
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Polymer (A), jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht, > 50,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise > 60,0 Gew.-%, vorteilhafterweise > 70,0 Gew.-%, insbesondere > 80,0 Gew.-% an Struktureinheiten der Formel (1) und/oder (2). Besonders vorteilhafte Ergebnisse können dabei mit Polymeren (A) erzielt werden, die, jeweils bezogen auf ihr Gesamtgewicht, > 85,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise > 90,0 Gew.-%, vorteilhafterweise > 95,0 Gew.-%, insbesondere > 99,0 Gew.-% an Struktureinheiten der Formel (1) und/oder (2) enthalten.According to one another particularly preferred embodiment of the present invention Invention contains this Polymer (A), in each case based on its total weight,> 50.0 wt .-%, advantageously> 60.0 wt .-%, advantageously> 70.0 wt .-%, in particular> 80.0 wt .-% of structural units of the formula (1) and / or (2). Particularly advantageous results can thereby be achieved with polymers (A), which, in each case based on their total weight,> 85.0 wt .-%, advantageously> 90.0 wt .-%, advantageously> 95.0 wt .-%, in particular> 99.0 Wt .-% of structural units of the formula (1) and / or (2).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Polymer (A) einen syndiotaktischen, isotaktischen und/oder ataktischen Kettenaufbau besitzen. Weiterhin kann es sowohl als random- als auch als Blockcopolymer vorliegen.in the Within the scope of the present invention, the polymer (A) may be a syndiotactic, possessing isotactic and / or atactic chain construction. Farther it may be present both as a random and as a block copolymer.
Die Viskosität des Polymers (A) ist erfindungsgemäß von untergeordneter Bedeutung, prinzipiell können sowohl niedermolekulare als auch hochmolekulare Polymere (A) eingesetzt werden. Dennoch hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als ganz besonders günstig erwiesen, dass das Polymer (A) eine Viskosität im Bereich von 1 bis 70 mPas, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 40 mPas, insbesondere im Bereich von 3 bis 30 mPas, aufweist (gemessen als 4 Gew.-%-ige wässrige Lösung nach Höppler bei 20°C, DIN 53015).The viscosity of the polymer (A) is of minor importance according to the invention, in principle can Both low molecular weight and high molecular weight polymers (A) used become. Nevertheless, it is within the scope of the present invention as very cheap the polymer (A) has a viscosity in the range from 1 to 70 mPas, preferably in the range of 2 to 40 mPas, in particular in the range of From 3 to 30 mPas (measured as 4% strength by weight aqueous solution after Hoppler at 20 ° C, DIN 53015).
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polymere (A) kann auf an sich bekannte Weise in einem zweistufigem Verfahren erfolgen. In einem ersten Schritt wird der entsprechende Vinylester in einem geeigneten Lösungsmittel, in der Regel Wasser oder ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol und/oder Butanol, unter Verwendung eines geeigneten Radikalstarters, radikalisch polymerisiert. Wird die Polymerisation in der Gegenwart radikalisch copolymerisierbarer Monomere durchgeführt, so erhält man die entsprechenden Vinylester-Copolymere.The Preparation of the invention to be used Polymers (A) can be prepared in a manner known per se in a two-stage Procedure done. In a first step, the corresponding Vinyl ester in a suitable solvent, usually water or an alcohol, such as methanol, ethanol, propanol and / or Butanol, using a suitable radical initiator, radically polymerized. Will the polymerization in the presence of radical carried out copolymerizable monomers, we obtain the corresponding vinyl ester copolymers.
Das Vinylester(co)polymer wird dann in einem zweiten Schritt, üblicherweise durch Umesterung mit Methanol, verseift, wobei man den Verseifungsgrad auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Variation der Katalysatorkonzentration, der Reaktionstemperatur und/oder der Reaktionszeit, gezielt einstellen kann. Für weitere Details wird auf die gängige Fachliteratur, insbesondere auf Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-Rom Wiley-VCH, 1997, Keyword: Poly(Vinyl Acetals) und die dort angegebenen Literaturstellen verwiesen.The Vinyl ester (co) polymer is then in a second step, usually by transesterification with methanol, saponified, taking the saponification degree in a manner known per se, for example by varying the catalyst concentration, set the reaction temperature and / or the reaction time, targeted can. For more details will be on the standard Specialist literature, in particular Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-Rom Wiley-VCH, 1997, Keyword: Poly (Vinyl Acetals) and the references cited therein.
Die Hydroxyverbindung (B) genügt erfindungsgemäß der Formel (4)The Hydroxy compound (B) is sufficient according to the formula (4)
Der Rest R7 bezeichnet Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl- oder eine n-Hexylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe. Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht der Rest R7 für Wasserstoff.The radical R 7 denotes hydrogen or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, preferably a methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-butyl Pentyl or an n-hexyl group, in particular a methyl group. In a very particularly preferred embodiment of the present invention, the radical R 7 is hydrogen.
Dabei können die Reste R7 jeweils unabhängig voneinander gewählt werden, d. h. jede Wiederholungseinheit -CHR7-CH2-O- kann einen anderen Rest R7 aufweisen. Folglich umfasst die vorstehende Definition der Hydroxyverbindung (B) sowohl Polyethylenglykol(monoether) und Polypropylenglykol(monoether) als auch Polyethylenglykol-co-propylenglykol(monoether). Letztere können sowohl einen statistischen als auch einen blockartigen Aufbau, wie beispielsweise die Polymere Pluronic® und Genapol® besitzen.In this case, the radicals R 7 can each be selected independently of one another, ie each repeating unit -CHR 7 -CH 2 -O- can have a different radical R 7 . Thus, the above definition of the hydroxy compound (B) includes both polyethylene glycol (monoether) and polypropylene glycol (monoether) and polyethylene glycol-co-propylene glycol (monoether). The latter can have both a statistical and a block-like structure, such as the polymers Pluronic ® and Genapol ®.
Der Rest R8 kennzeichnet Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert-Butyl-; n-Pentyl-, n-Hexyl-, n-Heptyl-, n-Octyl-, n-Nonyl- oder eine n-Decylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe. Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt der Rest R8 Wasserstoff dar.The radical R 8 denotes hydrogen or an alkyl radical having 1 to 10 carbon atoms, preferably a methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl; n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl or an n-decyl group, especially a methyl group. According to a very particularly preferred embodiment of the present invention, the radical R 8 is hydrogen.
n ist eine Zahl größer gleich 2, vorzugsweise eine Zahl im Bereich von 2 bis 1000, zweckmäßigerweise im Bereich von 3 bis 300 vorteilhafterweise im Bereich von 3 und 25, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 10, insbesondere im Bereich von 4 bis 6. Weiterhin können besonders günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn n eine Zahl im Bereich von 10 bis 20, insbesondere im Bereich von 12 bis 15 ist.n is a number greater than or equal 2, preferably a number in the range of 2 to 1000, conveniently in Range from 3 to 300, advantageously in the range of 3 and 25, particularly preferably in the range from 3 to 10, in particular in the range from 4 to 6. Furthermore can especially cheap Results are obtained when n is a number in the range of 10 to 20, in particular in the range of 12 to 15.
Die Verbindung (C) besitzt erfindungsgemäß die Formel (5)The Compound (C) according to the invention has the formula (5)
Die Reste R9 und R10 sind jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, COOH, eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Dabei können diese Alkyl- und Arylreste mit einer oder mehreren Carboxyl-, Hydroxyl-, Sulfonsäuregruppen und/oder Halogenatomen, wie Fluor, Chlor, Brom, Iod, substituiert sein. Zu den bevorzugten Verbindungen (C) gehören Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, 2-Ethoxybutyraldehyd, Paraldehyd, 1,3,5-Trioxan, Capronaldehyd, 2-Ethylhexanal, Pelargonaldehyd, 3,5,5-Trimethylhexanal, 2-Formyl-benzoesulfonsäure, Aceton, Ethylmethylketon, Butylethylketon undIoder Ethylhexylketon. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Glyoxylsäure HCO-COOH als Verbindung (C) verwendet.The radicals R 9 and R 10 are each independently hydrogen, COOH, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. These alkyl and aryl radicals may be substituted by one or more carboxyl, hydroxyl, sulfonic acid groups and / or halogen atoms, such as fluorine, chlorine, bromine, iodine. Preferred compounds (C) include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, 2-ethoxybutyraldehyde, paraldehyde, 1,3,5-trioxane, capronaldehyde, 2-ethylhexanal, pelargonaldehyde, 3,5,5- Trimethylhexanal, 2-formyl-benzo-sulfonic acid, acetone, ethyl methyl ketone, butyl ethyl ketone and I or ethyl hexyl ketone. According to another preferred embodiment, glyoxylic acid HCO-COOH is used as compound (C).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich der Einsatz von Aldehyden, d. h. von Verbindungen der Formel (5) mit R9 = Wasserstoff und R10 = Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- oder eine iso-Prapylgruppe, vorzugsweise von Formaldehyd und/oder n-Butyraldehyd, insbesondere von n-Butyraldehyd, ganz besonders bewährt.In the context of the present invention, the use of aldehydes, ie compounds of formula (5) where R 9 = hydrogen and R 10 = hydrogen, a methyl, ethyl, n-propyl or an iso-Prapylgruppe, preferably of Formaldehyde and / or n-butyraldehyde, in particular of n-butyraldehyde, very particularly proven.
Die Anteile der Ausgangsverbindungen (A), (B) und (C) werden erfindungsgemäß derart gewählt, dass man pro mol Hydroxylgruppen, die das Polymer (A) und die Hydroxyverbindung (B) in Summe enthalten, 0,0005 bis 0,5 mol der Verbindung (C) einsetzt.The Proportions of the starting compounds (A), (B) and (C) are according to the invention in such a way selected that per mole of hydroxyl groups containing the polymer (A) and the hydroxy compound (B) contained in total, 0.0005 to 0.5 mol of the compound (C) is used.
Darüber hinaus werden die Verbindungen (B) und (C) vorzugsweise in einem Verhältnis Verbindung (C)/Verbindung (B) von größer gleich eins eingesetzt.Furthermore For example, compounds (B) and (C) are preferably in a compound (C) / compound ratio (B) greater than or equal one used.
Die Umsetzung der Ausgangsverbindungen (A), (B) und (C) erfolgt vorzugsweise in mindestens einem inerten Lösungsmittel, wobei der Begriff „inertes Lösungsmittel" für solche Lösungsmittel steht, die unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen nicht mit den im Reaktionssystem vorliegenden Verbindungen reagieren. Ein in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßiges Lösungsmittel ist Wasser.The Reaction of the starting compounds (A), (B) and (C) is preferably carried out in at least one inert solvent, the term "inert Solvent "for such solvent is not under the respective reaction conditions with the react in the reaction system present compounds. One in this Context particularly expedient solvent is water.
Weiterhin führt man die Reaktion günstigerweise in Gegenwart saurer Katalysatoren durch. Geeignete Säuren umfassen sowohl organische Säuren, wie beispielsweise Essigsäure als auch mineralische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und/oder Salpetersäure, wobei sich der Einsatz von Salzsäure, Schwefelsäure und/oder Salpetersäure in der Technik besonders bewährt hat. Die Durchführung der Reaktion erfolgt vorzugsweise derart, dass man eine Mischung aus den Komponenten (A) und (B) in wässeriger Lösung vorlegt, die Verbindung (C) in diese Lösung einträgt und anschließend den sauren Katalysator zutropft. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat es sich auch als günstig erwiesen, eine Mischung aus den Komponenten (A) und (B) in wässeriger Lösung vorzulegen, den sauren Katalysator in diese Lösung einzurühren und anschließend die Umsetzung durch Zugabe der Verbindung (C) zu starten.Farther you lead the reaction favorably in the presence of acidic catalysts. Suitable acids include both organic acids, such as acetic acid as well as mineral acids, such as Hydrochloric acid, sulfuric acid and / or nitric acid, whereby the use of hydrochloric acid, Sulfuric acid and / or nitric acid especially proven in the art Has. The implementation the reaction is preferably carried out in such a way that a mixture from the components (A) and (B) in aqueous solution, the compound (C) in this solution enters and subsequently the acidic catalyst is added dropwise. According to another preferred embodiment It has also proved favorable for the present invention a mixture of components (A) and (B) in aqueous solution to introduce the acid catalyst in this solution and then stir the Reaction by adding the compound (C) to start.
Die Reaktionstemperatur kann man über einen weiten Bereich variieren, aber häufig liegt die Temperatur im Bereich von –20,0°C bis 100,0°C, vorzugsweise im Bereich von 0,0°C bis 80,0°C. Ähnliches gilt für den Druck bei der die Umsetzung vollzogen wird. So kann die Reaktion sowohl bei Unterdruck als auch bei Überdruck stattfinden. Vorzugsweise wird sie aber bei Normaldruck durchgeführt. Obwohl die Reaktion auch unter Luft stattfinden kann, hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als günstig erwiesen, die Umsetzung unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise Stickstoff und/oder Argon, durchzuführen, wobei vorzugsweise ein geringer Sauerstoffanteil vorhanden ist.The reaction temperature can be varied over a wide range, but often the temperature is in the range of -20.0 ° C to 100.0 ° C, preferably in the range of 0.0 ° C to 80.0 ° C. The same applies to the pressure at which the implementation is completed. Thus, the reaction can take place both at low pressure and at overpressure. Preferably, however, it is carried out at atmospheric pressure. Although the reaction can also take place under air, it has proven favorable in the context of the present invention to carry out the reaction under a protective gas atmosphere, preferably nitrogen and / or argon, preferably with a low oxygen content.
Das Löslichkeitsverhalten der Polyvinylacetale (I) lässt sich über den Acetalisierungsgrad einstellen. Dieser nimmt im Laufe der Reaktion zu, wodurch die Löslichkeit des entstehenden Produkts im wässerigen Medium abnimmt. Durch das Verschieben der hydrophilen-lipophilen Balance (HLB) zunehmend in Richtung hydrophob separiert sich das Produkt von der wässerigen Phase, zunächst sichtbar durch Eintrüben der Lösung und schließlich durch gänzliches Ausfallen aus derselben. Das „vollacetalisierte" Endprodukt ist nicht mehr im Wasser löslich. Es wird als Feststoff separiert und nach entsprechender Aufarbeitung als reines Produkt gewonnen.The solubility the polyvinyl acetal (I) leaves over adjust the degree of acetalization. This decreases in the course of the reaction too, causing the solubility of the resulting product in the aqueous medium decreases. By shifting the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) increasingly towards hydrophobic separates the product from the watery Phase, first visible through clouding the solution and finally through thorough Failed from the same. The "fully acetalized" end product is no more soluble in water. It is separated as a solid and after appropriate workup recovered as a pure product.
Reduziert man nun die Menge an Verbindung (C), läuft die Reaktion bis zum gesamten Verbrauch derselben. Je nach der eingesetzten Menge ist das Produkt vollkommen wasserlöslich oder zeigt mit zunehmender Acetalisierung einen temperaturabhängigen Trübungspunkt, d. h. die Löslichkeit des Polymers in Wasser ist – bei gegebener Temperatur – von der Höhe der Umsetzung abhängig. Derart gelingt es auch, Produkte herzustellen, die zwar bei der Synthese aus der wässerigen Phase ausölen, durch Zusatz von organischen Lösungsmitteln, z. B. Alkoholen, wie Ethanol, jedoch wieder vollständig gelöst werden können. Diese Produkte sind dann nur in diesem speziellen, dem HLB-Wert des Polymeren angepassten, Gemisch löslich. Daraus hergestellte Filme sind dann weder in reinem Wasser noch im organischen Lösungsmittel löslich.Reduced now the amount of compound (C), the reaction runs to the entire Consumption of the same. Depending on the amount used is the product completely water-soluble or shows a temperature-dependent cloud point with increasing acetalization, d. H. the solubility of the polymer in water is - at given temperature - of the height depending on the implementation. In this way, it is also possible to produce products that, although in the Synthesis from the aqueous Oil out the phase, by addition of organic solvents, z. As alcohols, such as ethanol, but are completely dissolved again can. These products are then only in this special, the HLB value the polymer adapted, mixture soluble. Made of it Films are then neither in pure water nor in organic solvent soluble.
Alternative Herstellungsweisen der Polyvinylacetale (I) sind dem Fachmann offensichtlich. So ist es beispielsweise möglich, anstelle der Verbindung (C) Verbindungen einsetzen, die unter den gewählten Reaktionsbedingungen Verbindungen (C) freisetzen. Hierzu gehören u. a. cyclische Trimere von Aldehyden sowie Acetale von Aldehyden oder Ketonen. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, das Polymer (A) zunächst durch Umsetzung mit einer entsprechenden Menge an Verbindung (C) teilweise zu acetalisieren, dann die Hydroxyverbindung (B) zuzumischen und die resultierende Mischung mit einer weiteren Menge an Verbindung (C) umsetzen.alternative Methods of preparation of the polyvinyl acetals (I) will be apparent to those skilled in the art. For example, it is possible instead of the compound (C) use compounds which are among the selected Reaction conditions Release compounds (C). These include u. a. cyclic trimers of aldehydes and acetals of aldehydes or Ketones. Furthermore, it is of course also possible that Polymer (A) first by reaction with an appropriate amount of compound (C) partially acetalize, then mix in the hydroxy compound (B) and the resulting mixture with a further amount of compound (C) implement.
Die Struktur der Polyvinylacetale (I) ist zum derzeitigem Zeitpunkt noch nicht vollständig geklärt. Dennoch deuten die derzeitigen Ergebnisse darauf hin, dass die Hydroxyverbindung (B) kovalent an das Polymer gebunden ist, da es sich – im Gegensatz zu herkömmlichen Weichmachern – nicht mehr aus dem Polymer, beispielsweise mittels einer Extraktion (z. B. durch Soxhlet-Extraktion), isolieren lässt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Interpretation beschränkt ist.The Structure of polyvinyl acetals (I) at the present time not yet complete clarified. Nevertheless, the current results suggest that the hydroxy compound (B) is covalently bound to the polymer because it is - in contrast to conventional Plasticizers - not more of the polymer, for example by means of an extraction (z. B. by Soxhlet extraction), isolate. However, it goes without saying itself, that the teaching of the present invention is not limited to this Interpretation limited is.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen sind bereits ohne weitere Hilfsmittel tintenstrahlbedruckbar, werden jedoch zweckmäßigerweise mit anderen Komponenten, insbesondere Pigmenten, Polymerdispersionen, wasserlöslichen Cobindern, Kationisierungsmitteln, Leimungsmitteln, Nassfestmitteln, Netzmitteln, Antistatika, Nuancierfarbmitteln, Dispergiermitteln, optische Aufhellern und Bioziden zu Formulierungen verarbeitet, welche möglichst gut an den Tintenstrahldrucker und die zugehörigen Tinten angepasst sind und welche in der Lage sind, möglichst genau die gewünschten Papiereigenschaften wie Glätte, Weiße, Papier- und Druckglanz wiederzugeben.The coatings according to the invention are ink-jet printable without any further aids however expediently with other components, in particular pigments, polymer dispersions, water-soluble Cobinders, cationizing agents, sizing agents, wet strength agents, Wetting agents, antistatic agents, shading colorants, dispersants, processed optical brighteners and biocides into formulations, which possible are well matched to the inkjet printer and associated inks and which are able, if possible exactly the desired Paper properties like smoothness, White, To reproduce paper and printing gloss.
Zu den tintenstrahldrucktauglichen Pigmenten zählen alle Arten von:
- – Siliziumoxid und ihre Herstellungsformen (Kieselsäuren, Kieselgele, Kieselsole, in der Form gefällt, geliert, pyrogen, mit mehrwertigen Metallionen, insbesondere Aluminium, dotiert, kolloidal gelöst);
- – oberflächenvergrößerte Varianten von gefälltem Calciumcarbonat und Kaolin (insbesondere kalzinierte Sorten);
- – Aluminiumoxiden und -oxid hydraten;
- – Titandioxid;
- – Bentoniten;
- – Montmorilloniten und
- – basischem Magnesiumcarbonat.
- - Silicon oxide and its production forms (silicas, silica gels, silica sols, precipitated in the mold, gelled, pyrogenic, with polyvalent metal ions, in particular aluminum, doped, colloidally dissolved);
- - Surface enlarged variants of precipitated calcium carbonate and kaolin (especially calcined varieties);
- - Aluminum oxides and oxide hydrates;
- - titanium dioxide;
- - bentonites;
- - montmorillonites and
- Basic magnesium carbonate.
Diese werden vorzugsweise mit herkömmlichen Pigmenten wie Kaolin, gemahlenem oder gefälltem Calciumcarbonat, Talkum, Zeolith und/oder Aluminiumoxid abgemischt. Auch organische Pigmente wie Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Harnstoff-Formaldehyd-Polykondensate haben sich als besonders günstig erwiesen.These are preferably with conventional Pigments such as kaolin, ground or precipitated calcium carbonate, talc, Zeolite and / or alumina blended. Also organic pigments such as polystyrene, polymethylmethacrylate and urea-formaldehyde polycondensates proved to be particularly favorable.
Obwohl die vorstehend beschriebenen Polyvinylacetale (I) als Bindemittel für wässrige Dispersionen ganz besonders geeignet sind, kann es im Einzelfall zweckmäßig sein, weitere Co-Bindemittel einzusetzen, um beispielsweise die Pigmentbenetzung bzw. -dispergierung oder Haftung zu verbessern. Dabei bezeichnen Bindemittel (= Binder) erfindungsgemäß Substanzen, die gleich- oder verschiedenartige Stoffe miteinander verbinden, wobei das Abbinden der Stoffe durch physikalisches Trocknen der wässrigen Dispersion erfolgt. Daher werden im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens ein weiteres Co-Bindemittel verwendet. Geeignete Co-Bindemittel umfassen alle für wässrige Dispersionen bekannten Bindemittel, vorzugsweise organische Bindemittel, insbesondere Polyvinylalkohole, Celluloseether, Gelatine, Polyvinylpyrrolidone, Polyvinylsulfate, Polyacrylate, Polyacrylamide, Maleinsäure-Styrol-Copolymere und andere wasserlösliche Polymere.Even though the above-described polyvinyl acetals (I) as a binder for aqueous dispersions completely are particularly suitable, it may be appropriate in individual cases, to use other co-binders, for example, the pigment wetting or dispersion or to improve adhesion. In this case, binders (= Binder) according to the invention substances, the same or different substances combine, wherein the setting of the substances by physical drying of the aqueous Dispersion takes place. Therefore, within a particularly preferred embodiment at least one further co-binder of the present invention uses. Suitable co-binders include all for aqueous dispersions known binders, preferably organic binders, in particular Polyvinyl alcohols, cellulose ethers, gelatin, polyvinylpyrrolidones, Polyvinyl sulfates, polyacrylates, polyacrylamides, maleic acid-styrene copolymers and others water-soluble Polymers.
Erfindungsgemäß ganz besonders geeignete Cobinder umfassen:
- – synthetische Polymerdispersionen auf Basis Styrol-Butadien, Styrol-Acrylat, Acrylat, Vinylacetat, Vinylacetat-Acrylat, Vinylacetat-Ethen, Urethan, gegebenenfalls modifiziert mit ethylenisch-ungesättigten Säuren und ihren Anhydriden, Acrylnitril, Acrylamiden und methylolierte Formen, welche anionisch, nichtionogen oder kationisch eingestellt sind;
- – herkömmliche, nichtmodifizierte Polyvinylalkohole mit allen erhältlichen Molekulargewichten und Hydrolysegraden, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 100%, sowie solche, wie die eben beschriebenen, welche ethylenisch- ungesättigte Säuren, kationische Gruppierungen, wie z. B. quaternäre Ammoniumsalze, Amine enthalten;
- – teilacetalisierte Polyvinylacetale, insbesondere -butyrale mit allen erhältlichen Molekulargewichten, Hydrolysegraden, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 100 sowie Acetalisierungsgraden, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 25%;
- – abgebaute Stärken;
- – Gelatine;
- – Guar;
- – Galaktomannan;
- – Kasein;
- – Methyl-, Carboxymethyl- und Hydroxyethylcellulose;
- – Proteine;
- – Polyvinylpyrrolidon sowie deren Derivate in allen Ionizitäten.
- Synthetic polymer dispersions based on styrene-butadiene, styrene-acrylate, acrylate, vinyl acetate, vinyl acetate-acrylate, vinyl acetate-ethene, urethane optionally modified with ethylenically unsaturated acids and their anhydrides, acrylonitrile, acrylamides and methylolated forms which are anionic, nonionic or cationic;
- - conventional, unmodified polyvinyl alcohols with all available molecular weights and degrees of hydrolysis, preferably in the range of 60 to 100%, and those such as those just described which ethylenically unsaturated acids, cationic groups such. For example, quaternary ammonium salts, amines;
- Partially acetalized polyvinyl acetals, in particular butyrals with all available molecular weights, degrees of hydrolysis, preferably in the range of 60 to 100 and degrees of acetalization, preferably in the range of 0.1 to 25%;
- - degraded starches;
- - gelatin;
- - Guar;
- - galactomannan;
- - casein;
- Methyl, carboxymethyl and hydroxyethyl cellulose;
- - proteins;
- - Polyvinylpyrrolidone and their derivatives in all ionicities.
Die Mengen an Co-Bindemittel können je nach Anwendung beliebig gewählt werden. Dennoch hat es sich erfindungsgemäß als ganz besonders günstig erwiesen, dass der Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse aller eingesetzten Bindemittel im Bereich von 0,1 bis 95,0 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 80,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,1 bis 60,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 bis < 50,0 Gew.-% ist. Ganz besonders vorteilhafte Ergebnisse können erzielt werden, wenn der Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse aller eingesetzten Bindemittel im Bereich von 0,1 bis 40,0 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 25,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-% ist.The Amounts of co-binder can depending on the application chosen arbitrarily become. Nevertheless, it has proved to be very particularly favorable according to the invention, that the proportion of all co-binder based on the total mass all binders used in the range of 0.1 to 95.0 wt .-%, preferably in the range of 0.1 to 80.0 wt .-%, suitably in the range of 0.1 to 60.0 wt .-%, in particular in the range of 0.1 to <50.0 Wt .-% is. Very particularly advantageous results can be achieved when the proportion of all co-binder based on the total mass all binders used in the range of 0.1 to 40.0 wt .-%, preferably in the range of 0.1 to 25.0 wt .-%, suitably in the range of 0.1 to 10.0 wt .-%, in particular in the range of 0.1 to 5.0 wt .-% is.
Im Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist Anteil aller Co-Bindemittel bezogen auf die Gesamtmasse aller eingesetzten Bindemittel im Bereich von 50,0 bis 95,0 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 70,0 und 95,0 Gew.-%, zweckmäßigerweise im Bereich von 80,0 bis 95,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 90,0 und 95,0 Gew.-%.in the Frame of a further particularly preferred embodiment of the present invention Invention is proportion of all co-binder based on the total mass all binders used in the range of 50.0 to 95.0 wt .-%, preferably in the range of 70.0 and 95.0 wt .-%, suitably in the range of 80.0 to 95.0 wt .-%, in particular in the range of 90.0 and 95.0 wt .-%.
Im Rahmen einer dritten besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Beschichtung keine Co-Bindemittel.in the Frame of a third particularly preferred embodiment of the present invention Invention contains the Coating no co-binder.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ganz besonders zweckmäßige Kationisierungsmittel umfassen:
- – wasserlösliche Polymerisate mit quaternären Ammoniumsalzen, insbesondere Poly(diallyldimethylammonium-chlorid); lineare oder verzweigtkettige tertiäre Amine und Polyamine;
- – quarternierte Poly(meth)acrylat-Harze;
- – Polyethenimin-Derivate;
- – Polyaluminiumhydroxichloride;
- – Aluminiumsulfat.
- - Water-soluble polymers with quaternary ammonium salts, in particular poly (diallyldimethylammonium chloride); linear or branched tertiary amines and polyamines;
- Quaternized poly (meth) acrylate resins;
- - polyethenimine derivatives;
- - Polyaluminiumhydroxichloride;
- - aluminum sulphate.
Weiterhin haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Leimungsmittel als ganz besonders günstig erwiesen:
- – Harze auf Basis von verseiftem Kolophonium und verstärkte Typen; hydrophob eingestellte Styrol-Maleinsäureanhydrid-Kondensate und
- – Styrol-Acrylat-Dispersionen.
- Resins based on saponified rosin and reinforced types; hydrophobically adjusted styrene-maleic anhydride condensates and
- - styrene-acrylate dispersions.
Erfindungsgemäß besonders geeignete Nassfestmittel umfassen:
- – Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formal-dehyd-, Glyoxal-, Polyamin- und Polyamidoamin-Epichlorhydrin-Harze;
- – Glyoxal;
- – Ammonium- und Alkalizirconiumcarbonat;
- – Aziridin-Derivate und
- – Acetylchitosan.
- Urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, glyoxal, polyamine and polyamidoamine-epichlorohydrin resins;
- - glyoxal;
- - ammonium and alkali zirconium carbonate;
- - Aziridine derivatives and
- - acetylchitosan.
Netzmittel bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung natürliche oder synthetische Stoffe, die in Lösung die Oberflächenspannung des Lösungsmittels, vorzugsweise Wasser, herabsetzen, so dass diese in die Oberflächen fester Körper (z. B. Textilfasern) eindringen und sie unter Verdrängung der Luft durchtränken und benetzen können. Das Netzvermögen der Netzmittels wird gewöhnlich nach der Tauchnetzmethode (DIN 53901) bestimmt. Für weitere Details wird auf die gängige Fachliteratur, beispielsweise auf Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999 und dort angegebenen Literaturstellen verwiesen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders zweckmäßige Netzmittel sind:
- – Styrol-Maleinsäureanhydrid-Addukte;
- – gesättigte und ungesättigte Fettalkoholethersulfonate sowie ihre ethoxylierten Derivate;
- – Fettaminoxethylate;
- – Polyglycolether und -sulfonate von Alkanolen und Alkenolen;
- – Alkylpolyglycolether;
- – Ethenoxid-Propenoxid-Blockcopolymerisate;
- – Alkanphosphorsäureester und
- – Alkyltrimethylammoniumchlorid.
- Styrene-maleic anhydride adducts;
- Saturated and unsaturated fatty alcohol ether sulfonates and their ethoxylated derivatives;
- - fatty aminoxethylates;
- - polyglycol ethers and sulfonates of alkanols and alkenols;
- - alkyl polyglycol ether;
- - Ethene oxide propene oxide block copolymers;
- Alkane phosphoric acid esters and
- - alkyltrimethylammonium chloride.
Dispergiermittel bezeichnen im Sinne der vorliegenden Erfindung Substanzen, die das Dispergieren von Teilchen in einem Dispersionsmittel erleichtern, indem sie die Grenzflächenspannung zwischen den beiden Komponenten erniedrigen, also Benetzung herbeiführen. Bevorzugte Dispergiermittel umfassen:
- – Alkali-Polyacrylate;
- – Alkali- und Ammoniumpolyphosphate;
- – Alkalimaleinat und Alkaliphosphonat;
- - alkali polyacrylates;
- - alkali and ammonium polyphosphates;
- - Alkalimaleinate and Alkaliphosphonat;
Dabei benötigen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Silica-basierende Pigmente in der Regel keine Dispergiermittel.there need in the context of the present invention, silica-based pigments usually no dispersants.
Antistatika, Nuancierfarbmittel, optische Aufheller und Biozide sind für die beschriebenen Anwendungen unkritisch und werden bei Bedarf herangezogen. Sie sind dem Fachmann bekannt.antistatic agents, Nuancierfarbmittel, optical brighteners and biocides are described for the Applications are not critical and are used as needed. you are known to the skilled person.
Die Dicke der erfindungsgemäßen Beschichtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung und kann je nach Anwendung beliebig gewählt werden. Dennoch haben sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Beschichtungen mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 μm ganz besonders bewährt.The Thickness of the coating according to the invention is of minor importance in the context of the present invention and can be chosen arbitrarily depending on the application. Nevertheless, have themselves for the purpose the present invention coatings with a thickness in the range from 0.1 to 100 μm very well proven.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Beschichtungsmaterialien auf an sich bekannte Weise auf das Basismaterial aufgebracht werden. Dabei hat es sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als ganz besonders günstig erwiesen, alle Beschichtungsmaterialien zunächst miteinander zu vermischen und auf diese Weise zu homogenisieren und diese Mischung dann vorzugsweise mittels Blade, Rolle, Leim- oder Filmpresse oder einem berührungslosen Auftragungsverfahren, insbesondere Jet-Auftrag, Curtain Coating, auf das Basismaterial aufzutragen.in the Within the scope of the present invention, the coating materials be applied in a known per se to the base material. It has turned out for the purposes of the present invention have proven to be particularly favorable, first mix all coating materials together and to homogenize in this way and then preferably this mixture by blade, roller, glue or film press or a non-contact Application method, in particular jet order, curtain coating on to apply the base material.
Ist das Basismaterial wenig netzfähig, so wird seine Adhäsionsfähigkeit und/oder seine Benetzbarkeit vor dem Aufbringen der Beschichtung zweckmäßigerweise erhöht. Ganz besonders vorteilhafte Ergebnisse können hierbei unter Verwendung einer Corona-Bestrahlung, eines Primer-Auftrags, eines pigmenthaltigen Vorstrichs oder einer Kombination dieser benetz- und adhäsionsfördernden Prozessschritte erzielt werden.is the base material is little networkable, this is how it becomes able to adhere and / or its wettability before application of the coating expediently elevated. Very particularly advantageous results can be used here a corona radiation, a primer application, a pigmented precursor or a Combination of these wetting and adhesion promoting process steps achieved become.
Mögliche Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen beschichteten Materials sind dem Fachmann unmittelbar offensichtlich. Es eignet sich insbesondere für alle Anwendungen, die für mit Polyvinylacetalen, insbesondere mit Polyvinylbutyralen, beschichteten Materialien vorgezeichnet sind. Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet des beschichteten Materials ist seine Verwendung als bedruckbares Medium beim Tintenstrahldruck. Für weitere Details zum Tintenstrahldruck wird auf die gängige Fachliteratur, insbesondere auf Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-Rom, Wiley-VCH, 1997 – Stichwort: Imaging Technology 2.1.3 Ink-Jet Printing und die an dieser Stelle zitierten Literaturstellen verwiesen.Possible fields of use of the coated material according to the invention are immediately apparent to the person skilled in the art. It is particularly suitable for all applications, in particular with polyvinyl acetals specially marked with polyvinyl butyrals, coated materials. A particularly preferred field of application of the coated material in the context of the present invention is its use as a printable medium in ink-jet printing. For further details on ink jet printing, see the commonly used literature, in particular Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition on CD-ROM, Wiley-VCH, 1997 - Keyword: Imaging Technology 2.1.3 Ink-Jet Printing and the references cited here directed.
Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Dabei werden die eingesetzten Polyvinylalkohole nach der von der Firma Kuraray Specialities Europe GmbH genutzten Nomenklatur beschrieben. Die in der Typenbezeichnung an der ersten Stelle genannte Zahl kennzeichnet die Viskosität der 4%igen wässerigen Lösung bei 20°C als relatives Maß für den Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols; die zweite Zahl gibt den Hydrolysegrad (Verseifungsgrad) des dem Typ zugrunde liegenden Polyvinylacetats an (teilhydrolysierte und vollhydrolysierte Polyvinylalkoholtypen). Es gelten die von der Fa. Kuraray Specialities Europe GmbH angegebenen üblichen Schwankungen bezüglich der Kenndaten, d.h., die Viskosität kann eine Schwankung von ± 0,5 mPa s, der Hydrolysegrad eine Schwankung von ± 1 Mol-% aufweisen.The The following examples and comparative examples serve to illustrate of the present invention, without any limitation should. The polyvinyl alcohols used are according to the nomenclature used by Kuraray Specialties Europe GmbH described. The one mentioned in the type designation in the first place Number indicates the viscosity 4% aqueous solution at 20 ° C as a relative measure of the degree of polymerization the polyvinyl alcohol; the second number indicates the degree of hydrolysis (saponification degree) the type of underlying polyvinyl acetate (partially hydrolyzed and fully hydrolyzed polyvinyl alcohol types). The apply from the company Kuraray Specialties Europe GmbH Fluctuations in terms of the characteristics, that is, the viscosity may vary by ± 0.5 mPa s, the degree of hydrolysis have a fluctuation of ± 1 mol%.
I. Synthese der PolymereI. Synthesis of Polymers
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Polymere werden wie folgt erhalten: Zunächst löst man den jeweiligen Polyvinylalkohol in E-Wasser in an sich bekannter Weise. Nach dem Abkühlen der Lösung werden bei 40°C unter Rühren die gewünschte Menge der jeweiligen Hydroxyverbindung (B) und der Verbindung (C), üblicherweise Butyraldehyd, zugegeben. Dann wird bei 25°C über eine geeignete Zeitspanne, beispielsweise einen Zeitraum von 120 Minuten, die gewünschte Menge Salzsäure, beispielsweise 200 ml 20 Gew.-%ige Salzsäure für 1000 g Polyvinylakohol, zudosiert und anschließend eine geeignete Zeitspanne, beispielsweise 120 Minuten, nachgerührt. Mit 10 Gew.-%iger Natronlauge wird anschließend auf pH 7 bis 8 eingestellt. Das erhaltene Produkt wird üblicherweise unter Verwendung der folgenden Methoden charakterisiert:
- – Viskosität nach Höppler (4 und 8 Gew.-%ige Lösung; DIN 53015)
- – Trübungspunkt
- – Fällungspunkte der 4 und der 8 Gew.-%igen Lösung
- – Glasübergangstemperatur mittels DSC, Mettler Toledo Star System, Heizrate 10 K/min, 2. Heizen
- - Höppler viscosity (4 and 8% strength by weight solution, DIN 53015)
- - cloud point
- - Precipitation points of 4 and 8 wt .-% solution
- - Glass transition temperature by DSC, Mettler Toledo Star System, heating rate 10 K / min, 2. heating
II. BeschichtungsverfahrenII. Coating process
Die nicht-pigmenthaltigen und die pigmenthaltigen Beschichtungsformulierungen werden mit einem halbautomatischen Drahtrakelgerät auf 100 μm starke o-PET Folie aufgerakelt, deren freie Oberflächenenergie durch Coronabestrahlung auf 38–40 mN/m eingestellt wird. Die beschichteten Folien werden bei 120°C im Umluftofen getrocknet. Zum Aufbringen der nicht-pigmenthaltigen Aufträge auf Papier werden in der gleichen Weise Drahtrakel herangezogen; die Papieraufträge werden nach dem Auftrag IR-getrocknet und geglättet. Die pigmenthaltigen Beschichtungsformulierungen werden mittels Bench Blade Coater auf Papier gerakelt und ebenfalls IR-getrocknet und geglättet. Das verwendete Papier ist ein neutral hergestelltes, stärkegeleimtes, holzfreies Streichrohpapier mit 80 g/m2 Flächengewicht.The non-pigment-containing and the pigment-containing coating formulations are knife-coated with a semi-automatic wire doctor blade onto 100 μm thick o-PET film whose free surface energy is adjusted to 38-40 mN / m by corona irradiation. The coated films are dried at 120 ° C in a convection oven. For applying the non-pigment-containing orders on paper in the same manner wire doctor are used; the paper orders are IR-dried and smoothed after the job. The pigment-containing coating formulations are knife-coated on paper using Bench Blade Coater and also IR-dried and smoothed. The paper used is a neutrally produced, starch-sized, wood-free base paper with 80 g / m 2 basis weight.
III. Prüfung der BeschichtungenIII. Examination of coatings
Die getrockneten Beschichtungen bzw. Striche werden mittels den Tintenstrahldruckern Hewlett-Packard Deskjet® 870 cxi, 970 cxi und Epson Stylu® Photo 750 probebedruckt. Alle drei Tintenstrahldrucker verfügen über die Originaldruckfarben der Druckerhersteller, welche – jeweils mit Ausnahme von Schwarz – auf wasserlöslichen Farbstoffen aufgebaut sind. Die schwarze Tinte ist auf Farbpigment-Basis hergestellt und verhält sich in der Regel anders als die farbigen Tinten; daher wird Schwarz separat beurteilt.The dried coatings or lines are cxi means of the ink jet printers Hewlett-Packard Deskjet ® 870, 970 cxi and Epson Photo stylu ® sample printed 750th All three inkjet printers have the original printing inks of the printer manufacturers, which - except for black - are based on water-soluble dyes. The black ink is manufactured on a color pigment basis and usually behaves differently than the colored inks; therefore, black is judged separately.
Das selbst entworfene Testbild ist so aufgebaut, dass folgende Eigenschaften getestet werden können:
- I Folienglanz, Papierglanz Pigmentbindekraft (bei Anwesenheit von Pigment) Adhäsionskraft mittels Tesatest (nur Folie; bei Abwesenheit von Pigment)
- II Intensität der Farben im vollflächigen Druck Homogenität der Farben im vollflächigen Druck Druckschärfe der Farben Ineinanderlaufen der Farben (bleeding) Druckfarbenglanz der Farben Trocknungsgeschwindigkeit der Farben Wasserfestigkeit der Farben
- III Intensität des Schwarzes im vollflächigen Druck Homogenität des Schwarzes im vollflächigen Druck Druckschärfe des Schwarzes Ineinanderlaufen des Schwarzes und der Farben (bleeding) Druckfarbenglanz des Schwarzes Trocknungsgeschwindigkeit des Schwarzes Wasserfestigkeit des Schwarzes
- I Film gloss, paper gloss Pigment binding force (in the presence of pigment) Adhesive strength by means of Tesatest (foil only, in the absence of pigment)
- II Intensity of colors in full-surface printing Homogeneity of colors in full-surface printing Sharpness of colors Coloring of colors (bleeding) Ink gloss of colors Color drying rate Water resistance of colors
- III Intensity of black in full-surface printing Homogeneity of black in full-surface printing Sharpness of black Blending of black and colors (bleeding) Ink gloss of black Drying speed of black Water resistance of black
Das Testbild enthält schmale, nebeneinanderliegende Streifen der Grundfarben und des Schwarzes, welche in Druckrichtung angeordnet waren. Zur Ermittlung der Trocknungsgeschwindigkeit wird mit einem Wattestäbchen, direkt nachdem die Streifen aus dem Drucker erscheinen, in regelmäßigen Zeitabständen die Tintentrocknung geprüft und die Zeit bis zu ihrer Trocknung gemessen.The Test image contains narrow, juxtaposed strips of primary colors and of Black, which were arranged in the printing direction. For investigation The drying rate is using a cotton swab, directly After the streaks appear from the printer, the ink drying periodically checked and measured the time to its drying.
Die Pigmentbindekraft mit Silica wird durch kräftigen Abrieb mit dem Finger getestet und benotet. Die Adhäsionskraft wird mit durch Abriss eines aufgepressten Tesastreifens getestet.The Pigment binding force with silica is achieved by vigorous rubbing with the finger tested and graded. The adhesion is tested by demolishing a pressed-on Tesastreifens.
Um eine gute Wasserfestigkeit des Tintenstrahldruckes zu erreichen, ist es notwendig, die Formulierung speziell zu variieren; sie wird daher nicht immer getestet. Für den Wasserfestigkeitstest werden mit Farbe und Schwarz bedruckte Papier- oder Folienstücke in Wasser gelegt und die Zeit bis zum massiven Wasserangriff gemessen.Around to achieve a good water resistance of the inkjet printing, it is necessary to vary the formulation specifically; she will therefore not always tested. For The water resistance test is printed with color and black Paper or foil pieces put into water and measured the time until the massive water attack.
Alle nicht ausdrücklich erwähnten Eigenschaften der obigen Liste werden durch Vergleich untereinander visuell beurteilt. Die visuelle Beurteilung hat beim Durchsatz großer Mengen von Probeausdrucken gegenüber der Messmethodik den Vorteil, dass sie schneller ist, dass man sich die aufwendige Bestimmung der Fehlerbreite von Messgeräten sparen kann und dass man unerwartete, messtechnisch schwer erfassbare Fehler im Druck wie z. B. das schlechte Benetzen, das Bronzieren oder das Krakelieren sofort sieht und richtig einordnen kann.All not expressly mentioned Properties of the above list are by comparison with each other assessed visually. The visual assessment has the throughput of large quantities from trial prints opposite The measurement methodology has the advantage that it is faster that you can Save the time-consuming determination of the error width of measuring instruments and that one can expect unexpected, metrologically elusive errors in the Pressure such as As the bad wetting, bronzing or Krakelieren sees immediately and can arrange correctly.
Sowohl die Messwerte als auch die visuellen Beurteilungen werden benotet. Das Notenschema ist – gemäß dem Schulnotensystem – wie folgt:Either the measured values as well as the visual assessments are graded. The grading scheme is - according to the school grading system - as follows:
Tabelle 1: Bewertungsschema Table 1: Evaluation scheme
A. Nicht-pigmenthaltige tintenstrahlbedruckbare Beschichtungen auf FolieA. Non-pigmented ink jet printable coatings on foil
Es werden folgende erfindungsgemäßen Beispiele B1 bis B5 und Vergleichsbeispiele VB1 bis VB3, welche durch Umsetzung der angegebenen Komponenten erhältlich sind, untersucht (Angaben in Gewichts%):It be the following examples of the invention B1 to B5 and Comparative Examples VB1 to VB3, which by reaction the specified components available are examined (data in% by weight):
Tabelle 2: untersuchte Polyvinylalkohole und Polyvinylacetale Table 2: investigated polyvinyl alcohols and polyvinyl acetals
Die eingesetzten Polyvinylalkohole lassen sich wie folgt charakterisieren:The used polyvinyl alcohols can be characterized as follows:
Tabelle 3: Charakterisierung der Polyvinylalkohole Table 3: Characterization of polyvinyl alcohols
4–5 g/m2 der i n Tabelle 1 aufgeführten Polymere werden mittels Rakelgerät auf o-PET Folie aufgebracht und getrocknet. Es werden keine weiteren Additive hinzugesetzt. Die Ergebnisse nach Bedrucken mit einem Epson Stylus® Photo 750 werden in Tabelle 4a, 4b und 4c zusammengefasst.4-5 g / m 2 of the polymers listed in Table 1 are applied by doctor blade on o-PET film and dried. No further additives are added. The results after printing with an Epson Stylus® Photo 750 are summarized in Tables 4a, 4b and 4c.
Tabelle 4a: Druckergebnisse (allgemein) Table 4a: Printing results (general)
Tabelle 4b: Druckergebnisse (Farbdruck) Table 4b: Printing results (color printing)
Tabelle 4c: Druckergebnisse (Schwarz) Table 4c: Printing results (black)
B Nicht-pigmenthaltige tintenstrahlbedruckbare Beschichtungen auf PapierB Non-pigmented inkjet printable coatings on paper
Es werden folgende erfindungsgemäßen Beispiele B6 und Vergleichsbeispiele VB4 bis VB7, welche durch Umsetzung der angegebenen Komponenten erhältlich sind, untersucht (Angaben in Gewichts%):It be the following examples of the invention B6 and Comparative Examples VB4 to VB7, which by reaction of the specified components available are examined (data in% by weight):
Tabelle 5: untersuchte Polyvinylalkohole und Polyvinylacetele Table 5: investigated polyvinyl alcohols and polyvinyl acetel
Die eingesetzten Polyvinylalkohole lassen sich wie folgt charakterisieren:The used polyvinyl alcohols can be characterized as follows:
Tabelle 6: Charakterisierung der Polyvinylalkohole Table 6: Characterization of polyvinyl alcohols
100 Gewichtsteile (trocken) der Polymere aus Tabelle 5 werden mit jeweils einem Gewichtsteil (trocken)Polydiallyl-Dimethylammoniumchlorid, abgemischt und a) 2 g/m2 bzw. b) 6 g/m2 auf St reichrohpapier aufgerakelt. Danach werden die Papiere getrocknet, geglättet und bei 23°C und 50% relativer Feuchte konditioniert. Die Ergebnisse nach Bedrucken mit einem Hewlett-Packard Deskjet® 870 cxi werden in Tabelle 7a, 7b, 7c und 7d zusammengefasst. Tabelle 7a: Druckergebnisse (Farbdruck; 2 g/m2) Tabelle 7b: Druckergebnisse (Schwarz; 2 g/m2) Tabelle 7c: Druckergebnisse (Farbdruck; 6 g/m2) Tabelle 7d: Druckergebnisse (Schwarz; 6 g/m2) C. Silica-enthaltende tintenstrahlbedruckbare Striche auf Folie werden hergestellt. Es werden folgende erfindungsgemäßen Beispiele B7 bis B10 und Vergleichsbeispiele VB8 bis VB11, welche durch Umsetzung der angegebenen Komponenten erhältlich sind, untersucht (Angaben in Gewichts%):100 parts by weight (dry) of the polymers from Table 5 are mixed with in each case one part by weight (dry) of polydiallyl-dimethylammonium chloride, and a) 2 g / m 2 or b) 6 g / m 2 are spread on base paper. Thereafter, the papers are dried, smoothed and conditioned at 23 ° C and 50% relative humidity. The results after printing on a Hewlett-Packard Deskjet ® 870 cxi are summarized in Table 7a, 7b, 7c and 7d. Table 7a: Printing results (color printing, 2 g / m 2 ) Table 7b: Printing results (black, 2 g / m 2 ) Table 7c: Printing results (color printing, 6 g / m 2 ) Table 7d: Printing results (black, 6 g / m 2 ) C. Silica-containing inkjet printable lines on foil are produced. The following Examples B7 to B10 according to the invention and Comparative Examples VB8 to VB11, which are obtainable by reacting the specified components, are investigated (data in% by weight):
Tabelle 8: untersuchte Polyvinylacetale Table 8: investigated polyvinyl acetals
Die eingesetzten Polyvinylalkohole lassen sich wie folgt charakterisieren:The used polyvinyl alcohols can be characterized as follows:
Tabelle 9: Charakterisierung der Polyvinylalkohole Table 9: Characterization of polyvinyl alcohols
6 g/m2 der Streichfarbe n, welche mit den in Tabelle 8 aufgeführten Polymeren entsprechend der o. a. Richtrezeptur versetzt werden, werden mittels Rakelgerät auf o-PET Folien aufgebracht und getrocknet: Die Ergebnisse nach Bedrucken mit einem Hewlett Packard Deskjet® 970 cxi werden in den Tabellen 10a, 10b und 10c zusammengefasst.6 g / m 2 of the coating color n which are added to those listed in Table 8, polymers corresponding to the above starting formulation, be applied by means of doctor blade unit on o-PET films and dried: The results after printing with a Hewlett Packard Deskjet ® 970 cxi be in Tables 10a, 10b and 10c summarized.
Tabelle 10a: Druckergebnisse (allgemein) Table 10a: Printing results (general)
Tabelle 10b: Druckergebnisse (Farbdruck) Table 10b: Printing results (color printing)
Tabelle 10c: Druckergebnisse (Schwarz) Table 10c: Printing results (black)
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