DE1208173B

DE1208173B - Verfahren zum Beschichten von Papier

Info

Publication number: DE1208173B
Application number: DES57510A
Authority: DE
Inventors: John Wilson Smith
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Mead Corp
Priority date: 1957-03-25
Filing date: 1958-03-24
Publication date: 1965-12-30
Also published as: US2950214A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

D21h

Deutsche Kl.: 55 f -15/20

Nummer: 1208173

Aktenzeichen: S57510VIb/55f

Amneldetag: 24. März 1958

Auslegetag: 30. Dezember 1965

Die bekannten Pigmentbindemittel für gußbeschichtetes Papier haben den Nachteil, daß sie ein Festkleben der Überzugsoberfläche und kein vollständiges Loslösen von der Fertigungsoberfläche verursachen, wodurch Oberflächenfehler im fertigen Papierprodukt bewirkt oder das Arbeiten vollständig verhindert wird. Zur Abhilfe sind Mittel zum Ablösen vorgeschlagen worden, wie z. B. ein Film aus öligem Material, den man auf eine Chrom-Gußtrommel vor und/oder während der Zeit aufbringt, in der das be- ίο schichtete Blatt in Berührung mit der Gußtrommel ist. Die Wirkungsweise des öligen Materials auf einer Chrom-Gußtrommel ist jedoch notwendigerweise von der ständigen Anwesenheit der benötigten Menge auf der Trommel abhängig. Dies muß von einem Facharbeiter überwacht werden, der das fertige Papier, wenn es die Chromtrommel verläßt, sorgfältig beobachten und die Menge des flüssigen öligen Materials auf der Chromtrommel und/oder in der Überzugsfarbe erhöhen oder vermindern muß, um eine entsprechende Freigabe des beschichteten Papiers von der Chrom-Gußoberfläche zu erreichen.

Keiner dieser Versuche zur Herstellung des gewünschten gußbeschichteten Papiers hat sich als wirklich befriedigend erwiesen. Nunmehr ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von mit Gußmasse mit Mineralstoffen beschichtetem Papier mit hervorragenden Eigenschaften entwickelt worden, das die Nachteile der früheren Verfahren nicht hat.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von Papier mit einer wäßrigen, mineralstoff- und bindemittelhaltigen Beschichtungsmasse durch Fixieren der frischen Schicht in einem koagulierend wirkenden Nachbehandlungsbad, das diese Nachteile nicht hat und das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Bindemittel in an sich bekannter Weise Kasein, Sojaprotein oder α-Protein, gegebenenfalls in Mischung mit Latex, eingesetzt wird und das Nachbehandlungsbad die an sich als Fällungsmittel hierfür bekannten zwei- bzw. dreiwertigen Metallkationen enthält und daß das so frisch hergestellte Gel ohne weitere Zwischenbehandlung in Kontakt mit einer an sich bekannten polierten Fertigungswalze auf Hochglanz gebracht wird.

Als Koagulationsmittel können Calcium-, Zink-, Barium-, Blei- oder Aluminiumsalze der Ameisen-, Essig-, Zitronen-, Wein-, Milch-, Chlorwasserstoff- oder Schwefelsäure verwendet werden.

Die Koagulation wird zweckmäßig bei einem Gesamtfeststoffgehalt zwischen etwa 45 und 65 Gewichtsprozent und einem Klebstoffgehalt zwischen Verfahren zum Beschichten von Papier

Anmelder:

The Mead Corporation, Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. A. Ullrich

und Dipl.-Chem. Dr. T. Ullrich, Patentanwälte,

Heidelberg, Poststr. 30

Als Erfinder benannt:

John Wilson Smith, Chillicothe, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. März 1957 (648 227)

etwa 12 und 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt der flüssigen kolloidalen Beschichtungsmasse, auf der Papierbahn durchgeführt.

Die Papierbahn wird gemäß der Erfindung mit der wäßrigen, gefärbten Überzugsmasse überzogen, und daran anschließend wird die Bahn mit dem Überzug durch ein Koagulationsmittelbad geführt. Hierdurch wird der Binde- oder Klebmittelbestandteil des frisch aufgebrachten Überzugs ohne wesentliche Trocknung durch das Koagulationsmittel in ein Gel übergeführt; gemäß der Erfindung wird das Koagulationsmittel aber nur so angewandt, daß eine Verzerrung des Überzugfilms verhindert wird. Nach einer im wesentlichen vollständigen Gelierung des Pigmentbindemittels wird der Überzug über eine Preßwalze geführt und auf eine Gußoberfläche, wie z. B. eine Methyl-Siliconharz-Gußoberfläche, übertragen, die chemisch an eine Metallunterlage gebunden ist. Während sich eine kleine Menge der Koagulationsmittellösung in einer Lache an der Berührungsstelle zwischen der Preßwalze und der Gußoberfläche ansammeln kann, enthält diese Lache keine suspendierten Teilchen, und wegen des gelierten Zustands des Überzugs gelangen keine Teilchen des Überzugs in die Lache der Koagulationsmittelmischung.

Die erfindungsgemäßen Papiere zeichnen sich durch ungewöhnlich große Klarheit und Undurchsichtigkeit und hohen Glanz aus. Sie haben eine erhöhte Affinität für Druckfarben. Das Verfahren kann kontinuierlich

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mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Das Es wurde gefunden, daß das dargestellte Walzenschnelle Freigeben des Überzugs von der Gußober- system besonders geeignet ist, um aus der Wanne mit fläche erleichtert seine Durchführung. Oberflächen- dem Überzugsmaterial oder der sogenannten Überfehler auf dem Papier werden vermindert. Das Auf- zugsfarbe zwischen den Walzen 15 und 24 eine genau treten von Randperlen, die den früheren Verfahren 5 bestimmte Menge des Überzugsmaterials zu übertragen, anhaften, wird vermieden. Bei Überzugsfarben.mit einem hohen Feststoffgehalt

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durch- in der Größenordnung von ungefähr 65 % Festteilchen, führung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar- die in normalem Zustand im wesentlichen kein Fließgestellt: vermögen haben, bewirkt diese Vorrichtung mit den

Die zu beschichtende Papierbahn wird von einer io unter beträchtlichen Drücken stehenden Walzen und Walze 10 mit einem geeigneten Papiervorrat abgezogen mit der Walze 24, die sich mit der 0,1- bis 0,5fachen und die Bahn 11 über die Walzen 12 und 13 durch die Geschwindigkeit der Auftragwalze 15 dreht, die sich Vorrichtung in die Zone geleitet, in der der Färb- wiederum mit der 1,38- bis 3fachen Geschwindigkeit überzug aufgebracht wird. In dieser Ausführungsform der Papierbahn 11 bewegt, eine große zeitweilige geht die Bahn durch den Spalt der Überzugsauftrag- 15 Änderung des normalen Zustands der Überzugsmasse, walzen 14, 15, auf denen sich eine vorher bestimmte indem sie kein Fließvermögen besitzt, in einen leicht Menge der Überzugssuspension befindet, die mit ge- flüssigen Zustand, so daß ihre Menge und allgemeine nügender Gleichmäßigkeit über die Bahnoberfläche Verteilung genau bestimmt werden kann. Die Überverteilt wird, um das gewünschte Gewicht des Über- zugsmasse, die in einer bestimmten Menge durch den zugsmaterials pro Flächeneinheit auf der Bahn zu 20 Spalt der Walzen 15, 24 geht, wird von der Oberfläche geben. der Walze 15 mitgenommen, wenn diese auf die Papier-

Das frisch beschichtete Papier wird ohne wesent- bahn zuläuft, um die gewünschte Menge an Überliche Trocknung, mit der Schichtseite nach außen, um zugsmaterial entsprechend dem vorbestimmten Überdie Walze 16 herumgeführt, die in die !Coagulations- zugsgewicht zu übertragen, und sie befindet sich in mittellösung oder das Koagulationsmittelbad in einem 25 einem solchen flüssigen Zustand, daß die Farbe all-Bottich 17 eintaucht. Wie dargestellt, wird das be- gemein über die Oberfläche der Walze 15 verteilt schichtete Papier in das Koagulationsmittelbad hinein- wird, wenn sie auf das Papier und den Auftragspalt und wieder herausgeführt, so daß das Koagulations- der Walzen 14, 15 zuläuft. Bei einem solchen Fließmittel nur die beschichtete Oberfläche der Papierbahn vermögen und einer solchen Verteilung, bei der die berührt und mit dem Überzug von dieser Zeit an 30 Walze 15 sich in entgegengesetzter Richtung zur Laufreaktiv ist, da das Überzugsmaterial zuerst in Be- richtung dreht, wenn sie mit der Papierbahn in Berührung mit dem Koagulationsmittel gebracht worden rührung kommt, wird eine fast einheitliche Schicht ist, bis eine im wesentlichen vollständige Gelierung bzw. Film aus Überzugsmaterial auf die Bahn überdes klebenden Überzugs bewirkt ist. Auf diese Weise tragen, die eine beträchtliche und unerwartete Glätte wird eine Verzerrung des Überzugsfilms verhindert, 35 aufweist. Die gewöhnlich benutzten Überzugsstoffe und nach der Gelierung wird das beschichtete Papier 11 enthalten eine wesentliche Menge an Klebstoff, wie durch eine Preßwalze 18 durch den Spalz 19 auf eine z. B. Kasein. Durch das hier beschriebene besondere Fertigungswalze 20 übertragen, die eine glatte polierte Walzensystem wird die Überzugsfarbe sowohl vor Methylsilicon-Gußoberfläche besitzt. Die glatte Silicon- dem Passieren des Auftragspalts der Walzen 14, 15 oberfläche der erhitzten Walze 20 steht in Berührung 40 als auch im Spalt selbst genügend durchgearbeitet mit dem stabilisierten, aber formbaren Überzug, bis durch die gleichsinnige Drehung der Walze 15, so daß sich dieser spontan von der Siliconoberfläche loslöst, sogar Überzugsfarben mit hohem Feststoffgehalt nachdem er im wesentlichen vollständig trocken ist. genügend flüssig gemacht werden, um das gewünschte Danach erfolgt die Weiterführung durch die Spann- genaue Uberzugsgewicht und die gleichmäßige Verwalze 21. Das getrocknete, beschichtete Papier wird 45 teilung des Films auf der Oberfläche der Papierbahn dann auf eine Auf wickelwalze 22 gerollt. zu gewährleisten. Darüber hinaus erwies sich diese

Die Überzugsfarbe wird durch ein Beschickungsrohr Vorrichtung auch bei der Verwendung von Farben oder ein anderes geeignetes Mittel zu einer oder mit etwas geringerem Gehalt an Feststoffen mit stark mehreren Entladungsröhren oder Düsen zugeführt, verminderter Viskosität und entsprechend stärkerem wie es schematisch bei 23 dargestellt ist, und in den 50 Fließvermögen als sehr befriedigend im Auftragen Spalt zwischen den Walzen 15 und 24, die die an- der gewünschten Menge des Uberzugsmaterials und gegebene Drehrichtung haben. Die Farbe bildet bei ihrer gleichmäßigen Verteilung auf der Papierbahn 25 eine Stauung. Ein Schieber 26 dient dazu, die und Hinterlassen einer Oberfläche, die genügend glatt Stauung an dem vorgenannten Spalt zwischen den ist, so daß sie darauf koaguliert und auf einer Ferti-Walzen 15 und 24 zu halten. Es können auch andere 55 gungsfläche getrocknet werden kann, um das ergeeignete Schabevorrichtungen dazu verwendet wer- wünschte hochglanzbeschichtete Papier zu erhalten, den. Die Farbe von der Stauungsstelle 25 kann vor- Im letzteren Fall arbeiten die Walzen 15, 24 vorzugszugsweise an beiden Enden des Spaltes überfließen weise bei einem niederen Druck,
und wird wieder zurückgeführt. Ein solches Über- Unter nochmaliger Bezugnahme auf die dargestellten fließen aus der Stauung bewirkt die Entfernung 60 Überzugsvorrichtungen werden sehr befriedigende gröberer Teilchen oder Körner, die sich sonst in der Ergebnisse erhalten, wenn die Walzen 14 und 15 mit Stauung ansammeln würden. Gummi belegt sind, wobei die Walze 14 einen Plasti-

Die Walze 24 steht in Berührung mit der Auftrag- zitätsmesserwert von ungefähr 136 P & J (0,33-cm

walze 15 und ermöglicht die Abmessung einer be- Kugel) und die Walze 15 einen entsprechenden Wert

stimmten Menge gleichmäßig verteilten Überzugs- 65 von ungefähr 112 P & J besitzt. Der Druck zwischen

materials, das andererseits von der Walze 15 auf die den Walzen 14 und 15 kann während des Arbeits-

sich bewegende Papierbahn übertragen wird, wenn ganges variiert werden. In diesem Fall war die Walze 24

diese durch den Spalt der Auftragwalzen 14, 15 geht. eine Stonite-Walze mit harter Oberfläche. Die Walzen

18 und 21 besaßen Plastizitätsmesserwerte von 65 und 32 P & J, während die Walze 20 aus Metall bestand und eine glatte polierte Methylsilicon-Gußfläche besaß. Die Walze 16 bestand aus einem korrosionsfesten Material, wie z. B. aus rostfreiem Stahl. Es wurde jedoch gefunden, daß die Walzen 14,15 und 16 zweckmäßig mit einem geschmeidigen Oberflächenmaterial ausgerüstet sind, d.h., es handelt sich um gummiüberzogene Walzen mit einem Plastizitätsmesserwert in der Größenordnung von 80 bis 140 P & J. Wenn eine oder mehrere dieser Walzen eine harte Oberfläche besitzen, d. h. beispielsweise aus Metall, Stonite oder einem ähnlichen Stoff, dann muß die angrenzende Walze zweckmäßig mit einer geschmeidigen Oberfläche versehen sein. Die folgende Kombination des Walzenmechanismus zum Überziehen von Papieren arbeitet wirtschaftlich; sie dient aber lediglich zur Erläuterung der Erfindung und soll sie in keiner Weise •beschränken.

(D

Art der Walzenkombination
(2) I (3) I (4)

(5)

Metall

112P&J

Metall

140P & J

Metall

112P&J

136P&J

112P&J

Metall

80P & J
130P&J
112P&J

140P&J ^a5

Stonite

112P&J

Alle Plastizitätsmesserwerte wurden mit einer 0,33-cm-P & J-Kugel ermittelt.

Der Arbeitsdruck zwischen den Walzen 18 und 20 kann hierbei in einem größeren Bereich variiert werden. Es wurde in diesem Zusammenhang gefunden, daß die obere Druckgrenze durch die Festigkeit oder Zähigkeit des gelatinierten Überzugs bestimmt wird. Der Druck zwischen den Walzen 18 und 20 kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, solange ein genügender Druck vorhanden ist, um eine innige Berührung zwischen der Uberzugsfläche und der Gußfläche zu sichern.

Es können verschiedene Überzugsstoffe bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt werden, wie sich aus den nachstehend aufgeführten Mischungen ergibt, in denen das Überzugsmaterial allgemein einen mineralischen Stoff und einen Klebstoff in wäßrigem Medium enthält. Der Klebstoffgehalt und der Gesamtgehalt an Feststoffteilchen in den Überzugsstoffen, die zur Verwendung kommen, beeinflussen den endgültigen Hochglanz des beschichteten Papiers. Für besondere Zwecke können der Klebstoffgehalt und der Gehalt an Feststoffen mitentscheidend sein. Es wurde z. B. gefunden, daß der zweckmäßige Bereich des Klebstoffgehalts sich in der Größenordnung von 12 bis 20 % bewegt, obgleich mehr oder weniger Klebstoff verwendet werden kann, wenn es der besondere Verwendungszweck des Hochglanzpapierproduktes erfordert. Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Stärke als Zusatz im Klebstoff ein größerer Gesamtklebstoffgehalt erforderlich, als wenn keine Stärke verwendet wird. Im allgemeinen ist ein höherer Klebstoffgehalt erforderlich bei der Herstellung von Papieren für den Offsetdruck, während ein niedrigerer Gehalt zweckmäßig ist für den Buchdruck.

Eine Farbstoffmischung der folgenden Zusammensetzung, wobei sich die Teile auf das Trockengewicht beziehen, hat sich bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als befriedigend erwiesen:

B ei sp i el 1

Gewichtsteile

Ton 42,0

Calciumcarbonat 42,0

Kasein 12,0

Kaustische Soda 0,72

Natriumpyrophosphat 0,75

Calciumstearat 0,5

Butadienstyrol-Latex (Dow 512-R,

Copolymer 30: 70) 6,0

Diisobutylphenoxyäthoxyäthyl-dimethylbenzylammoniumchlorid-monohydrat (Hyamine 1622, Rohm & Haas Co.) ... 0,05

Eine solche Farbe zeigt befriedigende Ergebnisse bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung, wenn sie mit Wasser gemischt wird und einen Gehalt an Feststoffen von nahezu 50,5 % besitzt.

Die folgenden Beispiele von Farbzusammensetzungen, die besonders geeignet sind, dienen zum Zwecke der Erläuterung, sollen aber die Erfindung nicht beschränken. Die Gewichtsteile dieser Zusammensetzungen beziehen sich auf das trockene Material.

Beispiel 2

Gewichtsteile

Ton 42,0

Calciumcarbonat 42,0

Sojaprotein (raffiniert) 12,0

Ammoniak (26° Be) 1,44

Latex (Dow 512-R) 4,0

Natriumpyrophosphat 0,75

Calciumstearat 0,5

Hyamine 1622 (s. Beispiel 1) 0,05

Beispiel 3

Ton 38,0

Calciumcarbonat .. 41,0

Atlasweiß 5,0

«-Protein 12,0

Ammoniak (26° Be) 1,44

Latex (Dow 512-R) 4,0

Natriumpyrophosphat 0,75

Calciumstearat 0,05

Lignasan 0,05

Beispiel 4

Ton 51,0

Calciumcarbonat 30,0

«-Protein 18,0

Dicyandiamid 4,5

Ammoniak (26° Be) 2,16

Natriumpyrophosphat 0,75

Calciumstearat 0,5

Lignasan 0,05

Beispiel 5

Gewichtsteile

Calciumcarbonat 84,0

«-Protein 12,0

Ammoniak (26° Be) 2,16

Latex (Dow 512-R) 4,0

Natriumpyrophosphat 0,75

Calciumstearat 0,5

Hyamine 1622 (s. Beispiel 1) 0,05

Beispiel 6

Ton 81,0

Sojaprotein (raffiniert) 12,0

Dicyandiamid 4,5

Ammoniak (26° Be) 1,8

Natriumpyrophosphat 0,75

Sulfonierter Talg 1,0

Calciumstearat 0,5

Latex (Dow 512-R) 7,0

Hyamine 1622 (s. Beispiel 1) 0,1

lationsmittel und der Überzugsmasse nach Beispiel 6 angeführt ist:

Durch Verwendung der Überzugsmasse gemäß Beispiel 1 wurden aus der Bahn 11, wie in der Zeichnung gezeigt, besonders befriedigende, mit einer Hochglanzschicht überzogene Papiere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Während die Überzugsschicht noch genügend beweglich oder formbar ist, wird die Bahn, die beschichtete Seite nach außen gekehrt, fest um die Walze 16 herumgeführt, wie dargestellt, wobei das beschichtete Papier durch das Koagulationsmittelbad geht; dabei wird gleichzeitig das Gelieren der Klebstoffkomponente der Überzugsmasse eingeleitet. Die Walze 16 befindet sich in einem solchen Abstand vom Spalt 19, daß eine im wesentlichen vollständige Gelierung von dem Zeitpunkt an erfolgt, an dem die Schicht auf der Bahn mit dem Koagulationsmittel behandelt worden ist, bis sie von der Druckwalze 18 aufgenommen und zu der erhitzten Siliconharz-Fertigungswalze 20 geführt wird. In diesem Augenblick befindet sich die Überzugsschicht nach der Koagulation, aber vor dem Guß, in einem nicht klebenden, zähen, aber verformbaren Gelzustand. Das erhaltene, mit einer Gußschicht versehene Papier hat einen Glanz, der, nach Bausch und L ο m b gemessen, 86,0 beträgt, und hat keine megaskopischen Oberflächenfehler, wie man sie sonst häufig in Papier mit gegossenen Oberflächen findet. Dieses Papier hat auch eine erhöhte Affinität für Druckfarben im Vergleich zu anderen mit Gußoberfläche versehenen Papieren, die nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.

Sogar bei Verwendung billigerer Pigmente in den Farbmischungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde gefunden, daß diese mit einer Gußoberfläche überzogenen Papiere eine unerwartet hohe Klarheit und Undurchsichtigkeit aufweisen. Hierbei wird auf die nachstehende Tabelle Bezug genommen, in der die kennzeichnende Zunahme an Klarheits- und Undurchsichtigkeitswerten von mit Gußoberflächenschicht versehenen Papieren nach dem vorliegenden Verfahren unter Verwendung der aufgeführten Koagu-Verwendetes

Koagulationsmittel

(alle Lösungen

enthalten

10 Gewichtsprozent
an Feststoffen)

Klarheit

(General

Electric

Reflexionsmesser)

nicht

Aluminiumsulfat ..

Zinksulfat

Magnesiumchlorid

Calciumchlorid

Zinkchlorid

Bariumchlorid

Bleiacetat

Zinkacetat

koaguliert

80,0
80,2
79,7
79,7
80,0
80,5
80,1
81,8

koaguliert

78,0 78,3 78,8 78,8 79,0 77,7 77,6 78,2

Undurchsichtigkeit

(Bausch & Lomb TAPPI) nicht

koaguliert

97,0 97,5 97,0 97,7 97,3 97,0 97,0 97,3

koaguliert

96,0 96,2 96,3 96,3 96,1 96,8 96,2 96,2

Die Klarheit wird durch Messung des Reflexionsgrades des Lichts auf der Papieroberfläche mit einem Reflexionsmesser (General Electric Reflexionsmesser) bestimmt.

In ähnlicher Weise zeigt die nachfolgende Tabelle, daß die unerwartete Verbesserung sowohl hinsichtlich der Klarheit als auch der Undurchsichtigkeit verhältnismäßig unempfindlich ist gegen die Konzentration der Koagulationsmittellösung bei der praktischen Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der Hochglanzpapiere bei Benutzung der Überzugsmasse gemäß Beispiel 6 und bei Behandlung mit verschiedenen Zinkacetatkonzentrationen:

	Klarheit	nicht koaguliert	Undurchsichtigkeit	&Lomb	nicht koaguliert
Gewichts	(General Electric	75,0	(Bausch	TAPPD	95,5
prozent	Reflexionsmesser)	75,9	koaguliert	96,0
Zinkacetat 40	koaguliert	75,4	96,9	95,6
10,0	79,3	75,6	97,3	96,1
7,5	80,1	75,7	97,0	96,0
5,0	80,0	97,1
⁴⁵ 4,0	79,7	96,9
2,5	79,8

Die Zähigkeit des Gels wird zweckmäßig so ein-

gestellt, daß der Überzug plastisch genug ist, um sich unter dem am Gußspalt 19 angewandten Druck zu verformen, doch zäh genug, so daß absolut keine Überzugsmasse an diesem Spalt entfernt wird. Es wurde gefunden, daß eine besondere Gelfestigkeit durch die Wahl des Elektrolyten aus der Gruppe der zweckmäßigen Koagulationsmittel, durch Variieren der Temperatur des Koagulationsmittelbades und der Konzentration erreicht werden kann und durch die Änderung des Zeitintervalls, in dem die Überzugsschicht der Reaktion des Koagulationsmittels vor dem Guß ausgesetzt wird. Die Wahl des Koagulationsmittels hängt von dem besonderen zur Verwendung kommenden Klebstoff in der Überzugsschicht ab; es soll aber ein farbloser wasserlöslicher Elektrolyt sein,

6s der weder eine starke Säure noch ein starkes Alkali darstellt. Wie bereits erwähnt, können diese Faktoren innerhalb weiter Grenzen variiert werden, ohne die Durchführung des Verfahrens entscheidend zu be-

einflussen. Bei Verwendung von Stärke allein ist es schwierig, ein genügend festes Gel zu erhalten, das dem Gußverfahren widersteht. Wenn Kasein, Sojaprotein, synthetischer Kautschuklatex und ähnliche Stoffe oder ihre Mischungen als Klebstoff verwendet werden oder wenn diese mit weniger als der gleichen Menge Stärke gemischt werden, ist es am besten, lösliche Salze der polyvalenten Metalle und schwachen organischen Säuren dazu zu verwenden. Die Acetate oder Formiate des Calciums, Zinks, Bariums, Bleis ισ und Aluminiums sind zweckmäßige Koagulationsmittel, weil sie entsprechend wirken, um die gewünschten Effekte zu erzielen und doch nicht den pH-Wert des fertigen Papiers in zu großem Maße herabzusetzen. Es werden die Sulfate, Chloride und anderen stark sauren Salze dieser Metalle dann verwendet, wenn ein saurer pH-Wert im Papier nicht unangenehm ist oder wenn ein stark alkalischer Mineralstoff, wie z. B. Atlasweiß, in der Überzugsfarbe in einer solchen Menge angewandt wird, die so ausreicht, um die Restsäure des Koagulationsmittels zu neutralisieren.

Im allgemeinen wurde gefunden, daß wasserlösliche Verbindungen aus der Gruppe der Calcium-, Zink-, Barium-, Blei-, Magnesium-, Cadmium- oder Aluminiumsalze der Ameisen-, Essig-, Zitronen-, Wein-, Milch-, Chlorwasserstoff- und Schwefelsäure geeignete Koagulationsmittel im Sinne der Erfindung darstellen. Darüber hinaus können unter gewissen Bedingungen freie organische Säuren, wie Milchsäure, als wirksame Koagulationsmittel in Frage kommen. Die Konzentration des Koagulationsmittels kann natürlich variiert werden, um seine spezifische Aktivität, die Temperatur des Koagulationsmittelbades und die Arbeitsgeschwindigkeit auszugleichen.

Die aktiveren Koagulationsmittel erzeugen die größte optische Verbesserung im Fertigprodukt. Koagulationsmittelkonzentrationen von etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent in Wasser sind zweckmäßig; der zweckmäßige Bereich liegt zwischen etwa 3 und 7%. Die Gelieraktivität steigt mit der Konzentration des Koagulationsmittels, und darüber hinaus vergrößert sich eine solche Aktivität auch mit der Temperatur des Koagulationsmittelbades. Es wurde jedoch gefunden, daß die erforderliche Badtemperatur zwischen etwa 1 und etwa 9O⁰C liegen kann, nämlich solange die Überzugsschicht nach dem Koagulationsbad und gerade vor der Gußtrommel sich in einer nichtklebenden, zähen, aber verformbaren Gelform befindet. Zur Erreichung eines solchen Gelzustandes beträgt die Zeitspanne, in der die Überzugsmasse dem Koagulationsmittel ausgesetzt wird, zweckmäßig ungefähr 0,5 bis 5 oder mehr Sekunden, d. h., es ist darunter der Zeitintervall zu verstehen, der zum Wegführen der behandelten Schicht aus dem Koagulationsmittelbad 17 zum Spalt 19 notwendig ist.

Die Oberflächentemperatur der Gußtrommel 20 liegt während der Trockenperiode zur Herstellung des gußbeschichteten Papiers mit ungewöhnlich starker Klarheit und Undurchsichtigkeit und einem hohen Glanz gemäß der Erfindung zweckmäßig zwischen etwa 80 und 100⁰C, obgleich die Temperaturen zwischen etwa 65 und etwa 105⁰C liegen können, ohne daß sich irgendwelche schädliche Auswirkungen bemerkbar machen. Es wurde gefunden, daß die Temperaturen im Bereich von etwa 90 bis 100⁰C am vorteilhaftesten sind, wenn aktivere Koagulationsmittel angewandt werden.

Nachdem die Papierbahn 11, deren Überzugsschicht durch Koagulation geliert wurde, mit der Trommel 20 in Berührung gehalten wird bis zur Trocknung, wird das Papier leicht durch die Walze 21 von der Trommel 20 abgezogen. Wie auseinandergesetzt, hat die Trommel 20 zweckmäßig eine Siliconharzoberfläche. Es wurde aber gefunden, daß für einige Verfahren gemäß der Erfindung eine gewöhnliche Metalltrommel, wie z. B. eine mit einer Chromoberfläche überzogene Trommel, verwendet werden kann und daß man eine befriedigende Loslösung der Überzugsschicht damit erreicht. Wahrscheinlich wird die Überzugsschicht in ihrem gelierten Zustand rechtzeitig so stabilisiert, daß sie sich vollständig von der glatten, sauberen Oberfläche der Trommel trennt und leicht von dieser durch die Walze 21 weggeführt werden kann.

Wie vorerwähnt, kann sich ein geringer Betrag der Koagulationslösung am Spalt zwischen der Druckwalze 18 und der Gußtrommel 20 stauen. Während gefunden wurde, daß eine solche Stauung bloß aus reinem überschüssigem Koagulationsmittel besteht, das aus der Oberfläche der Überzugsschicht am Gußspalt ausgepreßt worden ist, kann es nichtsdestoweniger in einigen Fällen wünschenswert sein, eine rotierende Bürste oder eine mit Filz überzogene Walze 27 zwischen dem Spalt 19 und der Spannwalze 21 zur Erhaltung einer sauberen Gußtrommeloberfläche, die im wesentlichen frei von Koagulationsmittellösung ist, vorzusehen. Zusätzlich ist es zweckmäßig, das Koagulationsmittel im Bad 17 mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung bei der Durchführung des Verfahrens zurückzuführen, um ein einheitliches Koagulationsmittelbad zu erhalten.

Claims

Patentanspruch:

1. Verfahren zum Beschichten von Papier mit einer wäßrigen, mineralstoff- und bindemittelhaltigen Beschichtungsmasse durch Fixieren der frischen Schicht in einem koagulierend wirkenden Nachbehandlungsbad, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel in an sich bekannter Weise Kasein, Sojaprotein oder «-Protein, gegebenenfalls in Mischung mit Latex, eingesetzt wird und das Nachbehandlungsbad die an sich als Fällungsmittel hierfür bekannten zwei- bzw. dreiwertigen Metallkationen enthält und daß das so frisch hergestellte Gel ohne weitere Zwischenbehandlung in Kontakt mit einer an sich bekannten polierten Fertigungswalze (20) auf Hochglanz gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Koagulationsmittel Calcium-, Zink-, Barium-, Blei- oder Aluminiumsalze der Ameisen-, Essig-, Zitronen-, Wein-, Milch-, Chlorwasserstoff- oder Schwefelsäure verwendet werden, soweit sie wasserlöslich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation bei einem Gesamtfeststoffgehalt zwischen etwa 45 und 65 Gewichtsprozent und einem Klebstoffgehalt zwischen etwa 12 und 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt der flüssigen kolloidalen Beschichtungsmasse, auf der Papierbahn durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beschichtung das Papier mit einer sich zur Laufrichtung der Papier-

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bahn in entgegengesetzter Richtung drehenden USA.-Patentschriften Nr. 2 502 783, 2711156,

Walze in Berührung gebracht wird. 2 772184;

L ü 11 g e η, Die Technologie der Klebstoffe,

Teill (1959), S. 390 bis 412, sowie Auflage 1953,

In Betracht gezogene Druckschriften: 5 g. 245 ff.;

Deutsche Patentschrift Nr. 916 872; Voith, Drucksache 448.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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