DE19524528C2

DE19524528C2 - Beschichtetes Druckpapier

Info

Publication number: DE19524528C2
Application number: DE1995124528
Authority: DE
Inventors: Hideki Fujiwara; Katsuhiko Matsunaga; Chizuru Wakai
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: SE513301C2; CA2153182A1; FI953299A; SE9502422D0; JPH0813390A; CA2153182C; JP2940851B2; FI953299A0; SE9502422L; DE19524528A1; FI119946B

Description

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Hochglanzpapier mit verbesserter Bedruckbarkeit.

Beschichtetes Papier mit einer Überzugsschicht, die ein Pig ment und ein Bindemittel enthält, wird als Qualitätsdruckpa pier eingesetzt, bei dem der Glanz der Überzugsschicht neben dem Druckadaptionsvermögen bzw. der Bedruckbarkeit, wie dem Absorptionsvermögen für Druckfarbe, und der Stärke der Über zugsschicht wichtig ist. Wenn die Oberfläche der Überzugs schicht durch Druck zur Erhöhung des Glanzes geglättet wird, brechen die Hohlräume der Überzugsschicht zusammen, wodurch das Absorptionsvermögen für die Druckfarbe abnimmt. Wenn des weiteren große Mengen einer wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Polymersubstanz wie ein Polymerlatex, die bzw. der als Bindemittel für das Pigment verwendet wird, zugesetzt werden, werden die Stärke der Überzugsschicht und der Glanz verbessert, aber die Hohlräume in der Überzugsschicht werden reduziert, wodurch das Absorptionsvermögen für die Druckfarbe abnimmt. Auf diese Weise sind die beiden Eigenschaften, Glanz und Bedruckbarkeit, schwer miteinander zu vereinbaren. In be schichtetem Papier werden z. B. die Arten und die Zusammensetzung des Pigments und des Klebstoffs, die Menge der aufgebrachten Farbe und der Glättungsgrad so eingestellt, daß der Glanz und die Bedruckbarkeit ausgewogen sind. Um jedoch Hochglanzpa pier mit guter Bedruckbarkeit zuerhalten, bedarf es einer an deren Technik. Beschichtetes Druckpapier schließt im allgemei nen leicht bzw. dünn beschichtetes Papier, beschichtetes Pa pier, Kunstdruckpapier, Super-Kunstdruckpapier und nach dem Streichgießverfahren hergestelltes Papier ein, die in dieser Reihenfolge in ihrem Glanz zunehmen. Der Begriff "Hochglanz", wie er hier verwendet wird, bedeutet einen Glanz, wie er zu mindest bei Super-Kunstdruckpapier angetroffen wird. Deshalb bedeutet "Hochglanzpapier" ein beschichtetes Druckpapier mit einem Glanz, der den von Super-Kunstdruckpapier übersteigt.

Für die Herstellung von Hochglanzpapier ist bisher das Streichgießverfahren angewendet worden. Bei diesem Verfahren wird eine nasse Überzugsschicht, die Pigmente und Bindemittel enthält, gegen eine verspiegelte Gießtrommel gepreßt und unter Erhitzen getrocknet. Dieses Verfahren ist jedoch in Bezug auf die Herstellungsgeschwindigkeit erheblich langsamer als das für die Herstellung von herkömmlichem Kunstdruckpapier, be schichtetem Papier oder leicht beschichtetem Papier.

Des weiteren ist ein Verfahren, bei dem ein erhitzter Kalander anstelle der Gießtrommel verwendet wird, bekannt. So beschrei ben die JP-A-56-68188, die JP-B-64-10638 und die JP-B-64-11758 Verfahren, bei denen ein Gemisch aus einem Pigment und einem Polymerlatex oder einem wasserlöslichen Harz aufgeschichtet und getrocknet wird und die Überzugsschicht mit einem erhitz ten Kalander behandelt wird. Bei diesen Verfahren wird ein Substrat mit einem Polymerlatex mit einer Glasübergangstempe ratur von 5°C oder höher als 38°C beschichtet, und diese Schicht wird mit einem erhitzten Kalander behandelt, dessen Temperatur so eingestellt ist, daß die Temperatur der Über zugsschicht höher als die Glasübergangstemperatur des verwen deten Latex' wird. Dieses Verfahren ist einfach, gut in Bezug auf die Produktivität und ist somit für die Herstellung von beschichtetem Papier allgemein geeignet, aber es ist in Bezug auf den Glanz nicht zufriedenstellend und es kann damit kein Glanz erzielt werden, der höher ist als der von Super-Kunst druckpapier, oder der mit demjenigen von Papier, das nach dem Streichgußverfahren hergestellt worden ist, vergleichbar wäre.

Ein weiteres Verfahren ist in der JP-A-59-22683 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Folie alleine oder eine Folie mit einer Pigmentschicht darauf mit einem Gemisch aus zwei oder mehreren Polymerlatices, die sich in ihrer Filmbildungs- Minimaltemperatur unterscheiden, beschichtet, getrocknet und durch einen Kalander erforderlichenfalls geglättet. Durch das Aufschichten von Latices mit verschiedenen Filmbildungs-Minimaltemperaturen in Kombination und durch das Trocknen werden feine Risse auf der Oberfläche des beschichteten Papiers ge bildet, wodurch das Absorptionsvermögen für die Druckfarbe verbessert wird, ohne daß es dabei zu einer Beeinträchtigung des Glanzes kommt. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, feine Risse auf der Oberfläche des beschichteten Papiers zu bilden. Zu diesem Zweck müssen die Trocknungsbedingungen sorgfältig gesteuert bzw. geregelt werden. Das bedeutet, daß solche Trocknungsbedingungen eingehalten werden müssen, daß der Latex mit der niedrigeren Filmbildungs-Minimaltemperatur völlig auf schmilzt, während der Latex' mit der höheren Filmbildungs-Mi nimaltemperatur nur teilweise aufschmilzt. Es ist jedoch be kannt, daß die Trocknungsbedingungen in Folge verschiedener Faktoren variieren können. Im Hinblick auf die großtechnische Anwendung dieses Verfahrens ist es praktisch unmöglich, die Trocknungsbedingungen immer gleichförmig und konstant während des gesamten Herstellungsverfahrens aufrechtzuerhalten. Des halb ist es sehr schwierig, eine konstante und stabile Quali tät zu gewährleisten.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein beschichtetes Druckpapier bereitzustellen, das eine hinreichend gute Be druckbarkeit und einen hohen Glanz aufweist. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Druckpapiers bereitzustellen, das in einfacher Weise und billig eine konstante Qualität gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe hatten die Erfinder in der JP-A- 03-167396 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Basismaterial, das ein mit einer pigmenthaltigen Schicht beschichtetes Substrat aufweist, auf der Pigmentüberzugs schicht mit einer Oberflächenschicht beschichtet wird, die einen thermoplastischen Polymerlatex mit einer sekundären Übergangstemperatur von mehr als 80°C umfaßt, und die Ober flächenschicht bei einer Temperatur unterhalb der sekundären Übergangstemperatur kalandriert wird. Nach einigen Untersu chungen wurde nun gefunden, daß die obengenannte Aufgabe durch Verwendung eines thermoplastischen Polymerlatex' mit einem sehr kleinen Teilchendurchmesser ohne Kalandrieren gelöst wer den kann.

Die Erfindung betrifft beschichtetes Druckpapier, das ein Substrat mit einer pigmenthaltigen Schicht auf mindestens einer Seite aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Oberflächenschicht, die ein Gemisch aus Teilchen aus ei nem thermoplastischen Polymerlatex mit einem durchschnitt lichen Teilchendurchmesser von weniger als 100 nm und ei ner sekundären Übergangstemperatur von über 80°C und ei nem plastischen Pigment mit einem durchschnittlichen Teil chendurchmesser von mehr als 100 nm enthält, wobei der Gehalt an Teilchen aus dem thermoplastischen Polymerlatex mehr als 40 Gew.-% des Gemisches beträgt, auf der pigmenthaltigen Schicht aufgebracht ist und die Oberflächenschicht nicht kalandriert worden ist.

Im allgemeinen werden als Druckbasismaterial beispielsweise Papier, syntheti sches Papier, Kunststoffilme und Vlieswaren verwendet, und von diesen Materialien ist Papier das am meisten verwendete. Dieses Papier umfaßt pigmentbeschichtete Papiere wie Kunst druckpapier, beschichtetes Papier, leicht beschichtetes Papier und beschichtete weiße Pappe und unbeschichtetes Papier, wie feines Papier, Papier mittlerer Qualität, Zeitungspapier, ein seitig satiniertes Papier und spezielles Tiefdruckpapier.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung muß das Basismate rial, das verwendet wird, um sowohl einen hohen Glanz als auch eine gute Bedruckbarkeit zu erzielen, ein Material von den obenerwähnten Druckbasismaterialien sein, das mit einer pig menthaltigen Schicht auf dem Substrat versehen ist. Das Sub strat kann mit der pigmenthaltigen Schicht darauf versehen sein und ist keinen besonderen Beschränkungen unterworfen. Ein unbeschichtetes Papier, wie ein Papier mittlerer Qualität oder ein feines Papier, ist bevorzugt. Die Bildung der pigmenthal tigen Schicht auf dem unbeschichteten Papier wird durch ein Herstellungsverfahren für herkömmliches pigmentbeschichtetes Papier erzielt, bei dem die Arten des Pigments und des Binde mittels in der Überzugsfarbe bzw. -farbschicht und das Ver hältnis des Pigments und des Bindemittels gemäß der angestrebten Qualität entsprechend eingestellt werden. Das pig mentbeschichtete Papier ist ein ein- oder zweiseitig beschich tetes Papier mit einem Überzugsgewicht der Überzugsschicht von 2 bis 40 g/m² pro Seite. Nach der Pigmentbeschichtung wird ein thermoplastischer Polymerlatex auf die Pigmentüberzugsschicht aufgebracht, um eine Oberflächenschicht zu bilden. Die pig menthaltige Schicht kann jedoch vor der Deckbeschichtung mit tels eines Superkalanders oder eines Glanzkalanders geglättet werden.

Wenn die den thermoplastischen Polymerlatex enthaltende Schicht direkt auf dem unbeschichteten Papier gebildet wird, ohne daß eine pigmenthaltige Schicht vorgesehen wird, wird die Bedruckbarkeit gewährleistet, aber es kann kein hoher Glanz erzielt werden.

Wenn des weiteren ein synthetisches Papier oder ein Kunststof film eines Substrats verwendet wird und die Schicht aus dem thermoplastischen Polymerlatex direkt auf dem Substrat ge bildet wird, ohne daß eine pigmenthaltige Schicht vorgesehen wird, kann zwar der erwünschte Glanz erzielt werden, aber das Trocknungsvermögen für die Druckfarbe und die Bedruckbarkeit sind mangelhaft.

Der thermoplastische Polymerlatex, der in der Erfindung ver wendet wird, ist eine Emulsion eines Polymeren oder Copolyme ren mit Thermoplastizität, das eine sekundäre Übergangstempe ratur von mehr als 80°C und einen durchschnittlichen Teil chendurchmesser von weniger als 100 nm aufweist (im weiteren wird eine Emulsion eines Polymeren oder Copolymeren mit Ther moplastizität einfach als "Polymerlatex" bezeichnet). Bei ei nem Latex vom Kern-Schale-Typ muß die sekundäre Übergangstem peratur des Schalenteils über 80°C liegen. Der Typ und das Herstellungsverfahren für das den Polymerlatex bildende Mono mere sind keinen besonderen Beschränkungen unterworfen, so lange die sekundäre Übergangstemperatur über 80°C liegt. Be vorzugte Monomere sind Styrol und seine Derivate, wie Vinylidenchlorid, Acryl- oder Methacrylester.

Die Obergrenze der sekundären Übergangstemperatur des Polymer latex' ist keinen besonderen Beschränkungen unterworfen. Sie wird im wesentlichen durch die Typen bzw. Arten des Monomeren und des Weichmachers, die bei der Herstellung des Polymer latex' eingesetzt werden, bestimmt und beträgt normalerweise etwa 130°C.

Wenn ein Polymerlatex mit einer sekundären Übergangstemperatur von weniger als 80°C eingesetzt wird, neigt das Papier dazu, an der Kalanderwalze während des Kalandrierens zu haften, und das resultierende beschichtete Papier ist in Bezug auf den Glanz mangelhaft, die Rupffestigkeit der Oberflächenschicht ist gering, es wird keine Bedruckbarkeit erzielt und die er findungsgemäße Aufgabe wird nicht gelöst.

Im allgemeinen ist der Teilchendurchmesser der Latices, die bei der Papierbeschichtung verwendet werden, kleiner als der für andere Anwendungszwecke, wie bei Anstrichmitteln, und er beträgt im wesentlichen durchschnittlich 200 nm bis 1000 nm. Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Polymerlatex weist jedoch einen noch kleineren durchschnittlichen Teilchen durchmesser von weniger als 100 nm auf. Durch Verwendung eines Latex' mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 100 nm kann ein hoher Glanz ohne spezielle Glät tungsbehandlung erhalten werden, der vergleichbar ist mit dem jenigen eines herkömmlich beschichteten Papiers, das durch einen Glanzkalander oder einen Superkalander geglättet worden ist. Wenn eine Überzugsschicht, die den Polymerlatex enthält, wie er in dem erfindungsgemäßen beschichteten Druckpapier verwendet wird, geglättet wird, kann ein Druckpapier mit sehr hohem Glanz erhalten werden. Die Glättungsbehandlung kann mittels eines Superkalanders oder Glanzkalanders durchgeführt werden, wie sie für die Behandlung von allgemein beschichtetem Papier verwendet werden, und sie können auch in Kombination miteinan der eingesetzt werden. Die Kalandrierungsbedingungen sind jedoch wichtig, und es muß eine Temperatur eingestellt werden, die unterhalb der sekundären Übergangstemperatur des in der Oberflächenschicht verwendeten Polymerlatex' liegt. Die Kalan drierungstemperatur unterliegt solange keinen besonderen Be schränkungen, wie sie unterhalb der sekundären Übergangstem peratur liegt, und eine Temperatur von mehr als 5°C unter halb, vorzugsweise 10 bis 30°C unterhalb, der sekundären Übergangstemperatur des Polymerlatex' ist bevorzugt. Wenn die Behandlungstemperatur höher liegt, d. h. als die sekundäre Übergangstemperatur des verwendeten Polymerlatex', schmilzt der Latex und bildet einen Film, das Aufnahmevermögen für Druckfarbe wird extrem verringert, und die erfindungsgemäße Aufgabe wird nicht gelöst. Wenn des weiteren der Polymerlatex aufzuschmelzen beginnt, nimmt die Klebrigkeit der Überzugs schicht zu, die Überzugsschicht neigt dazu, an der Kalander walze zu haften, und es wird unmöglich, eine Glättungsbehand lung durchzuführen.

Deshalb ist es zweckmäßig, eine entsprechende Menge an Schmier- bzw. Gleitmitteln der Oberflächenbeschichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zuzusetzen. Im allge meinen ist ein Typ von Schmiermitteln für die Zwecke der vor liegenden Erfindung geeignet, der als externes Schmiermittel beim plastischen Verformen bzw. Formpressen verwendet wird. Als externe Schmiermittel werden die auf Seite 945 ff. des "Handbook of Plastic and Rubber Additives, Revised and Enlar ged Edition" (veröffentlicht von Kagakukogyosha, Juli 1989) beschriebenen verwendet. Für die Zwecke der vorliegenden Er findung werden Stearinsäure und ihre Derivate, Ölsäure und ihre Derivate und Polyethylenwachsemulsionen vorzugsweise ent weder einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt. Der Anteil dieser Schmiermittel wird von den Arten der Schmiermit tel und von der in der Erfindung eingesetzten Oberflächenbeschichtung, von den Bedingungen und dem Grad der Glättungsbehandlung, von den Mengen und Arten weiterer Zusatzstoffe u. dgl. bestimmt. In der vorliegenden Erfindung werden die Schmiermittel vorzugs weise in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, mehr bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Oberflächenschicht-Deckfar be, die die erfindungsgemäß verwendeten Polymerlatexteilchen enthält, eingesetzt.

Der erfindungsgemäß verwendete Polymerlatex enthält zusätzlich zu den Schmiermitteln Kunststoffpigmente, na türliche oder synthetische Harzbindemittel, Flußmodifiziermit tel und Schaumdämpfungsmittel, Färbemittel und anorganische Weiß pigmente, die zugesetzt werden, um die Oberflächenschicht- Deckfarbe zu erhalten, solange die erfindungsgemäß angestreb ten Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

Das erfindungsgemäß verwendete Kunststoffpigment besteht aus synthetischen Polymerteilchen, die im wesentlichen Polystyrol mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von mehr als 100 nm umfassen, einschließlich eines Typs, der im wesentli chen selbst über keine Bindekraft verfügt, und eines Typs, dei eine gewisse Bindekraft aufweist. Ein Beispiel für den erstge nannten ist das hohle Kunststoffpigment Rohpaque OP84 von Rohm & Haas Co., und ein Beispiel für den letztgenannten ist Nipol LX407BP von Nippon Zeon. Wenn diese Kunststoffpigmente in Kom bination mit dem erfindungsgemäß verwendeten Polymerlatex ein gesetzt werden, ist es zweckmäßig, das Kunststoffpigment in einer Menge von weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, dem erfindungsgemäß verwendeten Polymerlatex zuzuset zen. Durch Verwendung des Kunststoffpigments können der Glanz und die Oberflächenstärke gesteuert bzw. geregelt werden.

Die vorliegende Erfindung macht zunächst von keinem sogenann ten Bindemittel Gebrauch. Es kann jedoch eine kleine Menge ei nes natürlichen oder synthetischen Harzbindemittels für Mehr zwecküberzüge eingesetzt werden, um die Oberflächenstärke der Überzugsschicht einzustellen, aber die Menge sollte so be messen werden, daß die Oberfläche keine Klebrigkeit aufweist. Typen von Additiven, wie Modifiziermittel, Schaumdämpfungsmit tel, Färbemittel und anorganische Weißpigmente der Deckfarbe bzw. Deckfarbenschicht sind solche, die in üblichem Papier verwendet werden, und die eingesetzten Mengen sollten so be messen werden, daß die Glanzbildung und die Oberflächenstärke nicht beeinträchtigt werden.

Die so erhaltene Oberflächenschicht-Deckfarbe wird auf die Pigmentüberzugsschicht aufgebracht, um die Oberflächenschicht zu bilden. Die aufgebrachte Menge kann in geeigneter Weise so kontrolliert werden, daß die gewünschten Eigenschaften erhal ten werden, aber wenn die aufgebrachte Menge zu groß ist, steigen nicht nur die Kosten, sondern es nimmt auch das Ab sorptionsvermögen für Druckfarbe ab. Dies führt zu einer man gelhaften Druckfarbenfestigkeit, und die Oberflächenstärke nimmt ab. Deshalb ist eine zu große Menge an Überzug nicht zweckmäßig, und es ist normalerweise ein Überzugsgewicht von mehr als 0,1 g/m² pro Seite, vorzugsweise 0,3 bis 3 g/m², aus reichend.

Die Beschichtung der Oberflächenschicht-Deckfarbe wird mittels eines Blatt-, Walzen-, Luftmesser-, Stab-, Tiefdruck- oder flexographischen Beschichters oder ähnlicher Beschichter, die normalerweise zur Papierbeschichtung eingesetzt werden, durch geführt. Das Trocknen nach dem Beschichten erfordert keine spezielle Maßnahme, wenn der erfindungsgemäß verwendete Poly merlatex eingesetzt wird, und eine optimale Oberflächenschicht kann durch Trocknungsbedingungen, wie sie bei der Herstellung von gewöhnlich beschichtetem Papier eingestellt werden, erhal ten werden. Selbst wenn beispielsweise in heißer Luft bei 150°C getrocknet wird, beträgt die Temperatur der Oberflächen schicht 80°C, und wenn die sekundäre Übergangstemperatur des erfindungsgemäß verwendeten Polymerlatex' höher als 80°C liegt, wird der Latex nicht schmelzen, um einen Film zu bil den.

Die Ursache, warum das erfindungsgemäße beschichtete Druckpa pier in Bezug auf die Bedruckbarkeit zufriedenstellend ist und einen hohen Glanz aufweist, ist noch nicht geklärt worden, aber aufgrund der elektronenmikroskopischen Aufnahme der Ober flächenglanzschicht des erfindungsgemäßen beschichteten Pa piers wird Folgendes vermutet:
Die Fig. 1 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberflächenschicht des erfindungsgemäßen beschichteten Druck papiers. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist die Oberflächen schicht kein kontinuierlicher gleichförmiger Film aus ge schmolzenem Polymerlatex, sondern sie besteht aus Polymer latexteilchen in der Größenordnung von mehreren zehn nm, die dicht angeordnet sind. Der Grund dafür ist, daß der erfin dungsgemäß verwendete Polymerlatex eine hohe sekundäre Über gangstemperatur von mehr als 80°C aufweist und so unter den normalen Trocknungsbedingungen nicht schmilzt und die Form der Polymerteilchen beibehält. Nach dem Kalandrieren (falls erfor derlich) schmelzen die Latexteilchen nicht, um einen kontinu ierlichen Film zu bilden, sondern ihre Form bleibt fest, so lange die Temperatur der Oberflächenschicht niedriger als die sekundäre Übergangstemperatur des Polymerlatex' ist. Deshalb gibt es eine Reihe von Hohlräumen zwischen den Teilchen des Polymerlatex', wodurch die Drucktinte zwischen den Hohlräumen gehalten wird und die Kapillaren zwischen den Teilchen pas siert und zu der Pigmentüberzugsschicht durchdringt, um absor biert zu werden.

Nach einer bekannten Theorie sollte bei nichtaufgeschmolzenem Latex und beibehaltener Teilchenform, wie sie in Fig. 1 ge zeigt ist, der Film keine Stärke aufweisen, aber die Ober flächenglanzschicht des erfindungsgemäßen beschichteten Druck papiers weist eine hinreichende Oberflächenstärke auf. Gegen wärtig ist der Grund dafür nicht bekannt, aber man nimmt an, daß der erfindungsgemäße Polymerlatex mit einer sekundären Übergangstemperatur von mehr als 80°C einige Härte während des Kalandrierens besitzt, wenn ein solcher Latex auf die Pig mentüberzugsschicht aufgebracht und kalandriert wird - mögli cherweise aufgrund von physikalischen Eigenschaften des Poly merlatex', die durch Eigenschaften wie Dichte und Elastizität der Pigmentüberzugsschicht und die chemische Affinität zwi schen den Latices bestimmt werden.

Gemeinhin nimmt man an, daß eine gleichförmige kontinuierliche Oberfläche erforderlich ist, um einen hohen Glanz zu erhalten, weshalb es unterwartet und überraschend ist, daß ein hoher Glanz erhalten wird, obwohl die Überzugsschicht-Oberfläche des erfindungsgemäß verwendeten Polymerlatex' die Teilchenform beibehält. Man nimmt an, daß dies möglicherweise auf die Tat sache zurückzuführen ist, daß der Teilchendurchmesser des Po lymerlatex' klein ist, der Polymerlatex Einbuchtungen bzw. Vertiefungen der Pigmentüberzugsschicht im wesentlichen aus füllt und die Oberflächenschicht als Gesamtes optisch geglät tet wird.

Jedoch wird aus der Tatsache, daß die Oberflächenschicht des beschichteten Druckpapiers, die später beschrieben wird, die Teilchenform des Polymerlatex', wie in Fig. 1 gezeigt, beibe hält, stark vermutet, daß ein weiterer Faktor für den erfin dungsgemäßen Effekt verantwortlich ist, der jedoch noch nicht aufgeklärt wurde.

Des weiteren kann bei der Herstellung des beschichteten Druck papiers eine gleichbleibende Qualität ohne Beeinträchtigung der Produktivität dadurch erzielt werden, daß die Trocknungs- und Kalandrierbedingungen sich von solchen zur Herstellung von üblichem beschichteten Papier nicht unterscheiden. Die Erfin dung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Fig. 1 näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberfläche des beschichteten Druckpapiers aus Beispiel 1.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele genauer beschrieben. In den Beispielen bedeuten Teile und % Gewichts teile bzw. Gew.-%, wenn nichts anderes angegeben ist.

Herstellung des Polymerlatex' Herstellungsbeispiel 1

In einen Vierhalskolben mit Rührer, Thermometer, einem Kühler, einem Tropftrichter und einem Einleitungsrohr für Stickstoff wurden 300 Teile Wasser, 9 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat und 4 Teile Polyoxyethylenphenolether (10 mol an zugesetztem Ethylenoxid) eingebracht, mit 60 Teilen eines Monomergemischs aus 80 Teilen Styrol, 10 Teilen α-Methylstyrol, 10 Teilen Me thylmethacrylat und 10 Teilen Methacrylsäure vermischt, und die Temperatur wurde auf 60°C unter Stickstoffspülung erhöht. Anschließend wurden 7,2 Teile 20%iger wäßriger Ammoniumper sulfatlösung und 4,8 Teile 20%iger wäßriger Natriumbisulfit lösung zugesetzt und das Gemisch 60 Minuten lang polymeri siert. Danach wurden 10 Teile 20%iger wäßriger Ammoniumper sulfatlösung zugesetzt, und die restlichen 140 Teile des Mono mergemischs wurden tropfenweise über einen Zeitraum von 1 Stunde zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 4 Stunden lang bei 90°C gehalten, um die Polymerisation zu vervollständigen, wodurch ein ethylenisches-Monomer-Copolymerlatex (A) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 107°C, einem durchschnitt lichen Teilchendurchmesser von 75 nm und einem Feststoffgehalt von 39% erhalten wurde.

Herstellungsbeispiel 2

In einen Vierhalskolben mit Rührer, Thermometer, Kühler und einem Einleitungsrohr für Stickstoff wurden 310 Teile Wasser, 5,6 Teile HITENOL N-68 (Polyoxyethylen-nonylphenylethersulfat estersalz, von Daiichi Kogyo Seiyaku), 48 Teile Styrol, 19 Teile Methylmethacrylat, 8 Teile Ethylmethacrylat, 2,5 Teile Divinylbenzol und 2,5 Teile Methacrylsäure eingebracht. Die Temperatur wurde auf 70°C unter Stickstoffspülung erhöht. An schließend wurden 5 Teile 16%iger wäßriger Ammoniumpersulfat lösung zugemischt und das Gemisch 60 Stunden lang bei 85°C gehalten, um die Polymerisation zu vervollständigen, wodurch ein ethylenisches-Monomer-Copolymerlatex (B) mit einer sekun dären Übergangstemperatur von 85°C, einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 75 nm und einem Feststoffgehalt von 21,2% erhalten wurde.

Herstellungsbeispiel 3

Das gleiche Verfahren wie in Herstellungsbeispiel 1 wurde ver wendet, mit der Ausnahme, daß die Monomeren durch 88 Teile Styrol, 38 Teile Methylmethacrylat, 70 Teile n-Butylmeth acrylat und 4 Teile Methacrylsäure ersetzt wurden, um einen Copolymerlatex (C) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 68°C, einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 70 nm und einem Feststoffgehalt von 39% zu erhalten.

Herstellung des Basismaterials (pigmentbeschichtetes Papier)

Eine 64%ige (Feststoff) Deckfarbe für beschichtetes Papier, die 70 Teile US Nr. 1 Kaolin, 30 Teile fein gemahlene Calcium carbonatteilchen, 13 Teile (Feststoff) Styrolbutadienlatex und 5 Teile (Feststoff) 35%ige Stärkelösung enthielt, wurde her gestellt. Die resultierende Deckfarbe wurde auf ein 127 g/m² feines Überzugsbasispapier mit einem Trockenüberzugsgewicht von 14 g/m² mittels eines Rakels mit einer Beschichtungsge schwindigkeit von 500 m/min aufgebracht und getrocknet, um ein Basismaterial (pigmentbeschichtetes Papier) für Decküberzüge mit einer Pigmentüberzugsschicht und einem Feuchtigkeitsgehalt von 5,5% zu erhalten.

Bezugsbeispiel 1

Eine 30%ige (Feststoff) Oberflächendeckfarbe wurde herge stellt, indem 100 Teile (Feststoff) des Copolymerlatex' (A) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 107°C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 75 nm mit Wasser verdünnt wurden. Die resultierende Deckfarbe wurde auf das oben beschriebene Basispapier (pigmentbeschichtetes Papier) mit einem Trockenüberzugsgewicht von 1,6 g/m² pro Seite mit tels eines Rakels mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 500 m/min aufgebracht und getrocknet, um ein beschichtetes Druckpapier mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6,5% zu erhal ten.

Vergleichsbeispiele 1 und 2

In Vergleichsbeispiel 1 wurde das pigmentbeschichtete Papier als Basispapier, das in Bezugsbeispiel 1 verwendet wurde, so wie es ist, als beschichtetes Druckpapier verwendet. In Vergleichs beispiel 2 wurde unter Verwendung eines Superkalanders, der eine Kühlwalze und eine Baumwollwalze aufwies, die pigmentbe schichtete Oberfläche des pigmentbeschichteten Papiers aus Bezugsbei spiel 1 gegen die Metallwalze gepreßt und durch zwei Wal zenspalte bei einem Walzenanpreßdruck von 176,5 kN/m geführt, um ein beschichtetes Druckpapier zu erhalten.

Beispiel 1

In Beispiel 1 wurde ein beschichtetes Druckpapier unter Ver wendung des gleichen Verfahrens wie in Bezugsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Zusammensetzung der Oberflächen schicht-Deckfarbe, die in Bezugsbeispiel 1 verwendet wurde, auf eine 30%ige Zusammensetzung abgeändert wurde, die 70 Teile (Fest stoff) des Copolymerlatex' (A) mit einer sekundären Übergangs temperatur von 107°C und einem durchschnittlichen Teilchen durchmesser von 75 nm und 30 Teile (Feststoff) eines Kunst stoffpigments (ROHPAQUE OP84 von Rohm & Haas Co.) enthielt.

Vergleichsbeispiel 3

In Vergleichsbeispiel 3 wurde das gleiche Verfahren wie in Bezugsbeispiel 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß die in Beispiel 1 verwendete Zusammensetzung der Oberflächenschicht-Deckfarbe auf 30 Teile des Copolymerlatex' (A) und 70 Teile (Feststoff) des Kunst stoffpigments (ROHPAQUE OP84 von Rohm & Haas Co.) abgeändert wurde.

Beispiel 2

Eine 30%ige (Feststoff) Oberflächenschicht-Deckfarbe wurde durch Vermischen von 65 Teilen (Feststoff) Copolymerlatex (A) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 107°C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 75 nm, 25 Teilen (Feststoff) des Kunststoffpigments (ROHPAQUE OP84 von Rohm & Haas Co.) und eines Schmiermittels, das 5 Teile (Feststoff) einer Polyethylenwachsemulsion und 5 Teile (Feststoff) Calciumstearat enthielt, hergestellt. Die resultierende Deckfarbe wurde auf das vorgenannte Basispapier (pigmentbeschichtetes Papier) mit einem Trockenüberzugsgewicht von 1,6 g/m² pro Sei te mit einem Rakel mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 500 m/min aufgebracht und getrocknet, wodurch ein beschichte tes Papier, das eine Oberflächenschicht mit einem Feuchtig keitsgehalt von 6,5% aufwies, erhalten wurde. Unter Verwen dung eines Superkalanders, der eine gekühlte Walze und eine Baumwollwalze aufwies, wurde die aufgeschichtete Oberfläche mit der Metallwalze in Kontakt gebracht und bei einem Walzen anpreßdruck von 176,5 kN/m und bei einer Temperatur der gekühl ten Walze von 82°C durch zwei Walzenspalte geführt, wodurch das beschichtete Druckpapier von Beispiel 2 erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 4

In Vergleichsbeispiel 4 wurde ein beschichtetes Druckpapier in der glei chen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Zusammensetzung des Beschichtungsmittels aus Beispiel 2 auf 25 Teile (Feststoff) des Copolymerlatex' (A) und 65 Teile (Feststoff) des Kunststoffpigments (ROHPAQUE OP84 von Rohm & Haas Co.) abgeändert wurde.

Vergleichsbeispiele 5, 6, 7 und 8

Eine 30%ige (Feststoff) Oberflächenschicht-Deckfarbe wurde durch Vermischen von 90 Teilen (Feststoff) Copolymerlatex (A) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 107°C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 75 nm, und eines Schmiermittels, das 5 Teile (Feststoff) einer Polyethylen wachsemulsion und 5 Teile (Feststoff) Calciumstearat enthielt, hergestellt. Die resultierende Deckfarbe wurde auf das vorge nannte Basispapier (pigmentbeschichtetes Papier) mit einem Trockenüberzugsgewicht von 1,6 g/m² pro Seite mit einem Rakel mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 500 m/min aufge bracht und getrocknet, wodurch ein beschichtetes Papier, das eine Oberflächenschicht mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6,5% aufwies, erhalten wurde. Unter Verwendung eines Superkalan ders, der eine gekühlte Walze und eine Baumwollwalze aufwies, wurde die aufgeschichtete Oberfläche mit der Metallwalze in Kontakt gebracht und bei einem Walzenanpreßdruck von 180 kg/cm und bei einer Temperatur der gekühlten Walze von 65°C durch zwei Walzenspalte geführt, wodurch das beschichtete Druckpa pier von Vergleichsbeispiel 5 erhalten wurde. Weiterhin wurde die Tempe ratur der gekühlten Walze auf 82°C eingestellt, um das be schichtete Druckpapier von Vergleichsbeispiel 6 zu erhalten.

Getrennt davon wurde unter Verwendung eines Glanzkalanders, der eine gekühlte Walze und eine hitzebeständige Gummiwalze aufwies, die aufgeschichtete Oberfläche des oberflächenbe schichteten Papiers mit der Metallwalze in Kontakt gebracht und bei einem Walzenanpreßdruck von 98,1 kN/m über zwei Wal zenspalte geführt, wodurch ein beschichtetes Hochglanz-Druck papier erhalten wurde. Die Temperatur der gekühlten Walze wurde auf 95°C eingestellt, um das beschichtete Druckpapier von Beispiel 9 zu erhalten. In Vergleichsbeispiel 8 wurde die Temperatur der gekühlten Walze auf 120°C eingestellt, also höher als die sekundäre Übergangstemperatur des Copolymer latex'.

Vergleichsbeispiele 9, 10 und 11

Das Oberflächenschicht-Überzugsgewicht von Vergleichsbeispiel 6 wurde in den Vergleichsbeispielen 9, 10 und 11 auf 0,7 g/m², 2,8 g/m² bzw. 5,5 g/m² eingestellt.

Vergleichsbeispiele 12, 13 und 14

Eine 20%ige (Feststoff) Oberflächenschicht-Deckfarbe wurde durch Vermischen von 80 Teilen (Feststoff) Copolymerlatex (B) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 85°C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 67 nm, und eines Schmiermittels, das 10 Teile (Feststoff) einer Polyethylen wachsemulsion und 10 Teile (Feststoff) Calciumstearat ent hielt, hergestellt. Die resultierende Deckfarbe wurde auf das vorgenannte Basispapier (pigmentbeschichtetes Papier) mit einem Trockenüberzugsgewicht von 1,2 g/m² pro Seite mit einem Rakel mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 500 m/min aufgebracht und getrocknet, wodurch ein beschichtetes Papier, das eine Oberflächenschicht mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6,5% aufwies, erhalten wurde. Unter Verwendung eines Super kalanders, der eine gekühlte Walze und eine Baumwollwalze auf wies, wurde die aufgeschichtete Oberfläche mit der Metallwalze in Kontakt gebracht und bei einem Walzenanpreßdruck von 176,5 kN/m und bei einer Temperatur der gekühlten Walze von 65°C durch zwei Walzenspalte geführt, wodurch das beschichtete Druckpapier von Vergleichsbeispiel 12 erhalten wurde, und eine Tempera tur von 82°C wurde eingestellt, um das beschichtete Druckpa pier von Vergleichsbeispiel 13 zu erhalten.

Getrennt davon wurde die aufgeschichtete Oberfläche unter Ver wendung eines Glanzkalanders, der eine gekühlte Walze und eine hitzebeständige Gummiwalze aufwies, mit der Metallwalze in Kontakt gebracht, wobei die Temperatur der gekühlten Walze auf 120°C eingestellt wurde, also höher als die sekundäre Über gangstemperatur des Copolymerlatex', und sie wurde über zwei Walzenspalte bei einem Walzenanpreßdruck von 98,1 kN/m ge führt, wodurch Vergleichsbeispiel 14 erhalten wurde.

Vergleichsbeispiele 15 und 16

Ein beschichtetes Druckpapier wurde wie in Vergleichsbeispiel 5 erhal ten, mit der Ausnahme, daß ein Copolymerlatex (C) mit einer sekundären Übergangstemperatur von 68°C und einem durch schnittlichen Teilchendurchmesser von 70 nm als Copolymerlatex für den Oberflächenüberzug eingesetzt wurde und das Trocken überzugsgewicht der Oberflächenüberzugsschicht auf 1,4 g/m² eingestellt wurde. Die Temperatur der gekühlten Walze wurde auf 65°C eingestellt, also niedriger als die sekundäre Über gangstemperatur (Vergleichsbeispiel 15), und in Vergleichsbei spiel 16 wurde die Temperatur auf 95°C, also höher als die se kundäre Übergangstemperatur, eingestellt.

Vergleichsbeispiel 17

Ein beschichtetes Druckpapier wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 13 erhalten, mit der Ausnahme, daß der Copolymer latex (B) unmittelbar auf einem feinen Papier (127 g/m²), das keine Pigmentüberzugsschicht aufwies, eingesetzt wurde, und die Oberflächenschicht-Deckfarbe mit einem Trockenüberzugsge wicht von 2,6 g/m² aufgebracht wurde.

Die Copolymerlatices und die Temperaturen der Metallwalzen oberflächen, die in den Beispielen und in den Vergleichsbei spielen verwendet wurden, sind in den Tabellen 1 und 2 ge zeigt. Des weiteren sind die Ergebnisse der Qualitätsbewer tungstests des so hergestellten beschichteten Papiers in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Die Testpunkte und die Testverfah ren, die in den Tabellen 3 und 4 genannt sind, werden nachfol gend beschrieben.

Weißpapierglanz

Unter Verwendung eines Glanzmessers vom Mura kami-Typ wird der Weißpapierglanz nach einem 60°-Reflexions verfahren gemessen. Da der Hochglanz durch eine 75°-Reflexion, die normalerweise bei dem Glanztest verwendet wird, nur unge nau bewertet werden kann, wurde die 60°-Reflexion ausgewählt. Als Standards für den Weißpapierglanz ist das Reflexionsvermö gen bei 60° und 75° von üblichem beschichteten Papier (CT: NPi Coat, Nippon Paper Co.), Super-Kunstdruckpapier (SA: SA KANE FUJI, Kanzaki Seishi) und nach dem Streichgießverfahren herge stelltem Papier (CC: MIRROR COAT PLATINA, Kanzaki Seishi) auf geführt. Das erfindungsgemäße Druckpapier weist einen höheren Glanz als das übliche beschichtete Papier auf.

Druckglanz

Bedruckt wurde mittels eines Drucktesters vom RI- II-Typ, und der Glanz wurde unter Verwendung eines Glanzmes sers vom Murakami-Typ durch 75°-Reflexion gemessen.

Haftung der Druckfarbe

Bedruckt wurde mittels eines Druckte sters vom RI-II-Typ, und ein weißes Papier wurde gegen die bedruckte Oberfläche gedrückt, um die Druckfarbenübertragung auf das weiße Papier visuell zu bewerten. Bewertungskriterien: A bedeutet keine Übertragung der Druckfarbe auf das weiße Pa pier, B bedeutet eine teilweise Übertragung der Druckfarbe und C bedeutet eine beträchtliche Übertragung der Druckfarbe.

Trockenrupffestigkeit

Dieser Test gibt die Rupffestigkeit der Oberfläche des beschichteten Druckpapiers an. Bedruckt wurde mittels eines RI-II-Drucktesters unter Verwendung einer Druck farbe der Zügigkeitsnummer 20 (hohe Zügigkeit), und der Grad des Rupfens wurde visuell bewertet. Bewertungskriterien: A be deutet kein Rupfen, B bedeutet ein teilweises Rupfen und C be deutet ein erhebliches Rupfen.

Bedruckbarkeit (Tiefdruck)

Mittels eines Tiefdrucktesters (Kumagaya Riki) wurde unter Verwendung einer Tiefdruckplatte bedruckt, und der Anteil (%) der fehlerhaft gedruckten Punkte an der Gesamtzahl der gedruckten Punkte wurde bestimmt.

Aus den Tabellen 1 bis 4 wird ersichtlich, daß das erfindungs gemäße beschichtete Druckpapier selbst ohne Kalandrieren einen Glanz zeigt, der demjenigen von beschichtetem Papier ver gleichbar ist und daß es ebenfalls hinsichtlich der Bedruck barkeit, also hinsichtlich der Druckfarbenhaftung und dem Trockenrupfen überlegene Eigenschaften aufweist. Durch Kalan drieren kann ein Hochglanzpapier mit einem höheren Glanz als der von Super-Kunstdruckpapier erhalten werden. Die durch die Haftung der Druckfarbe, das Trockenrupfen und die Druckfehler rate bestimmte Bedruckbarkeit ist entweder sehr viel besser oder befindet sich auf einem in der Praxis brauchbaren Niveau. Das Haften des Polymerlatex' an der Kalanderwalze während des Kalandrierens, das ein Maß für die Schwierigkeit bei der Her stellung darstellt, ist gut oder für die praktische Anwendung brauchbar.

Andererseits sind die Vergleichsbeispiele alle in Bezug auf den Glanz ungenügend und weiterhin entweder in Bezug auf eine der Größen, die die Bedruckbarkeit ausdrücken, oder in Bezug auf das Ablösen bzw. Abschälen von der Kalanderwalze während des Kalandrierens mangelhaft. Sie können die erfindungsgemäße Aufgabe nicht lösen.

Erfindungsgemäß wird eine Pigmentüberzugsschicht auf ein Ba sismaterial aufgebracht und darauf anschließend ein Gemisch aus einem Polymer latex mit einer sekundären Übergangstemperatur von mehr als 80°C und einem plastischen Pigment mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von mehr als 100 nm, wodurch nach Trocknen ein Glanz erzielt wird, der demjeni gen von beschichtetem Papier vergleichbar ist. Des weiteren wird erfindungsgemäß ein beschichtetes Papier, das in Bezug auf die Bedruckbarkeit (z. B. Druckfarbenabsorptionsvermögen) und die Oberflächenfestigkeit überlegen ist, bereitgestellt. Durch Kalandrieren der Oberflächenschicht bei einer Temperatur unterhalb der sekundären Übergangstemperatur des Polymerlatex' kann weiterhin ein Hochglanzpapier erhalten werden, das dem Super-Kunstdruckpapier vergleichbar oder besser als dieses ist und das gleichzeitig in Bezug auf die Bedruckbarkeit (z. B. das Druckfarbenabsorptionsvermögen), die Oberflächenschälfestigkeit und die Druckfehlerrate in der Praxis zufriedenstellend ist. Weiterhin wird die Haftung an der Kalanderwalze besei tigt, wodurch die Produktivität in der Weise erhöht wird, daß die Herstellung effizient wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberflächenschicht des erfindungsgemäßen beschichteten Druck papiers.

Claims

1. Beschichtetes Druckpapier, das ein Substrat mit einer pigmenthaltigen Schicht auf mindestens einer Seite auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenschicht, die ein Gemisch aus Teilchen aus einem thermoplastischen Polymerlatex mit einem durchschnittli chen Teilchendurchmesser von weniger als 100 nm und einer sekundären Übergangstemperatur von über 80°C und einem plastischen Pigment mit einem durchschnittlichen Teilchen durchmesser von mehr als 100 nm enthält, wobei der Gehalt an Teil chen aus dem thermoplastischen Polymerlatex mehr als 40 Gew.-% des Gemisches beträgt, auf der pigmenthaltigen Schicht aufgebracht ist und die Oberflächenschicht nicht kalandriert worden ist.

2. Druckpapier nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Überzugsgewicht der Oberflächen schicht 0,3 bis 4 g/m² beträgt.

3. Druckpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberflächenschicht ein Schmiermittel in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Oberflächenschicht, enthält.