DE19922390A1

DE19922390A1 - Tiefdruck-Papier und Herstellungsverfahren für dieses Papier

Info

Publication number: DE19922390A1
Application number: DE19922390A
Authority: DE
Inventors: Volker Schmidt-Rohr; Benjamin Mendez-Gallon; Klaus Prechtel; Wolfram Sturm; Johann Moser; Ingolf Cedra
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-16
Also published as: ATE340895T1; DE50013508D1; US6423181B1; EP1052328A2; EP1052328A3; EP1052328B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Rauhtiefe von 1,40 mum. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Tiefdruck-Papier, welches in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt wird. DOLLAR A Das Herstellungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß ein mehrschichtiges Papier erzeugt wird, dessen zu bedruckende Schichten im wesentlichen durch ein Pigment- und/oder Füllstoffslurry gebildet werden, während die nicht zu bedruckende Schicht aus einer Stoffsuspension hergestellt wird, deren Stoff einen Mahlgrad mit einer Freeness größer/gleich 50 ml CSF aufweist, wobei auf ein nachträgliches Streichen zur Oberflächenverbesserung verzichtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Rauhtiefe von 1,40 µm (gemessen mit der "Parker Print Surf"-Methode nach DIN-ISO 8791-4). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Tiefdruck- Papier, welches in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt wird.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Druckverfahren bekannt, welche unterschiedliche Ansprüche an die Qualität und die Eigenschaften des zu bedruckenden Papieres stellen, um eine optimale Druckqualität zu erreichen. Beim Tiefdruck-Verfahren ist es besonders wesentlich, daß die Oberfläche des verwendeten Papieres eine hohe Glätte beziehungsweise eine sehr geringe Rauhtiefe aufweist, damit eine ausreichende Druckqualität erreicht wird. Weiterhin muß die Porosität gering sein, um eine optimale Farbaufnahme zu gewährleisten. Um beste Druckqualität zu erzielen, muß das Blatt auch nach einer Kalandrierung eine gewisse Kompressibilität aufweisen. Neben der geringen Rauhtiefe wird jedoch auch eine hohe Zugfestigkeit gefordert, damit ein Abreißen der Papierbahn während des Druckprozesses vermieden wird.

Zur Erzielung einer sehr hohen Oberflächengüte, also einer geringen Rauhtiefe des Papieres, wird der Füllstoffgehalt beziehungsweise Pigmentgehalt der Faserstoffsuspension möglichst hoch gehalten, da diese sehr feinen Stoffe eine sehr glatte und homogene Oberfläche des Papieres erzeugen. Zudem wird ein Faserstoff verwendet, der über einen möglichst hohen Mahlgrad verfügt, um durch den hohen Anteil an Feinstoff ein homogenes Blattgefüge zu erzeugen. Gleichmäßigkeit und Geschlossenheit der Papieroberfläche sind von herausragender Bedeutung.

Diesen Wünschen läuft jedoch die Forderung einer hohen Festigkeit des Papieres entgegen. Zur Erreichung einer hohen Reißfestigkeit ist ein zu hoher Füllstoffgehalt nicht erwünscht, denn Füllstoff wirkt als Blockierer der Wasserstoffbrückenbildung zwischen den Fasern des Papieres. Zusätzlich leiden bei hohem Mahlgrad die Festigkeiten aufgrund des Faserverkürzungseffektes.

Um diesen sich gegensätzlichen Interessen zu entgehen wird derzeit Tiefdruck-Papier zum Teil dadurch hergestellt, daß Streichrohpapier als hoch reißfestes Papier erzeugt wird und anschließend die Papieroberfläche mit Pigment- und Füllstoff bestrichen wird, um eine ausreichende Oberflächenqualität zu erhalten. Dies erfordert aber einen hohen Investitionsaufwand, da zusätzlich zu der, zur Herstellung des Papieres notwendigen Papiermaschine, auch noch in eine Streichmaschine, die online oder offline zum Papierherstellungsprozeß arbeitet, investiert werden muß.

Folgt man der anderen Möglichkeit, den Mahlgrad des Papieres möglichst hoch zu halten, das heißt im Bereich kleiner 40 ml CSF, und mit einem relativen hohen Gesamtfüllstoffgehalt zu arbeiten, so bedeutet dies, eine starke Mahlung des Faserstoffes. Dies ist jedoch sehr energieintensiv, da die aufgewandte Energie mit zunehmenden Mahlgrad expontentiell ansteigt.

Der Mahlgrad von Faserstoff wird häufig als Canadian Standard Freeness (CSF) (siehe TAPI 227) in Milliliter bezeichnet. Hierbei entspricht ein hoher Mahlgrad, das heißt eine hohe Feinheit des Faserstoffes beziehungsweise ein hoher Entwässerungswiderstand, einem niedrigen CSF-Wert, während ein niedriger Mahlgrad einem hohen CSF-Wert beziehungsweise einem niedrigen Entwässerungswiderstand entspricht.

Aus der Offenlegungsschrift DE 196 24 127 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn, mit Hilfe eines Mehrschicht-Stoffauflaufes bekannt. Bei diesem Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichten-Faserbahn werden mittels eines Stoffauflaufes mehrere Fasersuspensionsströme einer Bahnbildungseinrichtung zugeführt, wobei zur Bildung einer dreischichtigen Faserstoffbahn beide äußere Schichten durch zwei Fasersuspensionsströme erzeugt werden, deren Zusammensetzung so gewählt ist, daß die jeweils äußere Schicht anschließend leichter entwässerbar ist, als die innere Schicht, die durch einen entsprechend andersartig zusammengesetzten Fasersuspensionsstrom erzeugt wird. Eine konkrete Angabe der Zusammensetzung der einzelnen Fasersuspensionsströme wird in dieser Schrift nicht genannt.

Weiterhin ist es aus der internationalen Anmeldung PCT/US 97/01975 bekannt, auf die Oberfläche einer noch nassen Faserbahn, im Bereich der Naßpartie einer Papiermaschine, nicht gekochte Stärke aufzutragen, um die Oberfläche des Papieres zu verbessern. Ein Hinweis auf die Herstellung eines Tiefdruck-Papieres ist nicht angegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Herstellungsverfahren für Tiefdruck-Papiere anzugeben, welches sich durch einen wesentlich günstigeren Energieaufwand und Faserstoffeinsatz auszeichnet und einen geringeren Investitionsbedarf, als im Stand der Technik üblich, aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Tiefdruck-Papier zu beschreiben, daß durch sein Herstellungsverfahren kostengünstiger zu erzeugen ist als im Stand der Technik bekannt.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der jeweils unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß es möglich ist, ein Tiefdruck-Papier unter Verwendung eines Faserstoffs mit einem niedrigen Mahlgrad mit Werten größer 50 ml CSF, vorzugsweise zwischen 50 ml und 120 ml CSF, herzustellen, ohne ein Streichwerk im "on line"- oder "off line"-Betrieb verwenden zu müssen, wenn es möglich ist den Füllstoff- beziehungsweise Pigmentgehalt der fertigen Papierbahn zu seinem größten Teil in unmittelbarer Oberflächennähe der fertigen Papierbahn anzuordnen, wobei einerseits die Reißfestigkeit des hergestellten Tiefdruck-Papieres erhöht wird und andererseits die maximale Oberflächenrauhtiefe des Papieres nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig findet aber auch der Herstellungsprozeß in einem Arbeitsgang statt. Wichtig ist hierbei, daß der Trockengehalt der Faserbahn, auf die der Füllstoff und/oder das Pigment aufgetragen wird ≦ 90%, vorzugsweise 3% bis 55%, vorzugsweise 5% bis 20%, ist, da nur hierdurch eine gute Bindung des Füllstoffs beziehungsweise des Pigmentes an die Faserbahn erreicht wird.

Ein hoher Gesamtfüllstoffgehalt bedingt bei konstantem Flächengewicht einen kleineren relativen Anteil der festigkeitserzeugenden Faserstoffanteile. Dadurch ist es notwendig höherwertige und damit teurere Faserstoffanteile einzusetzen. Durch die Erfindung des gezielten Applizierens von Pigmenten an der Oberfläche des Papieres wird dieser Nachteil vermieden. Es können somit ohne Qualitätsverlust kostengünstigere Faserstoffe eingesetzt werden.

Entsprechend dem Erfindungsgedanken wird das Verfahren zur Herstellung von Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Rauhtiefe von 1,40 µm dahingehend verbessert, daß es die folgenden Verfahrensschritte enthält:

- Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
- Bildung einer Faserbahn mit dieser Stoffsuspension mit Hilfe eines Blattbildungssystems, einer ersten Pressenpartie und einer Trockenpartie,
- Auftragung mindestens einer Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Faserbahn im Bereich zwischen dem Beginn der Blattbildung und einem Trockengehalt der Faserbahn von ≦ 90%, vorzugsweise zwischen 3% und 50%, wobei der Faserstoffanteil im Pigment- und/oder Füllstoffslurry vorzugsweise im Bereich 2% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30%, beträgt, und
- Verzicht auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn.

Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß sich der Füllstoffgehalt im wesentlichen in den für das Drucken wichtigen oberflächennahen beziehungsweise oberflächenbildenden Schichten konzentriert, während in der Blattmitte ein geringer Füllstoffgehalt vorliegt, der für sich alleine schon für gute Reißfestigkeit des Papieres sorgt, wobei zusätzlich durch die Reduzierung des Mahlgrades gegenüber dem Stand der Technik auf eine Freeness von größer 50 ml CSF zusätzlich für eine Erhöhung der Reißfestigkeit des Papieres gesorgt wird. Dies führt auch dazu, daß die Bahn bessere Laufeigenschaften durch die Papiermaschine und später auch durch eine Druckmaschine erhält.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens sieht vor, daß anschließend an den mindestens einen Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry ein Pressendurchlauf stattfindet. Durch diesen Pressendurchlauf wird erreicht, daß die Bindung der Pigment- und/oder Füllstoffauflage mit der Faserbahn erhöht wird.

Erfindungsgemäß kann das Herstellungsverfahren sowohl auf einer, als auch beiden Seiten der Faserbahn angewandt werden, so daß der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auch auf beiden Seiten der Faserbahn aufgetragen werden kann.

Mögliche Orte zum Auftragen der Pigment- oder/und Füllstoffslurry-Schicht können das Blattbildungssystem der Papiermaschine oder die Pressenpartie sein.

Aufgrund der Zusammensetzung der Pigment- und/oder Füllstoffslurry besteht auch die Möglichkeit, diese durch ein Sieb hindurch auf die Faserbahn aufzutragen. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß der Auftrag zu einem Zeitpunkt auf die Papierbahn aufgetragen werden kann, zu dem die Reißfestigkeit der Papierbahn selbst noch nicht ausreicht, um sie vom Sieb zu lösen. Selbst wenn dieses möglich wäre, würde sich der Auftragsvorgang belastend auf die Faserstruktur auswirken und die spätere Reißfestigkeit der Papierbahn beeinträchtigen. Der Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry kann also auch auf eine an sich schon relativ reißfeste Papierbahn durch ein Sieb hindurch erfolgen, um die Wahrscheinlichkeit eines möglichen Bahnabrisses im Herstellungsprozeß zu verringern und damit die effektive Laufzeit der Papiermaschine zu erhöhen.

Vorteilhafte Werte für das gesamte Auftragsgewicht des mindestens einen Auftrags der Pigment- und/oder Füllstoffslurry je Seite der Papierbahn ist eine Trockenmasse von 0,5 bis 10,0 g/m², vorzugsweise 1,0 bis 10 g/m².

Erfindungsgemäß beschränkt sich das Herstellungsverfahren nicht allein auf den Auftrag einer Füllstoff- und/oder Pigmentslurry auf eine schon bestehende Faserbahn, sondern es kann erfindungsgemäß auch das Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Oberflächen-Rauhtiefe von 1,40 µm hergestellt werden, indem eine Stoffsuspension mit einem Faserstoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF, erzeugt wird, gleichzeitig wird eine Füllstoff- und/oder Pigmentsuspension hergestellt, wobei der Faserstoff/Feinstoff-Anteil in der Pigment- und/oder Füllstoffsuspension vorzugsweise im Bereich 10% bis 95%, vorzugsweise 30% bis 60%, liegt. Anschließend wird eine Faserbahn mit Hilfe eines Stoffauflaufes mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Schichten, gebildet, wobei eine Schicht, vorzugsweise die beiden äußeren Schichten, mit der Füllstoff- und/oder Pigmentsuspension beschickt wird/werden und mindestens eine Schicht, vorzugsweise die innere Schicht, mit der bezeichneten Stoffsuspension beschickt wird. Anschließend folgt die Bildung einer Papierbahn mit Hilfe eines Blattbildungssystems, einer Pressenpartie und einer Trockenpartie, wobei auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn verzichtet wird.

Auch durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß in der zu bedruckenden Außenschicht, beziehungsweise in den beiden Außenschichten, ein sehr hoher Füllstoff- und/oder Pigmentgehalt vorliegt, während in der einen faserhaltigen Schicht, beziehungsweise in der inneren Schicht, Fasern mit einem relativ niedrigen Mahlgrad entsprechend größer 50 ml CSF, vorzugsweise im Bereich von 50 ml bis 100 ml CSF, vorliegen, so daß hier eine sehr gute Reißfestigkeit der Papierbahn gewährleistet ist.

Als Pigment- oder Füllstoff können beispielsweise verwendet werden: Kaolin, Clay, gemahlenes CaCO₃, PCC (= gefälltes CaCO₃), TiO₂, Talkum, Bentonit.

Zusätzlich zu diesen Füllstoffen oder Pigmenten kann mindestens einer der nachfolgenden Stoffe zugesetzt wird:
Retentionsmittel, Dispergiermittel, Fixiermittel, Leimungsmittel, Bindemittel und Stärke. Zusätzlich kann auch Feinstoffsuspension verwendet werden.

Die Erfinder schlagen weiterhin entsprechend ihrem Erfindungsgedanken ein Tiefdruck-Papier mit einer Oberflächen-Rauhtiefe von 1,40 µm vor, welches durch den folgenden Herstellungsprozeß gekennzeichnet ist:

- Erzeugung einer Stoffsuspension mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 CSF ml (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
- Bildung einer Faserbahn mit dieser Stoffsuspension mit Hilfe eines Blattbildungssystems, einer ersten Pressenpartie und einer Trockenpartie,
- Auftragung einer Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Faserbahn im Bereich zwischen dem Beginn der Blattbildung und einem Trockengehalt der Faserbahn von ≦ 90%, vorzugsweise zwischen 5% und 20%, auf mindestens einer Bahnseite, wobei der Faserstoffanteil im Pigment- und/oder Füllstoffslurry vorzugsweise im Bereich von 2% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30% beträgt, und
- Verzicht auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn.

Ein derartig hergestelltes Tiefdruck-Papier erfüllt einerseits die Anforderung an eine sehr gute Bedruckbarkeit durch den hohen Füllstoffgehalt in mindestens einer äußeren oder auch in beiden äußeren Schichten, und weist andererseits eine sehr geschlossene, homogene und plane Oberfläche auf. Weiterhin ist vorteilhaft die Laufeigenschaft eines solchen Tiefdruck-Papiers wesentlich verbessert, wobei gleichzeitig aufgrund des niedrigen, benötigten Mahlgrades eine erhebliche Energieeinsparnis bei der Herstellung des verwendeten Stoffes und damit der Stoffsuspension verwirklicht wird. Besonders gute Eigenschaft weist das Tiefdruck-Papier auf, wenn anschließend an den Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Bahn ein Pressendurchlauf stattfindet, da hierdurch eine hohe Bindung der Pigment- und/oder Füllstoffschicht an die Faserbahn erreicht wird.

Erfindungsgemäß kann das Tiefdruck-Papier herstellt werden, indem der Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry im Blattbildungssystem der Papiermaschine oder in der Pressenpartie der Papiermaschine stattfindet. Außerdem kann der Auftrag an Pigment- und/oder Füllstoffslurry auch durch ein Sieb hindurch auf die noch nicht fertige Faserbahn erfolgen.

Vorteilhaft beträgt das gesamte Auftragsgewicht der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf einer Seite von 0,5 bis 10,0 g/m², vorzugsweise 1,0 bis 10 g/m², Trockenmasse.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Oberflächerauhtiefe von 1,40 µm vorgeschlagen, welches mit dem folgenden Herstellungsverfahren erzeugt wurde:

- Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 CSF ml (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 CSF ml, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
- Erzeugung einer Füllstoff- und/oder Pigmentsuspension, wobei der Faserstoff/Feinstoff-Anteil im Pigment- und/oder Füllstoffsuspension vorzugsweise im Bereich 2% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30%, beträgt,
- Bildung einer Faserbahn mit Hilfe eines Stoffauflaufes mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht, vorzugsweise die beiden äußeren Schichten, mit der Pigmentsuspension beschickt wird/werden und mindestens eine Schicht, vorzugsweise die innere Schicht mit der bezeichneten Stoffsuspension beschickt wird,
- anschließend Bildung einer Papierbahn mit Hilfe eines Blattbildungssystems, einer Pressenpartie und einer Trockenpartie,
- wobei auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn verzichtet wird.

Der Vorteil eines derart hergestellten Tiefdruck-Papieres liegt im wesentlichen in dem außerordentlich günstigeren Energiebedarf bei der Herstellung der Stoffsuspension, einer ausgezeichneten Bedruckbarkeit der Papieroberfläche aufgrund ihres hohen Füllstoffgehaltes. Da auf die Investition einer zusätzlichen Streichmaschine verzichtet werden kann, handelt es sich um eine sehr kostengünstige Herstellungsmöglichkeit.

Sowohl bei dem letztgenannten als auch bei dem vorgenannten Tiefdruck-Papier kann als Pigment oder Füllstoff mindestens einer der nachfolgenden Stoffe: Kaolin, Clay, gemahlenes CaCO₃, PCC, TiO₂, Talkum oder Bentonit verwendet werden. Zusätzlich können auch chemische Hilfsmittel, insbesondere Bindemittel zugesetzt werden, um die erzeugte Papieroberfläche weiter zu verbessern. Es kann auch zusätzlich feinstoffhaltige Suspension zugesetzt werden um die Bindungskräfte zu erhöhen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1 Dreischichtstoffauflauf,

Fig. 2 Verlauf des relativen Füllstoffanteils,

Fig. 2a Verlauf des relativen Füllstoffanteils und der Faserstoffanteile,

Fig. 3 Papiermaschine mit Füllstoff- und Pigmentapplikatoren.

Die Fig. 1 verdeutlicht das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren mit einem dreischichtigen Stoffauflauf 1 und einem anschließenden Doppelsiebformer. Der Stoffauflauf 1 besitzt drei Zuführungen 1.1 bis 1.3, wobei die mittlere Zuführung 1.1 mit einer Stoffsuspension beschickt wird, die erfindungsgemäß mit einem Stoff hergestellt wird, der eine Freeness größer/gleich 50 ml CSF aufweist.

Auf den Außenseiten sind zwei weitere Zuführungen 1.2 und 1.3 dargestellt, durch die eine, im wesentlichen mit Füllstoff beladene Suspension auf die Außenseiten der entstehenden Suspensionslage, die zwischen die beiden Siebe 2.1 und 2.2 eingeleitet wird, gelegt wird. Die Siebe 2.1 und 2.2 werden über zwei Walzen 3.1 und 3.2 zusammengeführt. Anschließend findet eine Entwässerung der über den Stoffauflauf 1 gebildeten dreischichtigen Stoffsuspensionslage durch die sandwichartig verlaufende Siebe 2.1 und 2.2 statt. Die Entwässerung ist schematisch durch die beiden Pfeile 5.1 und 5.2 darstellt. Auf diese Weise bildet sich eine innere Faserschicht 4.1, die durch die Stoffsuspension mit einer Freeness größer 50 ml CSF erzeugt wird. Die innere Faserschicht 4.1 ist auf ihren beiden Außenseiten durch je eine Füllstoffschicht 4.2 und 4.3 umgeben, welche an der Oberfläche für eine sehr glatte Struktur sorgen, wie sie beim Tiefdruck-Papier notwendig ist.

Die Fig. 2 zeigt den Verlauf des relativen Füllstoffanteils 6 in einem Koordinatenkreuz, in dem auf der Ordinate der relative Füllstoffanteil aufgetragen und auf der Abszisse die Z-Richtung des Papieres dargestellt ist. Die beiden randständigen Pfeile stellen die Oberflächen der Oberseite (links) und der Unterseite (rechts) des fertigen Papieres dar.

Hierbei ist zu erkennen, daß der Füllstoffanteil 6 auf der Oberseite und der Unterseite des Papieres ein Maximum erreicht, während im mittleren Bereich des Papieres ein relativ geringer Füllstoffanteil besteht. Entsprechend ist in diesem Bereich der Anteil des Faserstoffes hoch und weist erfindungsgemäß einen Mahlgrad mit einer Freeness größer 50 ml CSF auf. Durch den hohen Füllstoffanteil in den Außenschichten des Papieres wird die optimale Bedruckbarkeit des Papieres für das Tiefdruck-Verfahren erreicht, obwohl nur eine verminderter Mahlgrad des Stoffes der inneren Papierschicht vorliegt. Zusätzlich ergibt sich als positiven Nebeneffekt auch eine verbesserte Laufeigenschaft des Papieres.

Einen weiteren möglichen Verlauf von relativem Faser- und Füllstoffanteil ist in der Fig. 2a dargestellt. Hier zeigt die Kurve 6 den relativen Füllstoffanteil über die z-Richtung des Papieres, die Kurve 6.1 den Verlauf des relativen Faserstoffanteiles aus einem Stoff mit 50 bis 120 ml CSF und die Kurve 6.2 den Verlauf des relativen Faserstoffanteiles aus einem Stoff mit < 30 ml CSF. Es ist zu erkennen, daß hier in den Außenbereichen fast ausschließlich Füllstoff und Faserstoff mit < 30 ml CSF vorliegen, während in der inneren Schicht wenig Füllstoffanteile und hauptsächlich Faserstoffanteile aus einem Stoff mit 50 bis 120 ml CSF angesiedelt sind.

Ein weiteres Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße Tiefdruck-Papier ist in der Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt eine Papiermaschine mit einem Blattbildungssystem 7, bestehend aus einem Doppelsiebformer, der durch einen einschichtigen Stoffauflauf 1 mit Stoffsuspension versorgt wird. Anschließend folgt eine Pressenpartie 8 mit zwei Schuhpressen 8.1 und 8.2. Dahinter ist eine einreihige Trockenpartie 9 angeordnet, an die sich ein Kalander 10 anschließt. Von dort aus wird das fertige Papier schließlich zur Aufwicklung 11 geführt. Die Pfeile 12 bis 20 zeigen beispielhaft mögliche Positionen für Applikatoren zur Auftragung von Pigment- oder Füllstoff.

Eine erste Position für einen Applikator, also ein erster Auftragungsort, wird mit dem Pfeil 12 dargestellt. Dieser Auftragungsort befindet sich im Bereich des Übergangs vom Blattbildungssystem zur Pressenpartie, das heißt in einem Bereich, in dem das obere Sieb bereits von der Faserbahn abgenommen ist und die Faserbahn lediglich durch ein unteres Sieb des Blattbildungssystems gestützt wird. Weitere, vorteilhafte Auftragungsorte sind die Positionen 12A bis 12C im dargestellten Doppelsiebformer, wobei auch hier durch die Siebe appliziert wird.

Anschließend an diesen Auftragungsort 12 wird das untere Sieb abgelöst und die Faserbahn vom ersten oberen Sieb der Pressenpartie übernommen, wobei sich in diesem freien Abschnitt der zweiten Seite der Faserbahn ein weiterer günstiger Auftragungsort 13 befindet. Da die Faserbahn anschließend an die Auftragung der Pigment- oder Füllstoffschicht die Presse 8.1 durchläuft, werden diese neu aufgetragenen Schichten bestens mit der Faserbahn "verschweißt".

Zwei weitere mögliche Orte für eine Auftragung durch das Sieb hindurch sind direkt vor der zweiten Schuhpresse 8.2 gegeben. Diese Orte sind mit den Pfeilen 14 und 15 bezeichnet. Hier kann vorteilhaft Pigment- und/oder Füllstoff durch das Sieb aufgetragen werden, da in diesem Bereich die Faserbahn sandwichartig von zwei Sieben eingeschlossen ist.

In der nachfolgenden Trockenpartie 9 sind drei weitere mögliche Auftragungsorte 16, 17 und 19 angegeben. An diesen Auftragsorten, die jeweils durch eine Umlenkwalze gebildet werden, besteht ebenfalls die Möglichkeit eines direkten Auftrages auf die im Trocknungsprozeß befindliche Faserbahn, wobei bei der gezeigten Ausführungsform der Trockenpartie als einreihige Trockenpartie lediglich eine Seite der Faserbahn derart problemlos zugänglich ist. Allerdings besteht auch an den Stellen eine Auftragungsmöglichkeit für Pigment und Füllstoff, an denen jeweils das obere Band von der zu trocknenden Papierbahn abgehoben wird. Hier herrschen leider etwas beengte Platzverhältnisse für die Auftragung auf der gegenüberliegenden Seite der Faserbahn. Derartige Auftragungsorte sind beispielhafte durch die Pfeile 18 und 19 angegeben.

Wird anstelle der einreihigen eine zweireihige Trockenpartie verwendet, so ergeben sich günstige Verhältnisse für einen gleichartigen Auftrag auf beiden Papierseiten.

Wichtig bei der Auftragung der Pigment- und/oder Füllstoffschicht auf die entstehende Faserbahn ist, daß der Trocknungsgehalt der Faserbahn einen Wert von 90% noch nicht überschritten hat, da bei einem Trocknungsgehalt von höher als 90% nur eine unzureichend feste Verbindung mit der Faserbahn erreicht wird. Bevorzugt wird ein Trocknungsgehalt von 3% bis 55%.

Insgesamt wird also durch dieses Herstellungsverfahren für ein Tiefdruck-Papier erreicht, daß sich eine wesentlich günstigere Energieausbeute ergibt, da eine Stoffsuspension mit niedrigem Mahlgrad verwendet wird. Im Gegensatz zu einem spezifischen Energieaufwand für einen hochwertigen TMP-Stoff (TMP = Thermomechanical Pulp) von 2800-3200 kWh/t und darüber, wird bei der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens weniger als 2800 kWh/t benötigt. Weiterhin kann auf ein nachträgliches Streichen verzichtet werden, wodurch erhebliche Investitions-Einsparungen - durch den Verzicht auf eine Streichanlage - möglich sind. Folgerichtig zeichnet sich auch das Tiefdruck-Papier, welches durch eines der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, durch äußerst günstige Herstellungskosten aus.

Ein zusätzlicher, wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Füllstoffanreicherung der äußeren Blattschichten zur Homogenisierung der Blattstruktur und somit zu einem egalisierenden Effekt beiträgt. Dadurch wird außerdem eine sehr gute Faserabdeckung erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Stoffauflauf

1.1

Zuführung für Faserstoff

1.2

+

1.3

Zuführung für Füllstoff/Pigment

2.1

und

2.2

Sieb

3.1

und

3.2

Walze

4.1

Faserschicht

4.2

und

4.3

Füllstoffschicht

5.1

und

5.2

Entwässerung

6

Verlauf des relativen Füllstoffanteils

7

Blattbildungssystem

8

Pressenpartie

8.1

und

8.2

Schuhpresse

9

Trockenpartie

10

Kalander

11

Aufwicklung

12

bis

20

Auftragungsorte/Positionen für Applikatoren

Claims

1. Herstellungsverfahren für ein Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Rauhtiefe von 1,40 µm mit den folgenden Verfahrensschritten:

1. 1.1 Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 bis 80 ml CSF,
2. 1.2 Bildung einer Faserbahn mit dieser Stoffsuspension mit Hilfe eines Blattbildungssystems (7), einer ersten Pressenpartie (8) und einer Trockenpartie (9),
3. 1.3 Auftragung mindestens einer Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Faserbahn im Bereich zwischen dem Beginn der Blattbildung und einem Trockengehalt der Faserbahn von ≦ 90%, wobei der Faserstoffanteil im Pigment- und/oder Füllstoffslurry vorzugsweise im Bereich 20% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30%, beträgt, und
4. 1.4 Verzicht auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn.

2. Herstellungsverfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den mindestens einen Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry ein Pressendurchlauf stattfindet.

3. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf beiden Seiten der Faserbahn aufgetragen wird.

4. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry im Blattbildungssystem (7) der Papiermaschine stattfindet.

5. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry in der Pressenpartie (8) der Papiermaschine stattfindet.

6. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry bei einem Trockengehalt < 55%, vorzugsweise 3% bis 55%, der Papierbahn stattfindet.

7. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry durch ein Sieb auf die Faserbahn erfolgt.

8. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Auftragsgewicht des mindestens einen Auftrags der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf einer Seite eine Trockenmasse von 0,5 bis 10,0 g/m², vorzugsweise 1,0 bis 10 g/m², aufweist.

9. Herstellungsverfahren für ein Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Oberflächen-Rauhtiefe von 1,40 µm mit den folgenden Verfahrensschritten:

1. 9.1 Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
2. 9.2 Erzeugung einer Füllstoff- und/oder Pigmentsuspension, wobei der Faseranteil im Pigment- und/oder Füllstoffsuspension vorzugsweise im Bereich 10% bis 95%, vorzugsweise 20% bis 60%, beträgt,
3. 9.3 Bildung einer Faserbahn (4.1) mit Hilfe eines Stoffauflaufes mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Schichten, wobei eine Schicht, vorzugsweise die beiden äußeren Schichten (4.2, 4.3), ausschließlich mit der Pigmentsuspension beschickt wird/werden und mindestens eine Schicht (4.1), vorzugsweise die innere Schicht mit der bezeichneten Stoffsuspension beschickt wird,
4. 9.4 anschließend Bildung einer Papierbahn mit Hilfe eines Blattbildungssystems (7), einer Pressenpartie (8) und einer Trockenpartie (9),
5. 9.5 wobei auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn verzichtet wird.

10. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigment oder Füllstoff mindestens einer der nachfolgenden Stoffe verwendet wird: Kaolin, Clay, gemahlenes CaCO₃, PCC, TiO₂, Talkum, Bentonit.

11. Herstellungsverfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pigment oder Füllstoff mindestens einer der nachfolgenden Stoffe zugesetzt wird: Retentionsmittel, Fixiermittel, Dispergiermittel, Leimungsmittel, Bindemittel, Feinstoffsuspension.

12. Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Oberflächen- Rauhtiefe von 1,40 µm, gekennzeichnet durch den folgenden Herstellungsprozeß:

1. 12.1 Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF ml, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
2. 12.2 Bildung einer Faserbahn mit dieser Stoffsuspension mit Hilfe eines Blattbildungssystems (7), einer ersten Pressenpartie (8) und einer Trockenpartie (9),
3. 12.3 Auftragung einer Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Faserbahn im Bereich zwischen dem Beginn der Blattbildung und einem Trockengehalt der Faserbahn von ≦ 90% auf mindestens einer Bahnseite, wobei der Faserstoffanteil im Pigment- und/oder Füllstoffslurry vorzugsweise im Bereich 2% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30% beträgt, und
4. 12.4 Verzicht auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn.

13. Tiefdruck-Papier gemäß dem voranstehenden Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragung der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Faserbahn beidseitig stattfindet.

14. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an mindestens einen Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf die unfertige Papierbahn ein Pressendurchlauf stattfindet.

15. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf beiden Seiten der Faserbahn aufgetragen wird.

16. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry im Blattbildungssystem (7) der Papiermaschine stattfindet.

17. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry in der Pressenpartie (8) der Papiermaschine stattfindet.

18. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auftrag der Pigment- und/oder Füllstoffslurry bei einem Trockengehalt < 55% der Papierbahn stattfindet.

19. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Auftrag an Pigment- und/oder Füllstoffslurry durch ein Sieb auf die Faserbahn erfolgt.

20. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Auftragsgewicht der Pigment- und/oder Füllstoffslurry auf einer Seite eine Trockenmasse von 0,5 bis 10,0 g/m², vorzugsweise 1,0 bis 10 g/m², aufweist.

21. Tiefdruck-Papier mit einer maximalen Oberflächen- Rauhtiefe von 1,40 µm, gekennzeichnet durch den folgenden Herstellungsprozeß:

1. 21.1 Erzeugung einer Stoffsuspension mit einem Stoff mit einer Freeness (= Maß für den Mahlgrad) von größer/gleich 50 ml CSF (= Canadian Standard Freeness), vorzugsweise 50 ml bis 120 ml CSF, vorzugsweise 50 ml bis 80 ml CSF,
2. 21.2 Erzeugung einer Füllstoff- und/oder Pigmentsuspension, wobei der Faseranteil im Pigment- und/oder Füllstoffsuspension vorzugsweise im Bereich 2% bis 60%, vorzugsweise 5% bis 30%, beträgt,
3. 21.3 Bildung einer Faserbahn mit Hilfe eines Stoffauflaufes mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht, vorzugsweise die beiden äußeren Schichten, ausschließlich mit der Pigmentsuspension beschickt wird/werden und mindestens eine Schicht, vorzugsweise die innere Schicht mit der bezeichneten Stoffsuspension beschickt wird,
4. 21.4 anschließend Bildung einer Papierbahn mit Hilfe eines Blattbildungssystems, einer Pressenpartie und einer Trockenpartie,
5. 21.5 wobei auf ein nachträgliches Streichen der Papierbahn verzichtet wird.

22. Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigment oder Füllstoff mindestens einer der nachfolgenden Stoffe verwendet wird: Kaolin, Clay, gemahlenes CaCO₃, PCC, TiO₂, Talkum, Bentomit.

23. Herstellungsverfahren und Tiefdruck-Papier gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigment- und/oder Füllstoff- Schicht einen Faseranteil enthält, dessen Stoff einen Mahlgrad mit einer Freeness von ≦ 30 ml CSF, vorzugsweise ≦ 20 ml CSF, aufweist.

24. Herstellungsverfahren und Tiefdruck-Papier gemäß dem voranstehenden Ansprüche 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranteil der Pigment- und/oder Füllstoff- Schicht um 50% bis 100% niedriger ist als der Faseranteil der mittleren Schicht.