DE2344448A1 - PAPER COATINGS - Google Patents
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- DE2344448A1 DE2344448A1 DE19732344448 DE2344448A DE2344448A1 DE 2344448 A1 DE2344448 A1 DE 2344448A1 DE 19732344448 DE19732344448 DE 19732344448 DE 2344448 A DE2344448 A DE 2344448A DE 2344448 A1 DE2344448 A1 DE 2344448A1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
- D21H19/56—Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H19/58—Polymers or oligomers of diolefins, aromatic vinyl monomers or unsaturated acids or derivatives thereof
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 ο *5 / / / / O5 COLOGNE 51, OBERLÄNDER UFER 90 ο * 5 / / / / O
zo4444ozo4444o
Köln, den 15. August 1973 Eg /AxCologne, August 15, 1973 Eg / Ax
RHONE-PROGIL, 25 Quai Paul Doumer, 924o8 Courbevoie,RHONE-PROGIL, 25 Quai Paul Doumer, 924o8 Courbevoie,
FrankreichFrance
PapxerstreichraassenPoppy stripes
Die Erfindung betrifft wässrige Massen zum Streichen von Papieren für den Offset-Rotationsdruck sowie die mit diesen Massen gestrichenen Papieree The invention relates to aqueous compositions for coating paper for rotary offset printing and coated with these compositions papers e
Von den z.Zt. angewandten Druckverfahren nimmt der Of fset-Rotationsdruok einen immer wichtiger werdenden Platz ein« Dieses Verfahren ermöglicht einen kontinuierlichen Vierfarbendruck von ausgezeichneter Qualität auf eine Papierrolle in einem Durchgang gleichzeitig auf beide Seiten und mit äußerst hohen Geschwindigkeiten. Diese Geschwindigkeiten erfordern die Verwendung von schnell trocknenden Druckfarben, die bei hoher Temperatur von etwa 3000C getrocknet werden. Diese scharfen Trockenbedingungen werden im allgemeinen in Flammtunnels erzielt, in denen die Papiere nach dem Bedrucken auf der Offset-Rotationsmaschine von den Flammen von Gasbrennern während einer Zeit bestrichen werden, die so kurz ist, daß eine Entflammung des Papiers vermieden wirde Da das Papier beidseitig bedruckt wird, kann während des Durchgangs durch den Ilammtunnel eine bekannte störende Erscbeiaung, die Blasenbildung, auftreten. Hierbei bilden sich auf der Oberfläche des Papiers Blasen, die symmetrisch auf beiden Seiten verteilt sind.Of the currently The offset printing process is becoming more and more important. «This process enables continuous four-color printing of excellent quality on a roll of paper in one pass on both sides at the same time and at extremely high speeds. These speeds require the use of fast drying inks which are dried at a high temperature of about 300 0 C. These sharp drying conditions are generally achieved in flame tunnels where the papers after printing on the offset rotary press by the flame of gas burners are coated during a time that is so short that an ignition of the paper is avoided e Since the paper on both sides is printed, a well-known annoying appearance, the formation of bubbles, can occur during the passage through the Ilamm tunnel. This causes bubbles to form on the surface of the paper, which are symmetrically distributed on both sides.
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Es wird allgemein angenommen, daß die Blasen durch Druckkräfte gebildet werden, die durch das im Papier enthaltene Wass.er, das während des Durchgangs durch den Flammtunnel verdampft, ausgeübt werden. Wenn der Wasserdampf die Sperren, die der Strich und der darauf aufgebrachte Druckfarbenfilm darstellen, nicht überwinden kann, entstehen in der Masse des Papiers große Druckkräfte, die, wenn die Kohäsion des Papiers ungenügend ist, die Bildung von Taschen verursachen, die an der Oberfläche in Form von Blasen in Erscheinung treten.It is generally believed that the bubbles are formed by compressive forces exerted by the contained in the paper Water that is lost during the passage through the flame tunnel vaporized, exercised. When the water vapor locks the line and the applied to it Represent a film of printing ink, cannot overcome, large compressive forces arise in the bulk of the paper which, if the cohesion of the paper is insufficient, it will cause the formation of pockets on the surface Appear in the form of bubbles.
Die starke Wasserdampfentwicklung, die für die Erscheinung der Blasenbildung verantwortlich ist, setzt voraus, daß der Aufstrich, der auf das Papier aufgebracht wird, eine genügende Porosität oder Durchlässigkeit für Luft haben muß. Diese Eigenschaft steht in direktem Zusammenhang mit dem Prozess der Bildung des Strichauftrages aus der Streichmasse.The strong development of water vapor that is responsible for the appearance is responsible for the formation of bubbles, assumes that the spread that is applied to the paper, must have sufficient porosity or permeability for air. This property is directly related with the process of forming the coating from the coating.
Es ist bekannt, daß die Papierstreichmassen, die als Bindemittel ein Polymerisat in wässriger Dispersion enthalten, ihre filmbildenden Eigenschaften dem Zusammenfließen und Verschmelzen der den Film bildenden Teilchen verdanken. Es wird allgemein angenommen, daß das allmähliche Verschmelzen der Polymerteilchen die Folge von zwei Typen von entgegengesetzt wirkenden Hauptkräften ist:It is known that the paper coating slips, which contain a polymer in aqueous dispersion as a binder, their film-forming properties due to the coalescence and fusion of the particles forming the film owe. It is generally believed that the gradual fusing of the polymer particles is the result of two types of opposing main forces are:
1) F s Kräfte, die auf den Kapillardruck zurückzuführen sind, der seinerseits durch den Aufbau von Wassermenisken von konkaver Form im System von Zwischenräumen, das während der Trocknung des Latex gebildet wird, erzeugt wird. Diese Kräfte, die die Teilchen gegeneinander drücken, ändern sich umgekehrt proportional dem Radius des Polymerteilchens.1) F s forces attributed to the capillary pressure are, in turn, created by the construction of water menisci of concave shape in the system of interstices, formed during the drying of the latex. These forces that the particles press against each other change inversely proportional to the radius of the polymer particle.
2) F : Kräfte, die auf das viskose Fliegen des Polymerisats zurückzuführen sind und sich der Deformierung der Teilchen widersetzen.2) F: Forces on the viscous fly of the polymer and resist the deformation of the particles.
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Die Teilchen fließen zusammen, wennThe particles flow together when
c -^ gc - ^ g
Um vollständiges Verschmelzen der Teilchen zu vermeiden und demgemäß innerhalb des Polymeren mikroskopische Lücken oder Zwischenräume, die die Porosität und Durchlässigkeit des Strichauftrages für Luft gewährleisten, aufrecht zu erhalten, kann man die auf den KapillardruckTo avoid complete coalescence of the particles and accordingly microscopic within the polymer Gaps or spaces that ensure the porosity and permeability of the coating for air, to maintain it, one can use the capillary pressure
Krärte
zurückzuführendeη /durch Vergrößerung des Durchmessers
der Teilchen verringern oder auch die dem viskosen Fließen zuzuschreibenden Kräfte durch Steigerung der Steifigkeit
des Polymerisats ausbilden· Die Erfahrung zeigt, daß Streichmassen, die aus einem Latex eines Copolymerisate
von Butadien und carboxyliertem Styrol mit Teilchengrößen von 0,2 Ji bestehen, zu gestrichenen Papieren
führen, bei denen die Erscheinung der Blasenbildung nicht mehr auftritt· Dies ist nicht der Fall, wenn die
gleichen Latices, jedoch mit Teilchengrößen von 0,10 bis 0,15 ju verwendet werden. Die hiermit gestrichenen
Papiere zeigen häufig auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von Blasen. Die Steigerung der Größe der Teilchen
ist jedoch mit einer Herabsetzung des Bindevermögens für die Pigmente der Streichmasse verbunden, so daß es
in diesem Pail notwendig ist, den Anteil des Bindemittels von 20 auf 3O^ zu erhöhen· Diese Maßnahme hat den
Nachteil einer erheblichen Erhöhung der Kosten des auf das Papier aufgebrachten Strichauftrage und führt zu
einem gestrichenen Papier, das einen schlechteren Weißgrad, einen schlechteren Glanz und verschlechterte drucktechnische
Eigenschaften hat·Krärt
by increasing the diameter of the particles or by increasing the stiffness of the polymer by increasing the stiffness of the polymer by increasing the diameter of the particles result in coated papers in which the phenomenon of blistering no longer occurs. This is not the case if the same latices, but with particle sizes of 0.10 to 0.15 μm, are used. The papers coated with this often show a large number of bubbles on their surface. The increase in the size of the particles is, however, associated with a reduction in the binding capacity for the pigments of the coating slip, so that in this Pail it is necessary to increase the proportion of binder from 20 to 30 ^. This measure has the disadvantage of a considerable increase in the Cost of the coating applied to the paper and leads to a coated paper that has a poorer degree of whiteness, a poorer gloss and poorer printing properties
Is wurde nun gefunden, daß gleichzeitig die Erscheinung der Blasenbildung verhindert und das Bindevermögen bei einem befriedigenden Wert gehalten werden kann, ohne daß der Polymergehalt des Latex erhöht werden muß, wenn die Steifigkeit des Copolymerisate von Butadien und carboxyliertem Styrol durch Begrenzung des Butadiengehalts gesteigert wird.It has now been found that at the same time the appearance prevents the formation of bubbles and the binding power can be kept at a satisfactory level without the polymer content of the latex must be increased if the stiffness of the copolymers of butadiene and carboxylated Styrene is increased by limiting the butadiene content.
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Die Streichmassen gemäß der Erfindung, die als filmbildenden Bestandteil einen Latex eines Copolymerisats von Butadien und carboxyliertem Styrol enthalten, sind dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat aus 30 bis 34 Gewo-$ Butadien, 2 bis 10 Gewo-^ einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und 56 bis 68 &ewo-$ Styrol besteht und die Teilchen des Copolymerisats einen Durchmesser von weniger als 0,18 ju haben.The coating slips according to the invention, which contain a latex of a copolymer of butadiene and carboxylated styrene as a film-forming component, are characterized in that the copolymer consists of 30 to 34 wt. O - $ butadiene, 2 to 10 wt. O - ^ an ethylenically unsaturated carboxylic acid and 56-68 & ew o - $ is styrene and the particles of the copolymer have ju a diameter of less than 0.18.
Zur Erzielung guter Ergebnisse bei Anwendung der Erfindung liegt der Carbonsäuregehalt des Copolymerisats zwischen 3 und 6 Gew.-?6. Als Beispiele von äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, sind insbesondere Acrylsäure, Itaconsäure und Fumarsäure zu nennen»In order to achieve good results when using the invention, the carboxylic acid content of the copolymer is low between 3 and 6 wt .-? 6. As examples of Ethylenic unsaturated carboxylic acids which are suitable for the purposes of the invention are, in particular, acrylic acid, To mention itaconic acid and fumaric acid »
Wässrige Streichmassen werden hergestellt und auf ein Papier in einer Menge von 20 g/m , gerechnet als Trockenmaterial jeder Streichmasse, aufgetragen. Das gestrichene Papier wird in einem Tunnelofen bei einer Temperatur von 1300O getrocknet und dann satiniert, indem es viermal nacheinander zwischen zwei Walzen, die eine Kraft von 150 kg/cm ausüben, durchgeführt wird.Aqueous coating slips are produced and applied to paper in an amount of 20 g / m 2, calculated as the dry material of each coating slip. The coated paper is dried in a tunnel furnace at a temperature of 130 0 O and then frosted by being four times in succession, carried out between two rolls, which exert a force of 150 kg / cm.
Nach dem Trocknen und dem Satinieren wird das gestrichene Papier bei 200C in einer Atmosphäre mit 65$ relativer Feuchtigkeit konditioniert und dann auf seine Neigung zu Blasenbildung während des Drucks auf der Offset-Rotationsmaschine untersuchte Zu diesem Zweck wird eine Probe des gestrichenen Papiers nach beidseitigem Bedrucken mit schnell trocknenden Druckfarben auf einem beweglichen Schlitten angeordnet, der zwischen den Flammen von zweiAfter drying and calendering, the coated paper is conditioned at 20 ° C. in an atmosphere with 65% relative humidity and then examined for its tendency to form bubbles during printing on the offset rotary machine Printing with quick-drying inks arranged on a movable carriage that is between the flames of two
Gasbrennern mit einer genügend hohen GeschwindigkeitGas burners at a sufficiently high speed
wirdwill
hindurchgeführy, um eine Entflammung des Papiers zu vermeiden. Das Papier wird anschließend auf Blasenbildung untersucht. Die Ergebnisse werden im Verhältnis zu Ver-to prevent the paper from catching fire. The paper is then examined for blistering. The results are in relation to
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gleichspapieren als Bewertungsziffern von 0 bis 10 ausgedrückt, wobei ein Papier mit äußerst starker Blasenbildung die Bewertungsziffer 0 und ein blasenfreies Papier die Bewertungsziffer 10 erhalte Ein Papier mit einer Bewertungsziffer von 7 und höher ist auf einer Offset-Rotationsmaschine bedruckbar.same paper expressed as valuation numbers from 0 to 10, A paper with extremely strong blistering is rated 0 and a paper free from bubbles Paper gets a score of 10 A paper with a score of 7 and higher is on a Offset rotary machine printable.
Außer der fehlenden Neigung zu Blasenbildung werden der trockene Rupfwiderstand und die optischen Eigenschaften der gestrichenen Papiere nach den folgenden Methoden bestimmt:In addition to the lack of tendency towards blistering, the dry pick resistance and the optical properties are also important of coated papers determined by the following methods:
trockener Rupfwiderstanddry chatter resistance
Der Rupfwiderstand wird mit der vom Institut für graphische Technik entwickelten IGT-Apparatur bestimmt, bei der eine gestrichene Papierprobe mit einem Probedruckgerät behandelt wird, dessen Druck auf die Probe auf einen gewählten Wert (im Falle der Beispiele 35 kg/ cm ) eingestellt wird, und dessen Geschwindigkeit steigt, bis beginnendes Abheben des Strichauftrages beobachtet wird· Der trockene Rupfwiderstand wird durch den Wert der Geschwindigkeit ausgedrückt, die dem beginnenden Abheben entspricht. Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen werden die Druckfarben der Bezeichnung 3802 und 3803 mit abgestufter Haftfestigkeit (Hersteller Etablissements Lorilleux-Lefranc) verwendeteThe chatter resistance is determined with the IGT apparatus developed by the Institute for Graphic Technology, in which a coated paper sample is treated with a test printing device, the pressure of which is applied to the sample is set to a selected value (in the case of the examples 35 kg / cm), and its speed increases, until the beginning of the lifting of the coating is observed · The dry picking resistance is given by the value expressed as the speed corresponding to the start of take-off. With those described in the examples The printing inks with the designation 3802 and 3803 with graded adhesive strength (manufacturer Etablissements Lorilleux-Lefranc) used
Die Druckfarbe 3802 hat eine geringere Haftfestigkeit als die Druckfarbe 3803. Als geeignet für den Offset-Rotationsdruck gilt im allgemeinen ein gestrichenes Papier, das eine Rupfwiderstandszahl (trocken) von etwa 50 cm/Sekunde mit der Druckfarbe 3803 hat.Ink 3802 has a lower bond strength than the printing ink 3803. A coated paper is generally considered suitable for offset rotary printing, that has a drag coefficient (dry) of about 50 cm / second with the printing ink 3803.
WeißgradWhiteness
Der Weißgrad wird nach der französischen Norm AFHOR QO3»O39 "Bestimmung des Weißgrades "ISO" von Papieren und Kartons" bestimmteThe degree of whiteness is determined according to the French standard AFHOR QO3-039 "Determination of the degree of whiteness" ISO "of papers and cardboard boxes "certain
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Der Glanz wird mit Hilfe des unter der Bezeichnung "Reflectomätre Electrosynthäse SP 64" bekannten Reflektometers bestimmteThe gloss is measured using the reflectometer known under the name "Reflectomätre Electrosynthäse SP 64" certain
In der folgenden Tabelle 1 sind die Eigenschaften der Latices genannt, die, gerechnet als Trockenmasse, 50 Gew.^ der verwendeten Copolymerisate von Butadien und carboxyliertem Styrol enthalten«.In the following table 1 the properties of the latices are mentioned, which, calculated as dry matter, 50 wt of the copolymers used of butadiene and carboxylated styrene contain «.
Butadien- Gehalt Styrol- Teilchengehalt, an Säuren, gehalt, größe, u Gew. -jo Gew. -$> Gew. -j» t '_ Butadiene content Styrene particle content, of acids, content, size, u wt. -Jo wt. - $> wt. -J » t '_
Latex A 32 4 64 0,1.0Latex A 32 4 64 0.1.0
Latex B 37 4 59 0,10Latex B 37 4 59 0.10
Latex G 37 4 59 0,25Latex G 37 4 59 0.25
Latex D 32 4 64 ' 0,25Latex D 32 4 64 '0.25
In Tabelle 2 sind für jedes Beispiel Art und Gewichtsanteil der festen Bestandteile der Streichmassen sowie ihre Bewertungsziffer für Blasenbildung, ihre Rupfwiderstandszahl (trocken) und ihre optischen Eigenschaften angegeben.In Table 2, the type and weight percentage of the solid constituents of the coating slips and for each example their rating number for blistering, their drag coefficient (dry) and their optical properties specified.
Bei den Beispielen 1 und 8 handelt es sich um Versuche im Rahmen der Erfindung, während die Beispiele 2 bis 7 und 9 bis 14 Vergleichsbeispiele sind.Examples 1 and 8 are experiments within the scope of the invention, while Examples 2 to 7 and 9 to 14 are comparative examples.
Der in den Beispielen 2 und 9 verwendete Latex B führt zu gestrichenen Papieren, die ausgezeichneten Rupfwiderstand im trockenen.Zustand haben, jedoch auf Grund ihrer starken Neigung zu Blasenbildung auf der Offset-Rotationsdruckmaschine schwierig zu bedrucken sind· Durch Verringerung des Anteils des Latex gemäß den Beispielen 3 und 10 wird zwar ein befriedigender Rupfwiderstand (trocken) erhalten, aber die Bewertungsziffer für dieThe latex B used in Examples 2 and 9 leads to coated papers which have excellent pick resistance when dry, but due to their strong tendency to form bubbles on the offset rotary printing press are difficult to print on · By reducing the amount of latex according to the examples 3 and 10 a satisfactory pick resistance (dry) is obtained, but the rating number for the
409826/0 67 1409826/0 67 1
Blasenbildung bleibt schlecht.Blistering remains bad.
Der in den Beispielen 4 und 11 verwendete Latex C, der die gleiche Copolymerisatmenge wie der Latex B, jedoch mit größeren Teilchen enthält, ergibt gestrichene Papiere mit ungenügendem Rupf widerstand im trockenen Zustand* Es ist somit notwendig, eine viel größere Menge dieses Latex zu verwenden, um einen befriedigenden Rupfwiderstand im trockenen Zustand wie bei den Beispielen 5 und 12 zu erzielen* In diesem Fall werden gestrichene Papiere erhalten, die teurer sind, und deren optische Eigenschaften (Weißgrad und Glanz) schlecht sind.The latex C used in Examples 4 and 11, the contains the same amount of copolymer as latex B, but with larger particles, gives coated papers with insufficient plucking resistance when dry * It is therefore necessary to use a much larger amount of this latex in order to achieve satisfactory chuck resistance to be achieved in the dry state as in Examples 5 and 12 * In this case, coated papers are used obtained which are more expensive and whose optical properties (whiteness and gloss) are poor.
Der Latex D mit geringem Butadiengehalt im Copolymerisat und großen Teilchen führt zu gestrichenen Papieren mit sehr geringem Rupfwiderstand (trocken) im Falle der für die Beispiele 6 und 13 verwendeten Streichmasseno Die mit erhöhtem Gehalt an Bindemittel im Falle der Beispiele 7 und 14- erhaltenen gestrichenen "Papiere mit befriedigendem Rupfwiderstand (trocken) sind teuer und haben schlechte optische Eigenschaften·The latex D with a low butadiene content in the copolymer and large particles leads to coated papers with very low pick resistance (dry) in the case of the coating slips used for Examples 6 and 13 o The coated papers obtained with an increased content of binder in Examples 7 and 14- "Papers with satisfactory pick resistance (dry) are expensive and have poor optical properties ·
Der im Falle der Beispiele 1 und 8 in den Streichmassen gemäß der Erfindung verwendete Latex A mit der gleichen Teilchengröße wie der Latex B, jedoch mit geringerem Butadiengehalt führt zu gestrichenen Papieren, die nicht nur eine geringe Neigung zu Blasenbildung haben, sondern auch einen guten Rupfwiderstand im trockenen Zustand und gute optische Eigenschaften aufweisen.The latex A used in the case of Examples 1 and 8 in the coating slips according to the invention with the same Particle size like latex B, but with a lower butadiene content, leads to coated papers that are not have only a low tendency to form blisters, but also have good chuck resistance when dry and have good optical properties.
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Kaolin 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100Kaolin 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Natriumpyro-Sodium pyro
phosphat 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4phosphate 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Stärke 6 666666 ------Thickness 6 666666 ------
Latex A 8,5- - - - - -11,5- -.-Latex A 8.5- - - - - -11.5- -.-
Latex B - 8,58 - - - - - 11,5 11 - --Latex B - 8.58 - - - - - 11.5 11 - -
£ Latex C - - -8,510 - - - - - 11,5 12,75 -£ Latex C - - -8,510 - - - - - 11.5 12.75 -
cd Latex D ----- 8,5 10,5 - - -11,5 13,5 Vi °°cd latex D ----- 8.5 10.5 - - -11.5 13.5 Vi °°
■äj o Bewertungazif- · ι■ äj o ratingazif- · ι
JX' Ot fer für Blasen- . ω JX 'Ot fer for bladder. ω
§ ■ -j bildung 9 3 4 9 8 10 10 9 1 2 9 8 10 10 ^ § ■ -j education 9 3 4 9 8 10 10 9 1 2 9 8 10 10 ^
""* IGT-Rupfwiäerstand
trooken
in cm/Sek."" * IGT-Rupfwiäerstand trooken
in cm / sec.
Druckf.3803 49 57 50 35 47 30 48 49 56 50 36 49 30 51Print 3803 49 57 50 35 47 30 48 49 56 50 36 49 30 51
Druckfarbe 3802 - 63 ------ 58 -Printing color 3802 - 63 ------ 58 -
Weißgrad 82 81,6 82 82 80,7 81,2 80,5 82,8 83 83,4 83 82 83 81,5Whiteness 82 81.6 82 82 80.7 81.2 80.5 82.8 83 83.4 83 82 83 81.5
Glanz 29 28 29 28 26 28 23 34 34 36 34 32 35 31Gloss 29 28 29 28 26 28 23 34 34 36 34 32 35 31
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