DE2406795B2

DE2406795B2 - Verfahren zum nachbearbeiten bzw. glaetten einer gestrichenen papierbahn

Info

Publication number: DE2406795B2
Application number: DE19742406795
Authority: DE
Inventors: Jay Henry Yarmouth Me. Vreeland (V.St.A.)
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1977-01-20
Also published as: IT1002904B; JPS537964B2; NO142268C; NO142268B; SE413153B; FR2217475B1; AT348328B; DE2406795A1; ATA107974A; NO740376L; ES423166A1; FR2217475A1; FI57799C; FI57799B; GB1466698A; BE810823A; JPS49110906A; CA1044538A; US3873345A; NL7401852A

Description

bewahrt, aber gleichzeitig sich mehr wie eine viskose Flüssigkeit hinsichtlich seiner Fähigkeit, einem plastischen Fließen und einer elastischen Deformation zu unterliegen, verhält Hier soll der Ausdruck »Glasübergangstemperatur« austauschbar mit der »Mindestfilmbildungstemperatur« eines Polymerisatlatex, wie es oben definiert worden ist, benutzt werden. In der Praxis findet dieser »Übergang« innerhalb eines schmalen Temperaturbereiches anstelle eines genauen Temperaturpunktts statt ω

Aus dieser Definition ist zu erseher, daß, wenn die Temperatur Tals die Raumtemperatur (20 bis 25°C) genommen wird, dann irgendein Polymerisat mit einer Tg wesentlich über T, z. B. von 32°C, ein Nichtfilmbildner bei T ist, während irgendein Polymerisat von einer T_g im wesentlichen unter T, z. B. von 16° C, ein relativ guter Filmbildner bei Tist. Auf dem Gebiet, auf dem die Erfindung liegt, bezieht sich der Ausd^ruck »hart« auf Bindemittel mit einer T_g wesentlich über der Raumtemperatur und im allgemeinen mit einer T_g über 33^Q C.

In de»· obengenannten US-Patentschrift 35 83 881 ist angegeben, daß zur Verhütung eines Anklebens des Aufstrichs an der in dem Glanzkalander benutzten heißen Stahlwalze der mittlere 7"_rWert aller Polymerisatbestandteile des Bindemittels mindestens bei 43° C liegen müsse. Es ist ferner angegeben, daß das Trocknen des Aufstrichs bei einer erhöhten Temperatur vorgenommen wird, um ein Verschmelzen oder Zusammenfließen des Polymerisats sicherzustellen, wobei die Temperatur etwa 20 bis 6O⁰C über der T_g des Polymerisats liegt, das in der Streichmasse enthalten ist.

In der US-Patentschrift 36 34 298, die auf die Herstellung von hochglänzenden Papieren durch Streichen des Papiers mit einer Masse gerichtet ist, die ein Pigment und ein »hartes« Bindemittel enthält, wird eine theoretische Erklärung dafür gegeben, warum »harte« Bindemittel den Glanz fördern. Das Pigment wird während der Trocknungsdauer durch Oberflächenspannungseffekte orientiert, was die Pigmentmatrix auf ein Kleinstvolumen bringt. Dieses ist auch der Punkt der maximalen Orientierung und des höchsten Glanzes in dem nicht nachbearbeiteten bzw. geglätteten Zustand.

Bindemittel jedoch legen das Pigment in einer willkürlichen Orientierung fest, sobald die Pigmentbirfdung stattfindet, was eine maximale Orientierung und einen Glanz vor dem Kalandrieren verhindert. Diese bindende Wirkung beginnt, wenn die Emulsion beim Trockenvorgang gebrochen wird und die Filmbildung stattfindet. Wenn die Mindestfilmbildungstemperatur erhöht wird, wird die Zeit bis zum Zusammenfließen beim Trocknen erhöht, wodurch die Zeit verlängert wird, bei der die Orientierung stattfindet. Ai's diesem Grund ist der Glanz eine Funktion der Glasübergangstemperatur.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist, ist ein solcher Schluß nur teilweise zutreffend. Außerdem lehren die beiden obengenannten Patentschriften, daß das Bindemittel während des Trocknungsvorgangs zusammenfließen soll, um das Pigment an Ort und Stelle zu halten (US-Patentschrift 35 83 881, Spalte 4, Zeilen 18 bis 22, US-Patentschrift 36 34 298, Spalte 1, Zeilen 69 bis 72).

Nach den US-Patentschriften 29 49 382 und 32 88 632 werden für den Aufsirich von Papierbahnen keine harten Bindemittel verwendet und sind keine Angaben über eine spezielle Einstellung von Trocknungsbedingungen für den feuchten Aufstrich enthalten.

der US-Patentschrift 31 32 042 wird in einem Aufstrich ein Bindemittel verwendet, von dem angegeben ist daß über etwa 65% des die Härte ergebenden Homopolymerisats des Bindemittels in dem feuchten Aufstrich beim Trocknen nicht richtig zusammenfließen und daß die zugemischten harten, in dem Aufstrich vollständig dispergierten Polymerisatteilchen als einziges Bindemittel ziemlich unwirksam sind und auf das Zurückhalten der Pigmentteilchrn einen geringen Einfluß ausüben.

Die US-Patentschrift 24 16 232 beschreibt mehrere Maßnahmen zum Nachbearbeiten einer Papierbahn, von denen einige ein Trocknen unterhalb der T_g enthalten können. Nach dieser Patentschrift wird jedoch das Papier in einer Weise behandelt, daß ein ununterbrochener Überzug erhalten wird. Es wird danach kein gestrichenes Druckpapier gebildet. Das dort verwendete Butadienharz kann aus Dekorationsgründen, und nicht zur Schaffung einer Druckfläche, Pigmente enthalten, und der dortige Überzug soll undurchlässig und feuchtigkeitsfest sein und für feuchtigkeitsfeste Behälter verwendet werden. Als Zwischenprodukt kann nach dieser Patentschrift ein Film erhalten werden, der porös ist, aber beim Nachbearbeiten durch Erwärmen über den Erweichungspunkt des Harzes einen ununterbrochenen, undurchdringlichen Überzug ergibt. Nach dieser Patentschrift spielt es ferner keine Rolle, ob das Wasser aus der Harzemulsion bei einer Temperatur unterhalb oder aber oberhalb des Erweichungspunktes des Harzes entfernt wird. In jedem Fall soll z. B. durch Kalandrieren ein ähnlicher ununterbrochener Harzüberzüg erhalten werden.

Aus der US-Patentschrift 25 54 662 und der britischen Patentschrift 6 73 872 sind ferner Verfahren zum Streichen und Glätten von Papier bekannt, bei denen das Trocknen des Aufstrichs oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg des in dem Aufstrich enthaltenen Polymerisats vorgenommen wird. Die dortigen Aufstriche enthalten kein Pigment und sollen nach dem Trocknen und Glätten einen festen zusammenhängenden Film ergeben, der gegenüber öl, Fett, Chemikalien usw. widerstandsfähig und daher schwer bedruckbar ist. Bei Verwendung dieser Aufstriche soll dementsprechend ein Bedrucken vor dem Streichen der Papierbahn stattfinden. Selbst wenn die dortigen Aufstriche Pigment enthielten, was nicht der Fall ist, würde keine geeignete bedruckbare hochglänzende Papierbahn nach dem Trocknen und Glätten des Aufstrichs erhalten werden können, weil das Pigment in dem Aufstrich durch die fließend gemachten Polymerisatteilchen beim Trocknen gebunden und erhärten oder an der Papierbahn haften würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Nachbearbeiten bzw. Glätten einer Papierbahn zur Verfügung zu stellen, das zu einem besonders hohen Glanz des Papiers führt und eine ausgezeichnete Bedruckharkeit des fertigen Papiers gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren zum Nachbearbeiten bzw. Glätten einer Papierbahn unter Auftragen einer wäßrigen Masse, die ein Papierstreichpigment und ein im wesentlichen aus einem Polymerisatlatex mit einer Glasübergangslemperatur T_g größer als 38° C bestehenden Bindemittel enthält, Trocknen und Glätten durch Heißkalandrieren aus und schlägt vor, daß man (1) den Aufstrich bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur 7^ des Polymerisats trocknet und (2)

den Aufstrich in an sich bekannter Weise durch Heißkalandrieren bei einer Temperatur oberhalb dei Glasübergangstemperatur T_g des Polymerisats glättet.

Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß durch Nichtbeachten der Lehren des Standes der Technik, nämlich daß das Bindemittel während der Trocknungsstufe verschmelzen oder zusammenfließen solle, und statt dessen durch sorgfältiges Trocknen der gestrichenen Papierbahn unterhalb der 7>Temperatur (wodurch ein Zusammenfließen vermieden wird) ein viel höherer Glanzgrad nach dem anschließenden Heißkalandrieren erzielt werden kann.

Weil das Bindemittel in dem Aufstrich unverschmolzen oder nur teilweise verschmolzen ist, sind die Pigmente in dem Aufstrich ungebunden und ist daher die Oberfläche viel verformbarer und fähig, einen viel höheren Glanzgrad zu ergeben, als wenn das Bindemittel oberhalb der Tg-Temperatur erwärmt worden wäre, bevor die Bahn den Kalanderspalt erreicht hat.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung hat das Bindemittel eine Härte/Temperatur-Beziehung, wie sie durch den Verlauf der in der dazugehörigen Fig. 1 dargestellten Kurve angegeben ist.

Die Härte des Bindemittels ist an der Ordinate der Fig. 1 bis 3 als Shore-A-Härte aufgetragen. Diese Shore-A-Härte wurde nach der in Annual Book of ASTM Standards. 1974, Teil 35, Seiten 663 bis 666, American Society for Testing and Materials, und Engineering Uses of Rubber, A. T. M c P h e r s ο η u. A. K lern in,Seiten 90 bis 98, Reinhold Publishing Corporation, angegebenen Standardmethode getestet. Das Shore-A-Meßinstrument zur Messung der Härte von Elastomeren hat eine Oberfläche, aus der eine Nadel hervortritt. Diese Oberfläche wird an der Oberfläche des zu testenden Elastomeren angeordnet, und es wird der Widerstand des Elastomeren gegenüber einem Eindringen der Nadel an einer Skala des Instruments in Shore-A-Einheiten abgelesen.

Dieses v. eitere Merkmal der Erfindung beruht auf der Feststellung der Beziehung zwischen der Härte und der Temperatur bei der Verwendung von harten Bindemitteln. Der Verlauf der erhaltenen Kurve, wenn die Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird, ist, wie gefunden wurde, von Bedeutung für die Leichtigkeit und Wirksamkeit von harten Bindemitteln zur Erhöhung des Glanzes.

Die F i g. 1 ist ein Diagramm, das für ein typisches hartes Bindemittel nach der Erfindung den Kurvenverlauf wiedergibt, wenn die Shore-A-Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird;

die F i g. 2 ist ein Diagramm, das für ein typisches weiches Bindemittel den Kurvenverlauf wiedergibt, wenn die Shore-A-Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird;

die F i g. 3 ist ein Diagramm, das für ein anderes hartes Bindemittel den Kurvenverlauf wiedergibt, wenn die Shore-A-Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird anhand der F i g. 1 festgestellt daß der Tg-Bereich sehr kurz ist und die Schleife der Kurve in dem Übergang von der Sprödigkeit zur Weichheit sehr steil ist. So sind Polymerisate mit den Härte/Temperatur-Charakteristiken, die durch den in der Fig. 1 dargestellten Kurvenverlauf veranschaulicht werden, für die Durchführung der Erfindung bevorzugt, und Beispiele für solche Polymerisate werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen 1, 2, 4 und 5 angegeben. Solche Polymerisate werden bevorzugt, weil sie beginnen, leichter zu fließen nach dem Berühren einer erwärmten Glättfläche und außerdem schneller fest werden, wenn sich die Bahn nach dem Verlassen der Glättfläche abkühlt, weil der Übergang zurück zur Härte innerhalb eines sehr schmalen Temperaturbereiches stattfindet. Diese schnelle Rückkehr zur Härte ermöglicht, daß der Aufstrich seine starke Politur oder seinen hohen Glanz beibehält, die er in dem Spalt erhalten hat.

ίο Die in der F i g. 2 dargestellte Kurve ist für ein weiches Polymerisat typisch, wie es in dem nachfolgenden Beispiel 3 erläutert wird, das eine T_g unter dem in der Figur dargestellten Temperaturbereich hat. In dem dargestellten Temperaturbereich zeigt die Kurve nur die Flachheit der Härte/Temperatur-Beziehung des Polymerisats in dem Bereich gut über der T_e des Polymerisats. Es kann ersehen werden, daß die in der Fig. 1 dargestellte Härte des Bindemittels bei einer genügend hohen Temperatur tatsächlich unter diejenige des in der F i g. 2 dargestellten weichen Bindemittels bei der gleichen Temperatur fällt. Es wird daher festgestellt, daß der bessere Glanz, der mit harten Bindemitteln erreicht wird, teilweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß diese harten Bindemittel bei einer Temperatur über der T_g tatsächlich weicher sind als weiche Bindemittel und aus diesem Grunde bessere Resultate ergeben, auch wenn sie vor dem Nachbearbeiten bzw. Glätten zusammenfließen oder verschmelzen.

In dem Fall des in der Fig. 3 dargestellten Bindemittels ist, obwohl der T_r Bereich sehr kurz ist und die Schleife der Kurve in dem Übergangsbereich sehr steil ist. die Änderung in der Härte geringer als die in der F i g. 1 dargestellte. Die in der F i g. 3 dargestellte Kurve zeigt, daß, auch wenn sich dieses Polymerisat in einem »weichen« Zustand befindet, es nicht so leicht geformt wird wie das in der F1 g. 1 dargestellte Polymerisat. Daher ist der durch die Kurve 3 dargestellte Materialtyp weniger bevorzugt für die Zwecke der Erfindung als der in der F i g. 1 dargestellte Materialtyp, und zwar, weil

das Material bei der Glättungs- bzw. Nachbearbeitungstemperatur härter ist und daher weniger leicht geformt werden kann.

Während die Kurven 1 bis 3 die Eigenschaften der Polymerisate selbst beschreiben, können die Härte/ Temperatur-Charakteristiken einer Masse, die Pigment und das Bindemittel enthält, auch gemessen werden. Die Form der erhaltenen Kurve kann in Beziehung gesetzt werden zu dem Glanz, der durch die Verwendung der Streichmasse erzielt wird.

Eine wesentliche Erkenntnis, die im Rahmen der Erfindung gewonnen worden ist, besteht darin, daß die Wirksamkeit eines harten Bindemittels zur Erzeugung eines hohen Glanzes, wenn es in Papierstreichmassen verwendet wird, nicht nur eine Funktion der chemischen Zusammensetzung des Bindemittels oder dessen Glasübergangstemperatur ist sondern hauptsächlich eine Funktion von der Steilheit (der Kurve) und Tiefe des Übergangs in den harten Zustand bei der Glasübergangstemperatur 7^ ist Die bevorzugten Bindemittel für

die Verwendung gemäß der Erfindung sind bei Temperaturen unter der T_g hart und bei Temperaturen über der T_g sehr weich.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Bindemittel ein Vinylacetat-, Styrol-Isopren- oder

Acrylpolymerisatlatex.

Die auf die Papierbahn aufgetragene Streichmasse wird nach der Erfindung unter solchen Bedingungen getrocknet daß die Temperatur der Oberfläche des

if¹ »J

IO

Aufstrichs unterhalb der T_g bleibt, und dann wird die gestrichene Papierbahn bei einer Temperatur oberhalb der Tg nachbearbeitet bzw. geglättet. Wie festgestellt werden kann, kann die Temperatur der zum Trocknen des Aufstrichs benutzten Temperatur auf eine Temperatur wesentlich oberhalb der 7} erhöht werden. Obwohl das Phänomen nicht allgemein geklärt ist, ist festgestellt worden, daß die tatsächliche Temperatur der Oberfläche einer Papierbahn während des Trocknens z. B. in einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Lufttrockner etwa 38°C unter der Temperatur der in dem Trockner zirkulierenden Luft liegt. Die Erklärung dieser Temperaturdifferenz kann darin gesehen werden, daß der Aufstrich durch Verdampfen von Wasser aus demselben abgekühlt wird (Kühlung durch Verdampfen). Die Temperatur der Oberfläche der Bahn erreicht nicht die Temperatur der zirkulierenden Luft, bis praktisch die gesamte Feuchtigkeit von der gestrichenen Bahn verdampft ist. Wie für den Fachmann ersichtlich ist. braucht die gestrichene Bahn nicht bis zu einem solchen Trockengrad im Feuchtigkeitsgehalt vermindert zu werden, um kalandriert werden zu können. Demnach kann ein schnelles Trocknen durch einen sehr heißen Luftstrom bewirkt werden, wobei das Trocknen dennoch gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann. d. h. bei einer Temperatur unter der T_g, durch Entfernen der gestrichenen Bahn von dem Trockner, bevor ein Kühlen durch Verdampfen aufgehört hat.

Der hier benutzte Ausdruck »bestehend im wesentlichen« oder dergleichen besagt, daß praktisch das gesamte Bindemittel vom harten, thermoplastischen Typ ist. Der Bindemitteibestandteil kann einen kleineren Teil Bindemittel, das anders ist als der harte, thermoplastische Typ. enthalten, vorausgesetzt, daß die Menge davon geringer ist. als sie zum Binden des Pigments erforderlich ist. im allgemeinen beträgt diese erforderliche Menge weniger als 5%. bezogen auf 100 Teile Pigment, kann aber schwanken je nach der Bindemittelmenge. die von der Papierbahn adsorbiert wird. Wenn eine Menge von weichem Polymerisat benutzt wird, die zum Binden des Pigments ausreicht, wird der maximale Glanz nicht erreicht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Entwicklung von mehreren einmaligen und erwünschten Eigenschaften von dem geglätteten Aufstrich. Es wird angenommen, daß die endgültige Filmstruktur, die bei der Durchführung der Erfindung erzielt wird, sich von der unterscheidet, die mit üblichen weichen Bindemitteln erhalten wird. Das Heißglätten kann nicht vollständig die Latexteilchen zu einem festen undurchlässigen Film verschmelzen, sondern führt eher zu einem sogenannten »mikroporösen« Film, in dem die Latexteiichen zusammengeflossen sind, aber eine halb-kontinuierliche Struktur bilden.

Ein solcher Film verleiht, abgesehen davon, daß er fest genug ist, um das Pigment sicher binden zu können, dem Papier bestimmte sehr erwünschte Eigenschaften. Zum Beispiel ist eine der Funktionen von gestrichenem Papier, eine glatte Oberfläche für das nachfolgende «*> Bedrucken mit Glanzdruckfarbe zur Verfügung zu stellen. Eine erforderliche Eigenschaft des Aufstrichs ist, daß er außerdem eine feine Porenstruktur besitzt die bewirkt, daß die Druckfarbe abbinden kann, und zwar über die Kapillarwirkung des Aufstrichs auf die "S Druckfarbe oder bestimmte beweglichere Teile derselben. Diese Fähigkeit vermmdet die Neigung des gedruckten Bildes, sich »abzusetzen« oder auf die

55 Rückseite des nachfolgenden Blattes übertragen zu werden, das sich in einem Stapel befindet, so wie die Blätter von der Druckerpresse gesammelt werden. Nach der Erfindung wird ein gestrichenes Papier mit ausgezeichneten »Druckfarbenabbindefähigkeiten« im Vergleich zu herkömmlichen gestrichenen Papieren gebildet.

Ein anderer Vorteil einer solchen Struktur liegt in der Bildung von Papieren für den Offsetdruck auf Bahnen. Damit ein Papier eine geeignete Beulsteifigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegenüber Blasenbildung hat, muß es eine genügende Porosität besitzen, um das Entweichen von Feuchtigkeit von dem Blatt zu ermöglichen, die durch die hohen Temperaturen der Ofentrockner abgetrieben wird. Die Durchführung der Erfindung führt zu einem Produkt mit außergewöhnlicher Beulsteifigkeit im Vergleich zu einem ähnlichen gestrichenen Papier, das mit herkömmlichen weichen Bindemitteln zubereitet worden ist.

Die nachfolgend beschriebenen Arbeitsweisen dienen dem Fachmann zur Erläuterung der Erfindung. Das Grundmaterial oder faserige celluloseartige Substrat, das mit der Streichmasse gemäß der Erfindung versehen werden soll, kann eines von den vielen Typen sein, und zwar je nach dem Verwendungszweck, für den das Produkt vorgesehen ist. Es kann ein innen geschlichtetes oder oberflächengeschlichtetes Material sein und hinsichtlich des Gewichtes von einem Papier mit leichtem Gewicht, wie z. B. einem Papiergewicht für Zeitschriften, bis zu dem Gewicht von Pappe schwanken. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, ist es für einen Oberflächenzustand hoher Qualität vorteilhaft, die zu glättende Oberfläche mit einer Grundierschicht zu versehen. Die Zusammensetzung einer solchen Grundierschicht oder auch deren Vorhandensein ist kein wesentliches Merkmal der Erfindung.

Obwohl hier das Streichen einer Oberfläche des Papiers beschrieben wird, können gegebenenfalls beide Oberflächen gestrichen werden. Der Aufstrich wird vorzugsweise durch Glanzkalandrieren oder Hochglan/kaiandrieren (Superkalandrieren) geglättet. Der hier benutzte Ausdruck »Ries« bedeutet 306,6 m². Alle Gewichte beziehen sich, falls es nicht anders angegeben ist, auf das Trockengewicht. Alle hier angegebenen Glanzmessungen bzw. -bewertungen wurden bei 24⁰C gemäß TAPPI T-480 ts-65 vorgenommen.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen ausführlicher erläutert.

Beispiel 1

Eine innerlich geleimte Papierbahn wurde auf beider Seiten mit einer herkömmlichen Papierstreichmasse au; Stärke und Ton in einer Menge je Seite von 3,8 g/nv grundiert. Eine Streichmasse mit der folgender Zusammensetzung wurde hergestellt:

	Gewichts
	teile
Mineralpigment	100
Tetranatriumpyrophosphat
(Dispergiermittel)	0,15
Poly(vinylacetat)-Emulsion
mit 50%iger Konzentration	20
Tg = 49°C

Wasser in einer zur Bildung
einer Streichmasse mit
65% Feststoffen
ausreichenden Menge

609 583/37

Die Streichmasse wurde mit einer Geschwindigkeit von 457 m je Minute auf eine Seite der mit einer Grundierungsschicht versehenen Bahn mittels einer Flügelblattauftragsvorrichtung mit Stauspalt mit einer Dicke von 10 g/m² aufgetragen. Unmittelbar nach dem Auftragen der Streichmasse wurde diese durch Leiten der Bahn durch eine Belüftungskappe getrocknet, die schnell zirkulierende, auf etwa 113°C erwärmte Luft enthielt, und zwar unter solchen Bedingungen, daß die Temperatur des Aufstrichs aufgrund von Kühlung durch Verdampfen 40° C nicht überstieg.

Das getrocknete Blatt wurde nacheinander durch 4 Glanzkalanderspalte geführt, wobei Schwunghebelwalzen benutzt wurden, um die Bahn zwischen die Spalte zu führen. Die Kalandertrommeltemperatur betrug 160^c C, und der Spaltdruck betrug etwa 8929 kg/m. Der Oberflächenaufstrich hatte einen Glanz von 77 bis 78 nach dem Durchgang durch die 4 Glanzkalanderspalte.

Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels bei einer Temperatur über der T_g, wie z.B. bei 150°C, getrocknet wurde, und zwar unter Konditionierung bei einer relativen Feuchte von 45%. und wie oben geglättet wurde, betrug der Glanzwert etwa 10 Einheiten weniger.

Wenn die gestrichene und getrocknete Papierbahn dieses Beispiels durch Hochglanzkalandrieren anstelle von Glanzkalandrieren geglättet wurde, hatte die Oberfläche des geglätteten Aufstrichs einen Glanz von 80. Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels bei einer Temperatur über der T_g, wie z.B. bei 150°C, getrocknet, bei einer relativen Feuchte von 45% konditioniert und durch Hochglanzkalandrieren geglättet wurde, betrug der Glanzwerl etwa 74.

mit der folgender

Gewichtsteile
100
0.15

20

Beispiel 2

Es wurde eine Streichmasse
Zusammensetzung hergestellt:

Mineralpigment

Tetranatriumpyrophosphat

Styrol- Isopren-Copolymerisat-

Emulsion mit 44%iger

Konzentration

7>=50°C

Wasser in einer zur Bildung

einer Streichmasse mit

65% Feststoffen

ausreichenden Menge

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 1 aufgetragen. Nach dem Auftragen des Aufstrichs wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet und geglättet. Die Oberfläche des Aufstrichs hatte einen Glanz von 76 nach dem Kalandrieren.

Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels bei einer Temperatur über T_g, z. B. bei 15O⁰C, getrocknet, wie oben konditioniert und geglättet wurde, betrug der Glanzwert etwa 10 Einheiten weniger.

Beispiel 3

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

	Gewichts	.m
	teile	*■■"-Μ*
Mineralpigment	100	■ M
Tetranatriumpyrophosphat	0,15
Styrol-Butadien-Latex mit		' Ä
50%iger Konzentration	18
Tg= 18⁰C
Wasser in einer zur Bildung		■Μ
einer Streichmasse mit
62% Feststoffen
ausreichenden Menge

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 1 aufgetragen. Nach dem Auftragen des Aufstrichs wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet (über der 7» und geglättet. Der Glanz des glanzkalandrierten Papiers betrug 50.

Wie oben angegeben ist. ermöglicht die Erfindung die Herstellung eines gestrichenen Papiers mit ausgezeichneten »Druckfarbenabbindevermögen« im Vergleich zu herkömmlichen gestrichenen Papieren zur Verfugung. Dieses Druckfarbenabbindevermögen kann durch einen Test erläutert werden, der zwar kein Standardtest ist. aber trot/dem für Vergleichszwecke geeignet ist und folgendermaßen beschrieben werden kann. Eine vorgeschriebene Menge von einer speziellen im Handel erhältlichen Druckfarbe wird in Form einer gleichmäßigen Schicht auf das zu testende Papier aufgetragen, in regelmäßigen Zeitintervallen nach dem Auftragen der Farbe auf das Papier wird die mit Farbe versehene Probe gegen eine Fläche (deren Zusammensetzung bei jedem Intervall gleich bleibt) unter gleichmäßigen

Bedingungen gepreßt. Die Dichte der auf die Fläche übertragenen Farbe wird optisch gemessen und stellt die Abdruckmenge dar. Der Endpunkt des Testes liegt an dem Zeitpunkt, an dem die Dichte der Farbe einen vorbestimmten niedrigen Wert erreicht hat. Die

Zeitdauer zwischen dem Auftragen der Farbschicht auf das zu testende Papier und dem Zeitpunkt, an dem der Farbabdruck einen annehmbaren Wert erreicht, ist die sogenannte »Farbabbindezeit«.

Beispielsweise ergibt das in dem Beispiel 1 glanzka-

landrierte Blatt eine Farbabbindezeit von 275 Sekunden bei einer Messung nach dem vorstehend beschriebenen Test, während das glanzkalandrierte Blatt nach dem

Beispiel 3 einen Wert von 1075 Sekunden ergibt.

Wie oben angegeben ist, ermöglicht die Erfindung die

Herstellung einer Papierbahn mit ungewöhnlicher Beulsteifigkeit im Vergleich mit Papieren, die mit Streirhmassen, die herkömmliche weiche Bindemittel enthalten, gestrichen worden sind, zur Verfugung. Die Beulsteifigkeit kann unter Durchführung des folgenden

Vergleichs ermittelt werden. Eine gleichmäßige Farbschicht wird auf jede Seite des zu testenden Blattes aufgetragen, das bei Normalbedingungen für die relative Feuchte und Temperatur konditioniert worden ist. Dm den Bedingungen auf handelsmäßigen Papier-

*> bahn-Offsetdruckpressen zu entsprechen, wurde das eingefärbte Blatt dann sofort durch einen heißen Ofen geführt, um die Neigung des Blattes zur Beulen- bzw. Blasenbildung zu testen. Es wurde für eine Kontrolle der Oberflächentemperatur der Probe gesorgt, und die

⁶S Beulen- bzw. Blasenbildung wurde visuell beobachtet

Beispielsweise zeigte das glanzkalandrierte Blatt des Beispiels 1 keinen Anschein von Beulen- bzw. Blasenbildung, wenn es bei einer Temperatur von 149°C

getestet wurde, während das glanzkalandrierte Blatt des Beispiels 3 bei 142⁰C eine deutliche Beulen- bzw. Blasenbildung zeigte.

Beispiel 4

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Ton

Tetranatriumpyrophosphat
Acrylpolymerisatemulsion mit
44%iger Konzentration
7^68⁰C

Wasser in einer zur Bildung
einer Streichmasse mit
63% Feststoffen
ausreichenden Menge

Gewichtsteile

100
0,15

16

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 mittels einer Flügelblattauftragsvorrichtung mit Stauspalt mit einer Dicke von 12 g/m² aufgetragen. Nach dem Auftragen der Streichmasse wurde das Material in zwei Teile geteilt. Ein Teil wurde bei Raumtemperatur über Nacht luftgetrocknet, und der andere Teil wurde 1 Minute bei 150⁰C getrocknet.

Nach dem Trocknen wurde jeder Teil durch Glanzkalandrieren geglättet. Das Glanzkalandrieren bestand aus einem Durchgang des trockenen, gestrichenen Blattes durch drei aufeinanderfolgende Glanzkalanderspalte. Die Kalandertrommeltemperatur betrug 118"C, und der Spaltdruck betrug 7148 kg/m. Die Oberfläche des luftgetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 63 nach dem Kalandrieren, und die

Oberfläche des im Ofen getrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 57.

Beispiel 5

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

ίο Ton

Tetranatriumpyrophosphat
Acrylpolymerisatemulsion mit
38%iger Konzentration
Tg= 103⁰C

Gewichtsteile
100
0,05

16

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 4 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 4 aufgetragen. Nach dem Auftragen der Streichmasse wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet und geglättet.

Die Oberfläche des luftgetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 64 nach dem Kalandrieren, und die Oberfläche des ofengetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 56.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Zum Beispiel können die kürzlich eingeführten »Kunststoff«-Pigmente, beispielsweise Polystyrolkugeln, anstelle der Mineralpigmente verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

.' 1. Verfahren zum Nachbearbeiten bzw. Glätten

einer Papierbahn unter Auftragen einer wäßrigen

Masse, die ein Papierstreichpigment und ein im

,wesentlichen aus einem Polymerisatlatex mit einer

Glasübergangstemperatur (T_g) größer als 38 C

bestehenden Bindemittel enthält Trocknen und

Glätten durch Heißkalandrieren, dadurch gek e η η ζ e i c h η e t, daß man

il) den Aufstrich bei einer Temperatur unterhalb

der Glasübergangstemperatur (T_g) des Polymerisais trocknet und

(2) den Aufstrich in an sich bekannter Weise durch Heißkalandrieren bei e ner Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymerisats glättet.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel verwendet wird, welches eine Härte/Temperatur-Beziehung hat, wie sie durch den Verlauf der in der dazugehörigen F ig.l dargestellten Kurve angegeben ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Vmylacetat, Styrol-, isopren- oder Acrylpolymerisatlatex verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufstrich durch Glanzkalandrieren glättet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufstrich durch Hochglanzkalandneren glättet.

verdichtet wird, hat das Hochglanzkalandrieren den Vorteil einer höheren Geschwindigkeit und geringerer

Aufstrichs auf Papier durch Heißkalandrieren wird in der Papiertechnik »Glanzkalandneren« genannt, wodurch eine glänzende Oberfläche auf Papier oder

,o verwandten Bahnenmaterialien durch Inberührungbr.nlen der Oberfläche von einem gestrichenen Substrat mit einer polierten Glätttrommel unter Temperaturbe-HineuneenΓ gebildet wird, die ausreichen, einen temporä-ÄSätszustand in der Oberfläche zu bewirken,

um dadurch einen hohen Politur- oder Glanzgrad ohne

fihermäßiees Zusammenpressen des Substrats zu

S. Seser höhere Raumbedarf im Verhältnis zu

dem der durch Hochglanzkalandrieren erhalten wird,

führt zu einem höheren Glanz und einer höheren

Lichtundurchlässigkeit. d. h. zu erwünschten Eigenschaften bei gestrichenen Druckpapieren, und erlauben die Verwendung von Papier mit leichterem Grundgewicht zur Bildung von Papier bestimmter Stärke. Beim Glanzkalandneren von Papier wird eine wäßrige

2s Streichmasse auf eine Papierbahn aufgetragen, wird die

Die Erfmdung betrifft em Verfahren zum Nachbearbeiten bzw. Glätten einer Papierbahn unter Auftragen einer wäßrigen Masse, die ein Papierstrachpigment und ein im wesentlichen aus einem Polymensatlatex mit einer Glasübergangstemperatur T_g größer als 38°C bestehenden Bindemittel enthält. Trocknen und Glatten durch He.ßkalandneren

Hochglänzende gestnchene Papiere tonnen durch Anwendung einer wäßrigen Streichmasse, die Pigment und thermoplastisches Bindemittel enthält, und nachfol

^^ _und der federnden Unterlage-, _sebildet wird, und wird die Papierbahn von dem *»^lze J^JJ,,,. _Trommel entfernt, und zwar sobald sie ^Kontak' ^m" <J _heraustri_tt Die Druckbedingungen in H^m Gbnzkalanderspalt sind im allgemeinen niedr.ger J^«^J^_anJ_kalendem und liegen z. B. bei 8929 as bei den η g Temperaturbedingungen sind

^^feineinerThöher(135 bis 180"C).

Wäßrige Papierstreichmassen enthalten im allgemeinen einen^n^esta^ei,. der ^r^swe^e, w.egend aus Ton be . _wje ^ _ß ^

Calciumcarbonat, sowie ein _Kürzi_ich ist vorgeschla-

ge »orden_y, ^^^ Bmdemittel in 'eine? Papier-

cirShmasse zu verwenden, um ein hochglänzendes stre jhmawe zu ver ^ ^^ ^ ^

gestrichenes rapier ^u Polymerisat eine

verstehen ^daBd« ^/^

Hochglanzkalandrieren (starkes Saunieren bzw. Superkalandrieren) oder Glanzkalandrieren, hergestellt werden. Ein Hochglanzkalander enthält einen »Stapel« von abwechselnden Stahlkalanderwalzen und federnden Unterlage- oder Stützwalzen mit Mitteln zum Erwärmen der Stahlrollen oder zur Erzeugung von Wärme durch Reibung. Im allgemeinen wird die Papierbahn durch den Stapel geführt wodurch die erwärmte Rolle au^Uf einem SÄ Teil ihres Umfangs umwickelt wird. Die Papierbahn kann andererseits direkt durch einen Walzenspalt geführt werden, der durch die ewaiWe WaIzE und die Unterlagewalze gebildet wird. 7 zwar u„r Anwendung L Flugwa.zen. Die Anwendung eines Hochglanzkalanders bringt relativ hohe Spalfdrücke mit s^h, im allgemeinen in dem Bereich von 17 858 bis 35 716 kg/m und im spezielleren von 21430 bis 28 573 kg/m. Die Temperaturen der hch bei der ph
tür (T_g) genannt wird
Elastizitätsmoduls gegen die T

jedes Polymer's« ha¹^ ^f ^_β3ηη1 und ^d temperatur« ^" dieser Ausdruck ist bekanm u d wird im allgemeinen zu Definition °Jer Angabe einer Temperatur benutzt, ober halb der_M«^s P°^^e™

genügend Wärmeenergie fur die Molekuldrermewe gung oder eine.^lijhe Tors-ons^ nen hat. die bei etwa dem Hauptte. der Bindungen in der Hauptkette auftreten. Dieser Ausdruck wird außerdem benutzt, um eine »Mindest.Imb.ldungstem-

peratur« der^^ Po.yrnerisatlatice=,zu ^ereg uberdjr die Polymerisaten fähig «"* ^d««J die Obeif a ehe».spannung nach dem ^Verdampfen von W^_eru„te Bildung e.nes Filmes zusammenzu ^^ßen _n ¹^ ^E"^e^ beschreibt dann der Ausdruck »Glasubergangstempera-