DE4327366C1 - Papier oder Karton mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung - Google Patents
Papier oder Karton mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, Verfahren zur Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Papier oder einen
Karton mit einer im Gußstreichverfahren
aufgebrachten Beschichtung, die aus einer
mineralisches Pigment, Latex, ein Stärkederivat
sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte
Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen
Zusammensetzung gebildet ist. Die Erfindung
betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des
angegebenen Papiers oder Kartons sowie seine
Verwendung.
Aus der DE-26 19 848 A1 ist eine nicht
proteinartige Bindemittelzusammensetzung für die
Gießbeschichtung von Papier bekannt, bei der die
Bindemittelzusammensetzung modifizierte Stärke
sowie zwei carboxylierte Styrol-Butadienlatices,
die sich in ihrem Carboxylierungsgrad
unterscheiden, umfaßt. Eine beispielhaft
angegebene Pigmentmischung besteht zu 85 Teilen
aus Calciumcarbonat und ungefähr 15 Teilen eines
Beschichtungstons. Desweiteren kann die bekannte
Zusammensetzung ein Pentaerythritesterharz sowie
die an sich üblichen Dispergier- und Trennmittel
enthalten. Die DE-26 19 848 A1 stellt darauf ab,
Kasein als hauptsächlichen Bindemittelbestandteil
für im Gußstreichverfahren zu verarbeitende
Streichfarben zu ersetzen und damit dessen
Nachteile, insbesondere die hohen Kosten und die
begrenzte Verfügbarkeit zu umgehen. Gleichzeitig
soll aber sowohl eine gute Ablöseeigenschaft der
getrockneten Streichfarbe vom Hochglanzzylinder
erzielt werden, als auch ein qualitativ
hochwertiges Papierblatt, das über eine
hervorragende Bedruckbarkeit, Blattglanz und
Wasserbeständigkeit verfügt.
Auch die DE-23 02 044 C2 verweist auf die
Nachteile der Verwendung von Kasein als
Bindemittel und sieht daher eine Mischung von zwei
Latices als Bindemittel vor, wobei der eine Latex
nicht alkalilöslich oder quellbar ist und der
andere Latex alkaliquellbar oder löslich gemacht
werden kann. Die wäßrige Überzugsmasse muß bei
einem pH-Wert < 7,0 gehalten werden und die
überzogene Papierbahn in Gußhaltewalzen mit
verchromter Oberfläche befördert werden, die ein
Bad aus siedendem Wasser enthalten. Bei diesem
bekannten Verfahren wird die auf die Papierbahn
aufgetragene Überzugsmasse zunächst teilweise
getrocknet, wobei jedoch keine Gelierung eintritt
und der mit siedendem Wasser gefüllten
Gußhaltetrommel zugeführt, während die Papierbahn
mit einer Druckwalze gegen die Oberfläche der
Gußhaltetrommel gedrückt wird. In dem zwischen
Gußhaltetrommel und Druckwalze gebildeten
Walzenspalt bildet sich ein Wasserbad. Mit diesem
bekannten Verfahren soll unter Verzicht auf den
Einsatz von Kasein eine gute Strichoberfläche und
eine gute Ablösbarkeit der getrockneten
Strichoberfläche von der Gußhaltetrommel erzielt
werden.
Wenngleich die beschriebenen Nachteile von Kasein
nach wie vor bestehen, wurden zwischenzeitlich
weitere Rezepturvorschläge unter Einsatz von Kasein
entwickelt, wozu auf die US 4,515,833 zu
verweisen ist, die für die sogenannte "rewet"-
Methode und das Gußstreichverfahren nach dem
Gelierungsprinzip den Einsatz von 30 bis 80 Gew.%
- bezogen auf Gesamtpigment - kubischen
Calciumcarbonats vorsieht. Schließlich sieht auch
die EP-0 331 143 A2 den Einsatz von Kasein
zusätzlich zur Verwendung von zwei
unterschiedlichen Latextypen vor. Auch hier wird
wieder die sogenannte "rewet"-Variante des
Gußstreichverfahrens beschrieben.
Die Verfügbarkeit von Kasein hat sich
zwischenzeitlich nicht verbessert; die Kosten für
dieses Produkt liegen nach wie vor auf einem hohen
Niveau oder sind zumindest erheblichen
Schwankungen unterworfen und darüberhinaus besteht
der Nachteil, daß Kasein als Naturprodukt nicht
unerheblichen Qualitätsschwankungen unterliegt.
Ein weiterer Nachteil von Kasein besteht in seiner
Bakterienempfindlichkeit. Andererseits haben sich
die qualitativen Anforderungen an gußgestrichene
Papiere oder Kartonsorten ständig verschärft,
insbesondere werden in ständig steigendem Umfang
eine gute Naßscheuerbeständigkeit und ein guter
Glanzerhalt gefordert. Dabei sind die erhobenen
Forderungen unter dem Blickwinkel veränderter
Drucktechniken sowie moderner Lagerhaltung und
Verkaufsmethoden zu sehen. So besteht insbesondere
die Forderung, daß ein mit wäßrigen oder
wasserverdünnbaren Flexodruckfarben bedrucktes
gußgestrichenes Papier über eine ausreichend hohe
Druckfarbenhaftung verfügt. Diese Forderung
begründet sich darin, daß gußgestrichene Papiere
mit der vor stehend angegebenen Drucktechnik
bedruckt, zu Etiketten verarbeitet und zur
Kennzeichnung von gekühlten oder tiefgefrorenen
Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. Nach
Entnahme der tiefgefrorenen Packung, z. B. beim
Einkauf, bildet sich auf der Verpackungsoberfläche
Kondenswasser, das insbesondere bei gleichzeitiger
Beanspruchung durch Stoß oder Scheuern die
Qualität des Druckbildes bis hin zur
Unleserlichkeit beeinflussen kann.
Ausgehend von diesen bekannten Problemen sieht die
vorliegende Erfindung ihre Aufgabe in der
Entwicklung eines gußgestrichenen Papiers oder
Kartons,
- - bei dessen Herstellung die durch den Einsatz von Kasein als Bindemittel eintretenden Nachteile vermieden werden,
- - das Papier oder der Karton eine Beschichtung mit verbesserter Naßscheuerfestigkeit, insbesondere einer ausreichend hohen Flexodruckfarbenhaftung aufweist,
- - die Beschichtung auf dem Papier oder Karton eine hohe Haftfestigkeit aufweist, so daß bei der Verwendung des Papiers als Etikett für Mehrwegflaschen bei der Reinigung der gebrauchten Flaschen die eingesetzten Spülflotten lange Standzeiten haben und nicht infolge einer ungenügenden Haftung des Striches auf dem Etikett vorzeitig erneuert werden müssen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die
Erfindung bei einem Papier oder Karton
entsprechend der im Gattungsbegriff von
Patentanspruch 1 angegebenen Art die im
kennzeichnenden Merkmal angegebene Kombination der
Merkmale vor.
Vorzugsweise Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Papiers oder Kartons sind in den
Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.
Das Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen gußgestrichenen Papiers oder
Kartons wird durch den Patentanspruch 11
beschrieben; vorzugsweise Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den
Patentansprüchen 12 und 13. In den
Patentansprüchen 14 und 15 werden
Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen
gußgestrichenen Papiers oder Kartons beschrieben.
Aus der im Patentanspruch 11 angegebenen
Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
ersichtlich, daß die Erfindung auf die sogenannte
"direkte Methode" abstellt, d. h. das
Gußstreichverfahren, bei dem die mit dem
egalisierten, aber noch nassen Strich versehene
Warenbahn mit der beheizten Oberfläche eines
Hochglanzzylinders in Kontakt gebracht wird. Die
sogenannte "rewet"-Methode und die Gelierungs-
Methode werden von der vorliegenden Erfindung
nicht umfaßt.
Die einzusetzenden Bindemittel aus dem im Anspruch
1 angegebenen Latex mit einer
Glasübergangstemperatur < 18°C und einem
Stärkeether werden durch den Zusatz der
erfindungsgemäß einzusetzenden
Vernetzungshilfsmittel hervorragend vernetzt, so
daß im Zusammenwirken mit den erfindungsgemäß
vorgesehenen Pigmenten ein Gußstrich mit
ausgezeichneter Haftung auf der Oberfläche von
Papier oder Karton entsteht, der über eine
hervorragende Druckfarbenhaftung, insbesondere
auch von wäßrigen oder wasserverdünnbaren
Druckfarben verfügt. Zusätzlich entsteht noch der
Vorteil, daß eine Beeinträchtigung der
Streichfarbe durch Erhitzung des
Streichfarbensumpfes beim Eintritt der Bahn auf
den Hochglanzzylinder nicht erfolgt. Ein weiterer
Vorteil beim Einsatz der erfindungsgemäß
einzusetzenden Vernetzungshilfsmittel ergibt sich
dadurch, daß keine gesundheitsschädlichen Dämpfe
entweichen, wie dies z. B. bei Formaldehyd
abspaltenden Vernetzungshilfsmitteln während des
Trocknungsprozesses der Fall ist.
Als Substrat für den Auftrag der Gußstreichschicht
kann ein lediglich durch Satinage geglättetes
Streichrohpapier bzw. ein Streichrohkarton
eingesetzt werden, jedoch kann auch ein mit einem
Vorstrich versehener Beschichtungsträger zum
Einsatz kommen. Das Mindestauftragsgewicht der
Gußstreichschicht liegt auch im Fall eines
vorgestrichenen Beschichtungsträgers bei 12
g/m², kommt ein nicht vorgestrichener
Beschichtungsträger zum Einsatz, kann die
Beschichtung bis zu einer Flächenmasse von 27
g/m² aufgetragen werden, ganz besonders
bevorzugt sind Auftragsgewichte von 20 bis 25
g/m².
Die erfindungsgemäßen Beschichtungen weisen einen
Glanz (nach Lehmann, Winkel 20°) von 58 bis
68% auf.
Als Gußstreichhilfsmittel kann die
erfindungsgemäße Beschichtung außer den im
kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1
angegebenen Pigmenten und Bindemittelkomponenten
ferner noch enthalten: Dispergier- und Netzmittel,
Ablösemittel, wie die Stearate von Natrium und
Calcium, Öle, insbesondere Türkischrotöl, optische
Aufheller, Nuancierungsfarbstoffe,
Verdickungshilfsmittel, z. B. auf Basis eines
alkalilöslichen Acrylates, Entschäumer und Mittel
zur Regulierung des pH-Wertes, wobei diese
Gußstreichhilfsmittel in einer Menge von insgesamt
2 bis 4 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile
Pigment der Beschichtung vorliegen.
Die Streichfarben zur Ausbildung der
erfindungsgemäßen Beschichtung werden auf einen
pH-Wert < 8 vorzugsweise bis < 12 eingestellt. Die
Viskositäten liegen im Bereich von 2000 bis 4000
m Pa s, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter
bei 100 rpm und Spindel 4 bis 6 je nach
Viskositätsgrad.
Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung:
Eine wäßrige Aufschlämmung aus 80 Gew.-Teilen
Streichkaolin und 20 Gew.-Teilen gefälltem
Calciumcarbonat wird unter Zusatz von 0,3 Gew.-
Teilen, bezogen auf Pigment, eines
polycarbonsauren Salzes als Dispergiermittel
hergestellt und dieser Mischung 2 Gew.-Teile eines handelsüblichen
Reaktionsproduktes aus Bisphenol A und F mit
Epichlorhydrin, wie es z. B. unter der
Handelsbezeichnung XZ 95381.00 Epoxy Resin von der
Fa. Dow hergestellt wird, zugesetzt und mit der
Pigmentaufschlämmung homogen vermischt. Der gut
durchgemischten Aufschlämmung wird eine Lösung
eines Hydroxypropylstärkeethers mit einem
Substitutionsgrad von 0,07 in einer Menge von 8
Gew.-Teilen, bezogen auf Trockengewichtsteile des
Pigmentes, zugegeben. Nach Durchmischung wird ein
Butadienstyrollatex mit einer
Glasübergangstemperatur von 24°C und einer
Mindestfilmbildungstemperatur von 20°C in einer
Menge von 12 Gew.-Teilen, gerechnet als
Trockengewichtsteile, bezogen auf Pigment,
zugegeben. Schließlich werden - bezogen auf
Pigment - 1,2 Gew.-Teile Calciumstearat und 1
Gew.-Teil eines Netzmittels zugemischt. Die
Streichfarbe wird auf einen pH-Wert von 8,6
eingestellt. Die fertige Streichfarbe hat einen
Feststoffgehalt von 57 Gew.%.
Ein harzsauer geleimtes holzfreies
Streichrohpapier mit einem Füllstoffgehalt von 7
Gew.%, das auf einer Leimpresse mit einer
Stärkepräparation versehen wurde und eine
Flächenmasse von 55 g/m² aufweist, wird auf
einer Gußstreicheinrichtung mit der vorstehend
angegebenen Streichfarbe zur Ausbildung einer
Gußstreichschicht versehen, wobei 24 g/m² -
gerechnet als Trockengewichtsteile - aufgetragen
werden. Die Ablösung des getrockneten Papiers vom
Hochglanzzylinder erfolgt problemlos. Die
Glanzmessung (nach Lehmann bei einem Winkel von
20°) ergab einen Wert von 63%.
Zur Prüfung der Flexodruckfarbenhaftung wurde eine
wäßrige Flexodruckfarbe mit einem handelsüblichen
Handauftragsgerät auf eine Probe des
erfindungsgemäßen Papiers aufgetragen und die
"bedruckten" Proben unmittelbar nach dem Auftrag
10 Min. bei 100°C im Trockenschrank getrocknet.
Das bedruckte Prüfpapier wird a) 1 Min., b) 10
Min. in ein Wasserbad getaucht und ohne Abtropfen
in die Prüfvorrichtung eines Scheuergerätes
gelegt, das aus einem in Führungsschienen
beweglichen scheuerschlitten besteht, der manuell
über die eingespannte Papierprobe geführt wird.
Dabei ist ein weißer Baumwollappen, der 1 Min. in
Wasser getränkt ist, um das Belastungsgewicht des
Scheuerschlittens gespannt. Die 1 Min. gewässerte
Probe wird mit 100 Doppelhüben DH und die 10 Min.
gewässerte Probe mit 25 Doppelhüben des
Scheuerschlittens beaufschlagt.
Fig. 1 zeigt nahezu völlig intakte Proben des
erfindungsgemäßen Papiers sowohl nach 1 als auch
nach 10 Min. Wässerung, wobei keine Abfärbung von
Druckfarbe auf dem dem Untersuchungsbericht
beigefügten Baumwollappen zu sehen ist.
Infolgedessen wird auf Kopien des
Untersuchungsberichtes der Baumwollappen nicht
sichtbar, s. Fig. 1. Eine zum Vergleich
durchgeführte Untersuchung eines unter Verwendung
von Kasein gußgestrichenen Papiers zeigt
demgegenüber eine sehr geringe Druckfarbenhaftung
und demzufolge eine starke Anfärbung des
Baumwollappens, s. Fig. 2.
Claims (15)
1. Papier oder Karton mit einer im
Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung,
die aus einer mineralisches Pigment, Latex, ein
Stärkederivat sowie in an sich üblicher
Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel
umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet
ist, wobei die Beschichtung durch die Kombination
der folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:
- - das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum;
- - die Beschichtung enthält als Bindemittel, bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment: 10 bis 14 Gew.-Teile Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C, 6 bis 10 Gew.-Teile Stärkeether, 0,5 bis 3,5 Gew.-Teile eines oder mehrerer Vernetzungshilfsmittel aus der Gruppe: Polyaminepichlorhydrinharz, Polyamidepichlorhydrinharz, Epoxidharz, Polyisocyanatharz.
2. Papier oder Karton nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Pigment zusätzlich bis zu
30 Gew.-Teile gefälltes Calciumcarbonat,
Satinweiß, Aluminiumhydroxid, Titandioxid oder
eine Mischung dieser Pigmente enthält, wobei sich
die Mischungsbestandteile zu insgesamt 100 Gew.-
Teilen Pigment ergänzen.
3. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 und
2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärkeether ein
Hydroxypropylstärkeether ist.
4. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hydroxypropylstärkeether einen Substitutionsgrad
< 0,2 aufweist.
5. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hydroxypropylstärkeether einen Substitutionsgrad
von 0,04 bis 0,12 aufweist.
6. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz ein
aliphatisches Epoxidharz ist.
7. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz ein
Reaktionsprodukt auf Basis von Bisphenol A und F
und Epichlorhydrin ist.
8. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex ein
carboxylgruppenhaltiger Butadienstyrollatex, ein
Mischpolymerisat von Acrylsäureestern mit anderen
Vinylverbindungen oder eine Mischung dieser beiden
Latextypen ist.
9. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex eine
Glasübergangstemperatur von 24 bis 30°C und
eine Mindestfilmbildungstemperatur von 20°C
aufweist.
10. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung
auf eine vorgestrichene und durch Satinage
geglättete Papier- oder Kartonbahn aufgetragen
ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines gußgestrichenen
Papiers oder Kartons nach einem der Ansprüche 1
bis 10, bei dem zur Ausbildung einer Beschichtung
eine Zusammensetzung auf eine Papier- oder
Kartonbahn aufgebracht, egalisiert und mit einem
beheizten Hochglanzzylinder unter gleichzeitiger
Trocknung zur Ausbildung eines hochglänzenden
Striches kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß:
die Zusammensetzung ein Pigment umfaßt, das zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum besteht;
die Zusammensetzung als Bindemittel - bezogen auf
100 Gew.-Teile Pigment -
10 bis 14 Gew.-Teile Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C
6 bis 10 Gew.-% Stärkeether und
0,5 bis 3,5 Gew.-Teile Epoxidharz enthält.
die Zusammensetzung ein Pigment umfaßt, das zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum besteht;
die Zusammensetzung als Bindemittel - bezogen auf
100 Gew.-Teile Pigment -
10 bis 14 Gew.-Teile Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C
6 bis 10 Gew.-% Stärkeether und
0,5 bis 3,5 Gew.-Teile Epoxidharz enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Pigment eingesetzt wird, welches zusätzlich bis zu
30 Gew.% gefälltes Calciumcarbonat, Satinweiß,
Aluminiumhydroxid und Titandioxid oder eine
Mischung dieser Pigmente enthält, wobei sich die
Mischungsbestandteile zu insgesamt 100 Gew. Teilen
Pigment ergänzen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des
Hochglanzzylinders im Bereich von 75°C bis
< 100°C gehalten wird.
14. Verwendung eines gußgestrichenen Papiers oder
Kartons nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum
Bedrucken mit wäßrigen oder wasserverdünnbaren
Druckfarben.
15. Verwendung eines gußgestrichenen Papiers oder
Kartons nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 14
zum Bedrucken mit wäßrigen oder wasserverdünnbaren
Flexodruckfarben.
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