DE60006991T2

DE60006991T2 - Gussgestrichenes papier und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE60006991T2
Application number: DE60006991T
Authority: DE
Inventors: G. Paul GILBERT
Original assignee: SD Warren Services Co
Current assignee: SD Warren Services Co
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: HK1049033A1; EP1226309B1; US6783804B2; ATE255657T1; CN1384898A; US6582821B1; JP2003514132A; US20030209160A1; WO2001032986A1; DE60006991D1; EP1226309A1; AU1231001A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein gussgestrichener Druckbogen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein gussgestrichener Druckbogen, der hohe(n) Papierglanz und -glätte und verbesserte Attribute für das Druckprodukt bereitstellt. Gegentand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen gussgestrichenen Druckbogens.
Es gibt drei herkömmliche Abgussverfahren zur Herstellung eines gussgestrichenen Papiers. Alle drei beinhalten das Pressen eines beschichteten Substrats gegen eine hochpolierte erhitzte Oberfläche und Haften des beschichteten Substrats an der polierten Oberfläche. Es ist beabsichtigt, das der Begriff "Abguss", wie hierin verwendet, den Schritt bedeutet, bei dem ein beschichtetes Substrat gegen die Abgussoberfläche gepresst wird und an ihr haftet, ungeachtet des physikalischen Zustands des beschichteten Substrats. Bei den drei Verfahren handelt es sich um Feuchtabgießen, Gelabgießen und wieder angefeuchtetes Abgießen. In jedem Fall weist die Oberfläche des gussgestrichenen Substrats den gleichen Glanz und die gleiche Glätte wie die hochpolierte Abgussoberfläche auf.
Das Feuchtabgussverfahren schließt Folgendes ein: (a) den Auftrag einer Beschichtung auf eine Oberfläche eines Bahnsubstrats, (b) Pressen der beschichteten Seite des Substrats gegen eine Abgusstrommel, d. h. eine hoch polierte, glatte Zylinderwalze oder ein endloses Band, das zur Herstellung von Bahnsubstraten verwendet wird, (i) simultan mit dem Pressschritt Trocknen der beschichteten Seite des Substrats gegen der Abgusstrommel und (d) Abnahme des Substrats von der Abgusstrommel, wobei die getrocknete Beschichtung am Substrat haftet. In der Regel wird die beschichtete Seite des Substrats mittels einer Anpresswalze gegen die Abgusstrommel gepresst. Bei dem Feuchtabgussverfahren sind sehr niedrige Abgusstrommeltemperaturen, z. B. im Allgemeinen weniger als ca. 95°C zur Gewährleistung erforderlich, dass die Haftung der Beschichtung an der Abgusstrommel und die Kohäsionsfestigkeit der Beschichtungsschicht größer als der Dampfdruck der Flüssigkeit an der Oberfläche der Abgusstrommel sind.
Das Gelabgussverfahren schließt Folgendes ein: (a) den Auftrag einer Beschichtungsschicht auf eine Oberfläche eines Bahnsubstrats, (b) Gelieren der Beschichtungsschicht, (c) Abgießen der gelierten Beschichtungsschicht gegen eine erhitzte Abgusstrommel und (d) Abnahme des beschichteten Substrats von der Abgusstrommel, wobei der Gussstrich an dem Substrat haftet. In der Regel kann der Gelierschritt durch chemisches Gelieren der Beschichtung, z. B. durch Modifikation des pH der Feuchtbeschichtung durch eine saure oder alkalische Lösung, wie zum Beispiel Ameisensäure oder Calciumformiat oder durch thermisches Gelieren der Beschichtung, z. B. unter Verwendung von Erhitzen mittels Konvektion, Leitung oder Infrarot, erzielt werden. Höhere Abgussoberflächentemperaturen können beim Gelabgussverfahren, z. B. bis zu ca. 120°C verwendet werden, weil die gelierte Schicht eine höhere Kohäsionsfestigkeit aufweist als eine Feuchtbeschichtung.
Das Wiederanfeuchtungsabgussverfahren schließt Folgendes ein: (a) den Auftrag einer Beschichtungsschicht auf eine Oberfläche eines Bahnsubstrats, (b) Trocknen der Beschichtungsschicht, (c) Plastifizieren der getrockneten Beschichtungsschicht mit einer Wiederanfeuchtungsflüssigkeit, (d) Abgießen der plastifizierten Beschichtungsschicht gegen eine Abgusstrommel und (e) Abnahme des beschichteten Substrats von der Abgusstrommel, wobei der Gussstrich am Substrat haftet. Die Wiederanfeuchtungsflüssigkeit wird in der Regel auf das beschichtete Substrat im zwischen der Anpresswalze und der Abgusstrommel gebildeten Walzenspalt aufgetragen. Die japanischen Offenlegungsschriften JP-A-05 321 193 und JP-A-06 158589 beschreiben gussgestrichene Bogen, die unter Verwendung von Variationen des Wiederanfeuchtungsabgussverfahrens hergestellt werden.
Außer den drei herkömmlichen Abgussverfahren sind Variationen und Kombinationen dieser Verfahren bekannt, z. B. nach dem Gelierschritt wird die gelierte Seite des Substrats mit einer Wiederanfeuchtungsflüssigkeit in dem zwischen der Anpresswalze und der Abgusstrommel gebildeten Walzenspalt weiter plastifiziert.
Um zur Verwendung in den vorstehend beschriebenen Verfahren geeignet zu sein, sollte eine Beschichtungsschicht im Allgemeinen (a) während des Abgussschrittes eine ausreichende Haftung an der Abgusstrommel, (b) Formbarkeit an der Abgusstrommel und (c) nach Abschluss des Abgussschrittes eine angemessene Trennbarkeit von der Abgusstrommel aufweisen. Eine ausreichende und gleichmäßige Haftung an der Abgusstrommel gewährleistet hohe(n) Oberflächenglanz und -glätte, bei denen es sich um Produktattribute handelt, die von Käufern von gussgestrichenen Bogen gefordert werden. Wenn das beschichtete Substrat nicht ausreichend an der Abgusstrommel haftet, überschreitet der den Walzenspalt an der Oberfläche der Abgusstrommel verlassende Dampfdruck in der Regel die Haftkraft der Beschichtungsschicht an der Oberfläche, was in Blasenbildung resultiert. Wenn die Formbarkeit der Beschichtungsschicht an der Oberfläche der Abgusstrommel nicht ausreichend ist, besteht die Tendenz, dass Krater, d. h. Depressionen in der Oberfläche der Beschichtungsschicht resultieren, und die Produktattribute der Abgussoberfläche sind nicht akzeptierbar. Wenn die Trennung von der Abgusstrommel unzureichend ist, besteht eine Tendenz, dass die Beschichtungsschicht des Substrats an der Abgusstrommel klebt. Die durch unangemessene Trennung verursachten Probleme, können von Rupfen, d. h. lokalisierter Delaminierung der Beschichtungsschicht von dem darunterliegenden Substrat reichen, was zu ungleichmäßigen Oberflächenmerkmalen bis zur Laminierung des beschichteten Substrats an der Abgusstrommel auf Makroskala resultiert, was zu instabilen Herstellungsvorgängen führt.
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Haftung an der Abgusstrommel während des Abgussschrittes schließen Beschichtungszusammensetzungen zum Gussstrich in der Regel hohe Konzentrationen eines Bindemittels, wie zum Beispiel Latex und/oder Casein ein. Hohe Konzentrationen dieser Materialien, insbesondere hohe Latex-Konzentrationen, können sich negativ auf die Trennbarkeit von der Abgusstrommel auswirken, was z. B. in Rupfen resultieren und sich nachteilig auf andere Produktattribute, wie zum Beispiel die Tintenabbindezeit, auswirken kann. Um einer übermäßigen Haftung an der Abgusstrommel entgegenzuwirken, werden im Allgemeinen Trennmittel eingesetzt. Herkömmliche Mittel zur Verbesserung der Trennbarkeit schließen den Auftrag eines Trennmittels auf die Oberfläche der Abgusstrommel und Zufügen eines Trennmittels zur Beschichtungszusammensetzung, Gelierflüssigkeit und/oder Wiederanfeuchtungsflüssigkeit ein. Übermäßige Trennmittelmengen können sich jedoch auf das ästhetische Aussehen und die Bedruckbarkeit des gussgestrichenen Bogens auswirken.
Die japanischen Offenlegungsschriften JP-A-05 239799 und JP-A-03 260192 beschreiben Beschichtungszusammensetzungen, die zur Herstellung gussgestrichener Bogen verwendet werden.
Die Beschichtungszusammensetzungen und Endproduktattribute wurden bisher durch herkömmliche Herstellungsverfahren eingeschränkt. Sowohl Endproduktattribute als auch die gewünschten Leistungsmerkmale während des Druckverfahrens werden oft geopfert, um Beschichtungszusammensetzungen zu konzipieren, die während des Abgussverfahrens eine gute Leistung erbringen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind gussgestrichene Druckbogen, die eine(n) hohe(n) Papierglanz und -glätte, wünschenswerte Druckleistungsmerkmale und verbesserte Attribute für das Druckprodukt bereitstellen. Bevorzugte erfindungsgemäße gussgestrichene Druckbogen stellen ausgezeichnete Druckproduktattribute für Offsetdruck-, Rotationstiefdruck- und Flexodruckapplikationen bereit. Es werden erfindungsgemäß weiter Verfahren zur Herstellung dieser gussgestrichenen Druckbogen bereitgestellt.
In einem erfindungsgemäßen Aspekt wird ein beschichteter Bogen zur Verwendung in einem Gussstreichverfahren bereitgestellt, umfassend ein Substrat und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats eine getrocknete Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge, d. h. einer Latexmenge vorliegt, die dergestalt ausgewählt ist, so dass eine getrocknete, ungebürstete Schicht der Beschichtung nicht ausreichend an einer Abgussoberfläche haftet, damit die getrocknete, ungebürstete Schicht abgegossen werden kann, und worin eine exponierte Oberfläche der getrockneten Beschichtung gebürstet wurde.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein gussgestrichener Druckbogen bereitgestellt, der ein Substrat umfasst und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats eine Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt und worin eine exponierte Oberfläche der Beschichtung vor dem Abgießen gebürstet wurde.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein gussgestrichener Druckbogen bereitgestellt, der ein Substrat umfasst und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats, eine Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt und der gussgestrichene Druckbogen einen Glanz bei 20° von größer als ca. 73 aufweist.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein gussgestrichener Druckbogen bereitgestellt, der ein Substrat umfasst und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats, eine Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt und der gussgestrichene Druckbogen einen Tintenglanz bei 20° von größer als ca. 60 aufweist.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein gussgestrichener Druckbogen bereitgestellt, der ein Substrat umfasst und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats, eine Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt und der gussgestrichene Druckbogen einen PPS von 10 kg Soft von weniger als ca. 0,50 aufweist.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein gussgestrichener Druckbogen mit einem Glanz bei 20° von größer als ca. 90 bereitgestellt.
Es ist beabsichtigt, dass die Begriffe "gebürstet", "Bürsten" und Variationen davon, wie hierin verwendet, eine mechanische Reibwirkung auf der Oberfläche eines Substrats, wie zum Beispiel den schwachen Poliereffekt, der mittels einer Poliervorrichtung, einer Bürstvorrichtung oder eines Friktionskalanders erlangt wird, umfasst. Es ist beabsichtigt, dass der Begriff "Bürstmittel", wie hierin verwendet, Materialien umfasst, welche die Bürstbarkeit der Beschichtungsschicht verbessern, wie zum Beispiel Stärke, Kunststoffpigment und Polyvinylalkohol.
Bevorzugte Ausführungsformen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale einschließen. Das Substrat ist Papier. Die Abgussoberfläche ist eine Abgusstrommel. Das Pigment ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus präzipitiertem Calciumcarbonat, Aluminiumtrihydrat, Satinweiß, Tonen von hoher Helligkeit und Gemischen davon. Die Beschichtung umfasst weiter ein Bürstmittel, das in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt. Die "funktionell wirksame Menge" des Bürstmittels, wie hierin verwendet, ist eine Bürstmittelmenge, die dergestalt ausgewählt ist, dass die Beschädigung der getrockneten Beschichtungsschicht während des Bürstens minimiert wird, d. h. während des Bürstens tritt kein nennenswertes Stäuben auf. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst ca. 5 bis 25 Teile Latex und ca. 1 bis 30 Teile Bürstmittel, bevorzugter ca. 10 bis 20 Teile Latex und ca. 3 bis 20 Teile Bürstmittel. Der Begriff "Teile", wie hierin verwendet, bedeutet Teile auf einer Trockenfeststoffbasis, und wie im Fach überall bekannt ist, basieren Teile auf 100 Teilen Pigment. Der Latex ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Styren-Butadien, modifiziertem Styren-Butadien, Styrenacrylat und Gemischen davon. Das Bürstmittel ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kunststoffpigment, Stärke, Polyvinylalkohol und Gemischen davon besteht. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst ca. 0,3 bis 5,0 Teile eines Trennmittels, bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus Calciumstearat, Polyethylenemulsion, Rindertalg und Gemischen davon besteht. Der gussgestrichene Druckbogen ist für Offset-Druckapplikationen geeignet.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt stellt ein Verfahren das Bilden eines beschichteten Substrats zur Verwendung in einem Abgussverfahren bereit, umfassend:

a) Bereitstellung eines Substrats mit einer beschichteten Oberfläche, das eine getrocknete Beschichtung umfasst, die nicht ausreichend an der Abgussoberfläche haften würde, um einen Abgussvorgang an der Beschichtung durchzuführen und
b) Bürsten der getrockneten Beschichtung in einem ausreichenden Ausmaß dergestalt, dass die Beschichtung ausreichend an der Abgussoberfläche haftet, um den Abgussvorgang an der Beschichtung auszuführen.

In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zur Bildung eines gussgestrichenen Druckbogens bereitgestellt, umfassend:

a) Bereitstellung eines Substrats mit einer beschichteten Oberfläche, umfassend eine getrocknete Beschichtung, die, wenn getrocknet, nicht an der Abgussoberfläche in ausreichendem Ausmaß haften würde, um einen Abgussvorgang an der Beschichtung durchzuführen;
b) Bürsten der getrockneten Beschichtung in einem ausreichenden Ausmaß dergestalt, dass die Beschichtung an der Abgussoberfläche ausreichend haftet, um den Abgussvorgang an der Beschichtung durchzuführen und
c) nach dem Bürsten, Abgießen der beschichteten Oberfläche.

In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Bilden eines gussgetrichenen Druckbogens bereitgestellt, umfassend:

a) Bereitstellung eines Substrats mit einer beschichteten Oberfläche, umfassend eine getrocknete Beschichtung, die, wenn getrocknet, nicht ausreichend an einer Abgussoberfläche haften würde, um einen Abgussvorgang an der Beschichtung durchzuführen;
b) Bürsten der getrockneten Beschichtung, worin der Nettowert der auf die getrocknete Beschichtung aufgebrachten spezifschen Bürstintensität ca. 0,002 bis 0,1 kW h/m² beträgt und
c) nach dem Bürsten, Abgießen der beschichteten Oberfläche.

Bevorzugte Verfahren können eines oder mehrere der folgenden Merkmale einschließen. Der Abgussschritt wird durch Plastifizieren der gebürsteten Beschichtung mit einer Wiederanfeuchtungsflüssigkeit und durch Pressen der plastifizierten Beschichtung gegen eine Abgussoberfläche erreicht. Ein Kalandrierschritt wird vor oder nach dem Bürstschritt, bevorzugter vor dem Bürstschritt durchgeführt. Der Bürstschritt wird mittels einer Bürstvorrichtung durchgeführt. Der Nettowert der spezifischen Bürstintensität beträgt ca. 0,005 bis 0,07 kW h/m². Die Abgussoberfläche ist eine Abgusstrommel.
Schritte (a) bis (c) werden auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Substrats wiederholt, um eine Abgussoberfläche auf der zweiten Seite des Substrats zu bilden. Schritt (a) wird bevorzugter auf der ersten Seite durchgeführt und dann auf der zweiten Seite wiederholt, dann werden Schritte (b) und (a) auf der ersten Seite durchgeführt und dann auf der zweiten Seite wiederholt. Der Kalandrierschritt wird bevorzugter auf beiden Seiten des Substrats vor dem Bürstschritt durchgeführt.
Ein anderer erfindungsgemäßer Aspekt stellt ein Verfahren zum Drucken bereit, umfassend:

a) Bereitstellung eines gussgestrichenen Druckbogens, umfassend ein Substrat und auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats eine Beschichtung, umfassend einen Latex und ein Pigment, worin der Latex in einer funktionell wirksamen Menge vorliegt und worin eine exponierte Oberfläche der Beschichtung vor dem Abgießen gebürstet wurde und
b) Drucken einer Abbildung auf den Druckbogen unter Verwendung einer Druckpresse.

Es ist beabsichtigt, dass der Begriff "Abbildung", wie hierin verwendet, jedwede textorientierte oder bildliche Abbildung umfasst. Die Druckpresse schließt bevorzugt Offsetdruck-, Rotationstiefdruck- und Flexodruckpressen ein.
Andere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gussstreichverfahrens und
2 ist eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gussstreichverfahrens.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Der erfindungsgemäße gussgestrichene Druckbogen schließt ein Substrat und eine Beschichtung ein, die ein Pigment, eine funktionell wirksame Latexmenge und eine funktionell wirksame Bürstmittelmenge einschließen, worin die getrocknete Schicht der Beschichtung vor dem Abgießen gebürstet wird.
Damit die gebürstete Beschichtungsschicht während des Abgussverfahrens gute Leistungen erbringt, sollte die Latexmenge in der Beschichtung in einen spezifischen Bereich fallen, der basierend auf (a) den Eigenschaften und der Zusammensetzung des Latex und (b) der Haftung der Beschichtungsschicht an der Abgusstrommel ohne Bürsten bestimmt wird.
Wenn die Latexmenge ausreichend hoch ist, damit die Beschichtungsschicht an der Abgussoberfläche ohne Bürsten haften würde, haftet die gebürstete, beschichtete Schicht im Allgemeinen zu stark an der Abgussoberfläche, was zu einer nicht akzeptierbaren Trennung führt. Wenn die Latexmenge in der Beschichtung zu niedrig ist, haftet die gebürstete Beschichtungsschicht im Allgemeinen nicht vorschriftschriftsmäßig an der Abgussoberfläche, was zu nicht akzeptierbaren Endproduktattributen, wie z. B. ungenügendem und ungleichmäßigem Papierglanz und ungenügender und ungleichmäßiger Papierglätte führt. Folglich sollte die Latexmenge im Allgemeinen so ausgewählt werden, dass die Beschichtungsschicht nicht ohne Bürsten an der Abgussoberfläche haftet und mit Bürsten angemessen an der Abgussoberfläche haftet.
Die Latexmenge in der Beschichtung wirkt sich auch auf die Fähigkeit der Beschichtungsschicht aus, dem Bürsten standzuhalten. Abhängig von der speziellen Beschichtungszusammensetzung kann die funktionell wirksame Latexmenge angemessen sein, um die Beschädigung der Oberfläche der Beschichtungsschicht während des Bürstens ohne weiteres Zufügen eines Bürstmittels zu minimieren. Wenn jedoch eine spezielle Beschichtungszusammensetzung mehr als die funktionell wirksame Latexmenge erfordert, um der Bürstwirkung standzuhalten, verursacht das Zufügen von mehr Latex im Allgemeinen. dass die gebürstete beschichtete Schicht zu stark an der Abgussoberfläche haftet, was in einer nicht akzeptierbaren Trennung resultiert. In diesem Fall wird folglich vielmehr das Zufügens eines Bürstmittels zur Verbesserung der Bürstfähigkeit bevorzugt, anstelle sich bei der Verleihung einer ausreichenden Bürstfähigkeit auf den Latex allein zu verlassen.
Typische Monomere, die bei der Herstellung von Latex-Polymeren für Papierbeschichtungen verwendet werden, schließen Styren, Butadien, Acrylnitril, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacryl, Isopren und Kombinationen davon ein. Fachleute wissen, wie man den geeigneten Latex/die geeigneten Latexe zur Erlangung der gewünschten Endeigenschaften wählt. Gewünschte Endeigenschaften für den erfindungsgemäßen gussgestrichenen Druckbogen erfordern in der Regel einen Latex, der eine angemessene Haftung und ausreichende Formbarkeit der Beschichtungsschicht an der Oberfläche der Abgussoberfläche bereitstellt. Die Beschichtung schließt bevorzugt ca. 5 bis 25 Teile Latex, bevorzugter ca. 10 bis 20 Teile Latex ein. Bevorzugte Latexe schließen Styren-Butadien, modifiziertes Styren-Butadien, Styrenacrylat und Gemische davon ein. Beispiele geeigneter Latexe schließen ein: Dow 620NA, Dow 640NA und RAP 448, die von The Dow Chemical Company hergestellt werden; Gen-Flo 5218, Gen-Flo 8045 und GenCryl 9710, die von Omnova Solutions Inc. hergestellt werden und Acronal S504, Acronal S728 und Styronal 4664, die von der BASF Corporation hergestellt werden.
Die Bürstmittelmenge, die in die Beschichtungsschicht eingeschlossen wird, wirkt sich auf die Fähigkeit der Beschichtungsschicht aus, dem Bürsten ohne unerwünschtes Stäuben oder einer Wertminderung standzuhalten. Wenn der Latex allein keine ausreichende Bürstfähigkeit verleiht, wird eine funktionell wirksame Bürstmittelmenge eingeschlossen. Eine funktionell wirksame Bürstmittelmenge ist zum guten Bürsten erforderlich. Wenn die Bürstmittelmenge zu niedrig ist, kann die Bürstwirkung eine Tendenz zur Beschädigung der Beschichtungsschicht aufweisen, was in Staubproblemen während der Herstellung wie auch einer nicht akzeptierbaren Oberflächenqualität resultiert. Wenn die Bürstmittelmenge zu hoch ist, kann der Tintenglanz des gussgestrichenen Bogens nachteilig beeinflusst sein.
Die Beschichtung schließt bevorzugt ca. i bis 30 Teile Bürstmittel, bevorzugter ca. 3 bis 20 Teile Bürstmittel ein, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Kunststoffpigment, Stärke, Polyvinylalkohol und Gemischen davon besteht. Bevorzugte Bürstmittel fördern die Bürstfähigkeit, ohne die Haftung der beschichteten Schicht an der Abgussoberfläche signifikant zu erhöhen. Das Bürstmittel umfasst bevorzugt ca. 1 bis 20 Teile Kunststoffpigment, ausgewählt aus der Gruppe, die aus hohlen Kunststoffpigmentsphären, festen Kunststoffpigmenten und Gemischen davon besteht. Zusätzliche Kunststoffpigmentmengen können in die Beschichtung eingeschlossen werden, um als ein Pigmentmaterial zu funktionieren. Beispiele der Kunststoffpigmente schließen Ropaque HP-1055 und Ropaque HP-543P ein, die von der Rohm und Haas Company hergestellt werden und Dow 722, das von The Dow Chemical Company hergestellt wird.
Geeignete Pigmente schließen Ton, z. B. Ton von hoher Helligkeit, gemahlenes Calciumcarbonat, präzipitiertes Calciumcarbonat, Titandioxid, Aluminiumtrihydrat, Satinweiß, Kunststoffpigment, Siliciumdioxid und Gemische davon ein. Fachleute wissen, wie man das geeignete Pigment/die geeigneten Pigmente wählt, um sie gewünschten Endeigenschaften zu erlangen. Die Beschichtung schließt bevorzugt mindestens 60 Teile Pigment, bevorzugter mindestens 80 Teile Pigment ein.
Die Beschichtung schließt bevorzugt weiter ein Trennmittel ein, das bevorzugter aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Calciumstearat, Polyethylenemulsion, Rindertalg und Gemischen davon besteht. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst bevorzugt ca. 0,3 bis 5 Teile, bevorzugter ca. 0,5 bis 2,5 Teile Trennmittel. Während des Gussstreichverfahrens wird die Abgussoberfläche in der Regel periodisch gereinigt oder leicht poliert, um die Abgussansammlung zu entfernen. Das Zufügen des Trennmittels zur Beschichtung verlängert die Zeitdauer zwischen den Reinigungen der Abgussoberfläche. Wenn zu wenig Trennmittel verwendet wird, kann die Zeitdauer zwischen den Reinigungen verkürzt sein, was zu nicht akzeptierbaren Herstellungsverzögerungen führt. Wenn zu viel Trennmittel verwendet wird, kann sich die Tintenabbindezeit auf einen nicht akzeptierbaren Grad verlängern und die Abgussoberfläche kann trüb erscheinen, wobei es sich um einen ästhetisch unerwünschten Oberflächeneffekt handelt. Fachleute wissen, wie man die geeignete(n) Trennmittelmenge(n) zur Erlangung akzeptierbarer Produktionsraten wählt, während das akzeptierbare unbedruckte und bedruckte Aussehen des gussgestrichenen Bogens aufrechterhalten wird.
Die Beschichtungsschicht kann weiter Additive, wie zum Beispiel Dispergiermittel, Verdickungsmittel, Farbstoffe, Färbemittel, Wasserretensionsmittel, Konservierungsmittel Fluoreszenzaufheller, Gleitmittel und pH-Kontrollmittel einschließen. Fachleute wissen, wie man die geeigneten Beschichtungsadditive auswählt, um die Herstellungs- und Produktionsaufgaben zufriedenzustellen und die gewünschten Endproduktattribute zu erlangen.
Das Substrat ist bevorzugt Papier, das weiter eine Vorbeschichtung oder eine Grundbeschichtungsschicht einschließen kann. Das Papiersubstrat besitzt bevorzugt das zum Offset-Drucken geeignete Gewicht und den Typ. Das Grundgewicht von geeigneten Substraten liegt typischerweise im Bereich von ca. 60 bis 440 g/m².
Das erfindungsgemäße Gussstreichverfahren wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Ein beschichtetes und getrocknetes Substrat wird mithilfe von Leitwalzen 3 und fliegenden Rollen 11, durch Bürstvorrichtung 2 und dann durch einen durch Anpresswalze 5 und eine Abgusstrommel 6 geformten Walzenspalt 7 geleitet. Am Walzenspalt 7 wird die Oberfläche des beschichteten Substrats 1 mit einer durch eine Düse 4 abgegebenen Wiederanfeuchtungsflüssigkeit plastifiziert. Das Substrat 1 wird von der Abgusstrommel 6 durch eine Aufnahmewalze 8 entfernt, wodurch ein gussgestrichenes Substrat 9 erhalten wird.
Substrat 1 wird durch den Auftrag einer pigmentierten Beschichtungsschicht auf ein Substrat unter Verwendung eines Maschinenstrichs oder Separatstrichs gebildet. Beispiele von Beschichtungsverfahren schließen ein gebogenes Messer, ein abgeschrägtes Messer, einen Stab, eine Walze, eine kurze Verweilzeit, ein Luftmesser, einen Balken, eine Gravur, Leimpresse und Luftbürste ein, sind aber nicht beschränkt darauf. Die Beschichtungsschicht wird bevorzugt durch ein Beschichtungsgerät mit gebogenem Messer aufgebracht. Die Beschichtung kann in einer oder mehreren Schichten aufgebracht werden. Das aufgebrachte Gesamtbeschichtungsgewicht liegt bei ca. 5 bis 40 g/m², bevorzugter bei ca. 10 bis 30 g/m². Da die hohen Beschichtungsgewichte dazu tendieren, empfindlicher gegenüber schlechten Beschichtungsgewichtsprofilen in Querrichtung zu sein, wird die Beschichtung bevorzugt bei einer relativ hohen Feststoff-Konzentration von größer als ca. 60% aufgebracht. Die Beschichtungsschicht wird dann getrocknet, wie z. B. durch Konvektion, Leitung, Infrarot und Kombinationen davon.
Bürstvorrichtung 2 kann ein Polier- oder Bürstapparat sein, bei dem es sich um einen getrennten Apparat oder eine Verfahrenseinheit in einer kontinuierlichen Linie, wie in 1 gezeigt, handeln kann. Die Bürstintensität wird durch drei Variablen kontrolliert: den Bürstbereich, d. h. die Oberflächenbereich des beschichteten Substrats in Kontakt mit den Bürsten; Bürstkraft, d. h. die durch die Bürsten gegen die Oberfläche des beschichteten Substrats aufgebrachte tangentiale Kraft und die Bürstgeschwindigkeit. Der geeignete Grad der Bürstintensität wird durch die Zusammensetzung der Beschichtung und die gewünschten Endproduktattribute bestimmt. Der Nettowert der spezifischen Bürstintensität wird aus der Nettoleistung des Motors der Bürstvorrichtung, der Substratbahngeschwindigkeit und der Breite der Substratbahn berechnet. Der auf das Substrat aufgebrachte Nettowert der bevorzugten spezifischen Bürstintensität liegt bei ca. 0,002 bis 0,1 W h/m², bevorzugter bei ca. 0,005 bis 0,07 kW h/m².
Die geeignete Bürstintensität resultiert im Allgemeinen in einer Oberfläche mit geglätteter Beschichtungsschicht, die ausreichende Haftung an der Abgussoberfläche aufweist. Wenn die Bürstintensität zu niedrig ist, könnte die Formbarkeit der Beschichtungsschicht an der Abgussoberfläche schlecht sein, was zu Kratern und nicht akzeptierbaren Oberflächenmerkmalen des Endprodukts, wie zum Beispiel geringem Glanz und Druckmelierung führt. Wenn die Bürstintensität zu hoch ist, kann die Beschichtungsschicht dazu neigen, zu stark an der Abgussoberfläche zu haften, was zu Rupfen an der Abgusstrommel oder an der Druckpresse führt. Übermäßige Bürstintensität kann auch die geglättete beschichtete Oberfläche beschädigen, d. h. die Oberfläche kann nach dem Abgießen trüb aussehen, wobei es sich um eine ästhetisch unerwünschte Wirkung handelt. Die Bürstvorrichtung 2 setzt bevorzugt das Flächenbürstverfahren ein, worin sich eine Zylinderbürstwalze zwischen zwei fliegenden Rollen 11, wie in 1 gezeigt, befindet. Das Bahnsubstrat 1 wird durch die fliegenden Rollen 11 teilweise um die Bürste geführt, was in einer signifikanten Kontaktfläche zwischen dem Substrat und der Bürste resultiert. Geeignete Bürstvorrichtungen weisen in der Regel eine Vielzahl an Bürstwalzen, wie z. B. vier bis acht Bürstwalzen auf und sind gewerblich von der Firma DOX Maschinenbau GmbH erhältlich.
Tabelle 1 nachstehend demonstriert den Effekt des Nettowertes der spezifischen Bürstintensität auf die Endproduktattribute für zwei Beschichtungsformulierungen.
Tabelle 1
Die Messungen für den Glanz bei 20° wurden an unbedrucktem Papier durchgeführt. Tobias Microgloss stellt ein Maß der Punkt-zu-Punkt-Variation des Glanzes unter Verwendung eines 1,5-mm-Mikroglanzkopfes im Tobias-Melierungstestgerät (Mottle Tester) dar. Je niedriger der Wert, desto gleichförmiger ist der Oberflächenglanz. Die Messungen für den Tintenglanz bei 20° wurden an einer einzelnen soliden Abbildung mit farbiger Tinte (Magenta), die an einer gewerblichen Offset-Druckpresse gedruckt wurde, durchgeführt. Je höher der Wert, desto größer ist der Tintenglanz der bedruckten Abbildung. Sowohl die Messungen des Glanzes bei 20° als auch die des Tintenglanzes bei 20° wurden gemäß dem Tappi-Verfahren T-653 durchgeführt. Die Parker Print Surface (PPS) ist ein Maß der Glätte der Oberfläche, wobei ein niedrigerer Wert eine glattere Oberfläche anzeigt. Die PPS-Messungen wurden gemäß dem Tappi-Verfahren T-555om-94 durchgeführt. Die Tintenfilmkontinuität ist ein Maß der Gleichförmigkeit des Tintenfilms unter Verwendung des Tobias-Melierungstestgerätes. Die Messungen der Tintenfilmkontinuität wurden auch an einer einzelnen soliden Abbildung mit farbiger Tinte (Magenta) durchgeführt, die an einer gewerblichen Offset-Druckpresse gedruckt wurde, wobei ein niedrigerer Wert eine größere Gleichförmigkeit des Tintenfilms anzeigt.
Diese Eigenschaften werden in der Regel zur Differenzierung zwischen gussgestrichenen Druckbogen verwendet, und die in Tabelle 1 gezeigten Werte für die erfindungsgemäßen gussgestrichenen Druckbogen werden für sehr gut gehalten. Aus den Beispielen ist ersichtlich, dass für eine bestimmte Zusammensetzung ein erhöhter Grad der Bürstintensität dazu neigt, die gewünschten Produktattribute, wie z. B. den Tintenglanz bei 20°, zu verbessern. Die durch die erhöhte Bürstintensität verbesserten Produktattribute sind im Allgemeinen abhängig von den Beschichtungskomponenten und der Formulierung und anderen Verfahrensvariablen.
Am Walzenspalt 7 wird die Plastifizierung durch Auftrag einer Wiederanfeuchtungsflüssigkeit auf die getrocknete, gebürstete Beschichtungsschicht erreicht. Die Wiederanfeuchtungsflüssigkeit kann durch eine Düse 4, wie in 1 gezeigt, oder ein anderes Beschichtungsverfahren abgegeben werden. Die Wiederanfeuchtungsflüssigkeit kann jedwede Wiederanfeuchtungsflüssigkeit sein, welche die Beschichtungsschicht plastifiziert. Herkömmliche Wiederanfeuchtungsflüssigkeiten umfassen im Allgemeinen eine wässrige Lösung oder Emulsion, die 0,01 bis 5,0% Trennmittel, wie zum Beispiel Polyethylenemulsion, Calciumstearat, Seifen und Rindertalg enthält. Die Wiederanfeuchtungsflüssigkeit wird bevorzugt am Walzenspalt aufgetragen, der durch die Anpresswalze 5 und die Abgusstrommel 6, wie in 1 gezeigt, gebildet wird.
Der Pressschritt wird durch Pressen des plastifizierten beschichteten Substrats gegen die Abgussoberfläche erreicht. Die Beschichtungsschicht sollte ausreichend an der durch die Oberfläche zu formenden Abgussoberfläche dergestalt haften, dass die Beschichtungsschicht den Glanz und die Glätte der Oberfläche der Abgussoberfläche aufweist. Die Abgussoberfläche ist bevorzugt eine erhitzte Trommel, bevorzugter eine erhitzte Chromtrommel. Trommeloberflächentemperaturen von ca. 65°C bis 150°C sind bevorzugt. Bevorzugt wird eine Aufnahmewalze 8 zur Abnahme des Abgusssubstrats von der Abgusstrommel 6, wie in 1 gezeigt, verwendet.
Ein Kalandrierschritt kann vor oder nach dem Bürstschritt, am bevorzugtesten vor dem Bürstschritt durchgeführt werden. Der Kalandrierapparat kann ein separater Superkalander oder eine Online-Maschinenkalandriereinheit sein. Unter Bezugnahme auf 2 wird das beschichtete und getrocknete Substrat 1 mithilfe der Leitwalzen 3, zuerst durch einen Kalander 10 geleitet. Das Substrat 1 wird dann mithilfe von Leitwalzen 3 und fliegenden Rollen 11 durch eine Bürstvorrichtung 2 geleitet. Das gebürstete Substrat tritt in einen Walzenspalt 7 ein, der durch eine Anpresswalze 5 und eine Abgusstrommel 6 gebildet wird. Am Walzenspalt 7 wird die Oberfläche des beschichteten Substrats 1 mit einer durch eine Düse 4 abgegebenen Wiederanfeuchtungsflüssigkeit plastifiziert. Das Substrat 1 wird von der Abgusstrommel 6 durch eine Aufnahmewalze 8 entfernt, wodurch ein gussgestrichenes Substrat 9 erhalten wurde.
Für einen zweiseitigen gussgestrichenen Bogen wird das Substrat zuerst auf beiden Seiten beschichtet und getrocknet. Dann wird das Substrat gebürstet und auf einer Seite des Substrats abgegossen und dann gebürstet und auf der anderen Seite des Substrats abgegossen. Das Substrat wird, nachdem es beschichtet und getrocknet wurde und vor dem Bürsten, bevorzugt auf beiden Seiten kalandriert.
Beispiele
Tabelle 2 nachstehend stellt Daten von den Beschichtungsformulierungen und Endproduktattributen für drei erfindungsgemäße Ausführungsformen bereit. In allen Fällen wurde das Papier vor dem Abgießen kalandriert und gebürstet.
Tabelle 2
Hinweis:

1. Die Tonkomponente ist ein Teil der Gesamtpigmentmenge.
2. Die Bürstmittelmenge ist die Gesamtmenge der Stärke und des Kunststoffpigmentes.

Die in Tabelle 2 aufgelisteten Tests werden vorstehend unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschrieben. Die in Tabelle 2 gezeigten Werte des Endproduktattributs werden für die gussgestrichenen Druckbogen für sehr gut gehalten. Die Daten für den Tintenglanz bei 20° sind besonders bemerkenswert, weil die Proben unter tatsächlichen gewerblichen Druckbedingungen gedruckt und gemessen wurden. Die Werte zeigen auch, dass sich die Pigmentkomponente der Beschichtung auf die Endproduktattribute auswirkt, wie z. B. höhere Tonkonzentrationen tendieren dazu, sich auf die Glanzwerte auszuwirken.

Claims

Gussgestrichener Druckbogen umfassend ein Substrat und, auf mindestens einer ersten Oberfläche des Substrats, eine getrocknete Beschichtung umfassend einen Latex, ein Bürstmittel und ein Pigment, worin der Latex in einer Menge dergestalt vorliegt, dass die getrocknete Beschichtung, ohne Bürsten, nicht ausreichend auf einer Abgussoberfläche haftet, um zu ermöglichen, dass die getrocknete Beschichtung abgegossen werden kann, das Bürstmittel in einer ausreichenden Menge dergestalt vorliegt, dass eine Beschädigung an einer exponierten Oberfläche der getrockneten Beschichtung während einer Bürstbehandlung minimiert wird, worin die Oberfläche der getrockneten Beschichtung einer derartigen Bürstbehandlung vor dem Abgießen unterzogen wird und, aufgrund einer derartigen Bürstbehandlung, ausreichend an der abzugießenden Abgussoberfläche haftet.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin die Beschichtung mindestens 60 Teile Pigment und ca. 5 bis 25 Teile Latex umfasst.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 2 worin die Beschichtung ca. 1 bis 30 Teile Bürstmittel umfasst.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 3, worin die Beschichtung weiter ca. 0,3 bis 5,0 Teile Trennmittel umfasst.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 4, worin die Beschichtung mindestens 80 Teile Pigment, ca. 10 bis 20 Teile Latex, ca. 3 bis 20 Teile Bürstmittel und ca. 0,5 bis 2,5 Teile Trennmittel umfasst.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin der Latex aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styren-Butadien, modifiziertem Styren-Butadien, Styrenacrylat und Gemischen davon besteht.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin das Bürstmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Kunststoffpigment, Stärke, Polyvinylalkohol und Gemischen davon.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin der gussgestrichene Druckbogen einen Glanz bei 20° von größer als ca. 73 aufweist.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin der gussgestrichene Druckbogen einen Tintenglanz bei 20° von größer als ca. 73 aufweist.
Gussgestrichener Druckbogen nach Anspruch 1, worin der gussgestrichene Bogen eine PPS-Glätte (PPS – Parker Print Surface) von weniger als ca. 0,50 aufweist.
Verfahren zum Bilden eines gussgestrichenen Druckbogens umfassend: a) Bereitstellung eines Substrats mit einer beschichteten Oberfläche, umfassend eine getrocknete Beschichtung, die einen Latex und ein Pigment umfasst, worin der Latex in einer Menge dergestalt vorliegt, dass die getrocknete Beschichtung, ohne Bürsten, nicht ausreichend an einer Abgussoberfläche haftet, um zu ermöglichen, dass die getrocknete Beschichtung abgegossen werden kann; b) Bürsten der getrockneten Beschichtung in einem ausreichenden Ausmaß dergestalt, dass die Beschichtung ausreichend an der Abgussoberfläche haftet, um den Abgussvorgang an der Beschichtung auszuführen und c) nach dem Bürsten, Abgießen der beschichteten Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der Bürstschritt mit einem Nettowert der spezifischen Bürstintensität von ca. 0,002 bis 0,1 kW h/m² durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Beschichtung weiter eine ausreichende Bürstmittelmenge dergestalt umfasst, dass eine Beschädigung der Oberfläche der Beschichtungsschicht während des Bürstens minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Beschichtung mindestens 60 Teile Pigment, ca. 5 bis 25 Teile Latex, ca. 1 bis 30 Teile) Bürstmittel und ca. 0,3 bis 5,0 Teile Trennmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, worin ein Kalandrierschritt vor oder nach dem Bürstschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Abgussoberfläche eine Abgusstrommel ist.