DE602004005024T2

DE602004005024T2 - Herstellung von lwc tiefdruckpapier in einer rollrakelleimpresse

Info

Publication number: DE602004005024T2
Application number: DE200460005024
Authority: DE
Inventors: Debora R. Highland Mills JESKE; Wang Xiao-Qin
Original assignee: Verso Paper Memphis LLC; Verso Paper LLC
Current assignee: Verso Paper Memphis Tenn Us LLC
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2024-03-20
Also published as: WO2004083522A2; DE602004005024D1; WO2004083522B1; EP1623068A2; BRPI0408509A; EP1623068B1; CA2519638A1; ATE355412T1; WO2004083522A3; US20040208999A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf beschichtetes Papier. Spezieller bezieht sie sich auf ein Verfahren zum Verwenden einer Rollrakelleimpresse zum Herstellen eines LWC-Papiers, das zum Rotationstiefdruck-Drucken geeignet ist, und das Papier, das erzeugt wird unter Verwenden des Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Der Stand der Technik offenbart verschiedene Verfahren zum Herstellen von Rotationstiefdruck-Papier. Siehe zum Beispiel: US-Patent Nr. 5,861,209 für Haskins et al., US-Patent Nr. 5,879,512 für McGenity et al., US-Patent Nr. 4,575,477 für Werkema et al., US-Patent Nr. 4,298,652 für Suzuki et al., und US-Patent Nr. 5,996,489 für Leube et al., US-B1-6,391,155 für Wurster et al., offenbart ein Verfahren zum Herstellen von beschichtetem Papier wie definiert in der Präambel des vorliegenden Anspruchs 1. Das in dem Rotationstiefdruck-Druckprozess verwendete Papier ist normalerweise ein beschichtetes Papier, umfassend eine Holzpulpenbahn als das Substrat und eine Beschichtung. Die Beschichtung auf LWC-Papier, das zum Rotationstiefdruck-Drucken verwendet wird, wird allgemein aufgebracht unter Verwenden eines Rakelstreichverfahrens. Im Rakelstreichverfahren wird eine überschüssige Menge der Beschichtung auf dem Papier aufgebracht unter Verwenden einer Walze oder einer Düse und die überschüssige Beschichtung wird abgestreift unter Verwenden einer Rakelklinge. Rakelstreichen erzeugt eine glatte Oberfläche auf dem Papier, was ermöglicht, dass es in Kontakt mit der Tinte kommt und sie aus den Kavitäten zieht. Während Rakelstreichen ein LWC-Papier erzeugt, das zum Rotationstiefdruck-Drucken geeignet ist, vermittelt das Rakelstreichverfahren dem Papier hohe Spannungen während des Beschichtens. So erfordert Rakelstreichen ein starkes Basis papier. Dies erfordert ein Papier, das einen hohen Prozentsatz chemischer Pulpe (z. B. Kraft-Zellstoff) und weniger mechanische Pulpe und/oder Füllstoff enthält. Dies hebt die Produktionskosten an, da chemische Pulpe teuer ist. Eine Alternative zur Verwendung eines Rakelstreichers ist die Verwendung einer Rollrakelleimpresse („MSP"), die manchmal bezeichnet wird als Leimpresse oder Filmpressenbeschichter. Im MSP-Prozess wird eine Beschichtung zuerst aufgebracht („dosiert”) durch einen Dosierstab auf einer Applikatorwalze. Die Applikatorwalze wird dann gegen ein Papier im Spalt einer Leimpressenwalze gedrückt. Dies überträgt die Beschichtung auf das Papier. Anders als beim Rakelstreichen weist MSP-Beschichten keine stationären Elemente (z. B. eine Klingel) auf, die mit dem Papier in Kontakt stehen. So ist die Spannung auf dem Papier minimal im Vergleich zum Rakelstreichen. Dies ermöglicht die Verwendung eines Papiers mit weniger chemischer Pulpe, was die Produktionskosten verringert. Weniger Spannung auf dem Papier führt zu weniger Papierbrüchen während des Beschichtungsprozesses, was zu einer vergrößerten Produktionseffizienz führt. Jedoch zeigt Papier, das mit MSP beschichtet wurde, üblicherweise einen minderwertigen Glättewert, Skip-Dot und Druckglanz im Vergleich zu Papier, das mit einem Rakeistreicher beschichtet ist.
Deshalb ist es stark erwünscht, einen MSP-Prozess zum Herstellen von beschichtetem Papier zur Verwendung in Rotationstiefdruckverfahren bereitzustellen, das relativ kostengünstig ist und einen Glättewert, Skip-Dot und/oder Druckglanz vergleichbar zu jenem beschichteten Papier, das in einem Rakelstreichverfahren erzeugt wurde, zeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zu Herstellen eines beschichteten Papiers, das zum Rotationstiefdruck-Drucken geeignet ist, wie definiert im vorliegenden Anspruch 1.
Ein anderer Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf ein beschichtetes Papier, das zum Rotationstiefdruck-Drucken geeignet ist, wie definiert im vorliegenden Anspruch 10.
Das beschichtete Papier dieser Erfindung kann verwendet werden in einem Verfahren zum Erzeugen von Bildern auf einer Oberfläche eines beschichteten Papiers in einer Rotationstiefdruck-Druckvorrichtung, das umfasst:

(a) Einführen des beschichteten Papiers dieser Erfindung in die Vorrichtung; und Bilden eines Bildes auf einer Oberfläche des beschichteten Papiers, durch verursachen, dass Tinte aus der Vorrichtung ausgestoßen wird auf die behandelte Oberfläche des beschichteten Papiers, um ein beschichtetes Papier mit einem Bild auf einer Oberfläche davon zu bilden.

Die vorliegende Erfindung zeigt einen oder mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Zum Beispiel ermöglicht das Verfahren dieser Erfindung die effiziente Verwendung einer Rollrakelleimpresse, um Rotationstiefdruck-Papier mit einem Glättewert, Skip-Dot und/oder Druckglanz zu erzeugen, deren Wert äquivalent zu rakelgestrichenem Rotationstiefdruck-Papier ist, aber einen geringeren Gehalt an chemischer Pulpe besitzen kann als rakelgestrichenes Rotationstiefdruck-Papier und deshalb geringer ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der erste Schritt des Verfahrens dieser Erfindung umfasst das Herstellen einer wässrigen Beschichtungsformulierung. Zusätzlich zu Wasser sind die wesentlichen Komponenten der Beschichtungsformulierung ein Tonpigment, ein plattenförmiger Ton, ein polymeres Bindemittel und ein Beschichtungsstrukturmittel. Der Prozentsatz von Feststoffen der Beschichtungszusammensetzung kann breit variieren, obwohl höhere Prozentsätze von Feststoffen bevorzugt sind. Die Prozentsätze von Feststoffen sind bevorzugt gleich oder größer als ungefähr 45%, bevorzugter von ungefähr 53% bis ungefähr 61% und am meisten bevorzugt von ungefähr 56% bis ungefähr 58%.
Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden von Beschichtungsformulierungen sind in der Papier- und Pappetechnik gut bekannt. Siehe zum Beispiel „Handbook For Pulp & Paper Technologis", zweite Ausgabe, G. A. Smook, Angus Wild Publications (1992) und die darin genannten Veröffentlichungen. Ein/eine beliebige(s) herkömmliche(s) Verfahren zum Bilden von Beschichtungsformulierungen und Vorrichtung kann verwendet werden.
Als ein wesentlicher Inhaltsstoff umfasst die Beschichtungszusammensetzung ein Tonpigment. Die Menge des Tonpigmentes in der Beschichtungszusammensetzung kann breit variieren und herkömmliche Mengen können eingesetzt werden. In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Menge des Tonpigmentes von ungefähr 30 bis ungefähr 95% der Zusammensetzung.
Beispielhaft für nützliche Tonpigmente sind jene, die beschrieben sind in U SP Nrn. 6,616,749 ; 6,610,137 ; 6,564,199 ; 6,537,363 ; 6,514,333 ; 6,468,343 ; 6,402,826 ; 6,150,289 und 6,149,723 . Auch beispielhaft für nützliche Tonpigmente mit dem/der erforderlichen Formfaktor und Teilchengrößenverteilung sind jene mit einer chemischen Zusammensetzung von (OH)₈Si₄Al₄O₁₀, die eine 1:1-Schicht aus einer oktaedrischen Alumina-Platte und einer tetraedischen Silica-Platte besitzt. Der Ton besitzt eine amphotere Oberfläche, die nicht nur kationische Austauschkapazität, sondern auch anionische Austauschkapazität besitzt. Das Silanol SiOH auf der Oberfläche der Tonplättchen erzeugt eine negative Ladung. Die Aluminol-Gruppen, die sich auf den Rändern der Plättchen befinden, sind positiv geladen bei einem pH unter 9. Bevorzugte Töne sind Kaolintöne, wie ein delaminierter Kaolinton, plattenförmiger Kaolinton, grober Kaolinton, feiner Ton, verarbeiteter delaminerter Kaolinton und kalzinierter Ton.
Das Pigment kann ein erstes Pigment sein mit einem Formfaktor von mehr als ungefähr 15 oder ungefähr wie bestimmt durch herkömmliche Tests und Prozeduren zum Bestimmen des Formfaktors, wie zum Beispiel der bevorzugte „IMERYS"-Test. Der „IMERYS”-Test ist detaillierter beschrieben in USP Nrn. 5,128,606 und 5,576,617 . Der Formfaktor des ersten Tonpigments ist bevorzugt gleich oder größer als ungefähr 17, bevorzugter von ungefähr 17 bis ungefähr 70 und am meisten bevorzugt von ungefähr 21 bis ungefähr 65 mit einem Pigmentformfaktor von ungefähr 21 bis ungefähr 60 in den Ausführungsformen der Wahl. Wenn das erste Pigment bei Abwesenheit des zweiten Pigments verwendet wird, liegt der Formfaktor des ersten Pigments bevorzugt in einem relativen Zwischenbereich, wie beispielsweise von ungefähr 15 bis ungefähr 30, von ungefähr 16 bis ungefähr 30, von ungefähr 17 bis ungefähr 25 und von ungefähr 17 bis ungefähr 23.
Nützliche erste Tonpigmente können erhalten werden von herkömmlichen Quellen oder abgebaut werden von natürlich auftretenden Ablagerungen und verarbeitet werden für die erforderlichen Formfaktoren und Teilchenverteilung. Beispielhaft für nützliche erste Tonpigmente mit dem/der erforderliche(n) Formfaktor und Teilchengröße, sind jene, die unter den Handelsnamen XP8000 und Capim NP von IMERYS verkauft werden, und der Ton, der unter dem Handelsnamen Century von CVRD verkauft wird. Bevorzugte zweite Töne sind jene, die unter den Handelsnamen Capim NP und Century verkauft werden, und der bevorzugtere zweite Ton ist jener, der unter den Handelsnamen Century verkauft wird.
Das Pigment kann auch eine Mischung des ersten Pigmentes und eines von mehreren zweiten Pigmenten sein mit einem Formfaktor von weniger als jenem des ersten Tonpigments und gleich oder weniger als ungefähr 15 bis ungefähr 17 und mit einer Pigmentteilchengrößenverteilung mit mindestens ungefähr 80%. Nützliche Pigmentmischungen umfassen jene, die ungefähr 95 Gewichtsprozent verarbeiteten delaminierten Ton (z. B. Capim NP) und ungefähr 5 Gewichtsprozent kalzinierten Ton umfassen (z. B. Alphatex von IMERYS). Alternativ kann die Pigmentmischung ungefähr 50 Gewichtsprozent verarbeiteten delaminierten Ton und ungefähr 45 Gewichtsprozent delaminierten Ton (z. B. AstraPlate von IMERYS) anstelle von verarbeitetem delaminierten Ton enthalten. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Pigmentmischung ungefähr 25 Gewichtsprozent verarbeiteten delaminierten Ton (z. B. Ca pim NP) und ungefähr 45 Gewichtsprozent delaminierten Ton (z. B. AstraPlate) und ungefähr 20 Gewichtsprozent Talk mit einem Reinheitsgrad, der zur Verwendung in Papierbeschichtungen geeignet ist (z. B. Heliocoat, erhältlich von Lucenac). In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Pigmentmischung ungefähr 38 Gewichtsprozent delaminierten Ton (z. B. AstraPlate), ungefähr 37 Gewichtsprozent plattenförmigen Ton (z. B. XP 8000, erhältlich von IMERYS), ungefähr 20 Gewichtsprozent groben Ton (z. B. KCS, erhältlich von IMERYS) und ungefähr 5 Gewichtesprozent kalzinierten Ton (z. B. Alphatex).
Die Gewichtsprozente der Pigmentteilchen mit einem äquivalenten sphärischen Durchmesser von weniger als 2 μm beträgt bevorzugt mindestens ungefähr 60%, bevorzugter von ungefähr 70 bis ungefähr 98% und am meisten bevorzugt von ungefähr 78 bis ungefähr 90%. Wenn es in Zumischung mit einem zweiten Pigment vorliegt, ist der Formfaktor des ersten Pigmentes relativ hoch, wie zum Beispiel gleich oder größer als ungefähr 30, 35, 40, 45, 50 oder 55 innerhalb des Bereiches, auf den oben Bezug genommen wurde. In der Pigmentmischung können die relativen Mengen der Pigmente breit variieren. Zum Beispiel kann die Menge des Pigmentes mit niedrigem Formfaktor von ungefähr 0,5 Gewichtsprozent bis ungefähr 60 Gewichtsprozent betragen und die Menge des Pigments mit hohem Formfaktor beträgt von ungefähr 20 Gewichtsprozent bis ungefähr 95 Gewichtsprozent der Mischung. Die Menge des Pigments mit niedrigem Formfaktor beträgt bevorzugt von 0,5 Gewichtsprozent bis ungefähr 30 Gewichtsprozent und die Menge des Pigments mit hohem Formfaktor beträgt bevorzugt von ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 80 Gewichtsprozent. Die Menge des Pigments mit geringem Formfaktor beträgt bevorzugter von ungefähr 0,9 Gewichtsprozent bis ungefähr 20 Gewichtsprozent und die Menge des Pigments mit hohem Formfaktor beträgt bevorzugter von ungefähr 40 Gewichtsprozent bis ungefähr 88 Gewichtsprozent.
Nützliche zweite Tonpigmente können erhalten werden von kommerziellen Quellen oder abgebaut werden von natürlich auftretenden Ablagerungen und verarbeitet werden im Hinblick auf die erforderliche(n) Formfaktoren und die Teilchenverteilung.
Zum Beispiel kann ein nützliches Tonpigment mit einem Formfaktor von größer als 14 oder von einem Teilchen (Größe geringer als 2 μm) 85 kann erhalten werden von IMERYS unter dem Handelsnamen Capim GP.
Als einen anderen wesentlichen Inhaltsstoff umfasst die Beschichtungszusammensetzung ein Bindemittel. Die Menge des Bindemittels kann breit variieren, beträgt aber üblicherweise von ungefähr 4 bis ungefähr 8 Gewichtsprozent. Die Menge des Bindemittels beträgt bevorzugt von ungefähr 6 bis ungefähr 8 Gewichtsprozent.
Nützliche Bindemittel können breit variieren und umfassen jene, die typischerweise in Beschichtungsformulierungen verwendet werden. Beispielhaft für nützliche und bevorzugte Bindemittel sind Latexe, wie Styrol/Butadien, Styrol/Butadien/Acrylonitril, oder Styrol/Butadien/Acrylat/Acrylonitril.
Nützliche Bindemittel können erhalten werden von kommerziellen Quellen oder hergestellt werden durch bekannte präparative Techniken. Zum Beispiel können nützliche Latex-Styrol/Butadien-Bindemittel erhalten werden von BASF unter dem Handelsnamen Styronal 4222; ein nützliches Styrol/Butadien/Acrylonitril-Bindemittel kann erhalten werden von RohmNova unter dem Handelsnamen XL 7614.
Die Beschichtungszusammensetzung umfasst bevorzugt ein Beschichtungsstrukturmittel. Wie hier verwendet bedeutet „Beschichtungsstrukturmittel" ein kationisches, auf Polymer-Stickstoff basierendes Polymer. Beispielhaft für ein nützliches Beschichtungsstrukturmittel sind kationische Polymere, wie zum Beispiel Polymere, die eine oder mehrere funktionelle quaternäre Ammoniumgruppen enthalten. Beispielhaft für derartige Materialien sind kationische Polyamine, kationische Polyethylenimime, Copolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC), Copolymere von Vinylpyrrolidon mit quaternisiertem Diethylaminoethylmethacrylat (DEAMEMA), kationischer Polyurethanlatex, kationischer Polyvinylalkohol, Polyalkylamindicyandiamid-Copolymere, Aminglycigyl-Additionspolymere, Poly-[oxethylen-(dimethyliminio)- ethylen-(dimethyliminio)-ethylen]-dichloride. Bevorzugte Beschichtungsstrukturmittel sind kationische Polyamine.
Ein nützliches Beschichtungsstrukturmittel kann erhalten werden von kommerziellen Quellen oder hergestellt werden durch bekannte präparative Techniken. Zum Beispiel kann ein nützliches Polyaminbeschichtungsstrukturmittel erhalten werden von BASF unter dem Handelsnamen Polyamin SKA.
Die Menge des Beschichtungsstrukturmittels kann breit variieren, beträgt aber üblicherweise von ungefähr 0 bis ungefähr 4 × 10^–4 Gewichtsprozent. Die Menge des Beschichtungsstrukturmittels beträgt bevorzugt von ungefähr 0 bis ungefähr 3 × 10^–4 Gewichtsprozent, bevorzugter von ungefähr 0 bis ungefähr 2 × 10^–4 Gewichtsprozent und am meisten bevorzugt von ungefähr 0 bis ungefähr 2 × 10^–4 Gewichtsprozent.
Zusätzlich zu den erforderlichen wesentlichen Pigmenten und Polymeren oder copolymeren Bindemitteln kann die Mischung andere Inhaltsstoffe umfassen, mit Ausnahme eines Pigmentes, das typischerweise auf der Oberfläche eines Aufnahmeblattes in herkömmlichen Mengen aufgebracht wird. Derartige optionelle Komponenten umfassen Dispergiermittel, fluoreszierende Farbstoffe, oberflächenaktive Mittel, Deformierungsmittel, Konservierungsmittel, Talk, Bentonit und dergleichen. Das Beschichtungsmittel kann auch ein „Tinten-reaktives Material" umfassen, das eine Substanz ist, die sicherstellt, dass die Tinte auf der Oberfläche des Papiers bleibt, eher als in das Papier absorbiert zu werden. Ein bevorzugtes Tinten-reaktives Material ist ein Wasser-quellfähiger Ton, wie Bentonit (z. B. Printosol von Süd-Chemie). In einer alternativen Ausführungsform ist der Wasser-quellfähige Ton ersetzt durch ein kommerziell erhältliches präzipitiertes Silikat, wie Natriummagnesiumaluminosilikat (z. B. Hydex P von Huber Engineered Materials).
Im zweiten Schritt des Verfahrens dieser Erfindung wird die wässrige Beschichtungsformulierung auf einer oder beiden Oberflächen eines Papiersubstrats unter Verwenden einer Rollrakelleimpresse aufgebracht. Verfahren und Vorrichtungen zum Auf bringen einer Beschichtungsformulierung auf ein Papiersubstrat unter Verwenden einer Rollrakelleimpresse sind in der Papier- und Pappetechnik gut bekannt. Siehe zum Beispiel G. A. Smook, auf den oben Bezug genommen wird, und Veröffentlichungen, die hier zitiert sind, von denen alle hierdurch durch Bezugnahme enthalten sind. Alle derartigen bekannten Verfahren können in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden und werden nicht im Detail beschrieben. Zum Beispiel wird die Beschichtungsformulierung auf dem Basispapier unter Verwenden einer Rollrakelleimpresse eines Typs aufgebracht, der generell zum Beschichten von LWC-Papier verwendet wird, (z. B. die Optisizer MSP, hergestellt von Metso oder Speedsizer, hergestellt von Voith). Die Beschichtung wird auf eine oder beide Seiten des Basispapiers bei herkömmlichen MSP-Beschichtungsgeschwindigkeiten aufgebracht, wie zum Beispiel bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 1000 bis 2000 Metern pro Minute.
Das Gewicht der Beschichtung auf der Oberfläche eines Substrats kann breit variieren und ein beliebiges herkömmliches Beschichtungsgewicht kann verwendet werden. Im Allgemeinen beträgt das Beschichtungsgewicht mindestens ungefähr 4 g/m² des Aufnahmeblattes. Das Beschichtungsgewicht beträgt bevorzugt von ungefähr 3 g/m² bis ungefähr 11 g/m² pro Seite, bevorzugter von ungefähr 4 g/m² bis ungefähr 10 g/m² pro Seite und am meisten bevorzugt von ungefähr 7 g/m² bis ungefähr 9 g/m² pro Seite.
Eine beliebige herkömmliche Papier- oder Pappebahn kann in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden. Derartige Bahnen und Verfahren und Vorrichtungen für ihre Herstellung sind in der Technik gut bekannt. Siehe zum Bespiel G. A. Smook, auf den oben Bezug genommen wird, und darin zitierte Veröffentlichungen. Zum Beispiel kann die Papier- und Pappebahn erzeugt sein aus Pulpefasern, erhalten aus Hartholzbäumen, Weichholzbäumen oder einer Kombination von Hartholz- und Weichholzbäumen, hergestellt zur Verwendung in einem Papierherstellungsfaserstoff durch beliebige bekannte geeignete Verdau-, Raffinier- und Bleichbetriebsarten, wie zum Beispiel eine bekannte mechanische, thermomechanische, chemische und halbche mische, etc., Pulpe-Bildung und andere gut bekannte Pulpebildungsverfahren. In bestimmten Ausführungsformen kann mindestens ein Teil der Pulpefasern bereitgestellt werden von nicht-holzartigen krautartigen Pflanzen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kenaf, Hanf, Jute, Flax, Sisal, oder Manilahanf, obwohl gesetzliche Beschränkungen und andere Betrachtungen die Nutzung von Hanf und anderen Faserquellen unpraktisch oder unmöglich machen können. Entweder gebleichte oder ungebleichte Pulpefaser kann genutzt werden im Verfahren dieser Erfindung. Recycelte Pulpefasern sind auch nützlich zur Verwendung. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die zellulosehaltigen Fasern in dem Papier von ungefähr 30 bis ungefähr 100 Gewichtsprozent Weichholzfasern auf trockener Basis und von ungefähr 70 bis ungefähr 0 Gewichtsprozent Hartholzfasern auf trockener Basis.
Das Papier umfasst bevorzugt von ungefähr 40 bis 85 Gewichtsprozent mechanische Pulpe und ungefähr 0 bis 50 Gewichtsprozent chemische Pulpe. Das Papier umfasst bevorzugt von ungefähr 50 bis ungefähr 80 Gewichtsprozent mechanische Pulpe und von ungefähr 50 bis ungefähr 30 Gewichtsprozent chemische Pulpe und umfasst am meisten bevorzugt von ungefähr 60 bis ungefähr 70 Gewichtsprozent mechanische Pulpe und von ungefähr 40 bis ungefähr 30 Gewichtsprozent chemische Pulpe.
Die Bahn kann auch andere herkömmliche Additive umfassen, wie zum Beispiel Stärke, Mineralfüllstoffe, Leimungsmittel, Rückhaltehilfsstoffe und verstärkende Polymere. Unter den Füllstoffen, die verwendet werden können, sind organische und anorganische Pigmente wie beispielsweise polymere Teilchen, wie Polystyrollatex und Polymethylmethacrylat, und Mineralien wie Calciumcarbonat, Kaolin und Talk und expandierte und expandierbare Mikrokugeln. Andere herkömmliche Additive umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Nassfestigkeitsharze, Innenmaß-Trockenfestigkeitsharze, Alaun, Füllstoffe, Pigmente und Farbstoffe.
Die Gurley-Porosität des Basissubstrats ist wie gemessen durch die Prozedur von TAPPT T460 om-88 und beträgt mindestens ungefähr 15-sec/100 ml, in den bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung besitzt das Substrat eine Gurley- Porosität bevorzugt von ungefähr 20 s/100 cm³ bis ungefähr 80 s/100 cm³. Die Gurley-Porosität beträgt bevorzugter von ungefähr 25 s/100 cm³ bis ungefähr 70 s/100 cm³ und am meisten bevorzugt von ungefähr 35 s/100 cm³ bis ungefähr 56 s/100 cm³.
Der Porendurchmesser des Substrats wie gemessen durch die Prozedur der Mercury-Porosimetrie, beschrieben von Larondo (1995 TAPPT Coating Conference Proceedings, Seiten 79–93) beträgt mindestens ungefähr 3,00. In den bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung besitzt das Substrat einen Porendurchmesser, der bevorzugt von ungefähr 3,00 bis ungefähr 2,50 beträgt. Der Porendurchmesser beträgt bevorzugter von ungefähr 2,5 bis ungefähr 2,0 und am meisten bevorzugt von ungefähr 1,8 bis ungefähr 1,9.
Das Basisgewicht des Substrats kann breit variieren und herkömmliche Basisgewichte können eingesetzt werden abhängig von dem auf Papier basierendem Produkt, das von der Bahn gebildet wird. Bevorzugt beträgt das Substrat-Basisgewicht von ungefähr 30 bis ungefähr 56 g/m², obwohl das Substratbasisgewicht außerhalb dieses Bereichs liegen kann, falls erwünscht. Das Basisgewicht beträgt bevorzugter von ungefähr 33 bis ungefähr 49 g/m² und am meisten bevorzugt von ungefähr 35 bis ungefähr 39 g/m².
Die Formation des Substrats ist üblicherweise gleich oder größer als ungefähr 40 (Kajaani Formation Index). Die Formation beträgt bevorzugt von ungefähr 45 bis ungefähr 100, bevorzugter von ungefähr 50 bis ungefähr 90 und am meisten bevorzugt von ungefähr 65 bis ungefähr 80.
Im Schritt (c) der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung wird die Papier- oder Pappebahn nach der Behandlung mit der Beschichtungszusammensetzung getrocknet. Verfahren und Vorrichtungen zum Trocknen von Papier- oder Pappebahnen, die mit einer Beschichtungszusammensetzung behandelt sind, sind in der Papier- und Pappetechnik gut bekannt. Siehe zum Beispiel G. A. Smook, auf den oben Bezug genommen wird und darin zitierte Veröffentlichungen. Ein(e) be liebige(s) herkömmliche(s) Trocknungsverfahren und -Vorrichtung kann verwendet werden. Demzufolge werden diese Verfahren und Vorrichtungen hier nicht in irgendeinem großen Detail beschrieben werden. Bevorzugt wird nach dem Trocknen die Papier- oder Pappebahn einen Feuchtigkeitsgehalt von gleich oder weniger als ungefähr 10 Gewichtsprozent besitzen. Die Menge der Feuchtigkeit in der getrockneten Papier- oder Pappebahn beträgt bevorzugter von ungefähr 5 bis ungefähr 10 Gewichtsprozent.
Nach dem Trocknen kann die Papier- oder Pappebahn einem oder mehreren Nachtrocknungsschritten unterzogen werden, wie zum Beispiel jene, die beschrieben sind in G. A. Smook, auf den oben Bezug genommen wird, und darin zitierte Veröffentlichungen. Zum Beispiel kann die Papier- oder Pappebahn kalandriert werden, um den Glättewert und andere Eigenschaften der Bahn zu verbessern, zum Beispiel durch Durchlaufenlassen des beschichteten Papiers durch einen Spalt, der von einer Kalanderwalze gebildet wird, die eine Temperatur von ungefähr 66–149°C (150–300 Grad F°) und einem Druck von ungefähr 150–350 kN/m (1000–2000 Pfund pro linearem Inch) besitzt.
Das durch diese Erfindung hergestellte Papier zeigt Eigenschaften, die es speziell nützlich in Rotationstiefdruck-Druckverfahren machen. Zum Beispiel waren der Glättewert, der Druckglanz und das Niveau des Missing Dots der beschichteten Papieren vergleichbar zu kommerziell erhältlichem, rakelgestrichenen Rotationstiefdruck-Papier. Das Papier zeigt bevorzugt einen Glättewert (Parker bei 10 kgf/cm², μm) von weniger als ungefähr 1,5, bevorzugter von ungefähr 0,80 bis ungefähr 1,35 und am meisten bevorzugt von ungefähr 0,99 bis ungefähr 1,20. Das Papier zeigt bevorzugt einen Heliotest-Wert (mm) von mehr als ungefähr 80, bevorzugter von ungefähr 73 bis ungefähr 95 und am meisten bevorzugt von ungefähr 80 bis ungefähr 94. Das Papier zeigt bevorzugt einen Druckglanz bei 75°(%) von mehr als ungefähr 60, bevorzugt von ungefähr 65 bis ungefähr 90 und am meisten bevorzugt von ungefähr 70 bis ungefähr 82, wie gemessen durch die Prozedur von TAPPT T480 om-99.
Das beschichtete Papier der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden im Rotationstiefdruck-Druckverfahren. Das beschichtete Papier der Erfindung kann verwendet werden in einem Verfahren zum Erzeugen von Bildern auf einer Oberfläche eines beschichteten Papiers in einer Rotationstiefdruck-Druckvorrichtung, das umfasst:

(a) Einbringen des beschichteten Papiers dieser Erfindung in die Vorrichtung; und
(b) Bilden eines Bildes auf einer Oberfläche des beschichteten Papiers durch verursachen, dass Tinte aus der Vorrichtung auf die behandelte Oberfläche des beschichteten Papiers ausgestoßen wird, um ein beschichtetes Papier mit einem Bild auf einer Oberfläche davon zu bilden. Rotationstiefdruck-Druckverfahren und -Vorrichtungen zur Verwendung in derartigen Verfahren sind gut bekannt und sind beschrieben in beispielsweise „PULP AND PAPER Chemistry and chemical Technology" dritte Ausgabe, J. P. Casey, A WILEYINTERSCIENCE PUBLICATION (1983), deren Offenbarungen hier insgesamt durch Bezugnahme enthalten sind.

Die vorliegende Erfindung wird mit Bezugnahmen auf die vorliegenden Beispiele beschrieben werden. Die Beispiele sind als beispielhaft beabsichtigt und die Erfindung ist nicht auf die Materialien, Bedingungen oder Prozessparameter, die in den Beispielen dargelegt sind, beschränkt. Wenn nicht anders angezeigt, sind die Mengen in Teile pro 100 (pph) angegeben.
Beispiel 1
(A) Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen
Die Beschichtung wird im Labor unter Verwenden eines Mischers mit einer hohen Scherrate hergestellt. Eine bestimmte Menge Wasser wird in den Beschichtungsbehälter gegeben, und dann wird das erste Tonpigment (Pulver) unter geeigneten Scherbewegungen zugegeben. Dann wird der zweite Ton (Pulver) zu der Beschichtung mit einer Scherrate zugegeben. Nach dem Erhalten eines einheitlichen Pig mentschlammes werden Latex-Bindemittel und das Strukturmittel zur Beschichtung in dieser Reihenfolge unter einer Scherrate für 30 Minuten zugegeben. Die verschiedenen Beschichtungsadditive werden zu der Beschichtung unter einer Scherrate wie folgt zugegeben:

1. Ein Öl-Wasser-Emulsions-Freigabemittel (0,05 pph) (erhältlich von BASF unter dem Handelsnamen Sterocoll BL).
2. NaOH in einer Menge, um einen pH von ungefähr 8 bis 8,5 zu ergeben.
3. Ein Polyacryl-Verdickungsmittel (0,4 pph), erhältlich von BASF unter dem Handelsnamen Sterocoll FD.
4. Ein Calciumstearat-Schmiermittel (1 pph) erhältlich von BASF unter dem Handelsnamen Casan 65.
5. Natriumpolyacrylat-Dispergiermittel (0,15 pph).

Nach dem schließlichen Mischen ist die Beschichtung zum Beschichten bereit.

Die physikalischen Charakteristika der Beschichtungsformulierungen sind in der folgenden Tabelle I dargelegt. Tabelle I

Beschichtungs-Nr.	Zweiter Ton	Erstes Ton-Pigment	Kationisches Polymer	Talk	Bindemittel	% Feststoffe
1	0	93,3 (Capim GP)	0,047	0	6,1	57,7
2	93,3 (Capim NP)	0	0,047	0	6,1	59,0
3	93,3 (Century)	0	0,047	0	6,1	57,2
4	46,6 (XP 8000)	46,6 (Capim GP)	0,047	0	6,1	54,8
5	93,3 (Capim NP)	0	0,047	0	7,8	59,0
6	37,2 (Astraplate) 37,2 (XP 8489)	18,6 (KCS)	0,047	0	6,1	58,4
7	37,2 (Astraplate) 37,2 (XP 8489)	18,6 (KCS)	0,047	0	6,1	58,4
8	95,2 (Capim NP)	0	0,047	0	4,3	58,2
9	76,2 (Capim NP)	0	0,047	19,0	4,3	58,0
10	87,6 (Capim NP)	4,1 (RPS Vantage) 0,9 (HP 1055)	0,047	0	6,1	56

Die in der Tabelle I aufgelisteten Komponenten wurden von kommerziellen Quellen erhalten, wie folgt:

(a) „Capim GP" ist ein verarbeiteter Ton mit einem Formfaktor von 14 und wird hergestellt und verkauft von IMERYS;
(b) „Capim NP" ist ein verarbeiteter Ton mit einem Formfaktor von 17 und wird hergestellt und verkauft von IMERYS;
(c) „Century" ist verarbeiteter Ton mit einem Formfaktor von 21 und wir hergestellt und verkauft von CVRD;
(d) „XP 8000" ist ein Ton mit einem Formfaktor von 60 und wird hergestellt und verkauft von IMERYS;
(e) „AstraPlate" ist ein delaminierter Ton mit einem Formfaktor von 35 bis 40 und wird hergestellt und verkauft von IMERYS;
(f) „KCS" ist ein blockförmiger Ton mit niedrigem Formfaktor und wird hergestellt und verkauft von IMERYS;
(g) „RPS Vantage" ist Titandioxid und wird hergestellt und verkauft von DuPont; und
(h) „HP 1055" ist ein hohles kugelförmiges Plastikpigment und wird hergestellt und verkauft von RohmNova.

(B) Herstellung von beschichtetem Papier
Unter Verwendung der Beschichtungszusammensetzungen der Tabelle I wurden Papiersubstrate unter Verwenden einer Rollrakelleimpresse (Optiziser, hergestellt von Metso) beschichtet, die bei 1500 Metern pro Minute lief und eingestellt war, um ein Beschichtungsgewicht von 7 g/m² auf der Oberseite des Papiers und 7,4 g/m² auf der Unterseite des Papiers aufzubringen. Nach dem Beschichten wurde das beschichtete Papier getrocknet und dann kalandriert unter Verwenden eines Superkalanders (von Metsolnc.) bei einer Temperatur von 90–105°C und einem Druck von 280–438 kN/m (1600–2500 lbf/inch). Der Porendurchmesser des Substrats wurde gemessen durch die Prozedur der Mercury-Porosimetrie, beschrieben von Larrondo (1995 TAPPT Coating Conference Proceedings, Seiten 79–93). Die Gurley-Porosität des Substrats wurde gemessen durch die Prozedur von TAPPT T 460 om-02. Der Kajaani Formation Index des Substrats wurde gemessen durch die Prozedur, die auf dem TAPPT T271-Verfahren basierte.

Die physikalischen Parameter des verwendeten beschichteten Papiers sind in der folgenden Tabelle II dargelegt. Tabelle II

Beschichtetes Papier	Substrat Gurley-Porosität s/100 ml	Substrat Basisgewicht g/m²	Substrat-Formation (Kajaani)	Substrat-Porendurchmesser (Faserpore 0,5 – 9,3 μm)	Mechanische Pulpe %	Kraft Pulpe	Beschichtungsformulierung
A	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	1
B	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	2
C	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	3
D	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	4
E	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	5
F	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	6
G	55,7	35,1	77,9	1,810	69	39	7
H	35,1	35,4	68,2	1,925	69	39	8
I	35,1	35,4	68,2	1,925	69	39	9
J	27,8	36,4	51,8	1,932	64,5	35,5	10

(C) Bewertung des beschichteten Papiers

Das bedruckte Papier wurde bewertet, um seine Effektivität zur Verwendung in Rotationstiefdruck-Drucken zu bestimmen. Die für die Bewertung ausgewählten Eigen(AFNschaften waren Heliotest-Skip-Dot OR Standart Test Verfahren), Parker-Glätte (TAPPT T555 om-99), und Druckglanz (TAPPT T 480 om-99), von denen geglaubt wird, dass sie zum Bestimmen der Nützlichkeit des Papiers bei der Nützlichkeit im Rotationstiefdruck-Drucken am kritischsten sind. Zu Vergleichszwecken wurden vergleichbare Eigenschaften mehrerer kommerziell erhältlicher Papiere, die in einem Rakelstreichprozess beschichtet wurden, auch bewertet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III dargelegt. Tabelle III

Beschichtetes Papier	Skip-Dot (Heliotest, mm)	Parker-Glätte bei 10 kgf/cm², μm	Druckglanz %
A	68,5	1,29	70,7
B	81,0	1,20	71,5
C	92,5	1,14	70,4
D	93,5	1,18	71,7
E	79,5	1,08	78,4
F	82,0	1,11	76,3
G	87,5	0,99	81,0
H	80,5	1,21	72,3
I	88,0	1,33	64,0
J	50,0	1,31	68,4
(C)A¹	88,5	1,19	75,8

Die durch Rakelstreichen beschichteten Papiere, die in Tabelle II aufgelistet sind, wurden von kommerziellen Quellen wie folgt erhalten:
(1)"(C)A" ist Advocate Roto Gloss und wird hergestellt und verkauft von International Paper Company.
(D) Datenanalyse

Die Daten in den Tabellen I, II und III wurden analysiert, um den Effekt der Wahl der Töne auf die Missing Dots zu zeigen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV dargelegt. Tabelle IV

Beschichter	Rakelstreichmesser	MSP	MSP	MSP	MSP	Ton-Formfaktor
Capim GP		100				14
Capim NP			100		50	17
Century clay				100		21
XP 8000					50	60
Parker-Glätte bei 10 kgf/cm², μm	1,19	1,29	1,20	1,14	1,18
Missing Dots (Heliotestwert, mm)	89	68,5	81	92,5	93,5

In der Tabelle bedeutet „Rakelmesser", dass ein Rakelstreich-Beschichter verwendet wurde, um das Substrat zu beschichten, und „MSP" bedeutet, dass eine Rollrakelleimpresse zum Beschichten des Substrats verwendet wurde.

Die Daten in den Tabellen I, II und III wurden analysiert, um den Effekt auf die Wahl der Töne auf die Missing Dots zu zeigen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen V und VI dargelegt. Tabelle V

	Basispapier A	Basispapier B	Basispapier C
Formation Index	67,8	74,5	52,9
Sheffield Rauigkeit	127	114	161
Parker-Glätte, bei 10 kgf/cm², μm	4,84	4,85	5,71
Bristow-Wasserabsorption, mm	50	59,5	47
Gurley-Luftwiderstand, s/100 cm³	35,1	55,7	27,8

Tabelle VI

Proben ID	1	2	3
	Mit Basis-Papier A	Mit Basis-Papier B	Mit Basis-Papier C
Parker-Glätte, bei 10 kgf/cm², μm	1,24	1,20	1,31
Skip-Dots (Heliotest), mm	81	81	50

Die Daten in den Tabellen I, II und III wurden analysiert, um den Effekt der Wahl der Töne auf die Missing Dots zu zeigen. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen VII dargelegt. Tabelle VII

AstraPlate	40	40
KCS	20	20
XP-8489	40	40
BASF 4222	6,5	6,5
Blatt-Feuchtigkeit vor dem Superkalander, %	6,5	8
Parker-Glätte bei 10 kgf/cm²	1,11	0,99
Missing Dots (Heliotestwert, mm)	82	88

Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es von einem gewöhnlichen Fachmann anerkannt werden, dass zahlreiche Modifikationen im Licht der oben gegebenen Offenbarung möglich sind. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um ein Papier mit Erfordernissen zu erzeugen, die jenen von Rotationstiefdruck-Papier ähnlich sind. Zusätzlich können die Töne der vorliegenden Erfindung substituiert werden mit Tönen mit ähnlichen Qualitäten, Eigenschaften und Charakteristika. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Variationen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.

Claims

Verfahren zur Verwendung einer Rollrakelleimpresse zur Herstellung eines für den Rotationstiefdruck geeigneten beschichteten Papiers, bei dem: (a) eine wässrige Beschichtungsformulierung hergestellt wird, die enthält: (i) Wasser, (ii) ein erstes Pigment mit einem Formfaktor von größer als 15 oder ein Gemisch daraus mit einem von mehreren zweiten Pigmenten mit einem Formfaktor von gleich oder kleiner als 17 und einer Pigmentteilchengrößenverteilung, so dass mindestens 80 Gewichtsprozent der Pigmentteilchen einen äquivalenten sphärischen Durchmesser von kleiner als 2 Mikrometer besitzen, und (iii) einen Polymerbinder; (b) eine Rollrakelleimpresse zur Aufbringung der wässrigen Beschichtungsformulierung auf eine oder beide Oberflächen eines Papiersubstrats verwendet wird, (c) das beschichtete Papier auf einen Feuchtigkeitsgrad von weniger als 9% getrocknet wird, und (d) das getrocknete beschichtete Papier kalandriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Papiersubstrat mit einer Gurley-Porosität von 20 s/100 ml bis 60 s/100 ml verwendet wird, um ein getrocknetes kalandriertes Papier mit einem Glättewert (Parker bei 10 kgf/cm², Mikrometer) von gleich oder kleiner als 1,5 und einem Heliotest-Wert (mm) von gleich oder größer als 73 zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die das Pigmentgemisch bildenden Pigmente einen Formfaktor von 17 bis 80 haben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getrocknete kalandrierte Papier einen Heliotest-Wert (mm) von 73 bis 95 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getrocknete kalandrierte Papier einen Glättewert (Parker bei 10 kgf/cm², Mikrometer) von 0,80 bis 1,35 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Pigment einen Formfaktor von 17 bis 70 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Pigment einen Formfaktor von 21 bis 65 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Pigment in Abwesenheit der zweiten Pigmente verwendet wird und ein Formfaktor von 15 bis 30 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Pigment in Abwesenheit der zweiten Pigmente verwendet wird und einen Formfaktor von 17 bis 25 hat.
Beschichtetes Papier, das sich zur Verwendung im Rotationstiefdruck eignet und nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wurde.
Beschichtetes Papier, das sich zur Verwendung im Rotationstiefdruck eignet, welches aufweist: (a) ein Papiersubstrat, und (b) eine Beschichtung auf mindestens einer Seite des Papiersubstrats, wobei die Beschichtung aufweist: (i) ein erstes Pigment mit einem Formfaktor von größer als 15 oder ein Gemisch daraus mit einem von mehreren zweiten Pigmenten mit einem kleineren Formfaktor als das erste Pigment und gleich oder kleiner als 17 und einer Pigmentteilchengrößenverteilung, so dass mindestens 80 Gewichtprozent Pigmentteilchen einen äquivalenten sphärischen Durchmesser von kleiner als 2 Mikrometer besitzen und (ii) einen Polymerbinder, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiersubstrat eine Gurley-Porosität von 20 s/100 ml bis 60 s/100 ml hat, wobei das Papier einen Glättewert (Parker bei 10 kgf/cm², Mikrometer) von gleich oder kleiner als 1,5 und einen Heliotest-Wert (mm) von gleich oder größer als 73 hat.