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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines LWC-Papierprodukts mit
hohem Volumen, das eine Steifigkeit und Opazität besitzt, die vergleichbar
mit Blättern
schwereren Gewichts ist, wobei das Verfahren besteht aus Verwenden
eines einen hohen Gehalts von Holzschliff enthaltenden Blattes,
Bedecken mit spezifisch formulierten Beschichtungen, dann Laufenlassen
der Papierbahn durch zwei Breitspalt-Kalander unter Verwenden eines
Spaltes für
jede Seite des Papiers.
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Hintergrund der Erfindung
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Auf
Grund des fortgesetzten Anstiegs in den Portogebühren für große Gebinde, wurde eine beträchtliche
Nachfrage nach leichterem Rohpapier erzeugt, das zur Verwendung
in Magazinen geeignet ist. Wenn Rohpapier leichter gemacht wird,
ergibt sich jedoch das Problem des „Durchscheinens" und eines schlaffen „Gefühls", das die Verwendung
derartig leichteren Papiers in Magazinen, Broschüren, Jahresberichten, Werbestücken, Postwurfsendung
und ähnliche
Materialien der Werbung ausschließt, speziell in Hochqualitätsmagazinen.
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Versuche,
leichgewichtiges Papier hohen Volumens zu erzeugen, wurden durchgeführt unter
Nutzen höherer
Gehalte von Holzschliff und Beschichten der Papierbahn mit einer
Beschichtung, die mit einem höheren
Gehalt an Kaolin und Plastikpigmenten formuliert ist, oder durch
Verwenden einer Beschichtung, die dazu neigt, volumiger zu sein
als eine herkömmliche
Beschichtung. Siehe z.B.
US-Patent
Nr. 6,287,424 ,
6,332,953 , und
4,749,445 .
US-Patent Nr. 5,283,129 offenbart
ein leichtgewichtiges Rohpapier mit hohem Glanz, das beschichtet
ist mit einer Pigmentzusammensetzung, umfassend entlaminierten Ton,
kalzinierten Ton und Titandioxid, wobei bis zu 5 Gewichtsteilen
eines Opazität
vermittelnden Plastikpigments mit hohlem Kern ersetzt werden können für das Titandioxid.
US-Patent Nr. 4,010,307 offenbart
ein mit hohem Glanz beschichtetes Papierprodukt, umfassend 70-95%
Calciumcarbonat und 5-30 Gewichtsprozent eines nicht-filmbildenden polymeren Pigments
mit Teilchen, die innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,30 μm (Mikron)
in der Größe bemessen
sind.
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Bei
der Papierherstellung kann der Betrieb der Endbearbeitung ein Kalandrierprozess
sein, in dem die Papierbahn zwischen den Spalten durchläuft, die
zwischen oder mehreren Paaren von Walzen gebildet werden, und die
Oberfläche
der Bahn wird dadurch abgeflacht, um eine glatte Oberfläche zu bilden.
Gleichzeitig wird die Dicke oder Caliper der Papierbahn verringert
und die Bahn wird verdichtet. Das Volumen ist umgekehrt proportional
zur Dichte, deshalb wird, wenn die Dichte steigt, das Volumen des
endbearbeiteten Papierproduktes verringert werden. Weitere Versuche,
leichtgewichtiges (10,19-18,14 kg) (24-40 Pfund), beschichtetes
Papier mit hohem Volumen zu erzeugen, wurden durchgeführt unter
Nutzen eines Online-Heißkalanders,
Online-Superkalanders oder Offline-Superkalanders bei reduzierter
Beladung und Spaltzahl. Siehe z.B.
US-Patent Nrn.
5,694,837 ,
5,750,259 ,
5,546,856 ,
5,400,707 , gerichtet auf eine Vorrichtung
zum Endbearbeiten eines kontinuierlichen Papierblattes;
US-Patent Nr. 5,163,364 ,
gerichtet auf ein Verfahren zum Kalandrieren einer Papier- oder
Pappebahn und
US-Patentanmeldung
Nr. 09/839,507 gerichtet auf Papier hohen Volumens. Siehe auch
Wikstrom, M. "Calendering
of coated paper and board in an extended soft nip. Nordic Pulp & Paper Research
J. Nr. 4, S289-298 (1997); Carlsson, et. al., "Influence of latex binder viscoelastic
properties an the high temperature calendering runnability. 2002
TAPPT Coating Conference, S-457; und Moreau-Tabiche et al., "Wood containing paper
Pilot calendering – obtained
results through supercalendering, soft nip calendering, and extended
nip concept. TAPPT 2000 Coating Conference, S-245.
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US-A-5,400,707 offenbart
eine Heißspaltkalandervorrichtung
für eine
Papiermühle,
umfassend mindestens eine erwärmte
Kalanderwalze und einen Endbearbeitungs gürtel, der bewegt wird in Nachbarschaft
zur erwärmten
Kalanderwalze durch eine Mehrzahl von Antriebswalzen und mindestens
eine Druckwalze.
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US-A-5,283,129 bezieht
sich auf ein LWC-Papier, hergestellt mit einer wässrigen Beschichtungsformulierung,
umfassend entlaminierten Ton, kalzinierten Ton, Weißpigment,
Stärkebindemittel,
Stärkevernetzungsmittel,
Schmiermittel und Wasser bei einem pH von ungefähr 8-8,5.
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WO 01/98585 offenbart ein
Kalandrierverfahren zum Vorkalandrieren, wobei eine Papierbahn geleitet wird
durch einen Kalanderspalt, der zwischen zwei Oberflächen gebildet
ist, wobei in den Spalt Wärme
auf die Oberfläche
der zu kalandrierenden Bahn geleitet wird und Druck darauf ausgeübt wird
innerhalb einer festen Länge
in der Laufrichtung der Bahn.
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Jedoch
führten
derartige Versuche, LWC-Papier mit hohem Volumen zu erzeugen unter
Nutzen geringerer als herkömmlicher
Superkalandrier-Spaltdrucke, zu Papieren, die im Allgemeinen einen
geringen Glanz besitzen, üblicherweise
gut unterhalb einem 75° TAPPI-Glanz
von 40, nämlich
weniger als 35. Derartiges Papier mit geringerem Glanz ist nicht
akzeptabel für
viele Publikationszwecke, wie Magazine, bei denen LWC-Papier mit
hohem Volumen, mit hohem Glanz und mit gutem Druckglanz erwünscht ist.
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So
umfassen gegenwärtige
Praktiken, das Volumen von Papier zu vergrößern, das Verwenden einer Basis,
die einen höheren
Gehalt von Holzschliff enthält,
und ein Beschichten mit einer leicht endzubearbeitenden Beschichtung
(d.h. formuliert mit einem höheren
Gehalt an Kaolin und Plastikpigmenten), dann gefolgt von einem Superkalander
bei reduzierter Beladung und Spaltzahl. Das Analysieren gegenwärtiger kommerzieller Muster
mit 13,61 kg (30 Pfund) zeigt an, dass das Volumen eines derartigen
Papiers im Bereich liegt von 43,18-48,26 μm (1,7-1,9 mils).
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Der
Stand der Technik lehrt kein Verfahren zum Herstellen von LWC-Papier
hohen Volumens mit hoher Steifigkeit, Opazität und Weißgehalt, das verwendet werden
kann als ein „einfaches" Offset-Papier. Daher
gibt es eine ausgeprägte
Notwendigkeit für
das Entwickeln eines leichtgewichtigen Blattes mit Vorteilen einer
höheren
Steifigkeit und Opazität,
die vergleichbar sind zu jenen eines Blattes mit höherem Gewicht.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Der
Notwendigkeit, die in der Technik auftritt, wird entsprochen durch
die vorliegende Erfindung, die bereitstellt ein Verfahren zum Erzeugen
eines 0,0444 kg/m2 (30 Pfund/3300 Quadratfuß) leichtgewichtig
bedeckten (LWC)-Papiers mit extra hohem Volumen, mit hoher/hohem
Steifigkeit, Opazität
und Weißgehalt,
das verwendet werden kann als ein „einfaches" Offset-Papier, wobei das Verfahren
besteht aus dem Verwenden eines Blattes, das einen hohen Gehalt
von Holzschliff enthält,
eine Rakelstreichbeschichtung mit spezifisch formulierten Beschichtungen,
gefolgt vom Kalandrieren mit zwei Breitspaltkalandern, einen Kalander
für jede
Seite des Papiers.
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Unsere
Daten zeigen, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein
LWC mit extra hohem Volumen erzeugt, mit bis zu 22% Volumenverbesserung
gegenüber
dem höchsten,
gegenwärtig
kommerziellen Blatt. Das Breitspalt-kalandrierte Papier der vorliegenden
Erfindung zeigt besseren Weißgehalt
und Opazität, und
eine equivalente oder bessere Druckleistungsfähigkeit, speziell in der Druckglanzleistungsfähigkeit,
als superkalandrierte Gegenstücke.
Das beträchtlich
höhere
Volumen, resultierend aus der Verwendung von zwei Breitspaltkalandern,
beruht größten Teils
auf dem besseren Volumenerhalt des Breitspaltkalanders, d.h. unter einer
equivalenten Beladung ergibt das Verwenden zweier Breitspaltkalander
eine geringere Spaltintensität
als Superkalander und Heißkalander.
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So
ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen
zum Herstellen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen,
umfassend die Schritte:
- (a) Erzeugen eines
Faserstoffs, umfassend mechanische Pulpe und chemische Pulpe;
- (b) Bilden einer Papierbahn aus dem Faserstoff;
- (c) Entfernen von Wasser von der Bahn;
- (d) Aufbringen einer Beschichtungsformulierung der vorliegenden
Erfindung
- (e) Kalandrieren durch Laufenlassen der beschichteten Bahn durch
die Spalten zweier Breitspalt-Kalander, wobei jede Seite des Papiers
einer erwärmten
Walze gegenüber
liegt und mit einer der Kalanderspalten behandelt wird, und wobei
jeder Kalandrier-Spalt gebildet ist durch eine Kalanderwalze mit
einer Oberflächentemperatur
von mindestens 422 K (300°F)
und einem Stützschuh
mit einer Breite von mindestens 30 mm, wobei der Spalt eine Beladung
von mindestens 178,6 kg/cm (1000 Pfund pro linearem Inch) bereitstellt,
und wodurch das kalandrierte Papier eine Dickenerhaltung von mehr
als 75% aufweist.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen
eines Nr. 5-Offset-LWC-Papiers
mit 0,0444 kg/m2 (30 Pfund/3300 Quadratfuß) extra
hohen Volumens bereitzustellen.
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Eine
andere Aufgabe ist es, einen Faserstoff bereitzustellen, umfassend
mindestens 40% mechanische Pulpe, bevorzugt 60% mechanische Pulpe,
wobei der Anteil der mechanischen Pulpe eine gleiche Menge von thermischmechanischer
Pulpe (TMP) und einer herkömmlichen
Stein-Holzschliff-Pulpe umfasst, und wobei die verbleibende Aufarbeitung
aus Kraft besteht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
bereitzustellen zum Herstellen eines Offset-LWC-Papiers mit extra
hohem Volumen, wobei die Beschichtungsformulierung bevorzugt aufgebracht
wird unter Verwenden einer Rakelstreichmaschine oder einer Dosierleimpresse.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen
zum Herstellen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen,
wobei die Beschichtungsformulierung besteht aus (i) einem hohlen
Plastikpigment; (ii) einem Kaolinpigment; (iii) einem kalzinierten
Kaolinton; (iv) einem Titandioxid (TiO2)-Pigment; (v) einem
synthetischen Latexbindemittel; und (vi) einem synthetischen Verdickungsmittel (oder
ein ko-Bindemittel, umfassend Carboxymethylzellulose (CMC) oder
auf Acrylsäure
basierende oder assoziativ basierende Verdickungsmittel.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das hohle Plastikpigment in einer Menge vorliegt von mindestens
ungefähr
2 Gewichtsprozent und bevorzugt 3-5 Gewichtsprozent der gesamten
Menge von Pigmenten.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das Kaolinpigment mindestens zu 70 Gewichtsprozent, bevorzugt
80-100 Gewichtsprozent der gesamten Menge des Pigments vorliegt,
und eine Feinteilchen-Größenverteilung
besitzt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens 85% der
Teilchen mit weniger als 2 Mikron vorliegen und mindestens 50% der
Teilchen mit weniger als 0,5 μm
(Mikron) vorliegen, basierend auf einer Teilchenzählung unter
Verwenden eines Sedigraph-Teilchengrößenanalysators, und wobei das
Kaolinpigment eine flache Morphologie besitzt, die gekennzeichnet
ist als sowohl feine als auch grobe Teilchen mit einem Formfaktor
von größer als
15, bevorzugt 20-27.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das kalzinierte Kaolin zu mindestens 5 Gewichtsprozent der
Gesamtmenge des Pigmentes vorliegt.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das TiO2 in eine Menge von ungefähr mindestens
2 Gewichtsprozent und bevorzugt 3 bis 5 Gewichtsprozent der gesamten Menge
des Pigmentes vorliegt.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das synthetische Latex in einer Konzentration von mindestens
ungefähr
12 oder mehr Gewichtsteilen der gesamten Menge des Pigmentes vorliegt.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
bei der das synthetische Verdickungsmittel in einer Konzentration
von mindestens ungefähr
0,05 bis mehr Gewichtsteilen der gesamten Menge Pigment vorliegt.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Beschichtungsformulierung bereitzustellen,
deren Beschichtung auch präzipiertes
Calciumcarbonat (PCC) oder gemahlenes Calciumcarbonat (GCC) umfassen
kann.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtung bereitzustellen
mit einem Gewicht von mindestens 0,00293 kg/m2 (2,0
Pfund pro 3300 Quadratfuß),
bevorzugt 0,00293-0,0889 kg/m2 (2,0-60 Pfund pro
3300 Quadratfuß)
und am meisten bevorzugt 0,00391-0,0083 kg/m2 (2,5-5,5
Pfund pro 3300 Quadratfuß) pro
Seite auf jeder Fläche
der Bahn, um eine beschichtete Bahn zu bilden mit einem Feuchtigkeitsgehalt
vor dem Kalandrieren von mindestens 5,5%, bevorzugt 6,5-8%, und
am meisten bevorzugt 7,0%, wobei die Beschichtung umfasst ein feines,
flaches Kaolinpigment, ein Latexbindemittel und ein Verdickungsmittel,
wobei die verdichtete Bahn eine Dicke von mehr als 66,04 μm (2,6 mils)
besitzt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Erzeugen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen herzustellen,
während
beträchtlich
mehr des ursprünglichen
Volumens beibehalten wird als bei traditionellen Superkalandern
oder Heißkalandern,
der Kalandrierschritt ausgeführt
wird unter Verwenden zweier Breitspaltkalander, wobei der Kalander
bevorzugt ein Schuhspaltkalander (SNC) ist, wobei die Schuhspaltbreite
im Bereich von ungefähr
40 mm bis ungefähr
80 mm liegt, und die geregelte Kalandriertemperatur bei ungefähr 422 K
(300°F)
bis ungefähr
494,3 K (430°F)
liegt und die Spaltbeladung bei 303,6-428,6 kg pro cm (1700-2400
pli) liegt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Erzeugen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen bereitzustellen,
wobei das endbearbeitete beschichtete Papier ein Basisgewicht besitzt
von 0,0415-0,05615 kg/m2 (28-38 Pfund pro
3300 Quadratfuß)
und einen 75%-TAPPi-Glanz von 35% oder darüber zeigt und eine Dicke von
mindestens 54,61 μm
(2,15 mils) zeigt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Erzeugen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen bereitzustellen,
wobei das LWC eine 17-27% höhere
Dicke ergibt als jene eines superkalandrierten 0,0444 kg/m2 (30 Pfund/3300 Quadratfuß) LWC und
eine/einen verbesserte(n) Weißgehalt,
Opazität
und Druckglanz besitzt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Erzeugen eines Offset-LWC-Papiers mit extra hohem Volumen bereitzustellen,
wobei der Breitspaltschuhkalander ein Nr. 5. LWC-Offset-Blatt mit
bis zu 22% Volumenverbesserung relativ zu seinem superkalandrierten
Gegenstücken produziert,
während
ein/eine bessere(r) Weißgehalt
und Opazität,
wie auch eine vergleichbare oder bessere Druckleistungsfähigkeit
bereitgestellt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Diagramm, das den Effekt des Kalandrierens auf die Dickenleistungsfähigkeit
darstellt. Das Diagramm zeigt, dass Papiere, die mit einem Schuhspaltkalander
kalandriert sind, eine beträchtlich
höhere
Dicke zeigen.
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2 ist
ein Diagramm, das den Effekt des Kalandrierens auf die Weißgehaltleistungsfähigkeit
darstellt. Das Diagramm zeigt, dass Muster, die in einem Schuhspaltkalander
endbearbeitet werden, klar einen höheren Weißgehalt ergeben, als jene,
die in einem Superkalander endbearbeitet werden.
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3 ist
ein Diagramm, das den Effekt des Basispapiers auf die Opazitätsleistungsfähigkeit
darstellt.
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4 ist
ein Diagramm, das den Effekt des Beschichtens auf die Glanzleistungsfähigkeit
darstellt.
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5 ist
ein Diagramm, das die Parker Prince Surf (PPS)-Leistungsfähigkeit
darstellt. Das Diagramm zeigt, dass die PPS-Leistungsfähigkeit
nicht nur abhängig
ist von der Kalandriermethode, sondern auch von den Typen des Basispapiers
und der Beschichtung.
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6 ein
Diagramm ist, das den Effekt des Beschichtens auf Druckglanzmessungen
darstellt.
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Beschreibung der Erfindung
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Das
Verfahren der Erfindung stellt ein leichtgewichtiges Papierprodukt
mit einem relativ hohen Volumen her, stellt deshalb ein dickeres
Blatt einer reduzierten Dichte oder Verdichtung her, während die
Vorteile einer höheren
Steifigkeit und Opazität
beibehalten werden, die mit jenen eines schwergewichtigeren Blattes vergleichbar
sind.
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Im
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Basispapier hergestellt
mit einem hohen Gehalt mechanischer Pulpe. Das Verfahren umfasst
weiter eine Beschichtungsformulierung, bestehend aus einer Pigmentierung,
enthaltend (i) hohle Plastikpigmente in einer Menge von mindestens
2 Gewichtsprozent der Gesamtmenge von Pigmenten, (ii) flaches oder
als Feinteilchen erzeugtes Kaolin in einer Menge von mindestens 70
Gewichtsprozent der gesamten Menge des Pigments, (iii) TiO2 in einer Menge von mindestens 2 Gewichtsprozent
der gesamten Menge des Pigmentes und (iv) kalzinierten Ton in einer
Menge von mindestens 10% der gesamten Menge des Pigmentes. Bindemittel
umfassen 14-20 Gewichtsteile des gesamten Pigmentes von Styrolbutadien
(PSD SB)-Latex oder SB-Latex mit einer bimodalen Teilchengrößenverteilung
und mit einer Acrontitril-Modifikation. Ko-Bindemittel umfassen CMC, auf Acrylsäure basierende
oder assoziativ basierende Verdickungsmittel. Die Beschichtungsformulierung
wird aufgebracht unter Verwenden einer Rakelstreichmaschine oder
einer Dosierleimpresse bei Beschichtungsgewichten, die von ungefähr 0,00391-0,0083
kg/m2 (2,5-5,5 Pfund/3300 Quadratfuß) reichen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Kalandrierschritt,
der ausgeführt
wird unter Verwenden zweier Breitspaltkalander, mit einem Spalt
pro Seite, in dem die beschichtete Seite des Papiers den Wärmewalzen
mit einer Temperatur, die von 433,2 K (320°F) bis 488,7 K (420°F) reicht,
gegenüber
liegt. Bandbeladungen reichen von ungefähr 250-464,3 kg pro cm (1400-2600
PLI). Die Blattfeuchtigkeit vor dem Kalandrieren wird geregelt bei
ungefähr
oder über
6,5%. Das resultierende Papier zeigt eine/einen bessere(n) Weißgehalt
und Opazität
als superkalandrierte Gegenstücke. Die
Druckleistungsfähigkeit
ist equivalent oder besser als jene superkalandrierte Gegenstücke, speziell
in der Druckglanzleistungsfähigkeit.
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Faserstoff
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Das
LWC-Papier, hergestellt unter Verwenden des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung, würde
mit einem aus Wasser erzeugten Faserstoff mit einem hohen Prozentsatz
mechanischer Pulpe beginnen, wobei die verbleibende Aufarbeitung
aus Kraft besteht. Die mechanische Pulpe beträgt allgemein ungefähr 40%, üblicherweise
im 40%-80%-Bereich, und bevorzugt im Bereich von 60%-80%. Der Anteil
der mechanischen Pulpe umfasst eine gleiche Mischung thermischer
mechanischer Pulpe und konventioneller Stein-Holzschliff-Pulpe.
Die verbleibende Zusammensetzung ist Kraft. Mechanische Pulpe ergibt
eine gut ausgebildete Basis. Wie hier verwendet kann der Begriff
mechanische Pulpe umfassen mit einem Stein gemahlenes Holz (SGW),
thermisch-mechanische Pulpe (TMP) und chemisch- thermisch-mechanische Pulpe (CTMP).
Muster von Faserstoffformulierungen sind: (1) 30% TMP/30% SGW/40%
Weichholz-Kraft (SWK) und (2) 60% TMP/10% PGW/30%SWK. SWK wird nicht
als mechanische Pulpe betrachtet. Ein anderes Beispiel könnte sein 55%-65%
CTMP/35%-45% SWK.
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Ein
Papierblatt wird erzeugt aus dem oben genannten Faserstoff unter
Verwenden herkömmlicher
Papierherstellungsausrüstung.
Das Papierblatt wird dann in den Pressenabschnitt bewegt, in dem
es konventionell gepresst werden kann. Die Bahn wird dann durch
den Trocknerabschnitt gesandt und getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von unter 6% und bevorzugt auf 4% oder weniger. Das Papier kann
dann auf oder abseits von der Papiererzeugungsmaschine beschichtet
werden mit der Beschichtungsformulierung der vorliegenden Erfindung.
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Beschichtungsformulierung
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Im
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Beschichtungsformulierung
aufgebracht vor der Endbearbeitung. Die Beschichtungsformulierung
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst (i) ein hohles Plastikpigment, (ii) ein Kaolinpigment;
(iii) einen kalzinierte Kaolinton; (iv) ein Titandioxid (TiO2)-Pigment; (v) ein synthetisches Latexbindemittel;
(vi) ein synthetisches Verdickungsmittel (oder ein Ko-Bindemittel), einschließlich aus
auf Carboxylmethylcellulose oder Acrylsäure basierenden oder assoziativ
basierenden Verdickungsmitteln. Die Beschichtungsformulierung kann
auch präzipitiertes
Calciumcarbonat (PCC) oder gemahlenes Calciumcarbonat (GCC) umfassen.
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Das
hohle Plastikpigment liegt vor in einer Menge von mindestens 2 Gewichtsprozent,
und bevorzugt ungefähr
3-5 Gewichtsprozent der gesamten Menge der Pigmente. Geeignete hohle
Plastikpigmente umfassen ROPAQUE-HP-1055® kommerziell
geliefert von ROHMNOVA 2990 Gilchrist Road, Akron, Ohio 44305. Das
Kaolinpigment liegt vor in zu mindestens ungefähr 70 Gewichtsprozent und bevorzugt
80-100 Gewichtsprozent der gesamten Menge des Pigments und ist bevorzugt
aufgebaut mit einer feinen Teilchengröße und sehr flacher Morphologie.
Das Kaolinpigment besitzt eine Feinteilchengrößenverteilung, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass mindestens 85% der Teilchen kleiner sind
als 2 μm
(Mikron) und mindestens 50% der Teilchen ungefähr kleiner sind als 0,5 μm (Mikron)
basierend auf der Teilchenzählung
unter Verwenden eines Sedigraph-Teilchengrößenanalysators.
Das Kaolin besitzt eine flache Morphologie, gekennzeichnet als sowohl feine
als auch grobe Teilchen mit einem Formfaktor von größer als
15, bevorzugt ungefähr
20-27. Der Formfaktor wurde berechnet basierend auf dem Verfahren,
das beschrieben ist von Sven Lohmander, „Aspect Ratios Of Pigment
Particles. Determined By Different Methods", Nordic Pulp And Paper Research, Band
15, Nr. 3/2000, S. 221. Geeignete Kaolinpigmente umfassen CONTOUR
1500®,
kommerziell geliefert von Imerys, Rt-1, Dry branch, Georgia 31020.
Der kalzionierte Kaolinton liegt vor in zu mindestens 5 Gewichtsprozent
der gesamten Menge des Pigments. Geeignete kalzinierte Pigmente
umfassen ANSILEX 93®, geliefert von Engelhard,
101 Wood Avenue, Iselin, New Jersey 08830. Das TiO2-Pigment
liegt vor in einer Menge von mindestens 2 Gewichtsprozent und bevorzugt
ungefähr
3-5 Gewichtsprozent der gesamten Menge des Pigmentes. Geeignete
TiO2-Pigmente umfassen RPS VANTAGE® geliefert
von Dupont. Das synthetische Latexbindemittel liegt vor in einer
Konzentration von mindestens ungefähr 12 oder mehr Gewichtsteilen
der gesamten Menge des Pigmentes. Geeignete synthetische Latexbindemittel
umfassen STYRONAL 4681®, kommerziell geliefert
von BASF, 11501 Steele Creek Road, Charlotte, North Carolina 28273.
Das synthetische Verdickungsmittel liegt vor in einer Konzentration
von mindestens ungefähr
0,05 oder mehr Gewichtsteilen der gesamten Menge des Pigments (oder
ein Ko-Bindemittel, einschließlich
Carboxymethylzellulose (CMC) oder auf Acrylsäure basierende oder assoziativ
basierende Verdickungsmittel). Geeignete synthetische Verdickungsmittel
umfassen STEROCOLL FD®, geliefert kommerziell
von BASF. Die Beschichtungsformulierung kann auch PCC oder GCC umfassen.
Kommerziell geliefert von Minerals Technologies, Inc., 9 Highland
Avenue, Bethlehem, Pennsylvania 18017 und Omya, 61 Main Street,
Procton, Vermont 05765.
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Die
Beschichtungsformulierung kann hergestellt werden durch Zusammenmischen
der verschiedenen Inhaltsstoffe in einem Eintopfansatz oder durch
Vormischen und dann Kombinieren separater Inhaltsstoffe. Die Mischung
wird im Allgemeinen gerührt,
um die Inhaltsstoffe zu homogenisieren. Die resultierende Formulierung
kann von einer Viskosität
sein, die reicht von 17 Pa·s
(1000 cPs) bis ungefähr
1,5 Pa·s
(1500 cPs), gemessen von einem Brookfield-Visometer bei 100 Upm.
Der Feststoffgehalt der Beschichtungsformulierung, wenn sie bspw.
in einer Rakelstreichmaschine verwendet wird, kann erwünschterweise
so hoch sein wie von ungefähr
53 Gewichtsprozent bis ungefähr
55 Gewichtsprozent, jedoch, weil das Plastikpigment typischerweise
zu der Formulierung in Form einer wässrigen Lösung mit einem geringen Feststoffgehalt
zugegeben wird, liegt der Feststoffgehalt der Beschichtungsformulierung üblicher
im Bereich von ungefähr
49 Gewichtsprozent bis ungefähr
51 Gewichtsprozent. Eine Musterbeschichtungsformulierung ist:
91%
CONTOUR 1500®,
5%
RPS VANTAGE®,
4%
ROPAQUE HP-1055®,
14
Teile STYRONAL 4681®, und
0,7 Teile STYROCOLL
FD® bei
50% Beschichtungsfeststoffen und 1 Pa·s (1000 cPs) Brookfield-Viskosität.
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Die
Beschichtungsformulierung sollte aufgebracht werden mit einem Gewicht
von ungefähr 0,00293-0,00879
kg/m
2 (2,0-6,0 Pfund/3300 Quadratfuß) und bevorzugt
0,00391-0,0083 kg/m
2 (2,5-5,5 Pfund/3300
Quadratfuß).
Die Beschichtungsformulierung wird allgemein, muss aber nicht, auf
beiden Seiten der Papierbahn aufgebracht. Im Allgemeinen kann die
Beschichtungsformulierung aufgebracht werden mit einer beliebigen
herkömmlichen
Rakelstreichbeschichtung, wie gezeigt in
US-Pat. Nrn. 4,205,211 und
4,512,279 und/oder einem
Beschichter des Brunnentyps, gezeigt in
US-Pat. Nr. 5,436,030 und/oder einen
Beschichter mit Doppel-Rakelklingen wie gezeigt in
US-Pat. Nr. 5,112,653 , deren Lehren
hier durch Bezugnahme enthalten sind. Zusätzlich kann die Beschichtungsformulierung aufgebracht
werden unter Verwenden einer Dosierleimpresse, wie der Metso's Optisizer. Der
Begriff Rakelklinge oder Rakelstreicher, wie hier verwendet, wird
verstanden, wenn es nicht speziell ausgedrückt ist, als derartige andere
equivalente Bemessungstechniken umfassend. Das Rollenrakel, das
in
US-Pat. Nr. 4,780,336 gezeigt
ist, wurde vorteilhafterweise verwendt, um niedriges Beschichtungsgewicht
vorzusehen. Bevorzugt wird die Beschichtungsformulierung aufgebracht
unter Verwenden eines Rakelstreichers, in einer im Wesentlichen
einheitlichen Dicke über
die Oberfläche
des Basisstoffes. Bevorzugt wird der Beschichtungsprozess ausgeführt offline
oder inline. Vor dem Kalandrieren besitzt die beschichtete Bahn
einen Feuchtigkeitsgehalt von größer als
5,5%, bevorzugt 6,5%, am meisten bevorzugt 7,0%.
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Breitspalt-Kalander
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Das
beschichtete Papier kann dann kalandriert werden unter Verwenden
von zwei Breitspalt-Kalandern, bevorzugt unter Verwenden eines Schuhspaltkalanders
(SNC), der eine erwärmte
Walze und eine Weichschuh-Stütze
umfasst, wie gezeigt in
US-Patent Nrn. 6,332,953, 6,465,074 und
6,213,009 , deren Lehren hier durch
Bezugnahme enthalten sind. In diesem Typ des Kalanders ist der Spalt
gebildet zwischen einer zylindrischen Pressenwalze und einem gebogenen
Druckschuh. Der letztere besitzt eine zylindrisch konkave Oberfläche mit
einem Radius einer Krümmung
nahe jener der zylindrischen Druckwalze. Wenn die Walze und der
Schuh in enge physikalische Nachbarschaft miteinander gebracht werden,
wird ein Spalt gebildet, der 5-10 mal länger in der Maschinenrichtung
ist als jener, der zwischen Druckwalzen gebildet wird. Dies vergrößert die sog.
Quellzeit der faserförmigen
Zellulosebahn in dem langen Spalt, während ein angemessenes Niveau
des Druckes pro Quadratinch der Druckkraft beibehalten wird. Die
Verwendung eines Schuhspaltkalanders erhält signifikant mehr ursprüngliches
Volumen aufrecht als traditionelle Superkalander oder Heißkalander.
-
Das
beschichtete Papier durchläuft
die zwei Kalanderspalten, wobei jede Seite des Papiers einer erwärmten Walze
gegenüber
liegt und behandelt wird mit einer der Kalanderspalten, wobei jeder
Kalanderspalt gebildet ist durch eine Kalanderwalze mit einer Oberflächentemperatur
von mindestens 422 K (300°F)
und einem Stützschuh
mit einer Breite von mindestens 30 mm, wobei der Spalt eine Beladung
von mindestens 178,6 kg pro cm (1000 Pfund pro linearem Inch) bereitstellt,
wobei das kalandrierte Papier eine Dickenerhaltung von mehr als
75% aufweist.
-
Das
resultierende beschichtete Papier wird allgemein die folgenden Eigenschaften
im Vergleich zu herkömmlichem
beschichteten Papier desselben Gewichtes besitzen:
- (1) bis zu 4,0% höheren
Weißgehalt
- (2) bis zu 3,3,% höhere
Opazität;
- (3) bis zu 22% höhere
Dicke;
- (4) 1%-7% geringeren Papierglanz, aber vergleichbar, oder 2%-5%
höheren
Druckglanz;
- (5) leicht rauere Oberflächen,
d.h. 1,6-2,6 μm
(Mikron), wie gemessen durch PPS, bei 10 kg Klammerdruck. (Kommerziell
erhältliches
PPS von 1,6-1,9 μm
(Micron) wurde erhalten unter Verwenden der Beschichtungen A oder
B unten)
- (6) geringeres Gewicht pro Walze für den selben Walzendurchmesser,
was ein Beweisanzeichen für
das höhere
Volumen des Papiers ist.
-
Beispiele
-
Basispapier
-
Die
Wirkung von fünf
32 g/m2-Basispapieren wurde untersucht unter
Verwenden der folgenden Typen von Basispapier: B1, B1/hi-mechanisch,
B4 und zwei vorher heiß kalandrierte
Basispapiere (B1/vorkalandriert und B1/hi-mechanisch/vorkalandriert).
Die Eigenschaften des B1 und B1/hi-mechanischen Basispapiers sind in
der Tabelle 1 gezeigt. B4-Basispapier ist ähnlich zu dem B1-Basispapier
mit der Ausnahme, dass das B4 eine geringere Zugabe von Nasspartie-Stärke im Blatt
aufweist. Vorkalandriertes Basispapier besitzt glattere Oberflächen als
nicht-vorkalandriertes Basispapier, aber seine Dicke ist reduziert.
Tabelle 1 zeigt, dass durch Vergrößern des TMP-Gehaltes von 30%
auf 60% der gesamte Gehalt der mechanischen Pulpe ansteigt von 60%
auf 70%, während
noch eine gute Papiermaschinenlaufeigenschaft beibehalten wird.
Tabelle 2 zeigt, dass durch Vergrößern der Menge der mechanischen
Pulpe von 60% auf 70% die Dicke ansteigt von 2,85 auf 3,03, während die
Rauhigkeit und die Porosität
leicht vergrößert sind.
-
Beschichtungsformulierungen
-
Die „Kontroll"-Beschichtung ist
eine typische Nr.5-Leichtgewichtbeschichtung, bestehend aus 79% entlaminiertem
Standard-Kaolin mit 80% weniger als 2 μm (Mikron) und einer mittleren
Teilchengröße von 0,75 μm (Mikron)
unter Verwenden eines Sedigraph-Teilchengrößenanalysators; 7% kalziniertem
Kaolin mit 93% Weißgehalt,
7,5% TiO2; 6,5% eines hohlen Plastikpigmentes;
8 Teilen Stärke;
und 12 Teilen Styrol-Gutaden (SB)-Latex bei 50,7% Beschichtungsfeststoffen.
-
Die
Beschichtung A besteht aus 86% feinem flachen Kaolin mit 90% weniger
als 2 μm
(Mikron) und einer mittleren Teilchengröße von 0,5 μm (Mikron) unter Verwenden eines
Sedigraph-Teilchengrößenanalysators;
5,5% eines hohlen Plastikpigments; 14 Teilen Latex, enthaltend Styrol-Butadien
mit Acetonitril-Monomer (SBAn); und 0,25 Teilen eines synthetischen
Verdickungsmittels bei 53,9% Feststoffen.
-
Die
Beschichtung B besteht aus 76% eines groben flachen entlaminierten
Kaolins mit 60% weniger als 2 μm
(Mikron) und einer mittleren Teilchengröße von 1,6 μm (Mikron); 10% kalziniertes
Kaolin mit 93% Weißgehalt;
8,5% TiO2; 5,5% eines hohlen Plastikpigments;
12 Teilen SBAn-Latex; und 0,25 Teilen eines synthetischen Verdickungsmittels
bei 51,1% Feststoffen.
-
Die
Beschichtung C besteht aus 86% fein aufgebautem Kaolin mit 99% weniger
als 2 μm
(Mikron) und einer mittleren Teilchengröße von 0,21 μm (Mikron);
8,5% TiO2; 5,5% eines hohlen Plastikpigments;
16 Teilen SBAn-Latex; und 0,25 Teilen eines synthetischen Verdickungsmittels
bei 55,6% Feststoffen.
-
Beschichtungsverfahren
-
Unter
Verwenden eines Rakelstreichers mit kurzer Verweilzeit wurden die
Beschichtungen, wie in Tabelle 3 unten beschrieben, auf die Basispapiere,
die in Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, aufgebracht. Die Beschichtungsgewichte
wurden eingestellt bei 5,7 g/m
2 auf der
Siebseite des Papiers und 4,9 g/m
2 auf der
Filzseite des Papiers. Die Siebseite wurde zuerst beschichtet und
ihr folgte die Filzseite. Mit Ausnahme des B4-Basispapiers, das
beschichtet wurde bei 18,79 m/s (3700 fpm) wurden alle Basispapiere
beschichtet bei 10,66 m/s (2100 fpm). Der schließliche Feuchtigkeitgehalt des
beschichteten Blattes wurde geregelt auf 5,5-6,0%. Tabelle 1 – Basispapier-Eigenschaften
| | B1
Std | B1/hi-mechanisch |
| Faserstoff | 40
Kraft, 30 TMP, 30 GWD | 30
Kraft, 60 TMP, 10 GWD |
| Anderer
Faserstoff | 18
beschichteter Ausschuss, 5 Rück-Ausschuss | 5
beschichteter Ausschuss, 5 Rück-Ausschuss |
| Rohpapier-Asche
(%) | 5.7 | 3,1 |
| Porosität(en) | 21 | 23,7 |
| Glattheit
(SU) Oben/Sieb | 235/292 | 245/299 |
| Bildung | 29,9 | 31,3 |
| Opazität (%) | 75,8 | 75,2 |
Tabelle 2 – Basisstoff-Vergleiche
| Basisstoff | Dicke
(μm) (mils) | Gurley
Porosität(en)
Mittel/S.D. | PPS10
kg Siebseite | PPS10
kg Filzseite |
| B1 | 72,39
(2,85) | 20,2/3,1 | 8,11 | 6,26 |
| B1/Vorkalandrieren* | 55,63
(2,19) | 25,8/2,6 | 4,89 | 3,84 |
| B4 | 63,5
(2,50) | 22,9/2,9 | 5,56 | 5,63 |
| B1
mit hi-Mechanisch | 76,96
(3,03) | 25,5/2,8 | 8,52 | 6,56 |
| B1
mit hi-Mechanisch
und Vorkalandrieren* | 62,48
(2,46) | 27/2,5 | 6,05 | 4,86 |
| * Heißvorkalandrieren
wurde ausgeführt
unter Verwenden eines Spalts pro Seite bei 449,8 K (350°F) und 103,4
kPa (15 psi). |
Tabelle 3 – Beschichtungsformulierungen
| | Kontrolle
(Rakelklinge) | A
(Rakelklinge) | B
(Rakelklinge) | C
(Rakelklinge) |
| Standard-entlaminiert | 79 | | | |
| Fein-flächig | | 86 | | |
| Grob-flächig | | | 76 | |
| Fein
aufgebaut | | | | 86 |
| | | | | |
| Ansilex
93 | 7 | | 10 | |
| TiO2 | 7,5 | 8,5 | 8,5 | 8,5 |
| Ropaque
1055 | 6,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
| | | | | |
| SB
Latex | 12,5 | | | |
| SBAn
Latex | | 14 | 12 | 16 |
| Stärke | 8 | | | |
| | | | | |
| Verdickungsmittel Nr.1 | | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Verdickungsmittel Nr.2 | | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| | | | | |
| Beschichtungsfeststoffe
(%) | 50,7 | 53,9 | 51,1 | 55,6 |
| | | | | |
-
Kalandrierverfahren
-
Die
oben beschichteten Papiere wurden kalandriert bei 15,42 m/s (3000
fpm) unter Verwenden des Optidwell-Schuhspaltkalanders, hergestellt
von Metso Paper Inc. Das Kalandrierverfahren wurde ausgeführt mit
einem Spalt pro Seite, wobei die Siebseite zuerst kalandriert wurde,
und danach folgte die Filzseite. Die Temperatur der Wärmewalze
für den
ersten Spalt betrug 449,8 K (350°F)
und 70 mm Spaltbreite; der zweite Spalte hatte 477,6 K (400°F) und eine
Spaltbreite von 70 mm. Die Beladung für den ersten und den zweiten Spalt
betrug 418,7 kg pro cm (2300 pli).
-
Zusätzlich wurden
die Papiere, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, auch kalandriert unter Verwenden eines konventionellen Superkalanders
bei 5,08 m/s (1000 fpm). Die Walzentemperatur des Superkalanders
lag bei 360,9 K (190°F)
und die Spaltenbeladung wurde derart eingestellt, dass 45% Blattglanz
mit dem B1-Basispapiermuster erhalten werden konnte. Dieselben Superkalandrierbedingungen
wurden auch verwendet mit dem B4-Basispapier, das mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
war.
-
Eigenschaften des beschichteten
Papiers
-
Alle
Eigenschaften des beschichteten Blattes sind in den 1-6 gezeigt.
Die Druckleistungsfähigkeit
wurde eingeschätzt
unter Verwenden einer 4-Farb-Bahn- Offset-Presse am Rochester Institute
of Technology (RIT), Rochester, NY. Mehrere herkömmliche Produkte von 13,61
kg (30 Pfund) wurden auch bedruckt bei dem RIT für Vergleichszwecke. Typische
Eigenschaften von 14,51 kg (32 Pfund) bis 40 LWC-Papier oder gemittelte Industrie-Eigenschaften
wurden auch zusammengefasst und eingefügt in die Figuren für Vergleichszwecke.
-
Dicke (1)
-
Muster,
erzeugt mit dem B1- und B4-Basispapier, beschichtet mit der „Kontroll"-Beschichtung und kalandriert in einem
Superkalander zeigten eine Dicke von 45,72-46,48 μm (1,80-1,83 mils), im Einklang
mit jener von kommerziellen Produkten, die mit demselben Basispapier
erzeugt wurden und beschichtet wurden mit der „Kontroll"-Beschichtung. Dieselben Muster, kalandriert
in einem Schuhspaltkalander, zeigten eine beträchtlich höhere Dicke (55,37-55,88 μm) (2,18-2,20
mils), was eine annähernd
22%ige Verbesserung ist. Die mit 13,61 kg (30 Pfund) SNC beschichteten
Muster, hergestellt mit den B1/hi-mechanischen Basispapieren besaßen die höchste Dicke,
gleich oder marginal besser als jene eines typischen 18,14 kg (40
Pfund) LWC-Produktes. Die mit 13,61 kg (30 Pfund) mit SNC beschichteten
Muster, hergestellt mit den vorkalandrierten Papieren besaßen eine
geringere Dicke als ihre unkalandrierten Gegenstücke, liegen aber noch im Bereich
von typischen 16,33-17,24
kg (36-38 Pfund) LWC-Produkten. Die mit 13,61 kg (30 Pfund) SNC
beschichteten Muster, hergestellt mit dem B1-Basispapier besaßen eine
Dicke nahe eines typischen 18,14 kg (40 Pfund) LWC-Blattes. Die mit
13,61 kg (30 Pfund) SNC beschichteten Muster, hergestellt mit dem
B4-Basispapier, besaßen
eine leicht höhere
Dicke als jene, die mit dem B1-Basispapier hergestellt waren, sind
aber vergleichbar mit einem typischen 17,24 kg (38 Pfund) LWC-Blatt.
-
Verglichen
zu Mustern, die mit entweder der Beschichtung A oder der Beschichtung
C beschichtet waren, besaßen
Muster, die mit der Beschichtung B beschichtet waren, bestehend
aus einem groben flachen Kaolin und einem kalzinierten Kaolin, eine
bessere Dicke. Insgesamt besitzen die 13,61 kg (30 Pfund) SNC-Papiere ungeachtet,
ob sie mit vorkalandriertem Basispapier erzeugt wurden oder nicht,
eine beträchtlich
verbesserte Dicke, d.h. die Dicke ist 17-27% höher als jene von superkalandrierten
Gegenstücken
(13,61 kg) (30 Pfund). Wie in 1 gezeigt
ist, ist der Hauptbeitrag der beträchtlich besseren Dicke der überlegene
Volumenerhalt des Schuhkalanders. So kann das Vergrößern der
anfänglichen
Volumens des Papiers zusammen mit der Verwendung des Schuhkalanders
die höchste
End-Dicke erzeugen.
-
Zusammengefasst
zeigt 1, dass die Muster, die unter Verwenden eines
Schuhspaltkalanders kalandriert wurden und die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, eine ungefähr
22% höhere
Dicke als ihre superkalandrierten Gegenstücke zeigten. Die Muster, die
unter Verwenden eines Schuhspaltkalanders kalandriert worden waren
und die mit einer der Beschichtungen A, B oder C beschichtet waren,
zeigten eine ungefähr
12-22% höhere
Dicke (53,85-58,93 μm
Dicke) (2,12-2,32 mils Dicke) als das kommerzielle Muster mit höchster Dicke,
das zum Vergleich verwendet wurde, d.h. das Nr. 30-Mainebulk. Der
Effekt der Beschichtungsformulierung auf das Volumen war relativ
klein mit nur den Mustern, die mit der Beschichtung B beschichtet
waren, was ein marginal höheres
Volumen ergab. Der Effekt des Basispapiers auf das Volumen war groß erwartet
worden, d.h. das vorkalandrierte Basispapier, erzeugte eine geringere
Dicke, und ein Basispapier, das eine höhere mechanische Pulpe enthielt,
erzeugte ein höheres
Volumen. Insgesamt ergab das B1/hi-mechanische Basispapier das höchste Volumen,
gefolgt von B1-Basispapier, B4-Basispapier, B1/hi-mechanisch/vorkalandriertes
Basispapier und dann B1/vorkalandriertes Basispapier.
-
Weißgehalt
(2)
-
Die
höhere
Dicke der nicht-kalandrierten Basispapiere erzeugte einen höheren Weißgehalt
als vorkalandrierte Basispapiere. Wenn man die Muster vergleicht,
die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, besitzen die Muster, die in SNC bearbeitet waren, klar einen
höheren
Weißgehalt
als superkalandrierte Muster. Dies beruht auf dem relativ milden
Druck und beträchtlich
weniger Spalten des Schuhspaltkalanders. Muster, die mit entweder
der Beschichtung A oder der Beschichtung B beschichtet waren, besaßen eine ähnliche
Weißgehaltleistungsfähigkeit
und sind besser als Muster, die mit der Beschichtung C beschichtet
waren. Im Allgemeinen liegt der Weißgehalt der SNC-Muster in einem
Bereich von 72,7-74,5%, was signifikant besser ist als die kommerziellen
Muster (13,61 kg) (30 Pfund), wie auch die Industriemuster (14,51-18,14
kg) (32-40 Pfund).
-
Zusammengefasst
zeigt 2, dass die mit einem Schuhkalander kalandrierten
Papiere, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, ungefähr
1,1-3,1 Punkte höheren
Weißgehalt
als ihre superkalandrierten Gegenstücke zeigten. Das Substituieren
der „Kontroll"-Beschichtung durch
die Beschichtung A, erzeugte 0,2-0,6 Punkte höheren Weißgehalt. Muster, die mit der
Beschichtung B beschichtet waren, erzeugten einen vergleichbaren
Weißgehalt.
Muster, die mit der Beschichtung C beschichtet waren, erzeugten
eine 0,3-0,5 Punkte geringeren Weißgehalt. Die Zunahme der mechanischen
Pulpe im Basispapier verringerte den Weißgehalt. Vorkalandrierte Basispapiere
ergaben einen vergleichbaren oder leicht besseren Weißgehalt
als ihre nicht-vorkalandrierten Gegenstücke. Insgesamt wurde ein überlegener
Weißgehalt
erhalten mit den Muster, die B1, B1/vorkalandrierte oder B1/hi-mechanische/vorkalandrierte
Basispapiere nutzen und die entweder mit der Beschichtung A oder
Beschichtung B beschichtet waren.
-
Opazität
(3)
-
Ähnlich zur
Weißgehaltleistungsfähigkeit
ist die Opazität
auch stark abhängig
von dem Typ des Basispapiers. Die unkalandrierten Basispapiere (B1
und B4), speziell jene mit einem höheren Gehalt an mechanischer
Pulpe, erzeugten eine höhere
Opazität.
Muster, die mit entweder der Beschichtung A oder der Beschichtung
B beschichtet waren (beide bestehenden aus einem flachen Kaolin),
besaßen
eine ähnliche
Opazität
und beide ergaben eine höhere
Opazität
als die Muster, die beschichtet waren mit der Beschichtung C oder
die Muster, die mit der „Kontroll"- Beschichtung beschichtet waren. Mit
Ausnahme der Muster, die mit der Beschichtung C beschichtet waren
und die mit dem B4-Basispapier erzeugt waren, ist die Opazität der SNC-Muster
signifikant besser als die herkömmlichen
Muster (13,61 kg) (30 Pfund) und die Industriemuster (14,51-18,14
kg) (32-40 Pfund).
-
Zusammengefasst
zeigt 3, dass die mit einem Schuhkalander kalandrierten
Papiere, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, eine ungefähr
2,0-2,5 Punkte höhere
Opazität
als ihre superkalandrierten Gegenstücke zeigten. Substituieren
der „Kontroll"-Beschichtung durch
entweder die Beschichtung A oder die Beschichtung B auf Basispapieren
(einschließlich
B1, B1/vorkalandrierte, B1/hi-mechanische
und B1/hi mechanische vorkalandrierte Basispapiere) erzeugten ungefähr eine
1 Punkt höhere
Opazität
als Muster, die mit der Beschichtung C beschichtet waren, die eine
ungefähr
1 Punkt niedrigere Opazität
erzeugten. Vorkalandrierte Basen erzeugten eine 0,1-0,8 Punkte geringere
Opazität
als ihre nicht-vorkalandrierten Gegenstücke. Insgesamt ergaben die
Muster, die mit der Beschichtung A beschichtet waren und die mit
dem B1/hi-mechanischen Basispapier erzeugt waren, die höchste Opazität, gefolgt
von jenen Mustern, die beschichtet waren mit entweder der Beschichtung
A oder der Beschichtung B und mit dem B1-, B1-vorkalandrierten oder B1/hi
mechanischen vorkalandrierten Basispapier erzeugt waren.
-
75% TAPPI-Blattglanz (4)
-
Muster,
beschichtet mit der „Kontroll"-Beschichtung, die
in einem SNC endbearbeitet worden waren, besaßen einen signifikant geringeren
Glanz als jene, die in einem Superkalander endbearbeitet waren.
Tatsächlich
besitzen die SNC-Muster einen Glanz von nur 31-33%, signifikant
geringer als kommerzielle 13,61 kg (30 Pfund)-Muster. Ferner ist die Glanzleistungsfähigkeit
der Stärke-enthaltenen „Kontroll"-Beschichtung schlechter als die der
nicht-Stärke-enthaltenden
Beschichtungen A, B und C. Die einzigen Muster, die fähig waren,
40% Glanz zu erreichen, waren jene, die mit entweder der Beschichtung
A oder der Beschichtung C beschichtet waren. Im Allgemeinen ergaben
die glatteren Oberflächen
und die geringere Porosität
von B4 und der vorkalandrierten Basispapiere einen verbesserten
Blattglanz. Muster, die mit B4-Basispapier hergestellt waren und
beschichtet waren mit der Beschichtung C, besaßen den höchsten Glanz (50%).
-
Zusammengefasst
zeigt 4, dass die mit einem Schuhkalander kalandrierten
Papiere, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, ungefähr
15-20 Punkte geringeren Papierglanz zeigten als ihre superkalandrierten
Gegenstücke.
Substituieren der „Kontroll"-Beschichtung durch
die Beschichtung A erzeugte ungefähr einen 9-12 Punkte höheren Papierglanz;
Substituieren durch die Beschichtung B erzeugte einen ungefähr 2-5 Punkte
höheren
Papierglanz; und Substituieren durch die Beschichtung C erzeugte
einen 12-17 Punkte höheren
Papierglanz. Vorkalandrieren erzeugte 2-5 Punkte höheren Blattglanz.
Insgesamt besitzen Papiere, die mit der Beschichtung C beschichtet
sind, einen höheren
Glanz als jene, die mit der Beschichtung A beschichtet sind, und
Papiere, die mit der Beschichtung B beschichtet sind, besitzen den
geringsten Papierglanz.
-
Oberflächenglattheit,
wie gemessen durch Parker Print Surf (5)
-
Muster,
die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren und die endbearbeitet wurden in einem SNC, besaßen eine
schlechtere Parker Pint Surf (PPS) oder rauere Oberflächen als
jene, die in einem Superkalander endbearbeitet waren. Die PPS-Leistungsfähigkeit
hängt nicht
nur von der Kalandrier-Methode ab, sondern auch von den Typen des
Basispapiers und der Beschichtung. Z.B. ergibt ein raueres Basispapier,
wie das B1-Basispapier, einen schlechteren PPS als ein glatteres
Basispapier, wie das B4-Papier. Aus demselben Grund verbessert das
Vorkalandrieren, was die Glattheit des Basispapiers verbesserte,
auch die PPS verglichen mit unkalandrierten Basispapieren. Die Beschichtungen
A und B, bestehend aus flachem Kaolin, ergaben eine bessere PPS,
als die Beschichtung C, die aus fein-ausgebildetem Kaolin besteht.
So ergeben SNC-Muster eine schlechtere PPS als kommerzielle Muster
(13,61 kg) (30 Pfund) wie auch durchschnittliche Industriemuster
(14,51-18,14 kg) (32-40 Pfund).
-
Zusammengefasst
zeigt 5, dass die mit einem Schuhkalander kalandrierten
Papiere, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, eine ungefähr
0,1-0,9 Punkte höhere
PPS zeigten als ihre superkalandrierten Gegenstücke. Substituieren der „Kontroll"-Beschichtung durch
die Beschichtung A reduzierte die PPS um ungefähr 0,1-0,6 Punkte. Substituieren
durch die Beschichtung B reduzierte die PPS um ungefähr 0,1-0,4
Punkte. Substituieren der „Kontroll"-Beschichtung durch
die Beschichtung C ergab eine 0,2-0,3 Punkte höhere PPS. Das Vorkalandrieren
verringerte die PPS um 01,-0,5 Punkte. Insgesamt ergaben alle Basispapiere,
die entweder mit der Beschichtung A oder mit der Beschichtung B
beschichtet waren, eine kommerziell annehmbare PPS, d.h. 1,6-1,9 μm (Mikron).
-
Druckglanz (6)
-
Der
Druckglanz wird gemessen auf einer 4-Farben-Schwarzfläche unter
Verwenden einer RIT-Bahn-Offset-Drucksignatur. Wenn man mit Mustern
vergleicht, die mit der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
sind, findet man, dass superkalandrierte Muster einen höheren Druckglanz
als SNC-Muster besitzen, größtenteils
auf Grund des höheren
Blattglanzes von superkalandrierten Mustern. Druckglanzleistungsfähigkeit, ähnlich zu
Blattglanz, ist auch abhängig
von der Glattheit und Porosität
der Basispapiere, d.h., die glatteren Oberflächen und die geringere Porosität der 64
und der vorkalandrierten Basispapiere ergeben einen verbesserten
Druckglanz. Die Beschichtungen A, B und C ergeben einen besseren
Druckglanz als die „Kontroll"-Beschichtung. SNC-Muster zeigen im Allgemeinen
einen vergleichbaren oder besseren Druckglanz als kommerzielle 13,61
kg (30 Pfund) Blätter.
Unter allen SNC-Mustern
zeigten die Muster, die mit dem 64-Basispapier hergstellt waren
und mit der Beschichtung A beschichtet waren, den höchsten Druckglanz.
-
Zusammengefasst
zeigten die mit einem Schuhkalander kalandrierten Papiere, die mit
der „Kontroll"-Beschichtung beschichtet
waren, einen ungefähr
7 Punkt niedrigeren Druckglanz als ihre superkalandrierten Gegenstücke. Substituieren
der „Kontroll"-Beschichtung durch
die Beschichtung A ergab einen 10-12 Punkte höheren Druckglanz; 4-8 Punkte
höher mit
der Beschichtung B; und 4-10 Punkte höher mit der Beschichtung C.
Vorkalandrieren erzeugte einen 1-5 Punkte höheren Druckglanz. Insgesamt
ergaben die mit einem Schuhkalander kalandrierten Papiere, die mit
entweder der Beschichtung A, B oder C beschichtet waren, einen mindestens
mit kommerziellen Blättern
vergleichbaren Druckglanz.
-
Obwohl
die Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, die verstanden werden sollten in einem veranschaulichenden
und nicht beschränkenden
Sinn, wird es durch einen Fachmann anerkannt werden, dass zahlreiche
Modifikationen im Lichte der oben gegebenen Offenbarung möglich sind.
Z.B. können
verschiedene Latexe und Pigmente verwendet werden. Alle derartigen
Variationen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der
Erfindung beabsichtigt.
-
Literaturstellen, zitiert in der Beschreibung
-
Die
Liste von Literaturstellen, die vom Anmelder zitiert sind, dienen
nur zum Nutzen des Lesers. Sie bilden nicht Teil des europäischen Patentdokumentes.
Sogar obwohl große
Sorgfalt aufgebracht wurde, die Literaturstellen zu erarbeiten,
können
Irrtümer
oder Unterlassungen nicht ausgeschlossen werden und das EPA erkennt
keinerlei Haftung in dieser Hinsicht an.
-
Patentdokumente, zitiert in der Beschreibung
-
-
Nicht-Patent-Literatur, zitiert in der
Beschreibung
-
- • WIKSTROM,
M. Calendering of coated paper and board in an extended soff nip.
Nordic Pulp & Paper
Research J., 1997, (4), 289-298 [0004]
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