DE69636950T2

DE69636950T2 - Method for improving the water repellency of printing papers

Info

Publication number: DE69636950T2
Application number: DE69636950T
Authority: DE
Inventors: Claes Zetter; Olof Malmström; Markku Nurminen
Original assignee: Ciba Spezialitaetenchemie Holding AG; Ciba SC Holding AG
Current assignee: BASF Schweiz AG
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 2007-11-08
Also published as: JP3834699B2; CA2201337C; FI950326A0; DE69636950D1; CA2201337A1; WO1996023105A1; CN1168163A; PT830479E; ATE356252T1; CN1071828C; JPH10512630A; ES2281902T3; DE69636950T8; EP0830479B1; EP0830479A1

Abstract

The present invention relates to a method of improving the water repellency of paper in papermaking by virtue of adding prior to web formation to the pulp slurry such a sizing dispersion that contains at least a ketene dimer compound as a hydrophobic sizing agent, and further contains water-soluble colloidal polymer in an amount which is at least 100 % by weight of the hydrophobic sizing agent. The invention is particularly applicable for improving the water repellency of paper containing calcium carbonate as the filler.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Wasserabweisungsvermögens von Druckerpapieren mittels innerer Verleimung des Papiers. Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Wasserabweisungsvermögens von Papier unter Verwendung einer Ketendimerverbindung als hydrophoben Leim. Der Zweck der Verbesserung des Wasserabweisungsvermögens ist es, der Papierbahn einen Verleimungsgrad zu verleihen, durch den das Papier für das Tintenstrahldrucken kompatibel wird.The The present invention relates to a method for improvement the water repellency of printer papers by internal glueing of the paper. One particular object of the invention is to improve the water repellency of Paper using a ketene dimer compound as hydrophobic Glue. The purpose of improving the water repellency is to give the paper web a degree of gluing, through the the paper for inkjet printing becomes compatible.

Die Beständigkeitseigenschaften von Papier gegen Benetzung und Penetration werden bei der Papierherstellung herkömmlicherweise durch innere Verleimung verbessert, wobei während des Papierherstellungsverfahrens Verbindungen in die Papiermasse gegeben werden, was das Wasserabweisungsvermögen der Papierfasern erhöht.The resistance properties of paper against wetting and penetration are used in papermaking conventionally improved by internal bonding, during the papermaking process Compounds are added to the pulp, which improves the water repellency of the Increased paper fibers.

Es wird angenommen, daß Druckerpapiere, die hauptsächlich als Büropapier in verschiedenen Arten von Kopierern, Druckern und Druckmaschinen verwendet werden, abgesehen von anderen Eigenschaften einen hohen Weißgrad, sowie eine akzeptable Haltbarkeit bei der Archivdokumentverwendung zeigen. Der Weißgrad und die Archivierungshaltbarkeitseigenschaften können durch die Art an Füllstoff, der für das Papier verwendet wird, beeinflußt werden. Ein Füllstoff, der mit den oben beschriebenen Erfordernissen kompatibel ist, ist ausgefälltes Calciumcarbonat (PCC). Es ist jedoch ein Problem mit der Verwendung dieses Füllstoffes verbunden, da sie eine neutrale oder alkalische Umgebung benötigt, damit sie richtig funktioniert. Solch eine Verfahrensbedingung schließt die Verwendung herkömmlicher hydrophober Verleimung von Papier mittels des Kolophonium-Alaun-Systems aus. Wie in der Technik bekannt, wird dieser Nachteil durch die Verwendung von hydrophoben Leimen, die auf Ketendimerverbindungen basieren, wie Alkyl-, Alkenyl-, Aryl- und Alkaryl-Ketendimerleimen überwunden.It it is assumed that printer papers, the main ones as office paper in different types of copiers, printers and printing machines used, apart from other properties a high Whiteness, and acceptable shelf life for archive document usage demonstrate. The whiteness and the archival durability properties can be determined by the type of filler, the for the paper used is affected. A filler, which is compatible with the requirements described above precipitated Calcium carbonate (PCC). However, it is a problem with use connected to this filler, because it needs a neutral or alkaline environment with it she works properly. Such a process condition precludes use conventional hydrophobic gluing of paper by means of the rosin-alum system out. As known in the art, this disadvantage is due to the Use of hydrophobic glues based on ketene dimer compounds have been overcome, such as alkyl, alkenyl, aryl and alkaryl ketene dimer sizes.

Solche Leime werden jedoch durch andere Probleme beeinträchtigt, insbesondere bei Papiersorten, die für das Drucken im Büro verwendet werden sollen, die mit unterschiedlichen Druckerarten kompatibel sein müssen. Genauer gesagt, sollte neben einer Anwendung beim Tintenstrahldrucken dieselbe Papiersorte auch als Kopierpapier, Laserdruckpapier usw. verwendet werden können. Sofern für die oben genannte Tintenstrahlverwendung optimiert, muß das Grundpapier mit so großen Mengen an Ketendimerkombinationsleimen verleimt sein, daß letztlich der Leim Probleme bei alternativen Druckerarten verursacht. In der Praxis kann sich der Verleimungsgrad zum Beispiel auf 0,1 bis 0,2 % des Fasertrockengewichtes in der Bahn belaufen.Such However, glues are affected by other problems especially for paper types used for printing in the office which are compatible with different printer types have to be. More specifically, besides an application in inkjet printing same type of paper also as copy paper, laser printing paper etc. can be used. If for the above inkjet usage optimized, the base paper must with such a big one Amounts of Ketendimerkombinungsleimen be glued that ultimately The glue causes problems with alternative printer types. In the For example, the degree of gluing can be 0.1 to 0.2 % of fiber dry weight in the web.

Mit der Zeit haben sich Ketendimerverbindungen aufgrund ihrer Migrationsneigung in dem fertigen Papier als Leim problematisch herausgestellt. Aufgrund einer solchen Migration reichert sich der Gehalt der Ketendimerverbindung in den äußeren Schichten des Bogens an. Die Migration wird durch die Tatsache ermöglicht, daß die Härtungsreaktionen von Ketendimerverbindungen so langsam sind, daß die zugegebenen Mittel ihre Migrationsfähigkeit nicht eher als nach ein paar Tagen ab der Fertigstellung des Bogens verlieren.With At the time, ketene dimer compounds are due to their tendency to migrate in the finished paper problematic exposed as a glue. by virtue of Such migration increases the content of the ketene dimer compound in the outer layers of the bow. The migration is made possible by the fact that the curing reactions Ketendimerverbindungen are so slow that the added funds their migration capability not sooner than after a few days from the completion of the bow to lose.

Eine nachteilige Wirkung der Ketendimerverbindungsanreicherung ist der leichtere Schlupf der Bogenoberfläche, das heißt, die Verringerung des Oberflächenreibungswiderstandes. Eine verringerte Reibung ist insbesondere bei Druck- und Kopierpapiersorten gefährlich, da die verringerte Schlupfschwelle Papierhandhabungsprobleme bei Druck- oder Kopiermaschinen verursacht, deren Papierübertragungselemente ihre vorgesehene Funktion bei schlüpfrigen Papiersorten nicht bereitstellen können.A detrimental effect of ketenedimer compound fortification is the Slight slippage of the bow surface, that is, the Reduction of surface friction resistance. A reduced friction is especially for printing and copying paper grades dangerous, because the reduced slip threshold contributes to paper handling problems Printing or copying machines causes their paper transfer elements their intended function with slippery paper types not can provide.

Auch der oben genannte Füllstoff, nämlich das ausgefällte Calciumcarbonat, verursacht indirekt einen leichteren Schlupf des Bogens. Das liegt daran, daß der Füllstoff das hydrophobe Leimungsverfahren stört, wobei größere Mengen Leim pro Gewichtseinheit Faser verwendet werden müssen, im Vergleich zur Verwendung einer anderen Art von Füllstoff.Also the above-mentioned filler, namely the precipitated Calcium carbonate, indirectly causes a slip of the Arc. This is because the filler the hydrophobic sizing process interferes, with larger amounts Glue per unit of weight fiber must be used in the Compared to using a different type of filler.

Andererseits ist herausgefunden worden, daß Ketendimer-basierende Leime während der Bogenformung nicht vollständig an die Faser binden, wodurch eine Fraktion des Leimes zirkulierend in dem System verbleibt und ein Teil dieser Fraktion später an die Faser bindet. Sofern in dem System zirkulierend, unterliegt die Leimverbindung der Hydrolysewirkung von Wasser, was zu einer teilweisen Zersetzung der Leimverbindung in die entsprechenden Ketone führt. Ebenso wird eine Fraktion des Leimes, die in der Grundbahn verblieben ist, nicht an der Faser binden, wodurch der Leim der Hydrolyse durch die Feuchtigkeit, die in der Bahn enthalten ist, unterliegt. Diese Phänomene sind insbesondere bei der Kopierverwendung gefährlich, wo der Bogen in der Kopiermaschine der Erwärmung unterliegt, wodurch die Zersetzung von ungebundenem Leim und seine Migration, zusammen mit der Feuchtigkeit, die aus dem Bogen freigesetzt wird, an die Oberfläche des Bogens beschleunigt werden. Dies führt dazu, daß Maschinenteile des Kopierers kontaminiert werden können und das Kopierergebnis verschlechtert wird. Um diese Risiken auszuräumen, ist die Bestimmung des restlichen Ketongehalts in Papiersorten, die für Kopieranwendungen vorgesehen sind, veranlaßt worden.On the other hand, it has been found that ketene dimer based sizing agents do not fully bond to the fiber during sheet forming, whereby a fraction of the size remains circulating in the system and some of this fraction subsequently binds to the fiber. When circulating in the system, the sizing compound undergoes the hydrolysis action of water, resulting in partial decomposition of the sizing agent into the corresponding ketones. Likewise, a fraction of the glue left in the base web will not bind to the fiber, subjecting the glue to hydrolysis by the moisture contained in the web. These phenomena are particularly dangerous in copy use, where the sheet in the copying machine undergoes heating, causing the decomposition of unbound glue and its migration, along with the moisture released from the sheet, to the surface of the sheet be accelerated. This causes machine parts of the copier to be contaminated and the copy result to be degraded. To eliminate these risks, determination of the residual ketone content in paper grades intended for copying applications has been initiated.

Blixt, T. R., „Chalk – A Calcium Carbonate for the High-Filled Sheet", ein Dokument, das 1992 auf der Papermakers Conference vom 5. bis 8. April 1992, in Nashville, TN, USA, Buch 2, Seiten 515–520, Tappi Press 1992 präsentiert wurde, offenbart ein Papierherstellungsverfahren unter Verwendung von PCC als Füllstoff. In dem Verfahren wird Alkylketendimer bei einer Rate von 0,5 bis 2 kg/t der Arbeitsbütte zugegeben und Stärke wird bei einer Rate von 5 kg/t dem Dickstoff zugegeben.Blixt, T. R., "Chalk - A Calcium Carbonate for the High-Filled Sheet, a document published in 1992 at the Papermakers Conference, April 5-8, 1992, in Nashville, TN, USA, Book 2, pages 515-520, Tappi Press 1992 presented discloses a papermaking process using from PCC as a filler. In the process, alkyl ketene dimer is at a rate of 0.5 to 2 kg / t of the work chest added and strength becomes at a rate of 5 kg / t added to the thick matter.

EP-A1-0 220 941 offenbart eine Papierleimungszusammensetzung für das innere Leimen von Papier, die Ketendimere als Leiminhaltsstoffe in einem wasserdispergierbaren Einkapselungsmittel enthält, wie Stärke in einer Menge von 25 bis 100 Gew.-% des Ketendimers, das in der Dispersion vorhanden ist.EP-A1-0 220 941 discloses a paper sizing composition for the interior Gluing paper, the ketene dimers as ingredients in one water-dispersible encapsulant such as starch in an amount of 25 to 100% by weight of the ketene dimer present in the dispersion.

Die Veröffentlichung US-A1-5,145,522 offenbart das innere Leimen von Papieren unter neutralen oder alkalischen Bindungen, wobei der Ketendimerleim durch eine polymere Aluminiumverbindung, die zusammen mit einem Dispergiermittel verwendet wird, wie kationsiche Stärke, wobei die Stärke in einer Menge von 0,5 bis 100 Gew.-% im Hinblick auf das verwendete Ketendimer verwendet wird, stabilisiert wird.The publication US-A1-5,145,522 discloses the internal sizing of papers under neutral or alkaline bonds, wherein the ketene dimer glue is replaced by a polymeric aluminum compound, which together with a dispersant is used as cationic starch, with the starch in one Amount of 0.5 to 100 wt .-% with respect to the ketene dimer used is used, is stabilized.

EP-A1-0 610 893 offenbart eine Oberflächenleimzusammensetzung für Papier. Die Zusammensetzung umfaßt 50 bis 99,9 Gew.-% vollständig hydrolysiertes PVOH und 0,1 bis 50 Gew.-% einer Ketendimerverbindung (Feststoff/Feststoffe).EP-A1-0 610,893 discloses a surface sizing composition for paper. The composition comprises 50 to 99.9 wt .-% complete hydrolyzed PVOH and 0.1 to 50% by weight of a ketene dimer compound (Solid / solids).

DE-A1-31 04 576 offenbart Zusammensetzungen für das innere Leimen von Papier unter Verwendung von AKD und ASA und ein kationisches Galactomannan als Schutzkolloid für diese Leime in Mengen des 0,1- bis 1,5fachen des reaktiven Leims.DE-A1-31 04 576 discloses compositions for the internal sizing of paper using AKD and ASA and a cationic galactomannan as protective colloid for these glues in amounts of 0.1 to 1.5 times the reactive glue.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun mehr eine wichtige Verbesserung erreicht worden, um das oben genannte Problem durch ein Verfahren zur Verbesserung der Tintenstrahldruckfähigkeit von Druckerpapier, hergestellt unter Verwendung von ausgefälltem Calciumcarbonat als Füllstoff, zu lösen, indem vor der Bahnbildung eine Ketendimerverbindung zu der Fasermasse zugegeben wird, wobei eine Leimdispersion verwendet wird, die mindestens die Ketendimerverbindung als einen hydrophoben Leim in einer Menge von 0,1 bis 0,2 % des Fasertrockengewichtes enthält und ferner ein wasserlösliches kolloides Polymer enthält, und wobei die Menge des wasserlöslichen kolloiden Polymers mindestens 100 Gew.-% des hydrophoben Leims beträgt.According to the present Invention has now been achieved more an important improvement to solve the above problem by a method of improvement the inkjet printability of printer paper made using precipitated calcium carbonate as a filler, to solve, by forming a ketene dimer compound to the pulp prior to web formation is added using a size dispersion which is at least the ketene dimer compound as a hydrophobic glue in an amount from 0.1 to 0.2% of the fiber dry weight and further a water-soluble contains colloidal polymer, and wherein the amount of water-soluble colloid polymer is at least 100 wt .-% of the hydrophobic glue.

Hierin ist zuerst anzumerken, daß die Ketendimerverbindung, die als der hydrophobe Leim verwendet wird, besser an die Faser gebunden ist, und zweitens, daß das ausgefällte Calciumcarbonat, das als der Füllstoff verwendet wird, keine wichtige störende Wirkung auf das Leimungsverfahren hat. Aufgrund der letzteren Tatsache ist wenig erforderlich, wodurch die kleine Menge an hydrophobem Leim besser nahe der Faser verbleiben kann, bis die Härtung des hydrophoben Leims bis zu einem Niveau vorangeschritten ist, durch das die Migration verhindert wird. Überdies ist herausgefunden worden, daß die Erfindung verbesserte Tintenpenetrationseigenschaften in bezug auf die Wasserpenetration bietet. Diese Wirkung ist für die hohe Qualität des Tintenstrahldruckens, das immer verbreiteter verwendet wird, von großer Wichtigkeit.Here in First, it should be noted that the Ketene dimer compound used as the hydrophobic glue better bound to the fiber, and second that the precipitated calcium carbonate, as the filler is used, no important disturbing effect on the sizing process Has. Due to the latter fact, little is required, thereby the small amount of hydrophobic glue remains better near the fiber can, until hardening the hydrophobic glue has progressed to a level which prevents migration. Moreover, it has been found out been that the Invention improved ink penetration properties with respect to the water penetration offers. This effect is for the high quality of inkjet printing, which is being used more and more widely of great Importance.

Ferner ist herausgefunden worden, daß die Erfindung auch in Fällen anwendbar ist, wo die Ketendimerverbindung, die als ein hydrophober Leim bei der Leimung von Papier eingesetzt wird, andere herkömmliche hydrophobe Leime, wie alkyliertes Bernsteinsäureanhydrid und/oder Kolophonium, ergänzt.Further has been found that the Invention also in cases where the ketene dimer compound is useful as a hydrophobic Glue is used in the sizing of paper, other conventional hydrophobic glues, such as alkylated succinic anhydride and / or rosin, added.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden in den anhängenden Ansprüchen angegeben.Special embodiments the invention are in the appended claims specified.

Die Erfindung wird als nächstes mit Hilfe der folgenden Beispiele erklärt, die die Funktion der Erfindung in ihren unterschiedlichen Ausführungsformen erforschen.The Invention will be next with the aid of the following examples, which explains the function of the invention in their different embodiments explore.

Beispiel 1example 1

Es wurde ein halbtechnischer Testdurchlauf durchgeführt, in dem inneres Leimen für eine Feinpapiersorte mit zugegebenem ausgefälltem Calciumcarbonat (PCC) als Füllstoff durchgeführt wurde. Der Füllstoff (Markenname Albacar LO) wurde bei einem Niveau von 22 % des Fasertrockengewichtes verwendet. Die Faser in der Grundbahn war eine 75%ige Birkenfaser, die auf einen Mahlgrad von 23 SR° gemahlen wurde, und die Fasermasse wurde auf pH 7 eingestellt. Der Rest, 25 %, der Faser war Pinienfaser, die ebenfalls auf einen Mahlgrad von 23 SR° gemahlen wurde, und die Fasermasse, ebenfalls auf pH 7 eingestellt. Raisamyl 135 wurde zu der Masse als Rohstärke bei einer Zugaberate von 5 kg/t zugegeben. Das Grundgewicht der hergestellten Papierbahn betrug 80 g/m². Die Papiermaschine lief bei 60 m/min, was zu einer Produktionsrate von 4,08 kg/min führt. Das Retentionsmittel, das in dem Verfahren verwendet wurde, war BMA 590 (kolloides Natriumsilikat) bei einer Zugaberate von 300 g/t Fasermasse. Die Papierbahn wurde unter Verwendung von Raisamyl 406 LO-Stärke bei einem Feststoffzugabeniveau von 6 % ebenso oberflächenverleimt. Die hydrophobe Verbindung, die als ein Leim verwendet wurde, war Alkylketendimer (AKD).A semi-technical test run was conducted in which internal sizing was performed on a fine paper grade with added precipitated calcium carbonate (PCC) as a filler. The filler (brand name Albacar LO) was used at a level of 22% of the fiber dry weight. The fiber in the base web was a 75% birch fiber milled to a grind of 23 SR °, and the pulp was adjusted to pH 7. The remainder, 25%, of the fiber was pine fiber, which was also milled to a grind of 23 SR °, and the pulp, also adjusted to pH7. Raisamyl 135 was added to the mass as raw starch at an addition rate of 5 kg / t. The basis weight of the produced paper web was 80 g / m ² . The paper machine ran at 60 m / min, resulting in a production rate of 4.08 kg / min. The retention aid used in the process was BMA 590 (colloidal sodium silicate) at an addition rate of 300 g / t pulp. The paper web was also surface bonded using Raisamyl 406 LO starch at a solids addition level of 6%. The hydrophobic compound used as a glue was alkyl ketene dimer (AKD).

Die Testdurchläufe wurden unter Verwendung der verschiedenen Formulierungen aus hydrophobem Leim, die nachstehend angegeben sind, für das innere Leimen durchgeführt:

1. Herkömmliches AKD-Leimen mit Raisafob 940, worin die Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid nicht mehr als 20 Gew.-% an Leim betrug.
2. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 50 Gew.-% an Leim.
3. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 100 Gew.-% an Leim.
4. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 150 Gew.-% an Leim.
5. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 200 Gew.-% an Leim.
6. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 250 Gew.-% an Leim.
7. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 300 Gew.-% an Leim.
8. AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid unter Verwendung von PEI (Polyimin KK)* in einer Menge von 200 Gew.-% Leim.

The test runs were performed using the various hydrophobic glue formulations given below for internal sizing:

1. Conventional AKD sizing with Raisafob 940, wherein the addition amount of starch protective colloid was not more than 20% by weight of sizing.
2. AKD sizing, amount of starch colloid added 50 wt .-% of glue.
3. AKD sizing, added amount of starch colloid 100 wt .-% of glue.
4. AKD sizing, added amount of starch protective colloid 150 wt .-% of glue.
5. AKD sizing, added amount of starch colloid 200 wt .-% of glue.
6. AKD sizing, addition of starch colloid 250% by weight of glue.
7. AKD sizing, added amount of starch colloid 300 wt .-% of glue.
8. AKD sizing, addition of starch protective colloid using PEI (polyimine KK) * in an amount of 200% by weight of glue.

Anmerkungen: *) PolyethyleniminNotes: *) Polyethyleneimine

Die Tests wurden unter Verwendung von zwei Niveaus an Leim, nämlich, Zugabe des Leimes (AKD) bei 0,1%igen und 0,2%igen Niveaus des Fasertrockengewichtes, durchgeführt.The Tests were performed using two levels of glue, namely, addition of the glue (AKD) at 0.1% and 0.2% fiber dry weight levels, carried out.

Die als die Schutzkolloidkomponente verwendete Stärke war Raisamyl 150 EH, was eine abgebaute spezielle Stärkesorte ist.The starch used as the protective colloid component was Raisamyl 150 EH, which a degraded special type of starch is.

Der Verleimungsgrad in den hergestellten Papieren wurde durch Messen des Wasserabsorptionsvermögens der Papierbögen in dem Cobb₆₀-Test aus der Bogenoberfläche getestet, während die Tintenpenetration der Bögen unter Verwendung des Schröder-Tests gemessen wurde. Auch der Weißgrad der Testbögen wurde gemessen. Die Testdurchläufe ergaben die folgenden Ergebnisse:

The degree of sizing in the produced papers was tested by measuring the water absorbency of the paper sheets in the Cobb ₆₀ test from the sheet surface, while the ink penetration of the sheets was measured using the Schröder test. The whiteness of the test sheets was also measured. The test runs gave the following results:

Aus den obigen Ergebnisse ist ersichtlich, daß bei einer Zugaberate des Leims von 0,1 % des Fasertrockengewichtes, eine ausreichende Zugaberate der Schutzkolloidkomponente ungefähr bei einem Niveau von 200 % an Feststoffgewicht des hydrophobem Leimes beträgt, wobei diese Kombination einen Cobb₆₀-Wert von weniger als 25 g/m² liefert, was üblicherweise ein ausreichendes Niveau an Verleimung darstellt. Für die größere, 0,2 Gew.-%, Zugaberate an Leim wird der entsprechende Wert für das Wasserabweisungsvermögen unter Verwendung einer Zugaberate an Schutzkolloidkomponente von mindestens 100 % an Feststoffgewicht des hydrophoben Leims erhalten. Es wurde ebenso herausgefunden, daß Polyethylenimin (PEI) (Testlauf Nr. 8) als eine Schutzkolloidkomponente bei derselben Zugaberate (200 %) agiert, jedoch mit dem Nachteil, daß der Papierweißgrad nachteilig beeinträchtigt wird, insbesondere bei Sorten, die unter Verwendung optischer Aufheller hergestellt wurden. Die Tintenpenetrationseigenschaft der Papierbahn wird bis zu einer Zugaberate der Schutzkolloidkomponente von 200 % signifikant verbessert, wobei diese Eigenschaft bei höheren Zugaberaten unter Verwendung von PEI ungefähr in gleichen Niveaus bleibt.From the above results, it can be seen that at a rate of addition of the glue of 0.1% of the fiber dry weight, a sufficient addition rate of the protective colloid component is approximately at a level of 200% solids weight of the hydrophobic glue, this combination being a Cobb ₆₀ value of less than 25 g / m ² , which is usually a sufficient level of gluing. For the larger, 0.2 wt%, addition rate of size, the corresponding value for water repellency is obtained using a rate of addition of protective colloid component of at least 100% solids weight of the hydrophobic size. It has also been found that polyethyleneimine (PEI) (Run No. 8) acts as a protective colloid component at the same rate of addition (200%) but with the disadvantage that the paper whiteness is adversely affected, especially in grades made using optical brighteners were. The ink penetration property of the paper web is significantly improved up to an addition rate of the protective colloid component of 200%, which property remains at approximately the same levels at higher rates of addition using PEI.

Beispiel 2Example 2

Es wurde ein Produktionstest auf einer Feinpapiermaschine durchgeführt, indem Papier mit einem Grundgewicht von 78 g/m² hergestellt wurde. Das Papier wurde unter Verwendung einer Fasermasse hergestellt, die in einem 60/40-Verhältnis von Birke-zu-Pinien-Fasern besteht. Die Menge an Füllstoff, die zu der Grundbahn zugegeben wurde, betrug 22 % des Fasertrockengewichtes, wobei 70 % des Füllstoffes ausgefälltes Calciumcarbonat (PCC, Albacar LO) und 30 % gemahlenes CaCO₃ waren. Das Retentionssystem wurde aus Maisstärke und einer anionischen Komponente (Compozil) gebildet.A production test was performed on a fine paper machine by making paper having a basis weight of 78 g / m ² . The paper was made using a pulp consisting of a 60/40 ratio of birch-to-pine fibers. The amount of filler added to the base web was 22% of the fiber dry weight, with 70% of the filler being precipitated calcium carbonate (PCC, Albacar LO) and 30% ground CaCO ₃ . The retention system was formed from corn starch and an anionic component (Compozil).

Es wurde die AKD-Leimung unter Verwendung zwei verschiedener Formulierungen angewendet:

1. Raisafob 940, herkömmliche AKD-Leimung, Menge an Schutzkolloidkomponente nicht mehr als 20 % Leimmaterial-Trockengewicht.
2. Raisafob 500, AKD-Leimung unter Verwendung von Stärke als die Schutzkolloidkomponente mit einer Menge, die auf 200 % des Leimtrockengewichtes erhöht wurde. Die als die Schutzkolloidkomponente zugegebene Stärke war Raisamyl 150 EH.

AKD sizing using two different formulations was used:

1. Raisafob 940, conventional AKD sizing, amount of protective colloid component not more than 20% glue dry weight.
2. Raisafob 500, AKD sizing using starch as the protective colloid component with an amount increased to 200% of the glue dry weight. The starch added as the protective colloid component was Raisamyl 150 EH.

Die Testläufe wurden unter Verwendung der AKD-Leimung bei einem Niveau von 0,12 % Fasertrockengewicht durchgeführt. Die Tests wurden in mehreren Reihen unter Verwendung der beiden obigen Leimformulierungen unter identischen Bedingungen durchgeführt, um Zufallsfehler aus den Ergebnissen auszuräumen. Die Testdaten werden in der nachstehenden Tabelle aufgelistet:

The test runs were performed using AKD sizing at a level of 0.12% dry fiber weight. The tests were performed in multiple runs using the above two size formulations under identical conditions to eliminate random errors from the results. The test data is listed in the table below:

Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, werden die Verleimungseigenschaften durch die Verwendung von RF500 deutlich verbessert und der Reibungskoeffizient bleibt gleichzeitig auf demselben Niveau oder wird auch verbessert. Die Tintenstrahldrucktests zeigen an, daß die Verwendung von RF500 positiv verbesserte Schwarz-und-Weiß-Druckergebnisse gegenüber dem herkömmlichen Leimen ergibt und gleichzeitig der Tintestrahlfarbdrucktest unverändert bleibt, was ein Anzeichen dafür ist, daß das Niveau an Leimung hierin für das Tintenstrahlfarbdrucken überproportioniert ist.As can be seen from the above results, the bonding properties are improved by using RF500 is significantly improved and the friction coefficient remains at the same level or better. The ink jet printing tests indicate that the use of RF500 gives positively improved black and white printing results over conventional sizing and, at the same time, the ink jet color printing test remains unchanged, which is an indication that the level of sizing herein is disproportionate for ink jet color printing.

Beispiel 3Example 3

Es wurde ein Testlauf im Produktionsmaßstab durchgeführt, in dem die folgenden Leimformulierungen verglichen wurden:

1. Raisafob 940 AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid nicht mehr als 20 Gew.-% Leim.
2. Raisafob 500 AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 200 Gew.-% Leim.

A production run test run was conducted comparing the following size formulations:

1. Raisafob 940 AKD sizing, added amount of starch colloid not more than 20 wt .-% glue.
2. Raisafob 500 AKD sizing, addition of starch colloid 200% by weight of glue.

Das hierin hergestellte Papier war eine Büropapiersorte für den Mehrzweckgebrauch. Die Produktionszielwerte für die Papiersorte waren wie folgt festgelegt: restlicher Ketongehalt weniger als 0,4 mg/g (für Kopierverwendung), Schwarzdichte größer als 1,2 beim B/W-Drucken auf Tintenstahldruckern und Kombinationsschwarzdichte größer als 0,75 beim Mehrfarbendrucken. Testlaufbedingungen: Papiersorte: Büropapier (Mehrzweck) Grundgewicht: 80 g/m² Grundbahnzusammensetzung: 70 % Birkefaser bei einem Mahlgrad von 23 SR° 30 % Pinienfaser bei einem Mahlgrad von 23 SR° Füllstoff: ausgefälltes Calciumcarbonat (PCC) Retentionssystem: Zweikomponentenformulierung (Polymer + Bentonit) Oberflächenleimung: Raisamyl 408-Stärke + 1,5 kg Styrolacrylatpolymer/t Fasermassefeststoffe Papiermaschinengeschwindigkeit: 980 m/min AKD-Zugaberate: 1 kg AKD/t Fasermassefeststoffe, oder alternativ 1,4 kg AKD/t Fasermassefeststoffe Testergebnisse:

The paper prepared herein was an office grade paper for multipurpose use. Production target values for the paper grade were as follows: residual ketone content less than 0.4 mg / g (for copy use), black density greater than 1.2 for B / W printing on ink steel printers, and combination black density greater than 0.75 for multi-color printing.

Test run conditions: Paper Type: Office paper (multipurpose) Basic Weight: 80 g / m ² Subway Composition: 70% birch fiber with a grinding degree of 23 SR ° 30% pine fiber at a freeness of 23 SR ° Filler: precipitated calcium carbonate (PCC) Retention System: Two-component formulation (polymer + bentonite) Surface sizing: Raisamyl 408 starch + 1.5 kg styrene acrylate polymer / t pulp solids Paper machine speed: 980 m / min AKD addition rate: 1 kg AKD / t pulp solids, or alternatively 1.4 kg AKD / t pulp solids

Test results:

Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, werden die Leimungseigenschaften durch die Verwendung von RF500 deutlich verbessert. Überdies bleibt der restliche Ketongehalt unter dem festgelegten Zielwert. Auch die für das Tintenstrahldrucken festgelegten Dichtezielwerte werden überschritten. Im Gegensatz dazu ist es durch die Verwendung der RF940-Leimformulierung mit einem niedrigen Schutzkolloidgehalt nicht möglich, die obere Grenze, die für den restlichen Ketongehalt angegeben ist, einzuhalten. Daher ist das in diesem Verfahren hergestellte Papier für die vorgesehene Kopierverwendung nicht geeignet. Wird die Leimzugaberate auf ein Niveau von 1 kg/t Fasermassenfeststoffe verringert, kann die RF940-Leimformulierung das Niveau, das für den maximal möglichen restlichen Ketongehalt angegeben ist, geringfügig einhalten, jedoch mit dem Nachteil, daß sie die erforderlichen Tintenpenetrationskriterien nicht erfüllt.As From the above results, the sizing characteristics become significantly improved by the use of RF500. moreover the remaining ketone content remains below the specified target value. Also for the inkjet printing set density targets are exceeded. In contrast, it is through the use of the RF940 glue formulation with a low protective colloid content not possible, the upper limit for the remaining ketone content is specified, to comply. That's why Paper produced in this process for the intended copy use not suitable. If the glue addition rate is at a level of 1 kg / t Reduces fiber mass solids, the RF940 glue formulation can reach the level required for the maximum potential remaining ketone content, slightly, but with the Disadvantage that they does not meet the required ink penetration criteria.

Es ist ferner herausgefunden worden, daß die Erfindung für die Verwendung in solchen Papierleimungsanwendungen geeignet ist, in denen eine Fraktion des hydrophoben Leims neben AKD zusätzlich aus einem anderen Leim besteht, der zur Verbesserung des Wasserabweisungsvermögens geeignet ist, wie Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA). Da ASA-Leimformulierungen jedoch keine hydrophoben Eigenschaften bieten, die so wirksam sind, wie die von AKD-Leimformulierungen, müssen diese in größeren Mengen verwendet werden, um vergleichbare Tintenstrahldruckfähigkeitsqualitäten zu erhalten. Aufgrund der Fleckenprobleme, die durch die erforderlichen großen Zugaberaten von ASA-Leim bei der Papierher stellung verursacht werden, scheint dieser Leimungsansatz weniger günstig. Jedoch würde die Verwendung einer ASA-Leimformulierung der vorliegenden Anmeldung einen niedrigen restlichen Ketongehalt in dem fertig geleimten Papier ergeben, was definitiv einen Vorteil bei der Verwendung des Papiers in Kopieren darstellt. Die allgemein bekannten problematischen Eigenschaften dieses Leims machen es erforderlich, daß die Leimcharge in der näheren Umgebung des Papierherstellungsverfahrens hergestellt werden muß. Im folgenden Beispiel wird das Verhalten dieser Leimformulierungsart beschrieben.It has also been found that the invention is suitable for use in such paper sizing applications in which a fraction of the hydrophobic glue in addition to AKD additionally another type of glue suitable for improving water repellency, such as alkenyl succinic anhydride (ASA). However, because ASA size formulations offer no hydrophobic properties that are as effective as those of AKD size formulations, they must be used in larger quantities to obtain comparable inkjet printability qualities. Due to the stain problems caused by the required high rates of addition of ASA size in papermaking, this sizing approach appears less favorable. However, the use of an ASA size formulation of the present application would give a low residual ketone content in the finished sized paper, which is definitely an advantage in using the paper in copying. The commonly known problematic properties of this size make it necessary for the size of the size of the glue to be made in the vicinity of the papermaking process. The following example describes the behavior of this glue formulation type.

Beispiel 4Example 4

Es wurde ein Testlauf im Produktionsmaßstab durchgeführt, um das Verhalten der folgenden Leimformulierungen zu vergleichen:

1. Raisafob 500 AKD-Leimung, Zugabemenge an Stärkeschutzkolloid 200 Gew.-% des Ketendimers.
2. Raisafob MF ASA-Leimung, dispergiert in Rohstärke Raisamyl 135 in einem ASA/Stärke-Verhältnis von 1 : 2.
3. Raisafob 500 + Raisafob MF AKD-Leimung plus Raisafob MF, separat zugegeben.
4. Neuer Leim AKD/Raisafob 500 – Leimformulierungsdispersion + ASA, dispergiert darin in einem AKD/ASA-Verhältnis von 50/50.

A production run test run was conducted to compare the behavior of the following size formulations:

1. Raisafob 500 AKD sizing, amount of starch colloid added 200% by weight of the ketene dimer.
2. Raisafob MF ASA sizing, dispersed in raw starch Raisamyl 135 in an ASA / starch ratio of 1: 2.
3. Raisafob 500 + Raisafob MF AKD sizing plus Raisafob MF, added separately.
4. New glue AKD / Raisafob 500 - size formulation dispersion + ASA dispersed therein in an AKD / ASA ratio of 50/50.

Das hierin hergestellte Papier war eine Büropapiersorte für den Mehrzweckgebrauch. Die Produktionszielwerte für die Papiersorte waren wie folgt festgelegt: Ketongehalt kleiner als 0,4 mg/g (für Kopierverwendung), Schwarzdichte größer als 1,2 beim B/W-Drucken auf Tintenstahldruckern und Kombinationsschwarzdichte größer als 0,75 beim Mehrfarbendrucken. Testlaufbedingungen: Papiersorte: Büropapier (Mehrzweck) Grundgewicht: 80 g/m² Grundbahnzusammensetzung: 70 % Birkefaser bei einem Mahlgrad von 23 SR° 30 % Pinienfaser bei einem Mahlgrad von 23 SR° Füllstoff: ausgefälltes Calciumcarbonat (PCC) bei einem Niveau von 20 % des Fasertrockengewichtes Retentionssystem: Zweikomponentenformulierung (Polymer + Bentonit) Oberflächenleimung: Raisamyl 408-Stärke + 1,5 kg Styrolacrylatpolymer/t Fasermassenfeststoffe Papiermaschinengeschwindigkeit: 980 m/min AKD-Zugaberate: 1,4 kg/t (als AKD, RF500 zu Fasermassenfeststoffen) ASA-Zugaberate: 1,4 kg/t RF MF AKD/ASA-Zugaberate: 0,7 kg + 0,7 kg/t (RF500 und RF MF, unter Verwendung separater Zugaben) Neue Leimformulierung: 0,7 kg + 0,7 kg/t (ASA, dispergiert in RF500 Produkt) Testergebnisse:

The paper prepared herein was an office grade paper for multipurpose use. The production targets for the paper grade were as follows: ketone content less than 0.4 mg / g (for copy use), black density greater than 1.2 for B / W printing on ink steel printers, and combination black density greater than 0.75 for multi-color printing.

Test run conditions: Paper Type: Office paper (multipurpose) Basic Weight: 80 g / m ² Subway Composition: 70% birch fiber with a grinding degree of 23 SR ° 30% pine fiber at a freeness of 23 SR ° Filler: precipitated calcium carbonate (PCC) at a level of 20% of fiber dry weight Retention System: Two-component formulation (polymer + bentonite) Surface sizing: Raisamyl 408 starch + 1.5 kg styrene acrylate polymer / t Pulp solids Paper machine speed: 980 m / min AKD addition rate: 1.4 kg / t (as AKD, RF500 to pulp solids) ASA addition rate: 1.4 kg / t RF MF AKD / ASA addition rate: 0.7 kg + 0.7 kg / t (RF500 and RF MF, using separate additions) New glue formulation: 0.7 kg + 0.7 kg / t (ASA dispersed in RF500 product)

Test results:

Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, werden die Voraussetzungen, die für die Kompatibilität des hergestellten Papiers mit Tintenstrahldruckbarkeit angegeben sind, unter Verwendung von ASA-Leim allein nicht erfüllt. Erwiesenermaßen zeigt das Papier keinen restlichen Ketongehalt. Die neue Art Kombinationsleimformulierung kann die Voraussetzungen, die für die Kopier- und Tintenstrahldruckverwendung angegeben sind, erfüllen. Die Ergebnisse zeigen auch die Wirkung der Hydrolyse von ASA auf die Leimeffizienz, wenn ASA in warmer Rohstärke dispergiert und dann separat zugegeben wird. Im Hinblick auf das Tintenstrahldrucken ergibt die neue Leimformulierung hierin auch bessere Dichtewerte als die, die unter Verwendung von ASA allein erreicht wurden.As from the above results, the conditions, the for the compatibility of the manufactured paper are given with inkjet printability, not using ASA glue alone. Proved to show the paper no residual ketone content. The new kind of combination glue formulation can meet the requirements for the copy and ink jet printing use specified meet. The Results also show the effect of hydrolysis of ASA on the Glue efficiency when ASA dispersed in warm raw starch and then separately is added. With regard to inkjet printing, the new glue formulation herein also has better density values than those that achieved by using ASA alone.

Auf ähnliche Weise wie bei der Kombination mit ASA-Leim, kann die AKD-Dispersion, die auf Raisafob 500 basiert, mit Kolophomiumleim kombiniert werden. Im allgemeinen verleiht Kolophonium gute Reibungseigenschaften und macht das Papier nicht schlüpfrig, wie es typischerweise unter Verwendung von AKD-Leim allein der Fall ist.On similar As with the combination with ASA glue, the AKD dispersion, which is based on Raisafob 500, combined with Kolophomium glue. In general, rosin gives good friction properties and do not make the paper slippery, as is typically the case using AKD glue alone is.

Claims

Methods for improving the ink-jet printability of printing paper manufactured using precipitated calcium carbonate as filler, by using a ketene dimer compound to the pulp fiber is added before the web formation, characterized in that a sizing dispersion is used containing at least the ketene dimer compound as a hydrophobic glue in an amount of 0.1 to 0.2% of the fiber dry weight and also contains water-soluble colloidal polymer, and wherein the amount of the water-soluble colloid polymer is at least 100 wt .-% of the hydrophobic glue.

Method according to claim 1, characterized in that that one Glue dispersion is used, in which the amount of colloidal polymer in the range of about 150 to 250 wt .-% of the hydrophobic glue is.

Method according to claim 1, characterized in that that one Glue dispersion is used, the at least one other glue contains selected from the group consisting of alkenyl succinic anhydride and rosin.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that this water-soluble colloidal polymer is selected from the group consisting of compounds comprising starch, Carboxymethylcellulose, ethylcellulose, polyacrylamides, polyethylenimines, Polyesters, polyethers, polyamides, polyvinyl alcohols, gelatin, tristearate, Gum arabic, sugar or mixtures thereof.

Method according to claim 4, characterized in that that this water-soluble colloidal polymer is a low viscosity amphoteric starch.

A method according to claim 3, characterized in that the further glue component is an alkenyl is succinic anhydride in an amount of 20 to 70% by weight, advantageously 30 to 50% by weight of the ketene dimer.

Method according to claim 3, characterized that the further glue component reinforced Is rosin.

Method according to claim 3 or 7, characterized that the further glue component rosin in an amount of about 20 to 50% by weight of the ketene dimer compound.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the Glue dispersion as well a surface-active Compound containing a biocidal agent and / or a pH regulator.

Method according to claim 7 or 8, characterized that the Leis dispersion aluminum sulfate at 2 to 15 wt .-% of the colloid Contains polymer.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized that the Ketene dimer compound selected from the group consisting of alkyl, alkenyl, aryl and alkaryl ketene dimers is.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized that the Content of hydrophobic glue in glue dispersion about 1 to 15 wt .-%, advantageously 6 to 15 wt.% Is.