DE976340C - Verfahren zur Herstellung von hochglaenzendem Streichpapier - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 11. JULI 1963

W 7701 VIb/55 f

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines einseitig oder beiderseitig mit einem Mineralüberzug versehenen Papiers, das eine hochglänzende, sehr ebene Oberfläche hat.
Bei der Herstellung von Papier mit einem mineralischen Überzug wird ein als Grundlage dienendes Papier mit einer wäßrigen Mischung von Mineralpigmenten, wie Ton, Bariumsulfat, Kalziumkarbonat, Talk, Titandioxyd, Ultramarin od. dgl., sowie ίο einem Klebstoff, wie Kasein, Stärke, Leim, Polyvinylalkohol, synthetischem Elastomer, wie Kautschuk, Kunststoff od. dgl., überzogen. Die überzogene Fläche wird dann getrocknet und geglättet. Gewöhnlich wird das Überzugmaterial in einer Menge von 0,5 bis 3,5 kg Trockengewicht für je 100' qm Fläche aufgetragen. Der Überzug kann nach Wunsch in einer, zwei oder mehreren Lagen aufgebracht werden; es können eine oder beide Seiten der Papierbahn überzogen werden. Die meisten Streichpapiere werden zunächst getrocknet und dann durch Kalandern geglättet. Solche Papiere, wie die handelsüblichen normalen »Glanzpapiere«, besitzen einen schönen Glanz, haben aber nicht den spiegelnden Hochglanz, wie ihn z. B. auf Hochglanz polierte Metallflächen haben.

Zur Herstellung von Streichpapieren mit hohem Spiegelglanz werden meist folgende Verfahren verwendet, nämlich die Steinglättung, das Schleifen,

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wie ζ. B. in der USA.-Patentschrift 2 349 704 beschrieben, und das Kontaktverfahren, wie z. B. in der deutschen Patentschrift 561 688 beschrieben, sowie eine Verbesserung des letzteren gemäß der USA.-Patentschrift 2316 202. Ein viertes Verfahren zur Herstellung von Papier mit Glanzüberzug ist das Polierglanzverfahren, bei dem die überzogene Fläche durch eine sich sehr schnell drehende, gewöhnlich geheizte Metallwalze poliert wird. Die erzielten Resultate sind ähnlich, sind aber im allgemeinen den durch Steinglättung erreichten Ergebnissen unterlegen. Im allgemeinen kann festgestellt werden, daß der Spiegelglanz der Polierglanzerzeugnisse nicht hoch genug ist, um in die Klasse der obengenannten Produkte eingereiht zu werden.

Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines mineralüberzogenen Papiers, das einen spiegelartigen Hochglanz besitzt, der zumindest dem ao gleichkommt, den die nach den obengenannten bekannten Verfahren hergestellten Papiere haben. Wenn das neue Verfahren auch zur Herstellung des hier beschriebenen spiegelartig glänzenden Papiers dient, so kann es doch auch mit Vorteil für die Herstellung von Papier mit geringerem Glanz verwendet werden.

Die Erfindung betrifft — ausgehend von dem Verfahren der obengenannten deutschen Patentschrift 561 688 — die Herstellung von hochglänzendem Streichpapier, wonach die ein mineralisches Pigment sowie ein hydrophiles Bindemittel enthaltende Streichmasse auf die Papierbahn aufgetragen, getrocknet, mit von Streichmasse freier Flüssigkeit wiederangefeuchtet und in Druckkontakt mit einer hochpolierten Fläche erneut getrocknet wird.

Das erfinderische Merkmal besteht darin, daß das mit der Streichmasse überzogene Papier vor dem Wiederanfeuchten durch Kalandrieren verdichtet wird.

Das so erzeugte Papier besitzt einen hohen Glanz, der zum mindesten dem nach anderen bekannten Verfahren erzeugten Glanz entspricht, da durch das Verdichten des Papiers durch Kalandrieren die mineralische Pigmentschicht des Papiers bereits vorgeglättet ist, ehe sie der Kontaktglättung unterworfen wird. Es kann außerdem in einfachster Weise mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und vergleichsweise niedrigem Kostenaufwand hergestellt werden.

Es ist zwar ferner bekannt, bei der Herstellung von Streichpapier zunächst mineralisches Pigment sowie hydrophiles Bindemittel enthaltende Streichmasse auf die Papierbahn aufzutragen, das überzogene Papier zu trocknen und zu kalandrieren und darauf mit einem weiteren Streichmasseauftrag zu versehen. Hierbei handelt es sich aber um die Herstellung zweifach gestrichenen Papiers, dessen erster Strich als Grundierung für die zweite Auftragsschicht betrachtet werden kann, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur ein einfacher Strich Anwendung findet, d. h., die Grundierung des Papiers ist durch eine Kalandrierung ersetzt, wodurch sich das Verfahren zweifellos vereinfacht und verbilligt.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird eine Papierbahn oder ein anderes biegsames blattförmiges Material in geeigneter Weise, z. B. durch Auftragwalzen, Bürstenaufstreicher u. dgl., einmal oder mehrfach mit einer wäßrigen hydrophilen Masse überzogen, die ein feinverteiltes Pigment, wie Ton, und genügend Klebstoff zur Befestigung des Pigments auf der Papierbahn enthält. Das hydrophile Material und der Klebstoff können ein und dasselbe Material oder auch verschieden sein. Geeignete hydrophile Stoffe sind Kasein, Stärke, Sojaprotein, Leim, Polyvinylalkohol und Bentonit, die für sich allein oder in Mischung miteinander oder mit einer wesentlichen Menge eines Elastomers, wie z. B. synthetischem Gummilatex, verwendet werden können. Die so überzogene Papierbahn wird dann getrocknet und unter starkem Druck durch Kalandern verdichtet, z. B. in einem Hochglanzkalander. Es ist nicht nötig, so lange zu kalandern, bis ein Hochglanz entsteht; es muß aber genügend Druck ausgeübt werden, um den Überzug zu verdichten, und es ist vorteilhaft, die Oberfläche ziemlich eben zu gestalten; es ist zulässig, aber nicht erforderlich, so lange zu kalandern, bis ein hochsatinierter Glanz entsteht. Das Gewicht des Überzuges kann das gleiche sein wie bei den erwähnten früheren Verfahren.

Die verdichtete Überzugsfläche wird dann befeuchtet, vorzugsweise während sie in den Greifwinkel der beiden Walzen eintritt, von denen eine geheizt ist und eine polierte Oberfläche hat entsprechend der auf dem Papier herzustellenden Glanzfläche. Die andere Walze ist vorzugsweise eine mit einem Gummiüberzug versehene Druckwalze. Die Feuchtigkeit wird möglichst nahe am Greifwinkel der beiden Walzen zugeführt, damit das Quellen des hydrophilen Teils des Überzugs möglichst gleichzeitig mit dem Eintreten des befeuchteten Überzugteils in den Greifwinkel der Walzen und während des Durchgehens durch diesen stattfindet und bevor die Feuchtigkeit Zeit gehabt hat, den Überzug zu durchdringen und in das darunter befindliche Papier einzudringen. Der Überzug bleibt in Berührung mit der heißen, polierten Walze, bis er getrocknet ist. Sowie er trocken ist, löst sich das Papier leicht von der polierten Walze und hat nun eine Oberfläche, die im wesentlichen ein Spiegelbild der polierten Walzenfläche darstellt. Ist die Walze auf Hochglanz poliert, so zeigt auch das auf ihr getrocknete, überzogene Papier einen äußerst hohen Glanz.

Die vorteilhafteste Weise, die Feuchtigkeit auf den Überzug zu bringen, ohne daß diese in das Papier eindringen kann, besteht darin, den zwischen der Papierbahn und der polierten Walze liegenden

reifwinkel ständig mit 'wäßriger Flüssigkeit gefüllt oder beflutet zu halten, wie dies beim Aufbringen von Streichmasseaufträgen auf laufende Papierbahnen an sich bekannt ist. Die Flüssigkeit kann direkt in diesen Winkel gespritzt werden, oder sie kann auf die Walzenfläche aufgetragen

werden, bevor diese mit der Papierfläche in Berührung kommt, oder durch beide Verfahren, und zwar in solcher Menge, daß der Greifwinkel stets gefüllt oder beflutet bleibt.

Bei manchen Überzügen genügt Wasser allein als Feuchtungsmittel; bei anderen Überzügen, die wasserbeständiger sind, wie z. B. solchen, die einen erheblichen Prozentsatz eines synthetischen Elastomers oder wasserfestes Kasein enthalten, ist es vorteilhaft, eine wäßrige Lösung eines Netzmittels und/oder eines Quellmittels od. dgl. zu verwenden. In solchen Fällen wird auch durch eine verdünnte Ammoniaklösung gute Wirkung erzielt.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, der auf das Papier gebrachten Überzugsmasse eine kleine Menge eines das Ankleben verhindernden Mittels zuzufügen, um das Lösen der trockenen Überzugsfläche von der polierten Walzenfläche zu fördern, nachdem sie auf dieser trocken geworden ist. Seife

ao und festes Polyäthylenglykol sind wirksame derartige Mittel. Wenn der trockene Überzug sich nur schwer von der polierten Walzenfläche trennt, so kann dies Trennen durch Zufügung einer kleinen Menge eines Antiklebemittels zur wäßrigen Flüssigkeit im Greif winkel erleichtert werden; eine Spur von Glykolmonolaurat oder Ammoniumstearat in der wäßrigen Flüssigkeit hat sich als sehr wirksam erwiesen.

Die besten Resultate werden bei Befolgung der nachfolgenden Vorschriften erhalten:

1. Die verwendete Papierbahn muß zum mindesten auf einer Seite einen Überzug aus einem Material haben, das einen hydrophilen Stoff enthält, vorzugsweise einen hydrophilen Klebstoff, der durch Absorption einer wäßrigen Flüssigkeit quellbar ist.

2. Der Überzug muß verdichtet werden, und die gröbsten Unregelmäßigkeiten der Ebenmäßigkeit der Oberfläche müssen beseitigt werden.

3. Die überzogene Papierbahn muß trocken, d. h. im wesentlichen lufttrocken sein, bevor wäßrige Flüssigkeit auf ihre Oberfläche erfindungsgemäß aufgebracht wird.

4. Das Auftragen der Feuchtigkeit auf die überzogene Oberfläche muß möglichst gleichzeitig mit dem Eintritt des befeuchteten Teiles in den Greifwinkel der Walzen erfolgen, damit die befeuchtete Oberfläche sich im Greifwinkel der Walzen befindet, wenn der hydrophile Bestandteil des Überzuges aufquillt.

5. Die Menge der aufgetragenen Flüssigkeit muß so beschränkt sein, daß das Quellen des hydrophilen Materials stattfindet, bevor ein nennenswerter Teil der wäßrigen Flüssigkeit in die Papierbahn eindringen kann, und daß nicht mehr wäßrige Flüssigkeit zugeführt wird, als der Überzug selbst absorbieren kann.

6. Der feuchte Überzug muß mit der polierten trocknenden Oberfläche der Walze in Berührung bleiben, bis er im wesentlichen trocken ist.

Normalerweise erscheint die durch das Kalandrieren verdichtete Oberfläche des mineralüberzogenen Papiers dem unbewaffneten Auge als einigermaßen eben. Unter dem Mikroskop erscheint die Oberfläche aber als aus einer Reihe nebeneinanderliegenden höheren, glänzenden und dazwischenliegenden niedrigeren und weniger glänzenden Flächenteilen zusammengesetzt zu sein.

Gewöhnlich sind unter dem Mikroskop auch ziemlich zahlreiche, und verhältnismäßig tiefe Einbuchtungen oder Schaumlöcher auf der Oberfläche zu sehen. Durch das Rollkalandern tritt eine erhebliche Verringerung der Dicke des ursprünglich aufgebrachten Überzugs ein sowie eine Verdichtung desselben, was durch engeres Zusammenschieben der einzelnen Teilchen des Mineralpigments geschieht, wodurch zwar nicht die Zahl, aber die Größe der Zwischenräume verringert wird; gleichzeitig wird der Höhenunterschied zwischen den hohen und niedrigen Stellen erheblich verringert; die Schaumlöcher haben aber eine solche Größe, daß selbst nach dem Rollkalandern kaum eine Veränderung ihres Aussehens zu bemerken ist.

Wenn ein solches stark satiniertes mineralüberzogenes Papier durch einen Greifwinkel geht, der mit wäßriger Flüssigkeit gefüllt oder mit dieser beflutet ist, so wird die den Greifwinkel passierende Menge wäßriger Flüssigkeit offensichtlich die Summe folgender Einzelmengen sein:

1. Die Menge, welche die zwischen der Papierfläche und der Walzenfläche befindlichen niedrigen Stellen ausfüllt;

2. die Menge, die in die Räume zwischen den Uberzugteilchen eindringt;

3. die Menge, die tatsächlich von dem im Überzug vorhandenen hydrophilen Material absorbiert wird und

4. die Menge, die die Papierbahn unter Umständen absorbiert.

Von diesen vier Mengen sind die dritte und vierte die weitaus wichtigsten in bezug auf ihren Einfluß auf die Qualität des erfindungsgemäßen Produktes. Wenn das mineralüberzogene Papier richtig satiniert worden ist, so ist die Gesamtmenge der absorbierten wäßrigen Flüssigkeit verhältnismäßig so gering, daß sie vom Überzug leicht aufgenommen werden kann, ohne in die darunterliegende Papierbahn einzudringen, vorausgesetzt, daß das Papier nicht schon feucht oder naß ist. Ist das Papier aber schon feucht, so wird es durch seine dochtartige Eigenschaft die wäßrige Flüssigkeit aus der Überzugsschicht abziehen, was ein schlechtes oder mangelhaftes Aussehen des Überzuges zur Folge hat. Andererseits wird von einem nicht verdichteten Überzug infolge seiner rauhen Oberfläche eine erhebliche Menge der wäßrigen Flüssigkeit erfaßt, die sich zwischen seiner Oberfläche und der Fläche der polierten Walze befindet, gegen die sie beim Passieren des Greifwinkels gepreßt wird, eine Menge, die größer sein kann als lao diejenige, die der Überzug selbst absorbieren kann. Sind ferner die Zwischenräume zwischen den Pigmentteilchen, z. B. durch Kalandrierung, teilweise noch nicht geschlossen worden, so bilden sie einen guten Durchlaß zu dem darunterliegenden Papier, in das die wäßrige Flüssigkeit leicht ein-

dringen kann; wenn die Papierbahn auf diese Weise einmal feucht geworden ist, so können die feuchten Fasern als Docht wirken, der die Flüssigkeit aus dem Überzug saugt. Dies kann eine Erklärung dafür sein, daß mit nichtkalanderten, mineralüberzogenen Papieren keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden.

Bei idealer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die überzogene Oberfläche ein

ίο Spiegelbild der polierten Fläche, gegen die sie gedrückt und dabei getrocknet wurde. Varianten, die den Grad bestimmen, bis zu dem dieses Ideal erreicht werden kann, sind erstens die Schnelligkeit, mit der das hydrophile Material oder der hydrophile Klebstoff quillt, und zweitens der im Greifwinkel ausgeübte Außendruck, der die Papierfläche gegen die polierte Trockenfläche drückt. Von diesen zwei Varianten ist die erste im allgemeinen die wichtigere, da anzunehmen ist, daß das Quellen des Überzuges, das im Greif winkel der Walzen eintritt, zum mindesten einen wichtigen Teil des Druckes liefert, der zum Formen der plastischen Oberfläche des Überzuges auf der polierten Fläche der Walze erforderlich ist. In manchen Fällen spielt die zweite Variante nur eine untergeordnete Rolle.

Die geeignetste polierte Fläche, gegen die das mineralüberzogene Papier bei der Ausführung der Erfindung gedrückt wird, ist eine Metalltrommel von genügender Größe mit einem Durchmesser von 180 cm und mehr, die innen geheizt und zweckmäßigerweise verchromt und poliert ist. Um das der Behandlung unterworfene überzogene Papier gegen die Trommel zu drücken, erweist sich eine mit Gummi überzogene Walze am geeignetsten, die weich genug ist, um einen im wesentlichen gleichmäßigen Druck über die ganze Breite des Bogens oder der Bahn auszuüben. Bei einer solchen Anordnung wird ein Greifwinkel von erheblicher Breite, d. h. von vorn nach hinten, gebildet, und der Druck im Greifwinkel, der leicht viele Kilogramm auf den Zentimeter der Papierbreite erreichen kann, wird kaum so groß sein wie der verhältnismäßig hohe Flächendruck, der gewöhnlich im Hochglanzkalander auftritt. Wird ein stark satiniertes, mineralüberzogenes Papier, das kein hydrophiles Material enthält und nicht im geringsten durch Aufbringung von Feuchtigkeit zum Quellen gebracht wird, nach vorliegendem Verfahren behandelt, so wird kein noch so hoher Druck einen nennenswerten Einfluß auf das Papier haben.

Wird aber das im Überzug vorhandene hydrophile Material durch Zuführung von wäßriger Feuchtigkeit gequollen, wenn auch nur zu einem geringen Grade, so wird der Überzug zu einem gewissen Grade plastisch gemacht und beim Pressen gegen die polierte Oberfläche der Walze entsprechend geformt. Hierbei ändert sich der Grad der Verformung der plastischen Fläche und damit der Grad des Glanzes im Verhältnis zu dem im Greifwinkel ausgeübten Druck. Der durch eine solche Behandlung erzielte Glanz ist erstaunlich hoch. Dieses Verfahren unterscheidet sich von der Kalandrierung dadurch, daß der die Oberfläche der Papierbahn formende Druck wenigstens teilweise durch das Quellen des hydrophilen Teils des verdichteten Überzugs bewirkt wird und daß der gegequollene oder plastisch gemachte Mineralüberzug fest an der Oberfläche der polierten Trommel haftet, bis er wieder trocken geworden ist. Durch diese Behandlung erhält das Papier einen viel höheren Glanz, als er selbst durch äußerst starke Satinierung erreicht werden könnte, während eine unansehnliche Färbung oder ein Schwarzwerden nicht verstärkt, sondern sogar vermindert werden kann.

Da der Überzug nur eine sehr kleine Wassermenge aufnehmen kann, ist das Problem des Trocknens viel weniger schwierig zu lösen. Es können verhältnismäßig hohe Schnelligkeiten selbst mit einer Trommel mit kleinem Durchmesser erreicht ' werden, so daß die Kosten der Vorrichtung verringert werden, da selbst kleine Trommeln viel kosten. Ferner kann, was noch wichtiger ist, wegen der sehr kleinen dabei verwendeten Wassermenge, die durch die Rückseite des Papiers entweichen muß, die Papierbahn umgedreht und die Rückseite dem gleichen Verfahren unterworfen werden, ohne daß der vorher auf der anderen Seite erzeugte Glanz dadurch nennenswert beeinträchtigt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es daher möglich, mineralüberzogenes Papier herzustellen, dessen beide Seiten genau das gleiche Aussehen mit hohem Glanz besitzen und keine sichtbaren Unregelmäßigkeiten zeigen, während es bei den bisher verwendeten Verfahren, wenn von der Steinglättung und dem Schleifverfahren abgesehen wird, schwierig, wenn nicht sogar unmöglich war, fabrikationsmäßig ein überzogenes Papier herzustellen, das einen einwandfreien Hochglanz auf beiden Seiten hat.

Der Grad, bis zu dem das hydrophile Material im Überzug aufquillt, kann sich über einen weiten Bereich erstrecken. Mit steigenden Quellgraden wird ein höherer Greifwinkeldruck immer weniger notwendig oder selbst wünschenswert. Selbst bei einem mittleren Quellgrad des hydrophilen Materials braucht nicht mehr Druck angewendet zu werden, als notwendig ist, die durch den Greifwinkel gehende Menge wäßriger Flüssigkeit auf den gewünschten Grad zu beschränken. Natürlich muß sichergestellt sein, daß die Überzugsfläche auf ihrer "° ganzen Breite mit der polierten Trommelfläche in Berührung gebracht wird.

Mit größer werdender Quellung wird die Überzugsfläche umgeformt und gegen die polierte Trommel gedrückt. Bei genügend starker Quellung kön- "5 nen selbst die Schaumlöcher und andere Mangel, die von Anfang an vorhanden waren, zum Verschwinden gebracht werden. Der Überzug wird sich nach dem Trocknen wahrscheinlich etwas ausgedehnt haben und daher etwas weniger verdichtet sein, obgleich die Veränderung sehr gering sein wird. Immerhin bewirkt diese geringe Abnahme der Dichte eine Verringerung oder Entfernung der Unansehnlichkeit oder Fleckigkeit, die als eine Folge der starken Satinierung zurückgeblieben sein kann. Gleichzeitig wird der Glanz verbessert, und

die Undurchsichtigkeit des Überzugs kann durch die Behandlung etwas erhöht werden. Die erfindungsgemäß hergestellte Überzugsfläche ist frei von querlaufenden, mikroskopisch feinen Schrammen, wie sie an der Oberfläche von steingeglätteten Papieren vorkommen, und von längsverlaufenden mikroskopisch feinen Schrammen, wie sie auf der Oberfläche von glanzgeschliffenem Papier erkennbar sind, die nach der obenerwähnten USA.-Patentschrift 2 349 704 hergestellt werden. Ferner zeigt das Produkt unter dem Mikroskop keine Umrisse von Fasern, wie sie gewöhnlich bei handelsüblichen Papieren mit Gußüberzug erkennbar sind, was zweifellos darauf zurückzuführen ist, daß das Papier selbst erfindungsgemäß nicht durch die wäßrige Flüssigkeit befeuchtet wird.

Da der Überzug des erfindungsgemäßen Produktes so stark zusammengepreßt und verdichtet ist, kann es mit normalen Druckfarben bedruckt werden, wie sie gewöhnlich zum Bedrucken von einfachen, satinierten, glänzenden, mineralüberzogenen Druckpapieren verwendet werden, so daß weder die Verwendung von besonderen transparenten Farben, wie sie für Gußüberzugpapiere erforderlich sind, noch eine besonders sorgfältige Behandlung seitens des Druckers nötig ist. Der verdichtete Papierüberzug gemäß vorliegender Erfindung absorbiert nicht solche Mengen der Trägersubstanz der gewöhnlichen Druckfarben in seine Zwischenräume, daß das auf der Oberfläche zurückgebliebene Pigment kreidig und stumpf erscheint. Die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Produkt alle Vorteile des Aussehens der Gußüberzugpapiere besitzt und auch noch leicht und zufriedenstellend mit normalen Druckfarben, wie Textdruck- und Plakatfarben, bedruckt werden kann, ist, vom Standpunkt des Druckers aus gesehen, von größter Bedeutung.

Ein weiterer großer Vorteil des verdichteten Produktes gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, daß es der Beschädigung durch Brechen des Überzugs während der Handhabung nicht stärker zugängig ist als andere handelsübliche, stark satinierte, mineralüberzogene Papiere. Das gemäß vorliegender Erfindung hergestellte Papier braucht daher in der Druckerei nicht mit besonderer Vorsicht gehandhabt und behandelt zu werden.

Das Quellen des bei der Herstellung des überzogenen Papiers verwendeten hydrophilen Überzugmaterials kann durch die Änderung eines oder beider von zwei Faktoren reguliert werden, nämlich der Zusammensetzung des Überzugmaterials selbst, oder derjenigen der verwendeten wäßrigen Flüssigkeit. Zum Beispiel können Änderungen bezüglich der besonderen Art und Menge des hydrophilen Überzugmaterials vorgenommen werden. Gewöhnlich wird das hydrophile Material ein Klebstoff sein, wie Kasein, Leim, Sojaprotein, Polyvinylalkohol, Stärke usw., oder Mischungen derselben. Statt dessen kann der hydrophile Bestandteil des Überzugs wenigstens teilweise aus einer anorganischen, hydrophilen Substanz, wie z. B. Bentonit, bestehen, obgleich die dann erzielte Farbe nicht so weiß wie gewünscht sein kann. Der Quellgrad des hydrophilen Materials wird auch davon abhängen, ob das überzogene Produkt wasserdicht oder unlöslich gemacht worden ist. Es ist z. B. allgemein üblich, hydrophile Klebstoffe durch Formaldehyd oder andere Aldehyde mehr oder weniger unlöslich zu machen. Durch eine solche Behandlung wird die Quelleigenschaft des Materials erheblich verringert.

Sollte sich herausstellen, daß ein Überzug durch Zufuhr von Wasser allein langsam quillt, so kann häufig durch eine wäßrige Ammoniaklösung eine viel wirksamere Quellung des Materials erreicht werden. Wenn andererseits ein besonders empfindliches Material, wie z. B. stark alkalisches Kasein, zu stark quillt oder zuviel Wasser aufnimmt, so wird etwas in der wäßrigen Befeuchtungsflüssigkeit gelöster Formaldehyd das Quellen auf den gewünschten Grad vermindern.

Wie schon erwähnt, dürfen Wasser oder wäßrige Flüssigkeit nicht in das Papier eingezogen werden, bevor das hydrophile Material Zeit hatte, gegen die polierte Fläche der Trockentrommel zu quellen. Durch geeignete Auswahl der zugefügten wäßrigen Flüssigkeit und Regulierung ihrer Menge sowie durch angemessene Verdichtung oder Kalandrierung des Überzuges ist es möglich, das Verfahren erfindungsgemäß durchzuführen, wenn das Papier selbst wenig oder keinen Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ausübt. Als zusätzliche vorsorgliche Maßnahme ist es gewöhnlich vorteilhaft, ein verhältnismäßig wenig absorbierendes oder stark geleimtes Papier zu verwenden, auf dem der Überzug angebracht wird. Ebenso ist es vorteilhaft, die Oberfläche des Papiers zu leimen, wahrscheinlich, weil durch dieses Verfahren diejenigen Fasern, die sonst über die Oberfläche des Papiers hinaus in den Überzug hineinragen würden, niedergelegt werden und damit nicht mehr als Dochte wirken können, die im weiteren Verlauf des Verfahrens Wasser absaugen würden.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vergehen gewöhnlich etwa 5 Sekunden zwisehen der Zuführung der wäßrigen Flüssigkeit auf die Überzugsfläche und der Entfernung des getrockneten Papierproduktes von der polierten Trockentrommel. Es ist daher klar, daß die Quellwirkung der wäßrigen Flüssigkeit auf das hydrophile Material im Überzug und das darauffolgende Heranbringen des Überzugs gegen die polierte Fläche der Trommel sehr schnell stattfinden muß und wahrscheinlich auch stattfindet, bevor viel von dem zugeführten Wasser verdunstet ist. Man muß sich vergegenwärtigen, daß das Verdunsten des Wassers in dem Augenblick beginnt, wo die feuchte Überzugsfläche mit der Oberfläche der Trockentrommel in Berührung kommt. Offensichtlich muß zur Erzielung einer schnellen Produktion die Trokkentrommel zur Beschleunigung der Verdunstung geheizt werden. Andererseits muß aber Sorge dafür getragen werden, daß sich keine Dampfblasen oder Schaum im Greifwinkel, oder in dessen unmittelbarer Nähe bilden, da solche Blasen den Kontakt der Überzugsfläche mit der Trommelfläche

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unterbrechen und die Entwicklung der gewünschten glänzenden Oberfläche an den betreffenden Stellen unterbinden würden. Trotzdem ist es möglich und auch praktisch, eine dampfgeheizte polierte Trommel für die Trocknung zu verwenden, vorausgesetzt, daß die Oberfläche der Trommel an einer Stelle unmittelbar vor dem Greifwinkel, an dem das überzogene Papier in Berührung mit der Trommelfläche kommt, auf eine erheblich unter

ίο der Dampftemperatur liegende Temperatur gekühlt wird. Beispielsweise kann eine Wasserlache durch einen Gummidamm einige Zentimeter vor dem Greif winkel gegen die Trommelfläche vorgesehen werden, wodurch die Oberflächentemperatür einer dampfgeheizten Trommel mit Leichtigkeit auf etwa 75° C reduziert werden kann. Bei einer solchen Temperatur der Kontaktstelle können sich natürlich keine Dampfblasen od. dgl. bilden. Augenscheinlich kann sich nur im ersten Moment

ao des Kontaktes Dampf in genügender Menge bilden und Schwierigkeiten verursachen, da die Temperatur der Trommel, während das Papier seinen Weg um die Trommel fortsetzt, auf wenigstens ioo° C oder höher steigen kann, ohne daß eine schädliche Wirkung dadurch eintritt.

Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die der Vollkommenheit am nächsten kommenden, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Oberflächen in denjenigen Fällen entstehen, in denen der hydrophile Überzug am schnellsten und in größtem Umfang quillt. In diesen Fällen ist es aber nicht wünschenswert, ein wesentliches Quellen eintreten zu lassen, bevor der Überzug gegen die trocknende Fläche gedrückt wird. Vorzugsweise wird daher die Menge wäßriger Flüssigkeit im Greifwinkel so klein wie möglich gehalten, wobei sie sich jedoch ununterbrochen über die gesamte Breite der Papierbahn erstrecken muß. Eine Flüssigkeitslache von etwa 6 bis 13 mm Tiefe ist vollkommen ausreichend und einer größeren Menge vorzuziehen. Die zulässige Tiefe hängt jedoch teilweise auch von der Geschwindigkeit ab, mit der das Papier durch den Greif winkel geht; in den meisten Fällen wird diese Geschwindigkeit wenigstens 30 m in der Minute und vorzugsweise das Mehrfache dieser Geschwindigkeit betragen. Es hat sich herausgestellt, daß es auch mit einer Trommel von nur 122 cm Durchmesser möglich ist, Betriebsgeschwindigkeiten von 45 m in der Minute zu er- reichen, und daß mit größeren Trommeln viel höhere Geschwindigkeiten möglich sind.

Veränderungen des Glanzes des Produktes können offenbar durch Änderungen der exakten Verfahrensbedingungen erreicht werden, wobei die günstigsten Bedingungen jeweils am besten durch Versuche festgestellt werden. Dessen ungeachtet werden in fast allen Fällen ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, selbst wenn kein Versuch gemacht wird, die absolut günstigsten Bedingungen zu erreichen. Die Spiegelglanzwerte der erfindungsgemäß hergestellten Papiere können mit einem Scott-Aminco-Goniophotometer gemessen werden. Dieses Goniophotometer wird von der American Instrument Company, Silver Springs, Md, U.S.A., hergestellt und ist als Scott-Aminco-Goniophotometer bekannt. Bei der Durchführung von Tests wurden die Proben durch einen Lichtstrahl beleuchtet, der in einem Winkel von 70⁰ zur Normalen der Probefläche lag, und das reflektierte Licht wurde ebenfalls bei einem Winkel von 70⁰ zur Normalen der Papierfläche gemessen, aber an der entgegengesetzten Seite der Normalen, so daß, wenn die Beleuchtung bei +70° lag, das reflektierte Licht bei — 70⁰ zur Normalen lag. Das reflektierte Licht wurde durch eine Linse und dann durch einen im Brennpunkt der Linse liegenden Schlitz geführt. Der Schlitz erstreckte sich über einen Winkel von i° 38' in der Ebene des Lichtstrahls und einen Winkel von 5⁰ 2' quer zu der Strahlebene, wobei die Winkel vom optischen Mittelpunkt der Linse gemessen sind. Die so für den Spiegelglanz erhaltenen Zahlenwerte sind Prozentsätze des von einer auf Hochglanz polierten, flachen, schwarzen Glasplatte reflektierten Lichtes.

Derartige Messungen, die an einem gewöhnliehen, stark satinierten, mit Glanzüberzug versehenen Druckpapier ausgeführt werden, das zur Zeit als Glanzdruckpapier erster Qualität im Handel ist, ergeben gewöhnlich Spiegelglanzwerte zwischen 10 und 15. Durch besonders starkes Satinieren können Papiere mit Spiegelglanzwerten von etwa 20 erzielt werden. Soweit bekannt ist, erreichen stark satinierte Überzugspapiere niemals einen Spiegelglanzwert von 25. Andererseits hat das Produkt gemäß vorliegender Erfindung einen Spiegelglanzwert nach obiger Messung von wenigstens 30 und vorzugsweise von 35 und darüber. Die meisten Probestücke haben Spiegelglanzwerte von 35 bis 60, es werden aber auch häufig Spiegelglanzwerte von über 60 erreicht. Es hat sich aber herausgestellt, daß es keinen Zweck hat, über eine gewisse Grenze hinaus die Spiegelglanzwerte zu erhöhen, da ein Papier mit einem Spiegelglanzwert von 40 ein so ausgezeichnetes Aussehen hat, daß der Verbraucher eine weitere Verbesserung im Aussehen oder in den Druckeigenschaften kaum erkennen kann.

Die Verbesserung der Druckeigenschaften können durch Prüfungen auf »Affinität zur Druckfarbe« und »Trocknungszeit der Druckfarbe«, wie sie in der USA.-Patentschrift 2395992 beschrieben sind, quantitativ bestimmt werden. Kurz gesagt ist die »Trocknungszeit« der Druckfarbe diejenige Zeit in Sekunden, die zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Papier mit einer normalen Druckfarbe bedruckt wird, und dem Zeitpunkt, an dem die aufgebrachte Druckfarbe ihr nasses Aussehen verloren hat, verstreicht. Sie zeigt die Aufnahmefähigkeit eines Papiers für Druckerschwärze zuverlässig an. Trocknungszeiten von iao Druckfarben von nicht mehr als 40 Sekunden werden im allgemeinen als ausgezeichnete Aufnahmefähigkeit angesehen. Die Produkte gemäß vorliegender Erfindung zeigen meist eine Trocknungszeit, die erheblich unter 40 Sekunden liegt. Papiere 1*5 mit Glanzüberzügen, die durch Steinglättung oder

Schleifen nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 349 704 hergestellt werden, haben ausnahmslos eine beträchtlich über 40 Sekunden liegende Trocknungszeit, so daß sie viel schwieriger einwandfrei zu bedrucken sind als Papiere gemäß vorliegender Erfindung. Die erfindungsgemäßen Produkte sind auch, wie schon erwähnt, frei von den charakteristischen, auf steingeglätteten und geschliffenen Papieren auftretenden Schrammen.

Übliche Mineralüberzüge können meist nach dem Verfahren vorliegender Erfindung behandelt werden, vorausgesetzt, daß sie einen hydrophilen, in Wasser quellenden Bestandteil haben, der nicht zu wasserbeständig ist. Gebräuchliche, zur Verwendung für die erfindungsgemäß zu behandelnden Überzüge geeignete Pigmentstoffe und mineralische Füllstoffe sind z. B. Ton, Kalziumkarbonat, Blanc fixe, Talk, Titandioxyd, Ocker, Eisenoxyd, Ultramarin, Farblacke, Tone u. dgl. Die Erfindung wird an den folgenden Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Eine Überzugmasse wurde aus folgenden Teilen hergestellt:

Trockengewichtsteile

Feiner Ton 7°

Feines Kalziumkarbonat 30

Kasein (in Ammoniak gelöst) 15

Wasser bis zur Erreichung eines
Feststoffgehaltes von 45%

Diese Mischung wurde auf eine Seite einer Papierbahn mit einem Gewicht von 25 kg pro Ries gebracht, dessen Oberfläche mit einer Stärkelösung geleimt worden war. Die Überzugmasse wurde in einer Menge von 6,8 kg Trockengewicht pro Ries (1 Ries gleich 500 Bogen einer Größe von 63,5-96,5 cm) aufgebracht. Die überzogene Papierbahn wurde getrocknet und auf einen Durchschnittsglanz satiniert. Die satinierte Oberfläche wurde dann in den Greifwinkel einer geheizten, verchromten Trommel geführt, wobei der Greifwinkel mit Wasser versehen wurde. Das Papier wurde nach seiner Trocknung von der Trommel entfernt. Es hatte einen Spiegelglanzwert von 47.

Beispiel 2

Eine Überzugmasse wurde aus folgenden Teilen hergestellt:

Trockengewichtsteile

Feinkörniger englischer Ton 30

Feinkörniger Georgia-Ton 35

Feinkörniges Kalziumkarbonat .... 35

Kasein (gelöst durch Na₄P₂O₇) .... 15
Wasser bis zur Erreichung eines

Feststoffgehaltes von 45%

Die Mischung wurde auf eine Seite einer oberflächengeleimten Papierbahn von 61 kg Gewicht pro Ries in einer Menge von 7,26 kg Trockengewicht pro Ries aufgetragen und auf einen normalen Glanz satiniert. Die satinierte Oberfläche wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 40 m in der Minute in den Greifwinkel einer dampfgeheizten polierten verchromten Trommel mit 122 cm Durchmesser geführt, wobei dem Greif- _ winkel eine o,4°/oige wäßrige Formaldehydlösung zugeführt wurde, die darin auf einer Tiefe von etwa 13 mm gehalten wurde. Der am Greifwinkel liegende Teil der Trommelfläche hatte eine Temperatur von etwa 82⁰ C. Das Papier wurde nach seiner Trocknung von der Trommel genommen; sein Spiegelglanzwert war 50,4.

Beispiel 3

Eine Überzugmasse wurde aus folgenden Teilen hergestellt:

Trockengewiditsteile

Feiner Ton 60

Feines Kalziumkarbonat 40

Stärke (durch Enzym umgewandelt) 16

Kasein (in Ammoniak gelöst) 4

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat

(in Latex-Form) 4

Wasser bis zur Erreichung eines Feststoffgehaltes von 46%

Diese Überzugmischung wurde in einer Menge von 6,8 kg Trockengewicht pro Ries auf eine Seite einer Papierbahn mit einem Gewicht von 25 kg pro Ries gebracht. Die überzogene Bahn wurde getrocknet und auf einen guten Glanz satiniert. Die satinierte Oberfläche wurde dann in den Greifwinkel einer geheizten, verchromten Trommel geführt, während der Greifwinkel mit einer o,6°/o Ammoniak enthaltenden wäßrigen Lösung versehen wurde. Das Papier wurde nach seiner Trocknung von der Trommel genommen und hatte einen hohen Glanz und ein ansprechendes Aussehen. Sein Spiegelglanzwert lag über 35.

Beispiel 4

Eine Überzugmasse wurde aus folgenden Teilen hergestellt:

Trockengewiditsteile

Feiner Ton 55

Feines Kalziumkarbonat 35

Bentonit 10

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat

(in Latex-Form) 20

Wasser bis zur Erreichung eines Feststoffgehaltes von 50%

Diese Masse wurde in einer Menge von 8,16 kg Trockengewicht pro Ries auf eine Seite einer oberflächengeleimten Papierbahn mit einem Gewicht von 27,2 kg pro Ries gebracht. Die überzogene Papierbahn wurde getrocknet und satiniert. Die

satinierte Oberfläche wurde dann in den Greifwinkel einer geheizten, polierten und verchromten Trommel geführt, wobei der Greifwinkel mit Wasser beflutet gehalten wurde. Das Papier wurde nach seiner Trocknung von der Trommel entfernt und hatte einen Spiegelglanzwert von über 30.

Beispiel S
10

Eine Überzugmasse wurde aus folgenden Teilen hergestellt:

Trockengewichtsteile

Feiner Ton 65

Feines Kalziumkarbonat 35

Kasein (in Ammoniak gelöst) 16

Wasser bis zur Erreichung eines
Feststoffgehaltes von 42%

Diese Überzugmasse wurde auf beide Seiten einer oberflächengeleimten Papierbahn mit einem Gewicht von etwa 30,8 kg pro Ries aufgebracht, wobei die Masse in einer Menge von 7,26 kg Trockengewicht pro Papierseite verwendet wurde. Das Papier wurde getrocknet und beide Seiten satiniert. Die satinierte Bahn wurde dann in den Greifwinkel einer geheizten, polierten und verchromten Trommel gedrückt, während der Greifwinkel mit einer wäßrigen Flüssigkeit beflutet gehalten wurde, in der 1,0% Ammoniak und 0,25% stearinsaures Ammoniak gelöst war. Die Bahn wurde in Berührung mit der polierten Trommel getrocknet und dann abgenommen. Dann wurde sie umgedreht und wieder in den Greifwinkel geführt und mit der anderen Überzugsseite in Berührung mit der geheizten polierten, verchromten Trommel gebracht, während der Greifwinkel mit einer 0,8% Ammoniak, 0,4% Hexamethylentetramin und 0,25 % stearinsaures Ammoniak enthaltenden wäßrigen Lösung beflutet gehalten wurde. Die Bahn wurde auf der Trommel getrocknet und dann abgenommen. Der Spiegelglanzwert der zuerst behandelten Seite war 40 und der der anderen

Die Erfinder halten sich für die ersten, die feststellten, daß ein hervorragender Hochglanz auf einer stark satinierten Papierbahn mit Überzug erzeugt werden kann, und zwar durch eine Feuchtung des verdichteten Überzugs, die hinreichend groß ist, um den hydrophilen Bestandteil des Überzugs zum Quellen zu bringen, und durch Behandlung der befeuchteten Fläche in Berührung mit der hochpolierten Oberfläche einer geheizten Trommel unter einem Druck, der in der Hauptsache, wenn nicht ganz, durch das Quellen des hydrophilen Bestandteils während des Durchganges zwischen einer polierten Walze und einer entsprechenden Druckwalze erzeugt wird, und daß hierdurch eine Papierbahn hergestellt werden kann, die an einer oder beiden Seiten einen verdichteten mineralischen Überzug von einer Dichtigkeit besitzt, die mit der eines üblichen stark satinierten Mineralüberzugs verglichen werden kann, aber einen Spiegelglanzwert von mindestens 30, vorzugsweise wenigstens 35, gemessen mit einem Scott-Aminco-Goniophotometer, hat und daß die Überzugsfläche ohne Schwierigkeit nach dem gleichen Verfahren und mit den gleichen Druckfarben bedruckt werden kann, wie sie gewöhnlich für das Bedrucken von stark satiniertem Papier mit Mineralbelag verwendet wird. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erklärt:

Fig. ι zeigt einen stark vergrößerten Querschnitt durch ein Papier mit Überzug vor der Satinierung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt desselben Papiers nach der Satinierung;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt desselben Papiers nach Durchführung des glanzerhöhenden Verfahrens ;

Fig. 4 zeigt eine Anlage zur Ausführung der Erfindung.

In Fig. ι ist 1 die Papierbahn und 2 der Überzug, der aus den Pigmentteilchen 3 und dem Klebstoff 4 besteht. Die Porosität des Papiers und des Überzugs kann nicht gezeigt werden, doch sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, das Papier und der Überzug unter Verminderung des Porositätsgrades verdichtet worden. Die Zahl und Größe der Pigmentteilchen hat sich nicht verringert, sondern letztere sind nur näher aneinandergerückt worden. Wie ferner ersichtlich, ist die Oberfläche des Überzugs des satinierten Papiers in Fig. 2 ebener als in Fig. i. In Fig. 3 wird der Überzug gezeigt, wie er nach der Glanzerzeugungsbehandlung leicht gequollen ist und sich dabei ausgedehnt hat und wie seine Oberfläche noch weiter geglättet und geebnet worden ist.

Die Zeichnungen Fig. 1 bis 3 sollen keine genaue Wiedergabe der Struktur des Papiers darstellen, sondern nur zeigen, wie sich die Erfinder die Wirkungen des Satinierens und der Glanzbehandlung auf die Papierbahn und den Überzug vorstellen.

In Fig. 4 ist 5 eine Abwickelrolle für die Papierbahn, 6 eine normale Auftragsvorrichtung mit Schaber, 7 ein Trockner, 8 ein Satinierkalander, 9 eine Kontakttrommel mit hochpolierter, verchromter Oberfläche, 10 eine Andrückwalze, 11 eine Aufwickelrolle und 12 die Papierbahn. Die Bewegung der Papierbahn durch die Vorrichtung von der Abwickelrolle 5 zur Aufwickelrolle 11 ist durch Pfeile bezeichnet. Die Flüssigkeitslache für die Feuchtung im Greifwinkel zwischen der Trommel und der Andrückwalze ist bei 13 gezeigt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung von hochglänzendem Streichpapier, gemäß dem die ein mineralisches Pigment sowie ein hydrophiles Bindemittel enthaltende Streichmasse auf die Papierbahn aufgetragen, getrocknet, mit von Streichmasse freier Flüssigkeit wiederangefeuchtet und in Druckkontakt mit einer hochpolierten Fläche erneut getrocknet wird, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß das mit der Streichmasse überzogene und getrocknete Papier vor dem Wiederanfeuchten durch Kalandrieren verdichtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederanfeuchten des Überzugs in dem Augenblick vorgenommen wird, in dem die Papierbahn in den durch die hochpolierte Fläche und die sie ihr zuführende Druckwalze gebildeten Walzenspalt einläuft.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 561688; USA.-Patentschriften Nr. 1 719 166, 2214565, 2316202, 2360919.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 309 635/14 7.63