EP0137479B1

EP0137479B1 - Papierträger

Info

Publication number: EP0137479B1
Application number: EP19840112019
Authority: EP
Inventors: Henner Drum
Original assignee: Hoffmann & Engelmann AG
Current assignee: Hoffmann & Engelmann AG
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1984-10-06
Publication date: 1989-04-26
Also published as: EP0137479A3; EP0137479A2; DE3337023A1; US4608295A; JPS6097899A; DE3477903D1

Description

Die Erfindung betrifft einen zur einseitigen Aufnahme von Druck- und/oder Lackschichten geeigneten Papierträger. Der Papierträger ist insbesondere geeignet, Abzieh- oder Abschiebebilder aufzunehmen.
Abzieh- oder Abschiebebilder, welche für die Dekoration von Gegenständen aus Keramik, Porzellan, Glas; Email, Metall oder Kunststoff verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus einem Träger aus wasserdurchlässigem Papier mit Sperr- und Trennschicht, auf dem ein ablösbarer, zusammenhaltender Film aufgebracht ist aus einer das Dekorbild enthaltenden, abdeckenden Lackmaske. Zur Fiimbiidung werden in der Regel Harze aus Acrylat- und/oder Methacrylatpolymerisaten eingesetzt. Die Lackmaske dient auch zur Versteifung der mehr oder weniger starken Farbauflagen des Dekorbildes, so daß es leicht auf den zu dekorierenden Gegenstand übertragen werden kann. Lacke aus Acrylat- und/oder Methacrylatpolymerisaten verwendet man bevorzugt in solchen Fällen, in denen ein späteres Einbrennen des übertragenen Abzieh- oder Abschiebebildes erfolgt, da diese sich beim Brennen schnell zersetzen und keinen flüssigen Zustand durchlaufen. Hierdurch wird ein Verändern oder Zerfallen des Dekorbildes vermieden.
Es hat sich nun gezeigt, daß eine Lackmaske aus den beschriebenen Harzen auf dem Papierträger, ' besonders dann, wenn die Lackmaske eine relativ dicke, reliefartige Farbauflage abzudecken hat, z. B. bei Druckbeanspruchung, zum unerwünschten Kleben neigt. Dieses flächenhafte oder, im Falle von wenigen Auflagestellen, fast punktweise Ankleben der Lackmaske an der jeweiligen Rückseite des darüberliegenden, gestapelten Bogens wird sowohl durch das Eigengewicht als auch durch Temperatur und Luftfeuchtigkeit zurückgehaltene Lösungsmittelreste oder Weichmacherzusätze verursacht.
Um das Zusammenkleben der bedruckten und/oder lackierten Bögen zu vermeiden, hat man bereits zwischen die einzelnen Bögen gewachstes Seidenpapier gelegt. Man hat auch schon versucht, durch Überziehen der Druck- und/oder Lackschicht mit wachsartigen Produkten die nachteilige Haftung an den benachbarten Bögen zu vermeiden. Hier ergibt sich aber der Nachteil, daß jeder einzelne Bogen nachbeschichtet werden muß. Außerdem konnte man hierdurch die Klebewirkung nicht völlig aufheben. Auch die Methode der Seidenpapierzwischenlage, welche brauchbare Bilder auch nach längerer Lagerung liefert, ist sehr aufwendig und erfordert mehrere zusätzliche Arbeitsgänge, etwa exaktes Einlegen und Entfernen des Seidenpapiers, das dann nicht mehr gebraucht wird. Hierzu kommt, daß die Bögen vor der Verarbeitung den Dekorbildern entsprechend aufgeteilt werden müssen, und daß Abziehbilder, die überzählig sind, ohne Seidenpapierzwischenschichf wieder gelagert werden müssen. Diese sind, wenn sie später zum Einsatz gelangen sollen, meistens zusammengeklebt und unbrauchbar.
Es ist auch bekannt (DE-OS 2551 860. entsprechend US-PS 4 049 860), einen Papierträger für Abziehbilder rückseitig mit einer wasserdurchlässigen, Polysiloxan und Polyalkylenglykolwachs enthaltenden Abdeckschicht zu versehen. Nachteilig hieran ist jedoch, daß durch die Abdeckschicht die Penetrationsgeschwindigkeit für Wasser verlangsamt wird, wodurch sich die Freigabe des Dekorbildes durch die in Lösung gehende Trennschicht verzögert. Dies ist besonders dann von Nachteil, wenn der Bildübertragungsprozeß automatisiert ist, wobei die Kontaktzeit des Abzieh- oder Abschiebebildes mit Wasser und die Verweilzeit vor der Bildübertragung im vorgegebenen Zeittakt ablaufen müssen. Durch diese Abdeckschicht kann auch die Gleitwirkung der Papierrückseite derart erhöht werden, daß es, vor allem in Siebdruckmaschinen, zu Transportproblemen kommen kann. Hier werden die Bögen nach der Druckstation freiliegend auf Transportbändern in einem ansteigenden Winkel dem Trockner zugeführt. Durch die verringerte Haftung können sie dann unkontrolliert auf den Bändern rutschen und so nachteilige Maschinenstops verursachen.
Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Papierträger zur einseitigen Aufnahme von Druck-und/oder Lackschichten zu schaffen, der rückseitig eine befriedigende Oleophobie gegenüber den Druck- und/oder Lackschichten des nächsten Bogens im Stapel aufweist, wodurch das Kleben verhindert wird, eine gute Haftung gegenüber Verarbeitungsunterlagen aufweist, bei möglichst unverminderter Wassersaugfähigkeit des Papiers.
Diese Aufgabe wird durch einen Papierträger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er ein Papier umfaßt, das frei von Aluminiumionen ist und das rückseitig einen Deckstrich aus Fluoralkylphosphat besitzt. In bevorzugter Ausführung ist der Papierträger frei von Aluminiumsulfat und rückseitig mit einem Deckstrich aus Perfluoralkylphosphat versehen.
Hierdurch wird erreicht, daß der Papierträger rückseitig so ausgestattet ist, daß er eine Wasserpenetrationsgeschwindigkeit besitzt, die der von unbehandeltem Papier nahezu gleichkommt, wobei er jedoch gleichzeitig durch den erfindungsgemäßen Deckstrich eine Steigerung der oleophoben Eigenschaft erfahren hat, die das Zusammenkleben der mit dem Papierträger hergestellten Abzieh- oder Abschiebebilder im Stapel verhindert. Insgesamt wird hierdurch eine gute Lagerfähigkeit erzielt und das Arbeiten in automatisch arbeitenden Maschinen ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Papierträger ist in der beigefügten Figur schematisch dargestellt. Hier bedeutet die Position 1 den Papierträger, der mit einer Sperrschicht 2 und einer Trennschicht 3 versehen ist, auf die die nicht gezeigten Druck- und/oder Lackschichten für die das Dekorbild enthaltende Lackmaske aufgebracht werden können. Mit Position 4 ist der erfindungsgemäße rückseitige Deckstrich angedeutet.
Erfindungsgemäß ist der Papierträger 1 aluminiumionenfrei. Dies kann man dadurch erzielen, daß man ein Papier verwendet, das frei von Aluminiumionen ist, wie dies durch Alaun auftritt, was bevorzugt ist. Im Falle, daß der Papierträger doch Aluminiumionen enthalten sollte, muß dafür gesorgt werden, daß die Aluminiumionen durch Komplexbildung, wie zum Beispiel Chelatbildung, so gebunden sind, daß sie bei der Wässerung nicht in Reaktion treten können.
Es hat sich gezeigt, daß Alaunmengen von nur etwa 0,1 %, bezogen auf absolut trockene Faser, die Saugfähigkeit des Papiers erheblich beeinflussen, ohne daß die Oleophobie des Papiers stärker ausgeprägt ist. Erfindungsgemäß muß auch darauf geachtet werden, daß nicht über das Betriebswasser mit Restalaungehalt geringe Mengen eindringen können oder Alaun durch anteiligen Einsatz von alaunhaltigem Ausschuß eingebracht werden.
Als Fluoralkylphosphate können die im Handel erhältlichen Produkte wie SCOTCHBAN^R der 3M, USA, oder ZONYL^R der du Pont, USA, eingesetzt werden. Sie stellen fluorierte Alkylester der Orthophosphorsäure bzw. von Alkaliphosphaten dar. Bevorzugt werden Perfluoralkylphosphatester, wie perfluorierte Mono- oder Dialkylphosphatester, eingesetzt.
Der Deckstrich wird aus wäßriger Lösung auf die Papierträgerrückseite aufgebracht. Hierbei sind, in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit der Papierträgerbahn Lösungen des Fluoralkylphosphats in Konzentrationen von unter 2, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent, geeignet. In getrocknetem Zustand beträgt der Deckstrichauftrag etwa 0,05 bis etwa 0,5 g/m². Als Lösungsmittel dienen Gemische aus Wasser und Alkohol, insbesondere Isopropanol, in Verhältnissen zwischen 1 : 9 und 9 : 1. Vorzugsweise werden Gemische mit bis zu 25 Gewichtsprozent Isopropanol verwendet.
Es hat sich gezeigt, daß das Aufbringen der wäßrigen Lösung vorteilhaft verbessert wird, wenn man die Präparationslösung etwas verdickt, um das Eindringen der Fluoralkylphosphate in den saugfähigen Papierträger zu mindern. Als Verdickungsmittel geeignet sind Alginate, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Gummen oder andere hochmolekulare Substanzen, die eine starke Verdickerwirkung haben. Vorzugsweise werden als Verdickungsmittel Carboxyvinylpolymerisate, etwa Polyacrylate, eingesetzt. Hierdurch kann man die Konzentration an erfindungsgemäßem Fluoralkylphosphat auf unter 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise auf 0,3 Gewichtsprozent, verringern, ohne die Wirkung zu beeinträchtigen. Das Verdickungsmittel wird in Konzentrationen um 0,05 bis 0,2, vorzugsweise von 0,08 bis 0,1 Gewichtsprozent, eingesetzt.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Papierträgers erfolgt in üblicher Weise, zum Beispiel auf einem Blattbildner mit einer Flächenmasse von 100 bis 200 g/m². Der Faserbrei ist frei von Aluminiumsulfat und kann als Füllstoff, neben geeigneter Stärke, noch Kaolin enthalten. Der so hergestellte und getrocknete Papierträger wird vorderseitig mit einer Sperrschicht 2 versehen, die das Eindringen der folgenden, wasserlöslichen Trennschicht 3 in den Papierträger verhindert. Als Sperrschicht, die die Oberfläche des Papierträgers 1 weniger porös macht, dient eine Oberflächenleimung oder ein verschließbarer Aufstrich aus Stärke, Kasein, Leim, Alkalimetallsilikat, Wasserglas usw. mit oder ohne Tonfüllstoff. Das Material für die Trennschicht 3 wird ausgewählt aus wasserlöslichen Mono-, Oligo- oder Polysacchariden. In üblicher Weise wird Dextrin hierfür verwendet. Es können aber auch Polymere, wie Polyglykole oder Polyvinylalkohole allein oder in Mischung die Trennschicht bilden.
Nach jeweiligem Aufbringen und Trocknen der Schichten 2 und 3 trägt man auf die Papierträgerrückseite, zum Beispiel mittels Rakel, Drahtrakel oder Rasterwalze, die Lösung des Fluoralkylphosphats, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Verdickungsmittel, auf und trocknet. Das Trocknen kann hier im Bereich zwischen Raumtemperatur und 150 °C erfolgen, zum Beispiel maschinell in einem Heißluftkanal. Eine unterschiedliche Wirkung des rückseitigen Deckstriches in Abhängigkeit von den Trocknungsbedingungen konnte bei den erfindungsgemäßen Papierträgern nicht festgestellt werden.
Auf die Trennschicht 3 können dann in üblicher Weise die Druck- und/oder Lackschichten aufgebracht werden.
Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.
A) Auf einem Blattbildner wurden Papierbögen mit einer Flächenmasse von 150 g/m² gebildet, wobei unter Verwendung von Leitungswasser (Stadtwasser) folgende Abstufungen von Alaun, bezogen auf das Gewicht an lufttrockener Faser, zugesetzt wurden.

. Probe 1 besaß keinen erfindungsgemäßen Deckstrich, Probe 6 entsprach einem Papierträger gemäß DE-OS 2 551 860 mit einem Deckstrich aus Polysiloxan und Polyalkylenglykolwachs.

Die Proben 2 bis 5 wurden mittels Drahtrakel mit 0,2 mm Drahtstärke durch Handbeschichtung mit einer 2 %igen Lösung von Perfluoralkylphosphat in einem Gemisch von 10 % Isopropanol enthaltendem Wasser beschichtet und im Trockenschrank bei 100 °C über eine Minute getrocknet.
Bei Probe 7 wurde eine nur 0,3 %ige Perfluoralkylphosphatlösung aufgetragen, die mit 0,1 % Polyacrylsäure verdickt worden war. Beschichtet wurde in diesem Fall mit einer 40er Rasterwalze. Obwohl durch geringere Konzentration und geringeren Naßauftrag erheblich weniger Wirksubstanz aufgebracht wurde, unterscheiden sich die Prüfergebnisse nicht von denen der Probe 2. Demnach bewirkt das Verdickungsmittel aufgrund seines rheologischen Verhaltens (hohe Fließgrenze) eine Verbesserung der Retention des Perfluoralkylphosphats, was bei dem hochsaugfähigen Papierträger von besonderer Bedeutung ist.
Auf den getrockneten Deckstrich wurde anschließend ein Wassertropfen aufgebracht, dessen Rest nach 1 Minute Einwirkzeit mit Hilfe eines Baumwoll-Lappens abgetupft wurde. Die jeweilige Tropfenausbreitung wurde ausgemessen und ist als Tropfendurchmesser in der Tabelle 1 enthalten.
Probe 1 gibt dabei das normale Saugverhalten des aluminiumionenfreien Papiers wieder. Proben 2 und 7 geben das Ergebnis bei dem erfindungsgemäßen Deckstrich an, während Proben 3 bis 5 die Einwirkung von Aluminiumionen auf das Saugverhalten anzeigen. Die Angabe von 3 mm Tropfendurchmesser entspricht dabei praktisch der Größe des aufgebrachten Tropfens, d. h. die Proben sind bedingt wasserabweisend und besitzen kaum Saugfähigkeit. Der Bogen nach Probe 6 mit einer rückseitigen Polysiloxan/Polyalkylenglykol-Abdeckschicht erreicht einen Durchmesser von 5 mm, was verbesserte Saugfähigkeit gegenüber Proben 3 bis 5 andeutet.
B) Um das Verhalten des erfindungsgemäßen Papierträgers gegenüber Ölbestandteilen zu testen, wird wie folgt verfahren :

Es wurden Papierbögen nach Proben 1 (I), 6 (11), 2 (111) und 7 (IV) des Beispiels A mit einem Klarlack beschichtet und getrocknet, der auch sonst für Druck- und/oder Lackschichten zur Herstellung von Abziehbildern verwendet wird und ein Copolymerisat von Acrylaten und Methacrylaten darstellt. Es wurde dabei das Durchschlagen des Lackes in den Papierträger festgestellt..

Dieser Test entspricht erheblich verschärften Bedingungen der Praxis, da die Bögen gestapelt, mit Lackschicht und rückseitigem Deckstrich, nur abschnitts- oder punktweise in Kontakt sind und in getrennten Schichten vorliegen, nicht aber wie hier aufeinandergeschichtet sind. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.
Hieraus erkennt man eine ausgezeichnete Sperrwirkung (Oleophobie) des erfindungsgemäßen rückseitigen Deckstriches für den Papierträger (Proben III und IV).
C) Eine weitere Kontrolle der Oleophobie des erfindungsgemäßen Deckstriches kann dadurch erfolgen, daß man Papierbögen nach Beispiel B mit organischen Lösungen mit definierter, unterschiedlicher Oberflächenspannung behandelt und das Eindringen der Lackbestandteile in die erfindungsgemäß präparierte bzw. nicht präparierte Rückseite des Papierträgers überprüft (Kit-Test, TAPPI Useful Method 557). Es handelt sich um Lösungen von Ricinusöl in unterschiedlichen Toluol/Heptan-Gemischen mit Abstufungen von 1 bis 12, bei Oberflächenspannungen zwischen 34,5 und 22,0 mN/m.
Auch hieraus geht hervor, wie aus Tabelle ersichtlich, daß die Proben III und IV mit dem erfindungsgemäßen Deckstrich gegenüber Ölbestandteilen die weitaus beste Eindringbeständigkeit aufweisen. Die Probe II zeigt nur ein gering verbessertes Verhalten gegenüber unbehandeltem Papier.
In Praxisausprüfung wurden im Siebdruck bebilderte Bögen mit darüberliegender Lackmaske eine Woche gelagert.
Die Stapel wurden zusätzlich mit 225 p/cm² belastet.
Die erfindungsgemäß behandelten Bögen 111 und IV aus Tabelle3 verklebten nicht, während unbehandelte Bögen derart verblockt waren, daß sich beim Trennversuch der Papierträger spaltete.

Claims

1. Papierträger zur einseitigen Aufnahme von Druck- und/oder Lackschichten, insbesondere zur Aufnahme von Abzieh- oder Abschiebebildern, dadurch gekennzeichnet,-daß er Papier umfaßt, das frei von Aluminiumionen ist und das rückseitig einen Deckstrich aus Fluoralkylphosphat besitzt.

2. Papierträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er frei von Aluminiumsulfat ist und rückseitig mit einem Deckstrich aus Perfluoralkylphosphat versehen ist.

3. Papierträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Komplexbildung frei von Aluminiumionen ist.

4. Papierträger nach Ansprüchen 1 bis_'3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckstrich zusätzlich ein Verdickungsmittel enthält.

5. Papierträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein Carboxyvinylpolymerisat ist.

6. Papierträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein Polyacrylat ist.