EP0910699B1 - Verfahren zur verbesserung von druckpapieren - Google Patents

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EP0910699B1
EP0910699B1 EP97932781A EP97932781A EP0910699B1 EP 0910699 B1 EP0910699 B1 EP 0910699B1 EP 97932781 A EP97932781 A EP 97932781A EP 97932781 A EP97932781 A EP 97932781A EP 0910699 B1 EP0910699 B1 EP 0910699B1
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additional
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Definitions

  • the invention relates to a method for Improvement of gravure and offset printability of coated and uncoated printing papers by increasing the proportion of filler in these Papers on the top and bottom or in the Outer layers of the paper web by using Retention agents.
  • SC and LWC roll printing papers For use in large print runs, the State of the art so-called SC and LWC roll printing papers used that the increased Pressure loss requirements. Under SC papers there are roll printing papers understood that up to 35% mineral Contain filler and by post-treatment in a super calender with high gloss and smoothness exhibit.
  • SC stands for "Supercalendered”.
  • LWC papers are understood Roll paper that weighs up to 15% contain mineral filler and inside or outside on both sides of the paper machine a pigmented surface coating, the Dash, are provided. These printing papers will be after painting also with one Supercalender for high gloss and Treated smoothness.
  • the abbreviation LWC stands here for "light weight coated”.
  • SC and LWC printing papers were initially on so-called Fourdrinier paper machines manufactured. These papers had the disadvantage of the so-called Bilateralism, d. H. through the one-sided Drainage on the strainer was at the bottom Washed out filler and fine material so that the Screen side of the paper always rougher than that The top was and the paper web, in the Z direction seen an uneven or crooked Ash cross profile had. different Filler or ash content, however, is conditional inevitably uneven pressure drop Top and screen side, so that such papers the no longer meet today's requirements.
  • Multi-layer printing papers formed by Multi-layer headbox and twin-wire former are in the German literature "Wochenblatt für Textilfabrikation", 1987, page 662 to 667. It also reveals that the filler distribution in the paper web in the outer layers by adding filler in the Outer channels of a multi-layer headbox can be influenced in a targeted manner.
  • US-A-5482595 describes a method for increasing the dewatering characteristic of a pulp in a papermaking operation using alum, ionic polyacrylamide and cationic starch. There is no reference to the use of filler in this document, much less to the use of additional retention agents to increase the amount of filler in the papers on the top and bottom by using retention agents.
  • DE-A-4436317 relates to a process for the production of paper, the retention of mineral fillers being improved by, inter alia, addition of an anionic water-soluble polymer flocculant followed by a water-soluble cationic copolymer flocculant with a high molecular weight ,
  • the outer layers of the stock suspension forming the paper web are additionally provided with retention aids.
  • DE-42 37 309 finally teaches a method for the production of a fibrous web, one Fibrous suspension with the help of a Headbox evenly on a sieve or is distributed between two sieves.
  • a Headbox evenly on a sieve or is distributed between two sieves.
  • Avoidance of fluctuations in Basis cross-sectional weight is the retention of Sectional fiber suspension on the sieve influenced by retention agents in the headbox is metered in sections.
  • the disadvantage of this method is that increased fine and filler content of the middle Layer the anchoring of the long fibers containing outer layer is deteriorated and there is a decrease in the Z strength.
  • the Paper tends to split if it is, such as B. at Offset printing, is loaded in the Z direction.
  • Retention agents in papermaking is has been known for a long time and enables good filling and Fiber retention on the sheet forming screen.
  • Such retention aids are generally before a mixing element, such as. B. the Headbox pump of the fiber suspension, added so that this before leaving the Spread the lip or nozzle of the headbox evenly the retention agent is mixed.
  • retention aids can be used differently strong cationic or anionic charge can be used.
  • strongly Loaded retention agents improve the Retention of fillers and fines, can however depending on the reaction time with the Form fiber pulp suspension large fiber flakes, which has a negative impact on the Have fiber formation in the paper sheet formed.
  • Fibrous suspension before the headbox with a first, for example cationic Provide retention aid and mix well.
  • anionic retention agent is then, but before the headbox the fiber suspension, added and mixed.
  • the oppositely charged retention agents react with each other and with the fiber, Fillers and fines of the stock suspension and contribute to a much better Total retention at.
  • additional retention aids compared to that in of the headbox Fibrous suspension already existing Retention agents have an opposite charge.
  • polyethyleneimines polyacrylamides
  • Epichlorohydrin resins Epichlorohydrin resins
  • polyvinylamines individually or in a mixture.
  • Cationic hydrocolloids are also useful used. These can be known from per se cationic starch or cationized guar consist. When using cationic starch or guar there is the additional possibility about the degree of cationation and the chain length the starch or guar the charge and To influence network formation.
  • this will be additional retention aids in a headbox with multi-layer device in the chamber for upper and Lower layer injected.
  • Another convenient method is that when using a twin wire former with gap device the additional retention agent in returning run of the upper and lower sieve the screen mesh is sprayed.
  • a headbox to carry out the inventive method points across Flow direction of the stock suspension Devices for uniform dosing of additional retention agent.
  • the device consists of Outlet nozzle in a line that is transverse to the Extends flow direction, arranged Bores, the inflow devices for the Have retention aids.
  • Another device especially for one Multi-layer headbox with three layers and with Step diffusers, is that upstream of the respective step diffusers of the top and lower layers of holes for injecting Retention means are arranged.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Unwinding Webs (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Ober- und Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln.
Für den Einsatz bei großen Druckauflagen werden im Stand der Technik sogenannte SC- und LWC-Rollendruckpapiere verwendet, die die gesteigerten Ansprüche bezüglich Druckausfall erfüllen müssen. Unter SC-Papieren werden dabei Rollendruckpapiere verstanden, die bis zu 35 % mineralischen Füllstoff enthalten und durch Nachbehandlung in einem Superkalander hohen Glanz und Glätte aufweisen. Die Abkürzung SC steht dabei für "supercalendered".
Unter LWC-Papieren versteht man Rollendruckpapiere, die in der Masse bis zu 15 % mineralischen Füllstoff enthalten und innerhalb oder außerhalb der Papiermaschine beidseitig mit einer pigmenthaltigen Oberflächenbeschichtung, dem Strich, versehen sind. Diese Druckpapiere werden nach dem Streichen ebenfalls mit einem Superkalander zwecks Erzielung von hohem Glanz und Glätte behandelt. Die Abkürzung LWC steht dabei für "light weight coated".
SC- und LWC-Druckpapiere wurden zunächst auf sogenannten Langsiebpapiermaschinen hergestellt. Diese Papiere wiesen den Nachteil der sogenannten Zweiseitigkeit auf, d. h. durch die einseitige Entwässerung auf dem Sieb wurde an der Unterseite Füll- und Feinstoff ausgewaschen, so daß die Siebseite des Papiers stets rauher als die Oberseite war und die Papierbahn, in Z-Richtung gesehen, ein ungleichmäßiges bzw. schiefes Aschequerprofil aufwies. Unterschiedlicher Füllstoff- oder Aschegehalt bedingt aber zwangsläufig ungleichmäßigen Druckausfall auf Ober- und Siebseite, so daß derartige Papiere den heutigen Anforderungen nicht mehr genügen.
Zur Vermeidung derartiger Nachteile wurden daher Siebvorrichtungen mit beidseitiger Entwässerung, die sogenannten Hybridformer, entwickelt.
Die deutsche Literaturstelle "Wochenblatt für Papierfabrikation", 1987, Seite 461 bis 478, gibt einen Überblick über moderne Blattbildungssysteme, bestehend aus Stoffauflauf und Blattbildung. Unter Kapitel 3 werden insbesondere die Hybrid- und Doppelsiebformer und deren Vorteile gegenüber dem klassischen Langsieb beschrieben.
Mehrschichtige Druckpapiere, gebildet mittels Mehrschichtstoffauflauf und Doppelsiebformer werden in der deutschen Literaturstelle "Wochenblatt für Papierfabrikation", 1987, Seite 662 bis 667 beschrieben. Dort wird auch offenbart, daß die Füllstoffverteilung in der Papierbahn in den Außenschichten mittels Füllstoffzugabe in den Außenkanälen eines Mehrschichtstoffauflaufes gezielt beeinflußbar ist.
Die US-A-5482595 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der Entwässerungs charakteristik einer Pulpe in einer Papierherstellungs- Operation mit Hilfe von Alum, ionischen Polyakrylamiden und kationischer Stärke. Es gibt keinen Hinweis auf eine Verwendung von Füllstoff in diesem Dokument, noch weniger auf Einsatz von zusätzlichem Retentionsmittel zur Erhöhung eines Füllstoffsanteils in den Papieren an der Ober- und Unterseite durch Einsatz von Retentionsmitteln.
Die DE-A-4436317 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier, wobei die Retention von Mineral-Füllstoffen verbessert wird durch unter anderem Zugabe von einem anionischen wasser-löslichen Polymer-Flockungsmittel gefolgt von einem wasser- löschlichen kationischen Copolymer-Flockungsmittel mit einem hohen Molekulargewicht. Es gibt keinerlei Hinweis in diesem Dokument, daß die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.
Die DE-42 37 309 lehrt schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn, wobei eine Faserstoffsuspension mit Hilfe eines Stoffauflaufes gleichmäßig auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird. Zwecks Vermeidung von Schwankungen im Flächengewichtsquerprofil wird die Retention der Faserstoffsuspension auf dem Sieb sektional beeinflußt, indem Retentionsmittel im Stoffauflauf sektional dosiert wird.
Moderne Doppelsiebformer zur Herstellung von SCund LWC-Papieren werden heute mit Arbeitsqeschwindiqkeiten bis zu 1.500 m/min betrieben. Es sind auch damit hergestellte SC-Papiere bekannt geworden, die einen Füllstoffanteil von bis zu 34 % mit einer sehr gleichmäßigen Verteilung in Z-Richtung aufweisen. Diese SC-Druckpapiere stellen derzeit die Spitzenklasse in der Bedruckbarkeit dar.
Die weitere Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit auch bei Doppelsiebformern zwecks Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ist dringend erforderlich. Damit geht jedoch das Problem einher, die Entwässerung der Stoffsuspension zwischen den beiden Sieben auf einer gegebenen Wegstrecke zu intensivieren. Dies geschieht dadurch, daß die einzelnen Entwässerungselemente, die mit dem Oberund Untersieb im Eingriff stehen, mit höherem Vakuum beaufschlagt werden. Damit ist jedoch zwangsläufig der Nachteil verbunden, daß durch die höhere Wasserabfuhr und der damit verbundenen höheren Strömungsgeschwindigkeit in Z-Richtung der gebildeten nassen Papierbahn vermehrt Füllstoff ausgetragen wird. Die Folge ist ein Verarmen der Außenseiten an Füllstoff, d. h. eine wesentliche Verschlechterung der Bedruckbarkeit.
Die DE-37 20 618 A1 will hier eine Verbesserung schaffen, indem sie ein Verfahren zur Verfügung stellt, das die Füllstoffretention verbessern soll. Dabei wird die einem ggf. Mehrlagenstoffauflauf zugeführte Stoffsuspension mittels Fraktionierung zunächst in einen Langfaser- und Kurzfaseranteil, der auch alle Füllstoffe enthält, aufgeteilt. Der Langfaseranteil wird einer zusätzlichen Fibrillierung durch Mahlung unterzogen und nach Verdünnen und gleichzeitiger Zugabe von Retentionsmittel vor der Stoffpumpe mittels dieser den äußeren Kanälen eines Mehrlagenstoffauflaufes zugeführt. Der Kurzfaser und Füllstoff enthaltende Anteil wird den mittleren oder inneren Kanälen des Mehrlagenstoffauflaufes zugeführt. Bei der anschließenden Entwässerung zwischen den zwei Sieben eines Doppelsiebformers bilden dann die langen, fibrillierten Fasern ein feines Netzwerk, das als Filterschicht die Füll- und Feinstoffe der mittleren Schicht zusätzlich zurückhält und eine Erhöhung der Füllstoffe bewirkt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß durch den erhöhten Fein- und Füllstoffgehalt der mittleren Schicht die Verankerung der lange Fasern enthaltenden Außenschicht verschlechtert wird und eine Erniedrigung der Z-Festigkeit eintritt. Das Papier neigt zum Spalten, wenn es, wie z. B. beim Offsetdruck, in Z-Richtung belastet wird.
Die Lösung des Problems erfolgt durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und die darauf zurückbezogenen Unteransprüche.
Das Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Oberund Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Blattbildung auf dem oder zwischen den Sieben einer Papiermaschine die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.
Der Einsatz von an sich bekannten Retentionsmitteln bei der Papierherstellung ist seit langem bekannt und ermöglicht eine gute Füllund Faserstoffretention auf dem Blattbildungssieb. Derartige Retentionsmittel werden im allgemeinen vor einem Mischorgan, wie z. B. der Stoffauflaufpumpe der Faserstoffsuspension, zugesetzt, so daß diese vor dem Austritt aus der Lippe oder Düse des Stoffauflaufs gleichmäßig mit dem Retentionsmittel vermischt ist. Ausgehend von der Erkenntnis, daß die innere Lage einer Papierbahn aufgrund des Filtereffektes an sich schon eine ausreichende Retention für Füll- und Feinstoffe aufweist, haben die Erfinder erkannt, daß eine Anreicherung des Retentionsmittels in der Außenlage zweckdienlich ist. Somit wurde das Problem durch die zusätzliche Retentionsmitteldosierung gelöst.
Je nach Papiertyp können Retentionsmittel mit unterschiedlich starker kationischer oder anionischer Ladung eingesetzt werden. Stark qeladene Retentionsmittel verbessern zwar die Zurückhaltung von Füll- und Feinstoffen, können jedoch je nach Reaktionszeit mit der Faserstoffsuspension große Faserflocken bilden, die eine negative Auswirkung auf die Faserformation im gebildeten Papierblatt haben.
Man spricht dann von einer wolkigen Durchsicht.
Es wurde jedoch erkannt, daß dieser negative Effekt durch Verkürzung der Reaktionszeit unterdrückt werden kann. In einer zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deshalb ein eine hohe kationische Ladung aufweisendes Retentionsmittel eingesetzt.
Es sind auch sogenannte Dual-Retentionssysteme bekanntgeworden. Dabei wird die Faserstoffsuspension vor dem Stoffauflauf mit einem ersten, beispielsweise kationischem Retentionsmittel versehen und gut vermischt. Ein zweites, nunmehr anionisches Retentionsmittel, wird anschließend, aber noch vor dem Stoffauflauf der Faserstoffsuspension, zugesetzt und vermischt. Die gegensätzlich geladenen Retentionsmittel reagieren miteinander selbst und mit den Faser-, Füll- und Feinstoffen der Stoffsuspension und tragen zu einer wesentlich besseren Gesamtretention bei. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der Erfindung weist das zusätzliche Retentionsmittel eine gegenüber dem in der dem Stoffauflauf zugeführten Faserstoffsuspension bereits vorhandenen Retentionsmittel eine entgegengesetzte Ladung auf.
Als zusätzliche Retentionsmittel können die an sich bekannten Polyethylenimine, Polyacrylamide, Epichlorhydrinharze und/oder Polyvinylamine einzeln oder in Mischung zugesetzt werden.
Auch kationische Hydrokolloide werden zweckmäßig eingesetzt. Diese können aus an sich bekannter kationischer Stärke oder kationisiertem Guar bestehen. Bei der Verwendung kationischer Stärke oder Guar besteht die zusätzliche Möglichkeit, über den Kationsierungsgrad und die Kettenlänge der Stärke bzw. des Guars die Ladung und Netzwerkbildung zu beeinflussen.
Ein zweckmäßiges Verfahren zum Versehen der äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension mit zusätzlichem Retentionsmittel besteht darin, daß das Retentionsmittel in einen Stoffauflauf stromabwärts der Turbulenzerzeuger über die Breite des Faserstoffsuspensionsstromes in dessen ober- und unterseitige Randschicht injiziert wird. Ein derartiger Einschichtenstoffauflauf ist unter dem Fachbegriff Stufendiffusor bekanntgeworden.
In einem weiteren zweckmäßigen Verfahren wird das zusätzliche Retentionsmittel in einen Stoffauflauf mit Mehrlagenvorrichtung in die Kammer für Oberund Unterschicht injiziert.
Ein weiteres zweckmäßiges Verfahren besteht darin, daß bei Einsatz eines Doppelsiebformers mit Gap-Vorrichtung das zusätzliche Retentionsmittel im zurücklaufenden Trum des Ober- und Untersiebes auf das Siebgewebe gesprüht wird.
Ein Stoffauflauf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist quer zur Strömungsrichtung der Stoffsuspension Vorrichtungen zur gleichmäßigen Dosierung des zusätzlichen Retentionsmittels auf. Diese Vorrichtung besteht im einfachsten Fall aus in der Auslaufdüse in einer Linie, die sich quer zur Strömungsrichtung erstreckt, angeordneten Bohrungen, die Zuflußvorrichtungen für das Retentionsmittel aufweisen.
Eine weitere Vorrichtung, insbesondere für einen Mehrlagenstoffauflauf mit drei Lagen und mit Stufendiffusoren, besteht darin, daß stromaufwärts der jeweiligen Stufendiffusoren der obern und unteren Lagen Bohrungen zum Injizieren von Retentionsmittel angeordnet sind.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Oberund Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Blattbildung auf dem oder zwischen den Sieben einer Papiermaschine die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel eine hohe positive Ladung aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel eine gegenüber dem in der Stoffsuspension bereits vorhandenen Retentionsmittel entgegengesetzte Ladung aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus Polyethylenimin und/oder Polyacrylamid und/oder Epichlorhydrinharzen und/oder Polyvinylamin besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischen Hydrokolloiden besteht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischer Stärke besteht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischem Guar besteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel in einem Stoffauflauf stromabwärts der Turbulenzerzeuger über die Breite des Suspensionsstromes in dessen ober- und unterseitige Randschicht injiziert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel in einem Stoffauflauf mit Mehrlagenvorrichtung in die Ober- und Unterschicht injiziert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Doppelsiebformer im zurücklaufenden Trum des Oberund Untersiebes das zusätzliche Retentionsmittel auf das Siebgewebe gesprüht wird.
  11. Stoffauflauf zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er quer zur Strömungsrichtung der Stoffsuspension Vorrichtungen zur gleichmäßigen Dosierung von zusätzlichem Retentionsmittel enthält.
EP97932781A 1996-07-10 1997-07-08 Verfahren zur verbesserung von druckpapieren Expired - Lifetime EP0910699B1 (de)

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