EP2949812A1 - Gemisch zur Herstellung einer Imprägnierflotte zur Imprägnierung von Papieren und Vlieshybriden - Google Patents

Gemisch zur Herstellung einer Imprägnierflotte zur Imprägnierung von Papieren und Vlieshybriden Download PDF

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EP2949812A1
EP2949812A1 EP14170039.3A EP14170039A EP2949812A1 EP 2949812 A1 EP2949812 A1 EP 2949812A1 EP 14170039 A EP14170039 A EP 14170039A EP 2949812 A1 EP2949812 A1 EP 2949812A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
papers
mixture
impregnating liquor
dry
paper
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14170039.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Ullmann
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Jokiel & Ullmann Consulting GbR
Original Assignee
Jokiel & Ullmann Consulting GbR
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Filing date
Publication date
Application filed by Jokiel & Ullmann Consulting GbR filed Critical Jokiel & Ullmann Consulting GbR
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Priority to PCT/EP2015/061523 priority patent/WO2015181129A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/18—Reinforcing agents

Definitions

  • the present invention provides a composition whose solution in aqueous or aqueous solutions of mucilages, starches and starch derivatives and / or polyvinyl alcohols gives papers high dimensional stability without the disadvantages of the prior art, such as the use of synthetic fibers or the use of mineral Fiber materials in the form of glass fibers in purchasing.
  • papers impregnated with the formulation according to the invention can also be produced in a hydrophobized version.
  • the invention provides a composition comprising the mineral epsomite and the potassium salt of sorbic acid which is solubilized as a mixture in water or in aqueous solutions of plant slimes, locust bean gum, starches, starch derivatives and / or polyvinyl alcohols.
  • the solution is rendered hydrophobic by addition of a copolymer of acrylic ester and styrene.
  • the impregnating fleets are used in the production of wallpaper papers, poster papers, affiche papers, map papers and dimensionally stable printing papers.
  • nonwoven papers In order to achieve improved dimensional stability, it has been proposed to blend synthetic fibers into the paper to produce so-called nonwoven papers. Since synthetic fibers have low wet transverse elongation, the paper is stabilized against wet-transverse elongation. However, a major disadvantage of nonwoven papers is the high production costs. To "spin" the synthetic fibers, the synthetic fibers must be heavily diluted with water. In addition, synthetic fibers tend to form dust and are generally not biodegradable.
  • EP 1914087 A1 also relates to a paper substrate for wallpaper comprising a nonwoven fabric having up to 50% by weight of synthetic fibers. Again, the use of synthetic fibers is disadvantageous, as described above.
  • JP 2009096108 A discloses a paper substrate comprising a layer of expanded resin.
  • papers having a surface coating with an expanded resin can be used only for limited applications and have therefore disadvantages. So coated papers are usually not suitable for the production of wallpaper.
  • EP 98971 A2 refers to a textured wallpaper with a visible surface, which is relief-like and can be painted over.
  • the wallpaper consists of an embossed wallpaper base with an embossing on both sides, on the back of the embossed wallpaper a smooth paper, eg waste paper, is glued.
  • a water-insoluble and water-impermeable adhesive areas are created that can not absorb water and therefore can not swell or expand.
  • a disadvantage of such a wallpaper is that the wallpaper base necessarily has an embossment, whereby the applicability of this base is limited to wallpaper and the possibilities for additional modifications are further limited. Also, the manufacturing process is rather tedious.
  • WO 2005095712 A1 discloses a wallpaper that is preferably free of synthetic fibers.
  • the wallpaper consists of a number of layers wherein a hydrophobic barrier layer is intended to separate the remaining layers of the wallpaper from a hydrophilic layer intended for adhering the wallpaper to a wall.
  • the water absorption and wet transverse strain should be limited to the hydrophilic layer. Disadvantages of this wallpaper are the complex manufacturing process and the increased tendency of the resulting wallpaper to curl.
  • EP 2 682 522 A1 discloses a dimensionally stable paper comprising a base paper which has been treated on at least one surface with an impregnating liquor comprising a sugar alcohol, urea and at least one compound selected from polyalkylene glycol and glycerine.
  • an impregnating liquor comprising a sugar alcohol, urea and at least one compound selected from polyalkylene glycol and glycerine.
  • the fundamental disadvantages of in EP 2 682 522 A1 In the case of the paper papers disclosed, the wallpaper papers impregnated with the liquor formulation described therein can not be rendered hydrophobic and, in addition, a loss of strength due to the impregnation must be accepted.
  • WO 2012115626 A1 relates to a method of producing papers for ink jet printers.
  • the manufacturing method comprises dissolving epsomite in a coating solution containing at least one additive for surface sizing of papers and coating at least one side of the paper with the coating solution.
  • the epsomite in this surface coating is mainly used by the Improvement of the adhesion and retention of the printing inks on the paper surface.
  • surface sizing does not allow the epsomite to penetrate the paper structure and therefore can not contribute to dimensional stability improvement.
  • WO2010148156 A1 relates to paper products or paper substrates for use as a reinforcing tape (also known as drywall tape or joint tape).
  • the paper products contain a sizing agent, an antimicrobial agent and other optional ingredients, including a binder.
  • the cellulosic fibers may be contacted with the sizing agent, antimicrobial agent, and optional ingredients at any point in the papermaking process.
  • Potassium sorbate is used as a potential antimicrobial substance in these paper products.
  • the invention relates to a dry mixture of epsomite and potassium sorbate and an impregnating liquor, which is prepared from this dry mixture by dissolving the mixture in water or in already existing aqueous solutions and serves for the impregnation of papers and nonwoven hybrids. As a result of this impregnation, these papers or nonwoven hybrids are given high dimensional stability.
  • the present invention permits a paper or nonwoven hybrid production in which the impregnating liquor can be adjusted both hydrophobicizing and non-hydrophobicizing without the effect of improving the wet cross-stretching being impaired.
  • the invention provides a mixture of the mineral epsomite and the potassium salt of sorbic acid in the ratio of their dry weights of from 20: 1 to 5: 1, preferably from 12: 1 to 8: 1.
  • the invention provides a mixture of the mineral epsomite and the potassium salt of sorbic acid to improve the dimensional stability of papers or nonwoven hybrids, and their solution in water or in aqueous solutions of locust bean gum, mucilages, starches and derivatives and / or polyvinyl alcohol ,
  • the mixture comprises 15.5 to 30% by weight of epsomite and 1.3 to 4% by weight of potassium sorbate.
  • the aqueous solution of the mixture can additionally Copolymers are added.
  • the copolymers are preferably selected from a copolymer consisting of the monomers acrylic acid and acrylamide and a copolymer consisting of the monomers acrylic ester and styrene.
  • 10 to 20% by weight of a copolymer consisting of the monomers acrylic acid and acrylamide and / or 3.2 to 5.4% by weight of a copolymer consisting of the monomers acrylic ester and styrene are added to the aqueous solution of the mixture.
  • the mixture of epsomite and potassium sorbate has a dry matter content of 85 to 90% by weight in the mixture.
  • the copolymer of acrylic acid and acrylamide is preferably present in a concentration of 20% and the copolymer of acrylic acid ester and styrene is preferably present in a concentration of 50%.
  • the values given for the dry matter content or the concentrations relate to the starting materials which are used to prepare the impregnating liquor according to the invention.
  • the invention further provides a process for producing an impregnating liquor which comprises the mixture according to the invention of epsomite and potassium sorbate and optionally further components.
  • the invention provides a process for the impregnation of papers with the mixture of epsomite and potassium sorbate according to the invention or the impregnation liquors prepared therefrom.
  • the invention further relates to the inventive mixture of epsomite and potassium sorbate or the impregnating liquors impregnated therefrom impregnated papers.
  • the papers are preferably selected from wallpaper papers, poster papers, affiche papers, map papers, and dimensionally stable printing papers.
  • Nonwoven hybrids in the sense of the present invention are wallpaper substrates produced on long-screen paper machines, which consist of 80% by weight of native fibrous materials and 20% by weight of polyester fiber short-cut. When less than 20% by weight of polyester fiber short cut is used, the dimensional stability also increasingly suffers from nonwoven hybrids. In particular, the native fibers swell in thickness upon contact with moisture and shrink again when they dry again. The associated changes in the dimensions of the papers and nonwoven hybrids are known as disturbing.
  • the fibers In papers or nonwoven hybrids made on a fourdrinier paper machine, the fibers preferably orientate longitudinally and thus the dimensional change is concentrated on the transverse direction of the paper and nonwoven hybrid webs.
  • the change in the dimensions of map paper, poster paper and affiche paper is particularly disturbing. Poor print retention and poor dimensional stability in the processing of the printed products are in the foreground.
  • the native fibers swell in thickness upon contact with moisture and shrink again when they dry again.
  • the associated changes in the dimensions of the papers and nonwoven hybrids containing less than 20 wt.% Polyester fiber short cut are known to be disturbing.
  • the fibers In papers or nonwoven hybrids made on a fourdrinier paper machine, the fibers preferably orientate longitudinally and thus the dimensional change is concentrated on the transverse direction of the paper and nonwoven hybrid webs.
  • the change in the dimensions of map paper, poster paper and affiche paper is particularly disturbing. Poor print retention and poor dimensional stability in the processing of the printed products are in the foreground.
  • the object of the invention is to provide a means for improving the dimensional stability of papers and nonwoven hybrids while overcoming the disadvantages of the means known from the prior art. Since nonwoven hybrids already have a high dimensional stability, the object of the invention in this case is to be able to significantly lower the generally recognized in the art polyester fiber content of 20%.
  • the dimensional stability is defined as the dimensional change of a paper between standard climate (22 ° C / 50% relative humidity) and complete swelling of the fibers after storage in the water.
  • the object is achieved by providing a dry mixture from which an impregnating liquor can be prepared by dissolving in water or in aqueous solutions comprising starches, polyvinyl alcohols, galactomannans, locust bean gum or mixtures thereof, containing one or more inorganic salts and / or or organic salts.
  • the anionic dry strength agent is preferably a copolymer which is composed of the monomers acrylic acid and acrylamide. It is further preferred for the anionic dry strength agent to have a viscosity of 50 to 700 mPas, preferably 150 to 500 mPas, particularly preferably 200 to 400 mPas (as measured, for example, with a Brookfield RVT viscometer at 20 rpm and 20 ° C.).
  • the hydrophobizing agent is preferably a copolymer based on acrylic acid ester and styrene.
  • the acrylic ester is methyl, ethyl or butyl acid ester.
  • the minimum film-forming temperature of this copolymer is in the range from 0 ° C to 80 ° C, preferably between 10 ° C and 40 ° C.
  • the water-soluble inorganic salts are preferably selected from epsomite (magnesium sulfate heptahydrate), sodium chloride and mixtures thereof.
  • the water-soluble organic salt is preferably potassium sorbate.
  • the polyvinyl alcohol preferably has an average viscosity and a high degree of saponification.
  • the polyvinyl alcohol according to the invention preferably has a viscosity in the range from 10 to 40 mPas, more preferably in the range from 15 to 35 mPas.
  • the degree of saponification of the polyvinyl alcohol according to the invention is preferably 88 mol%, particularly preferably 98 mol%, very particularly preferably or 99 mol%.
  • Starches of any type and origin are basically suitable for use in the impregnating liquor according to the invention.
  • Potato starch, corn starch, wheat starch, rice starch or peanut starch is preferably used. Particularly preferred is the use of potato starch or wheat starch.
  • Further suitable for use in the impregnating liquor according to the invention are starch esters.
  • the starch esters according to the invention are preferably selected from starch phosphates such as monostarch phosphate, distarch phosphate, phosphated distarch phosphate and acetylated distarch phosphate; and esters of starch with organic acids, such as acetylated starch or starch acetate, esters of starch with C 6 -C 26 fatty acids, succinic acid, adipic acid and citric acid or salts thereof.
  • starch phosphates such as monostarch phosphate, distarch phosphate, phosphated distarch phosphate and acetylated distarch phosphate
  • esters of starch with organic acids such as acetylated starch or starch acetate, esters of starch with C 6 -C 26 fatty acids, succinic acid, adipic acid and citric acid or salts thereof.
  • the use of the inorganic salts, such as epsomite and / or sodium chloride, and the organic salts, such as preferably potassium sorbate, contributes in particular to improving the dimensional stability of papers and nonwoven hybrids.
  • Potassium sorbate additionally causes rapid wetting and rapid penetration of the impregnating liquor into the raw papers or raw nonwoven hybrids.
  • locust bean gum ensures a good water retention capacity of the impregnating liquor when the impregnating liquor comprises a hydrophobizing agent, such as, for example, the copolymer of monomers of acrylic ester and styrene.
  • the anionic dry strength agent such as the copolymer of monomers of acrylic acid and acrylamide, or the starches or the galactomannans or polyvinyl alcohol, contribute to maintaining the strength of the impregnated papers and nonwoven hybrids.
  • the dimensional stability of the impregnated papers and nonwoven hybrids does not deteriorate due to the addition of the hydrophobic copolymer of acrylate and styrene, although this would have been expected as a result of the indirectly effective reduction in the quantity of epsomite / potassium sorbate.
  • the impregnating liquor according to the invention (including component 5) according to Table 1 has the following chemical-physical parameters: Concentration of the solution of the dry mixture: 34 to 38% PH value: 7.0 to 7.2 Charge: anionic Flow behavior: aqueous; Newtonian fluid Penetration time in unsized base paper: 0.5 sec. At 35 ° C
  • the stated concentration of the dry mixture according to the invention in the aqueous impregnating liquor is 10 to 38%, preferably 15 to 38%, particularly preferably 30 to 38%.
  • other additives such as solutions of starches, polyvinyl alcohols can lead to concentrations below 38%.
  • the base papers to be impregnated with the impregnating liquor according to the invention are preferably hydrophilic, ie unsized. Mass-glued base papers absorb too little substance during the impregnation process and thus the desired effect of dimensional stabilization can not develop.
  • Preferred according to the invention are base papers having a basis weight in the range of 40 to 130 g / m 2 , more preferably in the range of 50 g / m 2 to 110 g / m 2 .
  • the formulation according to the invention can be introduced into the respective base papers both inside and outside of conventional paper machines in off-line coating systems by means of size press, film press, blade coaters or blade coaters.
  • size press film press
  • blade coaters blade coaters
  • blade coaters especially to be preferred are the Equipment size press and film press, because here the liquor is introduced into the base paper with pressure.
  • Table 2 shows various embodiments of the impregnating liquors according to the invention.
  • Table 2 Variants of the impregnating liquors ⁇ / b> according to the invention component Concentration / dry content 1 , wt .% Parts by weight 2 , wt.% Preferred parts by weight 2 , wt .% Particularly preferred parts by weight 2 , wt .% water - 44.3 70.3 to 40 63.7 to 45 Mixture off 85 ...
  • the invention further provides a method of making an impregnating liquor comprising dissolving the dry mixture of epsomite and potassium sorbate in water.
  • concentration of the mixture in the solution after dissolution is 8 to 38%, preferably 15 to 30%.
  • locust bean gum preferably from 0.1 to 0.3% by weight, based on the dry matter of the impregnating liquor, of the solution thus prepared can be added.
  • the impregnating liquor 10 to 20 wt .-%, preferably 10.5 to 19 wt .-% solids of the dry strength acrylic acid-acrylamide copolymer can be added.
  • the addition of the dry strength acrylic acid-acrylamide copolymer takes place in the form of a solution of the dry strength agent in water.
  • the solution is dissolved in aqueous solutions which already comprise starches, degraded starches, starch esters, polyvinyl alcohols and / or galactomannans or mixtures thereof.
  • the hydrophobing agent acrylic acid ester-styrene copolymer, based on the solids of the impregnating liquor, can be added to the impregnating liquor.
  • the hydrophobizing agent is admixed with acrylic acid ester-styrene copolymer of the impregnating liquor in the form of a dispersion in water.
  • a base paper having a basis weight of 86 g / m 2 and a filler content of 15% was prepared by the generally accepted state of the art.
  • the pulp composition consisted of 28% elementary chlorine-free bleached pine sulphate pulp, 68% elemental chlorine-free bleached aspen pulp and 4% own pulp.
  • the fibrous materials were ground in an upstream grinding mill to 25 to 28 ° SR. Under ° SR understands the Professional the degree of milling treatment of the fibers, indicated in the Schopper-Riegler degree.
  • the fiber mixture dispersed in water was added with calcium carbonate as a filler, cationic epichlorohydrin resin as a wet strength agent, succinic anhydride dispersed in cationic starch, as a water repellent, and polyaluminum chloride as a precipitant.
  • the total mixture was then applied continuously in a concentration of 0.9 to 1.0% via a headbox on the wire, which moved at a speed of about 600 m / min. With simultaneous dehydration to a dry content of about 16 to 20%, the paper web formed, which was later mechanically pressed and thermally dried.
  • the base paper web reached the size press, where it received a surface treatment with a 7% solution composed of 93 parts water, 4 parts enzymatically degraded wheat starch and 3 parts potato starch ester.
  • the coating weight was 3.5 g / m 2 of oven-dry coating spread on both sides of the paper. After drying the paper in the so-called after-dryer section of the paper machine to 93 to 94% final dry content, the paper, which now had a final surface weight of 89 to 91 g / m 2 , was smoothed in a machine calender.
  • the resulting map paper is wet-strength, hydrophobic, printable by offset and has a wet transverse elongation of 2.3%, with 2.5 to 2.9% being determined in both edge regions of the paper web.
  • Example 2 Map paper according to the invention
  • the base paper was wet strength with epichlorohydrin resin and filled with 18% titanium dioxide based on the dry weight of the base paper. In contrast to Example 1 was added during the preparation of the raw paper no water repellent.
  • the pulp mixture consisted of 23% elementary chlorine-free bleached pine sulphate pulp, 73% elementary chlorine-free bleached eucalyptus sulphate pulp and 4% own pulp.
  • the pulp mixture was ground to 36 ° SR.
  • A4 sheets prepared from the raw paper were impregnated with the liquor of the invention, which consisted of 150 g of water, 0.05 g of carob gum, 39 g of dry mixture consisting of 35 g epsomite and 4 g potassium sorbate, 15 g of anionic 20% copolymer consisting of the monomers acrylic acid and acrylamide and 5 g of 50% copolymer consisting of the monomers acrylic ester and styrene.
  • the individual components were dissolved in the order mentioned at a temperature in the range of 20 to 35 ° C. Following the impregnation process, the sheets were dried on a photo-dryer at 75 to 80 ° C.
  • the impregnated paper is hydrophobic and printable in offset printing.
  • the improvement of the wet transverse strain amounts to 1.3% absolute, compared to raw paper.
  • Example 2 In contrast to Example 1, however, no sizing agent and no water repellent had been added to the Simplextapetenpapier in the preparation of the raw paper.
  • the base paper had a basis weight of 72 g / m 2 .
  • the air-dry substance entries based on the liquor composition according to Table 1 are introduced by at least 10% based on the air-dry base paper, but preferably 12 to 30% by weight and particularly preferably 14 to 20% by weight ,
  • the amount of substance input is determined by the liquor concentration, using a concentration of at most 38%.

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Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rezeptur anzugeben, deren Lösung in Wasser oder wässrigen Lösungen vor Pflanzenschleimen, Stärken und Stärkederivaten und/oder Polyvinylalkoholen Papieren eine hohe Dimensionsstabilität verleiht, ohne die Nachteile des Standes der Technik, wie die Verwendung von synthetischen Faserstoffen oder die Verwendung von mineralischen Faserstoffen in Form von Glasfasern in Kauf nehmen zu müssen. Zudem sind mit der erfindungsgemäßen Rezeptur imprägnierte Papiere auch in hydrophobierter Ausführung herstellbar. Gelöst wird die Aufgabe mit einer Rezeptur, die sich zusammensetzt aus dem Mineral Epsomit und dem Kaliumsalz der Sorbinsäure, die als Mischung in Wasser oder in wässrigen Lösungen von Pflanzenschleimen, Johannisbrotkernmehl, Stärken, Stärkederivaten und/oder Polyvinylalkoholen in Lösung gebracht wird. Hydrophobiert wird die Lösung durch Zusatz eines Copolymerisats aus Acrylsäureester und Styrol eingestellt. Die Imprägnierflotten werden verwendet bei der Herstellung von Tapetenpapieren, Posterpapieren, Affichenpapieren, Landkartenpapieren sowie dimensionsstabilen Druckpapieren.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, deren Lösung in Wasser oder wässrigen Lösungen von Pflanzenschleimen, Stärken und Stärkederivaten und/oder Polyvinylalkoholen Papieren eine hohe Dimensionsstabilität verleiht, ohne die Nachteile des Standes der Technik, wie die Verwendung von synthetischen Faserstoffen oder die Verwendung von mineralischen Faserstoffen in Form von Glasfasern in Kauf nehmen zu müssen. Zudem sind mit der erfindungsgemäßen Rezeptur imprägnierte Papiere auch in hydrophobierter Ausführung herstellbar. Die Erfindung stellt insbesondere eine Zusammensetzung bereit, die das Mineral Epsomit und das Kaliumsalz der Sorbinsäure umfasst und die als Mischung in Wasser oder in wässrigen Lösungen von Pflanzenschleimen, Johannisbrotkernmehl, Stärken, Stärkederivaten und/oder Polyvinylalkoholen in Lösung gebracht wird. Hydrophobiert wird die Lösung durch Zusatz eines Copolymerisats aus Acrylsäureester und Styrol eingestellt. Die Imprägnierflotten werden verwendet bei der Herstellung von Tapetenpapieren, Posterpapieren, Affichenpapieren, Landkartenpapieren sowie dimensionsstabilen Druckpapieren.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Wenn Papier, das üblicherweise Zellulosefasern enthält, in Kontakt mit Wasser oder wasserhaltigen Materialien kommt, wie z.B. mit wasserbasiertem Kleber, Tapetenkleister oder Poster-Klebstoffen, schwellen die Zellulosefasern an. Dies führt zu einer Veränderung der Abmessungen des Papiers durch Ausdehnung in nassem Zustand und umgekehrt durch Schrumpfung in trockenem Zustand. Die Quellung von Zellulosefasern führt somit zu Dimensionsänderungen, auch Nassquerdehnung genannt. Eine solche Abmessungsänderung ist normalerweise unerwünscht, stattdessen wird Dimensionsstabilität von Papieren bei nassen und trockenen Klimabedingungen gefordert. Dimensionsänderungen sind gerade bei solchen Anwendungen zu beanstanden, bei denen die dreidimensionale Stabilität unter lufttrockenen und feuchten Bedingungen zwingend notwendig ist. Dies trifft beispielsweise auf Tapeten zu, bei denen nur eine minimale Änderung der Abmessungen nach dem Auftragen von überwiegend wasserbasierten Tapetenkleistern bzw. der nachfolgenden Trocknung an einer Wand zulässig ist. Ähnliche Probleme treten bei der Verwendung von wasserbasierten Klebstoffen für den Einsatz bei Plakaten und beim großflächigen Bedrucken von Papier mit wasserbasierten Druckfarben auf. Auch für andere Anwendungen sind solche Dimensionsänderungen unerwünscht, z.B. für Kunstdruckpapiere, Tiefdruckpapiere, Affichenpapiere und Landkartenpapieren.
  • Um eine verbesserte Dimensionsstabilität zu erreichen, wurde vorgeschlagen, dem Papier synthetische Fasern beizumischen, um sogenannte Vliespapiere zu erzeugen. Da synthetische Fasern eine geringe Nassquerdehnung aufweisen, wird das Papier gegen Nassquerdehnung stabilisiert. Ein wesentlicher Nachteil der Vliespapiere sind allerdings die hohen Produktionskosten. Um das "Verspinnen" der synthetischen Fasern, müssen die synthetischen Fasern stark mit Wasser verdünnt werden. Außerdem neigen synthetische Fasern zur Staubbildung und sind in der Regel nicht biologisch abbaubar.
  • Auch für andere Papiere wurde versucht, eine verbesserte Dimensionsstabilität durch Einschluss von synthetischen Fasern zu erreichen. So beschreibt WO 2008040635 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Tapetensubstrats, das trocken abgezogen werden kann und eine minimale Nassquerdehnung aufweist. In diesem Verfahren wird ein mehrschichtiges Substrat mit einer unteren Schicht, die in Richtung einer Wand zeigt, und einer obere Schicht, die in Richtung zu einem Raum zeigt, erzeugt. Eine untere Faserschicht, bestehend aus einer Mischung aus Zellulosefasern und synthetischen Fasern, wird mit einer oberen Schicht, die frei von synthetischen Fasern ist, verfilzt. Auch hier sind die Herstellungskosten nachteilig, da das Herstellungsverfahren aufwändig ist und die Tapete wegen der unterschiedlichen Ausdehnungsfähigkeit der verschiedenen Schichten zum Kräuseln neigt.
  • EP 1914087 A1 betrifft ebenfalls ein Papiersubstrat für Tapeten, das ein Vlies mit bis zu 50 Gew.-% synthetische Fasern umfasst. Auch hier ist die Verwendung von synthetischen Fasern nachteilig, wie oben beschrieben.
  • JP 2009096108 A offenbart ein Papiersubstrat, das eine Schicht aus einem expandierten Harz umfasst. Papiere, die eine Oberflächenbeschichtung mit einem expandierten Harz aufweisen, können aber nur für begrenzte Anwendungen eingesetzt werden und weisen deshalb Nachteile auf. So beschichtete Papiere sind in der Regel nicht für die Herstellung von Tapeten geeignet.
    EP 98971 A2 betrifft eine Strukturtapete mit einer sichtbaren Oberfläche, die reliefartig ist und überstrichen werden kann. Die Tapete besteht aus einer geprägten Tapetenbasis mit einer Prägung auf beiden Seiten, wobei auf der Rückseite der Prägetapete ein glattes Papier, z.B. Altpapier, aufgeklebt ist. Durch die Verwendung eines wasserunlöslichen und wasserundurchdringlichen Klebers werden Bereiche erzeugt, die kein Wasser absorbieren und daher nicht anschwellen oder sich ausdehnen können. Ein Nachteil einer solchen Tapete ist, dass die Tapetenbasis notwendigerweise eine Prägung aufweist, wodurch die Anwendbarkeit dieser Basis auf Tapeten beschränkt ist und die Möglichkeiten für zusätzliche Modifikationen weiter begrenzt sind. Auch das Herstellungsverfahren ist eher mühsam.
  • WO 2005095712 A1 offenbart eine Tapete, die vorzugsweise frei von synthetischen Fasern ist. Die Tapete besteht aus einer Anzahl von Schichten, wobei eine hydrophobe Sperrschicht die restlichen Schichten der Tapete von einer hydrophilen Schicht trennen soll, die zum Aufkleben der Tapete auf eine Wand gedacht ist. Die Wasseraufnahme und Nassquerdehnung sollte auf die hydrophile Schicht beschränkt werden. Nachteile dieser Tapete sind das aufwändige Herstellungsverfahren und die erhöhte Neigung der resultierenden Tapete, sich zu kräuseln.
  • EP 2 682 522 A1 offenbart ein dimensionsstabiles Papier, das ein Rohpapier umfasst, welches auf wenigstens einer Oberfläche mit einer Imprägnierflotte behandelt worden ist, die einen Zuckeralkohol, Harnstoff und wenigstens eine Verbindung ausgewählt aus Polyalkylenglycol und Glycerin umfasst. Die grundsätzlichen Nachteile des in EP 2 682 522 A1 offenbarten Papiers bestehen darin, dass die mit der darin beschriebenen Flottenformulierung imprägnierten Tapetenpapiere nicht hydrophobiert werden können und dass zudem infolge der Imprägnierung ein Festigkeitsverlust hingenommen werden muss. WO 2012115626 A1 betrifft ein Herstellungsverfahren für Papiere für Tintenstrahldrucker. Das Herstellungsverfahren umfasst das Auflösen von Epsomit in einer Beschichtungslösung, die wenigstens einen Zusatzstoff für die Oberflächenbeleimung von Papieren enthält, und das Beschichten von wenigstens einer Seite des Papiers mit der Beschichtungslösung. Das Epsomit in dieser Oberflächenbeschichtung dient vor allem der Verbesserung der Anhaftung und Rückhaltung der Drucktinten auf der Papieroberfläche. Durch die Oberflächebeleimung kann das Epsomit jedoch nicht in die Papierstruktur eindringen und kann deshalb nicht zur Verbesserung der Dimensionsstabilität beitragen. WO2010148156 A1 betrifft Papierprodukte bzw. Papiersubstrate für die Verwendung als Armierungsband (auch bekannt als Trockenbauband oder Fugenband). Die Papierprodukte enthalten ein Leimungsmittel, eine antimikrobiell wirkende Substanz sowie andere optionale Bestandteile, einschließlich eines Bindemittels. Bei der Herstellung der Papierprodukte gemäß WO2010148156 A1 können die Zellulosefasern mit dem Leimungsmittel, der antimikrobiellen Substanz und den optionalen Bestandteilen an jedem Punkt des Papierherstellungsprozesses in Kontakt gebracht werden. Kaliumsorbat wird in diesen Papierprodukten als eine mögliche antimikrobielle Substanz verwendet.
    • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Trockenmischung aus Epsomit und Kaliumsorbat und eine Imprägnierflotte, die aus dieser Trockenmischung durch Lösen der Mischung in Wasser oder in bereits vorhandenen wässrigen Lösungen hergestellt wird und zur Imprägnierung von Papieren und Vlieshybriden dient. Infolge dieser Imprägnierung wird diesen Papieren oder Vlieshybriden eine hohe Dimensionsstabilität verliehen. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine Papier- bzw. Vlieshybridherstellung, bei der die Imprägnierflotte sowohl hydrophobierend als auch nicht hydrophobierend eingestellt werden kann, ohne dass die verbessernde Wirkung auf die Nassquerdehnung leidet.
  • Die Erfindung stellt insbesondere eine Mischung aus dem Mineral Epsomit und dem Kaliumsalz der Sorbinsäure im Verhältnis ihre Trockengewichte von 20:1 bis 5:1, vorzugsweise von 12:1 bis 8:1 bereit.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung eine Mischung aus dem Mineral Epsomit und dem Kaliumsalz der Sorbinsäure zur Verbesserung der Dimensionsstabilität von Papieren oder Vlieshybriden bereit, sowie deren Lösung in Wasser oder in wässrigen Lösungen von Johannisbrotkernmehl, Pflanzenschleimen, Stärken und -derivaten und/oder Polyvinylalkohol. Die Mischung umfasst 15,5 bis 30 Gew.% Epsomit und 1,3 bis 4 Gew.% Kaliumsorbat. Der wässrigen Lösung der Mischung können zusätzlich noch Copolymerisate zugesetzt werden. Die Copolymerisate sind vorzugsweise ausgewählt aus einem Copolymerisat bestehend aus den Monomeren Acrylsäure und Acrylamid und einem Copolymerisat bestehend aus den Monomeren Acrylsäureester und Styrol. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden der wässrigen Lösung der Mischung 10 bis 20 Gew.% eines Copolymerisats bestehend aus den Monomeren Acrylsäure und Acrylamid und/oder 3,2 bis 5,4 Gew.% eines Copolymerisates bestehend aus den Monomeren Acrylsäureester und Styrol zugesetzt.
  • Die Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat verfügt über einen Trockenmassegehalt von 85 bis 90 Gew.% im Gemisch. Das Copolymerisat aus Acrylsäure und Acrylamid liegt vorzugsweise in einer Konzentration von 20 % vor und das Copolymerisat aus Acrylsäureester und Styrol liegt vorzugsweise in einer Konzentration von 50 % vor. Die angegebenen Werte für den Trockenmassegehalt bzw. die Konzentrationen beziehen sich auf die Ausgangsmaterialien, die zur Herstellung der erfindungsmäßen Imprägnierflotte verwendet werden.
  • In der Gesamtformulierung, d.h. in der wässrigen Lösung der Imprägnierflotte ist die erfindungsmäße Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat in einer Konzentration von 10 bis 38 % enthalten.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Imprägnierflotte bereit, die die erfindungsgemäße Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat sowie gegebenenfalls weitere Komponenten umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Imprägnierung von Papieren mit der erfindungsgemäßen Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat bzw. den daraus hergestellten Imprägnierflotten bereit.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin mit der erfindungsgemäßen Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat bzw. den daraus hergestellten Imprägnierflotten imprägnierte Papiere. Die Papiere sind vorzugsweise ausgewählt aus Tapetenpapieren, Posterpapieren, Affichenpapieren, Landkartenpapieren und dimensionsstabilen Druckpapieren. Vlieshybride im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auf Langsiebpapiermaschinen hergestellte Tapetensubstrate, die aus 80 Gew.% nativen Faserstoffen und 20 Gew.% Polyesterfaser-Kurzschnitt bestehen. Werden weniger als 20 Gew.% Polyesterfaser-Kurzschnitt verwendet, leidet auch bei Vlieshybriden die Dimensionsstabilität zunehmend. Insbesondere die nativen Fasern quellen in ihrer Dicke bei Kontakt mit Feuchtigkeit und schrumpfen wieder, wenn sie wieder trocknen. Die damit verbundenen Änderungen der Abmessungen der Papiere und Vlieshybride sind als störend bekannt. Bei auf Langsiebpapiermaschinen hergestellten Papieren oder Vlieshybriden orientieren sich die Fasern vorzugsweise in Längsrichtung und folglich konzentriert sich die Abmessungsänderung auf die Querrichtung der Papier- und Vlieshybridbahn. Besonders störend wirkt die Abmessungsänderung bei Landkartenpapieren, bei Posterpapieren und auch bei Affichenpapieren. Dabei stehen schlechte Passerhaltigkeit beim Druck und schlechte Maßhaltigkeit bei der Verarbeitung der bedruckten Erzeugnisse im Vordergrund.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Insbesondere die nativen Fasern quellen in ihrer Dicke bei Kontakt mit Feuchtigkeit und schrumpfen wieder, wenn sie wieder trocknen. Die damit verbundenen Änderungen der Abmessungen der Papiere und Vlieshybride, die weniger als 20 Gew.% Polyesterfaser-Kurzschnitt enthalten, sind als störend bekannt. Bei auf Langsiebpapiermaschinen hergestellten Papieren oder Vlieshybriden orientieren sich die Fasern vorzugsweise in Längsrichtung und folglich konzentriert sich die Abmessungsänderung auf die Querrichtung der Papier- und Vlieshybridbahn. Besonders störend wirkt die Abmessungsänderung bei Landkartenpapieren, bei Posterpapieren und auch bei Affichenpapieren. Dabei stehen schlechte Passerhaltigkeit beim Druck und schlechte Maßhaltigkeit bei der Verarbeitung der bedruckten Erzeugnisse im Vordergrund.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mittel zur Verbesserung der Dimensionsstabilität von Papieren und Vlieshybriden bereitzustellen und dabei die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Mittel zu überwinden. Da Vlieshybride bereits über eine hohe Dimensionsstabilität verfügen, besteht die Aufgabe der Erfindung in diesem Falle darin, den allgemein im Stand der Technik anerkannten Polyesterfaseranteil von 20 % deutlich absenken zu können.
  • Die Dimensionsstabilität ist definiert als Abmessungsänderung eines Papiers zwischen Normklima (22 °C / 50 % relative Luftfeuchte) und vollständiger Quellung der Fasern nach Lagerung im Wasser.
  • Die Abmessungsänderung eines Papiers kann mittels der Nassquerdehnung gemessen werden, die nach folgender Methode geprüft werden kann:
    1. a) Probenahme
      Von der aufgerollten Papierbahn oder Vlieshybridbahn werden Muster aus den beiden Randbereichen und aus der Bahnmitte entnommen. Aus diesen Proben werden je 5 Streifen in Querrichtung in den Abmessungen 210 x 50 mm geschnitten.
    2. b) Die Prüflinge werden ihrer Position nach in der Bahn gekennzeichnet.
    3. c) Lagerung der Prüflinge mindestens zwei Stunden im Normklima von 22 °C ± 1 °C und 50 % ± 2 % relativer Luftfeuchte.
    4. d) Danach wird eine punktgenaue Markierung in Form von Einstichen über eine Distanz von 180 mm an den klimatisierten Proben vorgenommen.
    5. e) Die Prüflinge werden nun 10 min in Wasser von 20 °C ± 2 °C gelagert.
    6. f) Entnahme der Proben aus dem Wasser und messtechnische Erfassung der Abstandsänderung der beiden Einstiche mit einer Genauigkeit von ± 0,05 mm.
    7. g) Errechnung der prozentualen Änderung der Abmessung.
    8. h) Protokollieren des Durchschnittswertes der Messergebnisse für jede der drei Probenpositionen als Nassquerdehnung.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Trockenmischung bereitgestellt wird, aus der eine Imprägnierflotte durch Lösen in Wasser oder in wässrigen Lösungen, die Stärken, Polyvinylalkohole, Galaktomannane, Johannisbrotkernmehl oder Mischungen daraus umfassen, herstellbar ist, die ein oder mehrere anorganischen Salze und/oder organische Salze umfasst.
  • Dieser Imprägnierflotte können außerdem noch zugesetzt werden:
    • Ein anionischer Trockenverfestiger in Form eines Copolymerisates, und
    • Wahlweise ein Copolymerisat als Hydrophobierungsmittel.
  • Der anionische Trockenverfestiger ist vorzugsweise ein Copolymerisat, das aus den Monomeren Acrylsäure und Acrylamid aufgebaut ist. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der anionische Trockenverfestiger eine Viskosität von 50 bis 700 mPas, vorzugsweise 150 bis 500 mPas, besonders bevorzugt 200 bis 400 mPas aufweist (wie beispielsweise gemessen mit einem Brookfield RVT Viskosimeter bei 20 U/min und 20 °C).
  • Das Hydrophobisierungsmittel ist vorzugsweise ein Copolymerisat auf der Basis Acrylsäureester und Styrol. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Acrylsäureester um Methyl-, Ethyl- oder Butylsäureester. Die Mindestfilmbildungstemperatur dieses Copolymerisates liegt im Bereich von 0 °C bis 80 °C, bevorzugt zwischen 10 °C und 40 °C.
  • Die wasserlöslichen anorganischen Salze sind vorzugsweise ausgewählt aus Epsomit (Magnesiumsulfat-Heptahydrat), Natriumchlorid sowie Mischungen daraus. Bei dem wasserlöslichen organischen Salz handelt es sich vorzugsweise um Kaliumsorbat.
  • Der Polyvinylalkohol weist vorzugsweise eine mittlere Viskosität und einen hohen Verseifungsgrad auf. Der Polyvinylalkohol gemäß der Erfindung hat vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 10 bis 40 mPas, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 mPas. Der Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols gemäß der Erfindung ist vorzugsweise 88 mol %, besonders bevorzugt 98 mol %, ganz besonders bevorzugt oder 99 mol%.
  • Stärken jeglicher Art und Herkunft sind grundsätzlich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Imprägnierflotte geeignet. Vorzugsweise wird Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke, Reisstärke oder Erdnussstärke verwendet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Kartoffelstärke oder Weizenstärke. Weiterhin geeignet zur Verwendung in der Imprägnierflottte gemäß der Erfindung sind Stärkeester. Die Stärkeester gemäß der Erfindung sind vorzugsweise ausgewählt aus Stärkephosphaten, wie z.B. Monostärkephosphat, Distärkephosphat, phosphatiertem Distärkephosphat und acetyliertem Distärkephosphat; sowie Estern der Stärke mit organischen Säuren, wie z.B. acetylierter Stärke bzw. Stärkeacetat, Estern der Stärke mit C6-C26 Fettsäuren, Bernsteinsäure, Adipinsäure und Citronensäure oder deren Salzen.
  • Die Verwendung der anorganischen Salze, wie Epsomit und/oder Natriumchlorid, und der organischen Salze, wie vorzugsweise Kaliumsorbat trägt insbesondere zur Verbesserung der Dimensionsstabilität von Papieren und Vlieshybriden bei. Kaliumsorbat bewirkt zusätzliche eine schnelle Benetzung und schnelle Penetration der Imprägnierflotte in die Rohpapiere bzw. Rohvlieshybride. Die Verwendung von Johannisbrotkernmehl sichert ein gutes Wasserhaltevermögen der Imprägnierflotte, wenn die Imprägnierflotte ein Hydrophobisierungsmittel, wie beispielsweise das Copolymerisat aus Monomeren von Acrylsäureester und Styrol umfasst. Der anionische Trockenverfestiger, wie beispielsweise das Copolymerisat aus Monomeren von Acrylsäure und Acrylamid, oder die Stärken oder die Galaktomannane oder Polyvinylalkohol tragen zum Erhalt der Festigkeit der imprägnierten Papiere und Vlieshybride bei.
  • Überraschend wurde gefunden, dass das Lösen der Trockenmischung nur im Gemisch funktioniert, während die Lösung der Komponenten einzeln in Reihenfolge fehlschlägt. Diese Trockenmischung muss zwingend in kaltem oder höchstens 40 °C warmem Wasser gelöst werden. Die Trockenmischung wird demzufolge in Wasser gelöst, das vorzugsweise eine Temperatur von 0 °C bis 40 °C, besonders bevorzugt 15 °C bis 40 °C aufweist. Eine bevorzugte Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Imprägnierflotte ist in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 gibt in Spalte 1 außerdem eine bevorzugte Dosierfolge an. Tabelle 1: Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Imprägnierflotte
    Dosierfolgennummer Masseteile1 Komponenten, Chemische Bezeichnung Konzentration bzw. Trockenmassegehalt 2, Gew.% Dichte in g/cm3 Typische Merkmale
    1 970 Wasser - 1,0 10 bis 40 °C
    2 70 Kaliumsorbat plus Epsomit im Gemisch Ca. 85..., 90 1,36 Epsomit = Magnesiumsulfat -Heptahydrat
    600 1,68
    670
    3 300 Copolymerisat aus Acrylsäure und Acrylamid 20 1,05 Anionische Lösung in Wasser
    4 0,8 Johannisbrotkernmehl Ca. 95 1,00 Sehr hohes Wasserbindevermögen
    (5)3 120 Copolymerisat aus Acrylsäureester und Styrol 50 1,05 Mindestfilmbildungstemperatur 10 bis 40 °C; selbstvernetzend
    1 Masseteile der Ausgangsmaterialien in der Imprägnierflotte,
    2 Konzentration / Trockengehalt der Komponenten im Ausgangsmaterial,
    3 Die Komponente 5 wird wahlweise zugefügt, wenn ein Papier damit imprägniert werden soll, das von der Anwendung her hydrophob sein soll.
  • Überraschenderweise verschlechtert sich die Dimensionsstabilität der imprägnierten Papiere und Vlieshybride durch den Zusatz des hydrophobierenden Copolymerisates aus Acrylsäureester und Styrol nicht, obwohl dies infolge der indirekt wirkenden Mengenreduzierung des Gemisches Epsomit / Kaliumsorbat zu erwarten gewesen wäre.
  • Im Gegensatz dazu bewirkt die Verwendung des allgemein bekannten Hydrophobierungsmittels Alkylketendimer (AKD) zwar ebenfalls die gewünschte Hydrophobierung, verschlechtert aber die Dimensionsstabilität.
    Die erfindungsgemäße Imprägnierflotte (einschließlich der Komponente 5) gemäß Tabelle 1 weist die folgenden chemisch - physikalischen Parameter auf:
    Konzentration der Lösung der Trockenmischung: 34 bis 38 %
    pH-Wert: 7,0 bis 7,2
    Ladung: anionisch
    Fließverhalten: wässrig; Newtonsche Flüssigkeit
    Penetrationszeit in ungeleimtes Rohpapier: 0,5 sec. bei 35 °C
  • Die angegebene Konzentration der erfindungsgemäßen Trockenmischung in der wässrigen Imprägnierflotte beträgt 10 bis 38 %, vorzugsweise 15 bis 38 %, besonders bevorzugt 30 bis 38 %. Insbesondere weitere Zusätze, wie Lösungen von Stärken, Polyvinylalkoholen können zu Konzentrationen unterhalb von 38 % führen.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Imprägnierflotte zu imprägnierenden Rohpapiere sind vorzugsweise hydrophil, d.h. ungeleimt. Massegeleimte Rohpapiere nehmen beim Imprägniervorgang zu wenig Substanz auf und somit kann sich die gewünschte Wirkung der Dimensionsstabilisierung nicht entfalten. Bevorzugt gemäß der Erfindung sind Rohpapiere mit einem Flächengewicht im Bereich von 40 bis 130 g/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 50 g/m2 bis 110 g/m2.
  • Günstige und der Aufgabe der Erfindung entsprechende Verbesserungen der Dimensionsstabilität werden bei einem Substanzeintrag von mindestens 10 %, vorzugsweise aber 12 bis 30 %, besonders bevorzugt 14 bis 20 Gew.% bezogen auf die trockene Masse des nicht imprägnierten Papiers erreicht. Dabei gilt der Substanzeintrag ebenfalls als Trockenmasse.
  • Die erfindungsgemäße Formulierung kann sowohl innerhalb als auch außerhalb von konventionellen Papiermaschinen in off-line-Beschichtungsanlagen mittels Leimpresse, Filmpresse, Blade-Streicheinrichtungen oder auch Rakel-Streicheinrichtungen in die jeweiligen Rohpapiere eingebracht werden. Besonders zu bevorzugen sind die Einrichtungen Leimpresse und Filmpresse, weil hier die Flotte in das Rohpapier mit Druck eingebracht wird.
  • Tabelle 2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Imprägnierflotten. Tabelle 2: Varianten der erfindungsgemäßen Imprägnierflotten
    Komponente Konzentration / Trockengehalt 1, Gew.% Masseteile 2, Gew.% Bevorzugte Masseteile 2, Gew.% Besonders bevorzugte Masseteile 2, Gew.%
    Wasser - 44,3 70,3 bis 40 63,7 bis 45
    Gemisch aus 85 ... 90
    Kaliumsorbat 2,7 1,3 bis 4,0 2,5 bis 3,0
    und Epsomit 26,9 15,5 bis 30 20 bis 28
    Copolymerisat aus Acrylsäure und Acrylamid 20 17,8 10 bis 20 10,5 bis 19
    Johannisbrotkernmehl Ca. 95 0,2 0 bis 0,6 0,1 bis 0,3
    Copolymerisat aus Acrylsäureester und Styrol 50 5,4 2,9 bis 5,4 3,2 bis 5,4
    1 Konzentration / Trockengehalt der Komponenten im Ausgangsmaterial,
    2 Masseteile der Ausgangsmaterialien in der Imprägnierflotte.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Imprägnierflotte bereit, umfassend das Lösen der trockenen Mischung aus Epsomit und Kaliumsorbat in Wasser. Die Konzentration der Mischung in der Lösung beträgt nach dem Auflösen 8 bis 38 %, vorzugsweise 15 bis 30 %.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt können der so hergestellten Lösung 0 bis 0,6 Gew.-% Johannisbrotkernmehl, bevorzugt 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz der Imprägnierflotte, zugesetzt werden.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt können der Imprägnierflotte 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10,5 bis 19 Gew.-% Festsubstanz des Trockenverfestigers Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat zugesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Zugabe des Trockenverfestigers Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat in Form einer Lösung des Trockenverfestigers in Wasser.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Lösung der Mischung in wässrigen Lösungen, die bereits Stärken, abgebaute Stärken, Stärkeester, Polyvinylalkohole und/oder Galaktomannane bzw. Mischungen daraus umfassen.
  • Wahlweise können der Imprägnierflotte noch 2,9 bis 5,4 Gew.-%, vorzugsweise 3,2 bis 5,4 Gew.-% Feststoff des Hydrophobierungsmittels Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat, bezogen auf den Feststoff der Imprägnierflotte, zugemischt werden. In einer bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Hydrophobierungsmittel Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat der Imprägnierflotte in Form einer Dispersion in Wasser zugemischt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen weiter erläutert, wobei die Beispiele den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken sollen.
    • Beispiel 1: Stand der Technik, Landkartenpapier
  • Auf einer Langsiebpapiermaschine mit integrierter Leimpresse wurde auf dem Wege des allgemein anerkannten Standes der Technik ein Rohpapier mit einem Flächengewicht von 86 g/m2 und einem Füllstoffgehalt von 15 % hergestellt. Die Faserstoffzusammensetzung bestand aus 28 % elementar chlorfrei gebleichtem Kiefernsulfatzellstoff, 68 % elementar chlorfrei gebleichtem Aspenzellstoff und 4 % eigenem Ausschuss. Die Faserstoffe wurden in einer vorgelagerten Mahlstraße auf 25 bis 28 °SR ausgemahlen. Unter °SR versteht der Fachmann den Grad der Mahlbehandlung der Faserstoffe, angegeben im Grad Schopper-Riegler.
  • Der Fasermischung, dispergiert in Wasser, wurden Kalziumkarbonat als Füllstoff, kationisches Epichlorhydrinharz als Nassverfestiger, Bernsteinsäureanhydrid, dispergiert in kationischer Stärke, als Hydrophobierungsmittel sowie Polyaluminiumchlorid als Fällungsmittel zugefügt.
  • Die Gesamtmischung wurde anschließend in einer Konzentration von 0,9 bis 1,0 % über einen Stoffauflauf kontinuierlich auf das Langsieb aufgegeben, das sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 600 m/min bewegte. Bei gleichzeitiger Entwässerung auf einen Trockengehalt von ca. 16 bis 20 % formierte sich die Papierbahn, die im weiteren Verlauf noch mechanisch ausgepresst und thermisch getrocknet wurde.
  • Getrocknet auf einen Trockengehalt von 92 bis 98 % erreichte die Rohpapierbahn die Leimpresse, in der sie eine Oberflächenbehandlung mit einer 7%igen Lösung erhielt, die sich zusammensetzte aus 93 Teilen Wasser, 4 Teilen enzymatisch abgebauter Weizenstärke und 3 Teilen Kartoffelstärkeester. Das Auftragsgewicht belief sich auf 3,5 g/m2 ofentrockene Beschichtung, die sich auf beide Seiten des Papiers verteilte. Nach der Trocknung des Papiers in der sogenannten Nachtrockenpartie der Papiermaschine auf 93 bis 94 % Endtrockengehalt wurde das Papier, das nun über ein Endflächengewicht von 89 bis 91 g/m2 verfügte, noch in einem Maschinenkalander geglättet.
  • Das so entstandene Landkartenpapier ist nassfest, hydrophobiert, im Offsetverfahren bedruckbar und verfügt über eine Nassquerdehnung von 2,3 %, wobei in beiden Randbereichen der Papierbahn sogar 2,5 bis 2,9 % ermittelt wurden.
    • Beispiel 2: Erfindungsgemäßes Landkartenpapier
  • Zur Verfügung stand ein industriell gefertigtes Rohpapier mit einem Flächengewicht von 50 g/m2. Das Rohpapier war mit Epichlorhydrinharz nassverfestigt und mit 18 % Titandioxid, bezogen auf das trockene Gewicht des Rohpapiers, gefüllt. Im Gegensatz zu Beispiel 1 wurde bei der Herstellung des Rohpapiers kein Hydrophobierungsmittel zugesetzt.
  • Die Faserstoffmischung bestand aus 23 % elementar chlorfrei gebleichtem Kiefernsulfatzellstoff, 73 % elementar chlorfrei gebleichtem Eukalypthussulfatzellstoff und 4 % eigenem Ausschuss.
  • Die Faserstoffmischung wurde auf 36 ° SR ausgemahlen.
  • Aus dem Rohpapier hergestellte A4-Bogen wurden mit der erfindungsgemäßen Flotte imprägniert, die sich zusammensetzte aus 150 g Wasser, 0,05 g Johannisbrotkernmehl, 39 g Trockenmischung bestehend aus 35 g Epsomit und 4 g Kaliumsorbat, 15 g anionischem 20%igen Copolymerisat bestehend aus den Monomeren Acrylsäure und Acrylamid und 5 g 50%igen Copolymerisat bestehend aus den Monomeren Acrylsäureester und Styrol. Die einzelnen Komponenten wurden in der genannten Reihenfolge gelöst bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 35 °C. Im Anschluss an den Imprägniervorgang wurden die Bogen auf einem Fototrockner bei 75 bis 80 °C getrocknet.
  • Der Trockenvorgang behinderte die Schrumpfung des Papiers infolge des Wasserentzuges nicht, so dass keine Messwertverfälschungen für die Nassquerdehnung entstehen können.
  • Nach zweistündiger Klimatisierung wurden folgende Messwerte ermittelt:
    (1) Nassquerdehnung
    Rohpapier: 2,7 %
    Imprägniertes Papier: 1,4 %
    (2) Flächengewicht
    Rohpapier: 50,5 g/m2
    Imprägniertes Papier: 59 g/m2
  • Das imprägnierte Papier ist hydrophobiert und im Offsetdruckverfahren bedruckbar. Die Verbesserung der Nassquerdehnung beläuft sich auf 1,3 % absolut, im Vergleich zu Rohpapier.
    • Beispiel 3: Erfindungsgemäßes Simplextapetenpapier
  • Zur Verfügung stand ein industriell gefertigtes Simplextapetenpapier als unbehandeltes Rohpapier mit einer vergleichbaren Stoffzusammensetzung gemäß Beispiel 1 einschließlich der Mahlbehandlung der Faserstoffe, des Füllstoffgehaltes und der Nassverfestigung mit kationischem Epichlorhydrinharz.
  • Im Gegensatz zu Beispiel 1 jedoch war dem Simplextapetenpapier bei der Herstellung des Rohpapiers kein Leimungsmittel und kein Hydrophobierungsmittel zugesetzt worden.
  • Das Rohpapier hatte ein Flächengewicht von 72 g/m2.
  • Es wurde imprägniert mit der erfindungsgemäßen Flotte, wie in Bespiel 2 beschrieben, und ebenso auf einem Fototrockner nicht schrumpfungsbehindernd bei einer Temperatur im Bereich von 75 bis 80 °C getrocknet.
  • Nach zweistündiger Klimatisierung der imprägnierten A4-Bogen wurden folgende Messwerte ermittelt:
    (1) Nassquerdehnung
    Rohpapier: 2,5 %
    Imprägniertes Papier: 1,0 %
    (2) Flächengewicht
    Rohpapier: 72 g/m2
    Imprägniertes Papier: 86 g/m2
  • Infolge der Imprägnierung mit der erfindungsgemäßen Flotte trat eine Verbesserung der Nassquerdehnung von 1,5 % absolut bzw. 60 % bezogen auf den Wert des Rohpapiers ein.
  • In gleicher Weise wurden weitere industriell hergestellte Rohpapiere imprägniert, getrocknet und messtechnisch bewertet mit folgenden Ergebnissen:
    a) Tiefdruckpapier; 70 g/m2; Rohstoffbasis 100 % Altpapier
    (1) Nassquerdehnung
    Rohpapier: 3,2 %
    Imprägniertes Papier: 2,3 %
    (2) Flächengewicht
    Rohpapier: 70 g/m2
    Imprägniertes Papier: 79 g/m2
    b) Tiefdruckpapier; Faserstoffzusammensetzung 35 % elementar chlorfrei gebleichter Kiefernsulfatzellstoff und 65 % Thermisch-Mechanischer Holzstoff, dem Fachmann bekannt unter TMP, aus Fichtenholz; Flächengewicht: 80 g/m2
    (1) Nassquerdehnung
    Rohpapier: 1,7 %
    Imprägniertes Papier: 0,7 %
    (2) Flächengewicht
    Rohpapier: 80 g/m2
    Imprägniertes Papier: 96 g/m2
  • Je nach Anforderung an die Dimensionsstabilität der jeweiligen erfindungsgemäßen imprägnierten Papiersorten werden die auf der Flottenzusammensetzung gemäß Tabelle 1 basierenden lufttrockenen Substanzeinträge von mindestens 10 % bezogen auf das lufttrockene Rohpapier, vorzugsweise aber 12 bis 30 Gew.% und besonders bevorzugt 14 bis 20 Gew.% eingebracht.
    Die Menge des Substanzeintrages wird über die Flottenkonzentration bestimmt, wobei eine Konzentration von höchstens 38 % verwendet wird.

Claims (15)

  1. Mischung aus dem Mineral Epsomit und dem Kaliumsalz der Sorbinsäure im Verhältnis ihre Trockengewichte von 20:1 bis 5:1, vorzugsweise von 12:1 bis 8:1.
  2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung lufttrocken ist.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Imprägnierflotte umfassend das Lösen der Mischung nach Anspruch 1 oder 2 in Wasser.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Mischung in der Lösung 8 bis 38 %, vorzugsweise 15 bis 30 % beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösung 0 bis 0,6 Gew.-% Johannisbrotkernmehl, bevorzugt 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz der Imprägnierflotte, zugesetzt werden.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Imprägnierflotte 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10,5 bis 19 Gew.-% Festsubstanz des Trockenverfestigers Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat zugesetzt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Trockenverfestigers Acrylsäure-Acrylamid-Copolymerisat in Form einer Lösung des Trockenverfestigers in Wasser erfolgt.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung der Mischung in wässrigen Lösungen erfolgt, die Stärken, abgebauten Stärken, Stärkeester, Polyvinylalkohole und/oder Galaktomannane bzw. Mischungen daraus umfassen.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Imprägnierflotte 2,9 bis 5,4 Gew.-%, vorzugsweise 3,2 bis 5,4 Gew.-% Feststoff des Hydrophobierungsmittels Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat, bezogen auf den Feststoff der Imprägnierflotte, zugemischt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat der Imprägnierflotte in Form einer Dispersion in Wasser zugemischt wird.
  11. Imprägnierflotte, hergestellt nach dem Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 10.
  12. Imprägnierflotte, umfassend die Bestandteile:
    o Wasser: 40 bis 70 Gew.%,
    o Kaliumsorbat: 1,3 bis 4,0 Gew.%,
    o Epsomit: 15,5 bis 30 Gew.%
    o und/oder 10 bis 20 Gew.% Copolymerisat aus Acrylsäure und Acrylamid,
    o und/oder 0 bis 0,6 Gew.% Johannisbrotkernmehl.
  13. Imprägnierflotte nach Anspruch 12, weiterhin umfassend 3,2 bis 5,4 Gew.% Copolymerisat aus Acrylsäureester und Styrol.
  14. Verfahren zur Imprägnierung von Papieren, dadurch gekennzeichnet dass die Papiere mit der Imprägnierflotte nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13 imprägniert werden, wobei der Anteil der Trockenmasse der Imprägnierflotte mindestens 10 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des trockenen Rohpapiers, vorzugsweise 12 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 14 bis 20 Gew% beträgt.
  15. Imprägniertes Papier hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 14.
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