FI116087B - Pohjapaperi, menetelmä sen valmistamiseksi ja irrokepaperi - Google Patents

Description

1 116087

Pohjapaperi, menetelmä sen valmistamiseksi ja irrokepaperi

Keksintö kohdistuu irrokepaperin pohjapaperiin, jossa on kuituraaka-ai-neesta muodostettu runkokerros, jonka irrokeaineen vastaanottavalla 5 pinnalla on sideainetta ja pigmenttiä sisältävä pintaliimaus. Keksintö kohdistuu myös irrokepaperiin, jonka pohjapaperi on edellä mainittua laatua sekä menetelmään tällaisen pohjapaperin valmistamiseksi.

Irrokepapereita käytetään erilaisten tarrojen taustapapereina, jolloin ne 10 on varustettu tarran liimakerrosta vasten tulevalta pinnaltaan liimasta helposti irtoavalla irrokeaineella, joka yleisimmin on silikoni-polymee-reihin perustuvasta materiaalista muodostettu kerros.

Suurin osa nykyisin markkinoilla olevasta pohjapaperista käytetään sili-15 konipäällytykseen liuotinvapaalla silikonijärjestelmällä. Tämän menetelmän yleistyminen on korostanut irrokepaperin pohjapaperin pinta-ominaisuuksien merkitystä hyvään silikonoidun pinnan laatuun pääsemisessä. Silikonin ominaisuuksien vuoksi pohjapaperin matalan huokoisuuden, vähäisen veden- ja öljynabsorption ja korkean sileyden tär-20 keys on kasvanut.

Irrokepaperin pohjapaperin toiminnalliset vaatimukset ovat laajan käyttöalueen ja vaikeiden sovellusten vuoksi monimutkaiset. Keskeiset (>pohjapaperin ominaisuudet ovat: lujuusominaisuudet (myös lämpökäsit-. . 25 telyn jälkeen), mittapysyvyys, korkea tiheys, barrier-ominaisuudet, ke- ; miallinen sopivuus silikonointiin, suuri transparenssi, matala huokoisuus ‘ ja hyvä sileys. Hyvin toimiva pohjapaperi kulkee katkoitta jalostusko- neella, vaatii vähän silikonia hyvään silikonipeittoon, toimii laminaatin :...’· stanssauksessa ongelmitta ja ei aiheuta vaikeuksia etiketöinnissä.

30

Pohjapaperin laadun parantamiseksi on tunnettua varustaa ainakin sen irrokeaineen vastaanottava pinta sopivalla aineella. Niinpä US-paten-tissa 4 859 511 on esitetty luonteeltaan hydrofobisen polymeerin kerros pohjapaperin ja irrokeaineen välissä. Lisäksi on tunnettua päällystää ‘ ’ 35 pohjapaperi ennen irrokeaineen levitystä lateksisideaineen ja pigmentin seoksella, kuten käy ilmi US-patentista 4 609 589 (esimerkki nro47), jota vastaa EP-hakemusjulkaisu 150 772, kansainvälisestä hakemus-.·, : julkaisusta WO 96/31651, ja japanilaisesta hakemusjulkaisusta 2 116087 JP-6-264038. Viimeksimainitun julkaisun pintaliimassa on 100 paino-osaa pigmenttiä, 10-30 paino-osaa styreenibutadieenilateksia hydrofobisena sideaineena ja 0,5-5 paino-osaa hapetusmodifioitua tärkkelystä ja/tai tärkkelysfosfaattia hydrofiilisenä sideaineena. Pintaliiman 5 levitysmäärä on tunnetulle tekniikallle tyypillisesti n. 3 g neliömetriä kohti.

Polyvinyylialkoholin (PVA) ja karboksimetyyliselluloosan (CMC) seos on yleisesti käytetty paperien pintaliima. Tätä on käytetty myös irrokeainet-10 ta vastaanottavan pohjapaperin pintaliimausreseptissä. Suljetun pinnan aikaansaaminen joko hyvin tiivistävällä, ohuella pintaliimakerroksella tai suurella pintaliimamäärällä johtaa ominaisuuksiltaan hyvään irrokepa-periin. On kuitenkin havaittu, että PVA/CMC -seos ei kykene täyttämään paperin pinnassa olevia vaihtelevan kokoisia huokosia.

15

Keksinnön tarkoituksena on esittää uusi pohjapaperi, jossa sen pinta-liimauksen ansiosta on parempi silikonoitavuus tarkoittaen hyvään sili-konipeittoon vaadittavan silikonimäärän vähenemistä. Parannetut pohjapaperin ominaisuudet, joilla tähän päästään, ovat paperin matala 20 huokoisuus ja hydrofobisuus.

Tämän tarkoituksen toteutamiseksi keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, että pigmenttipitoinen pintaliimauksen sideaine sisältää seoksena ainakin polyvinyylialkoholia (PVA) ja lateksidispersiota. Tä-; 25 hän perustuvalla seoksella on päästy, sopivilla keskinäisillä suhteilla, " parempiin arvoihin monissa silikonoitavuuden kannalta tärkeissä omi naisuuksissa.

Y·' Edullisen suoritusmuodon mukaan sideaine sisältää myös karboksime- 30 tyyliselluloosaa (CMC) edullisesti 10-50 p-% PVA:n ja CMC:n yhteismäärästä, edullisemmin 15-25 p-%.

Em. sideineisiin perustuvilla yhdistelmillä päästään lisäksi hyviin tulok-‘ . siin varsin pienillä levitysmäärillä. Edullisen suoritusmuodon mukaan 35 pintaliimauksen määrä kuiva-aineena onkin korkeintaan 2 g/m2, edulli-;·* sesti 0,7-2,0 g/m2, edullisemmin 0,7-1,5 g/m2, mikä lisää pohjapaperin . Y: valmistuksen taloudellisuutta, ja transparenssi pysyy myös hyvänä.

3 116087

Keksintöä selostetaan seuraavassa oheiseen piirustuksen viitaten, jossa kuva 1 esittää kaavamaisena leikkauskuvantona yhtä mahdollista 5 tarratuotetta, jossa irrokepaperia voidaan käyttää, ja kuva 2 esittää kaavamaisena leikkauskuvantona irrokepaperia.

Kuvat on esitetty keksinnön käyttöalueen havainnollistamiseksi, eivätkä 10 niiden osien suhteelliset koot ole tarkoitettu esittämään todellista tilannetta.

Kuvan 1 mukaisesti tarratuote muodostuu pintapaperista P, jossa on liimakerros 4, ja irrokepaperista R, jossa on irrokeaineen kerros 3, joka 15 on liimakerrosta 4 vasten. Pintapaperin 2 toiselle pinnalle voidaan painaa tekstiä ja/tai kuvioita eri painatusmenetelmillä.

Kuvassa 2 on esitetty kuvan 1 mukaista tarratuotetta varten tarkoitetun irrokepaperin R pohjapaperi 1. Pohjapaperissa 1 on runkokerros 1 a, 20 joka on muodostettu sopivasta kuituraaka-aineesta, esim. selluloosa-pohjaisesta paperimassasta. Runkokerroksen 1a päällä, ainakin sillä puolelle, johon tulee irrokeaineen kerros, on pintaliimaus 1b.

Seuravassa kuvataan esimerkinomaisesti tarratuotteen valmistusmene-: . 25 telmää, joka ei ole keksintöä rajoittava.

Valmistettaessa tarratuote tarratuotteen pintapaperi ja irrokepaperin ' pohjapaperi tuodaan valmistuslinjalle määrätyn levyisinä ja pituisina rul-

Iina. Pohjapaperi päällystetään ensin telapäällystysyksikössä silikoni-30 kerroksella, joka polymeroidaan ja kovetetaan 140°C:ssa uunissa. Sili-konin levitysmäärä on noin 1 g/m2. Näin saadaan irrokepaperia, jonka pinnassa on irrokeaineen kerros. Seuraavaksi irrokepaperi päällyste-tään silikonoidulta puoleltaan liimakerroksella. Yleensä liima-aine on ’ . vesipohjainen dispersio, josta ylimääräinen vesi haihdutetaan kuivaa- 35 jassa. Kuivauksen jälkeen raina kulkee kostutusyksikön läpi, jotta saa-vutetaan sopiva kosteustaso. Taustapaperi ja pintapaperi laminoidaan yhteen ajamalla ne telojen välistä, jotka painavat kerrokset yhteen. Valmis laminaatti kerätään rullalle. Laminaatti voidaan jatkojalostaa 4 116087 monella eri tavalla, kuten esim. painaa painatuskoneella. Laminaatista voidaan myös stanssata sopivankokoisia tarroja painatuksen jälkeen. Irrokepaperi, jossa on irrokeaineen kerros, voidaan tuoda valmistuslinjalle myös valmiina tuotteena ja yhdistää siinä tarratuotteen pintapape-5 riin.

Seuraavassa selostetaan keksinnöllä suoritettuja kokeita, jotka eivät ole keksinnön suojapiiriä rajoittavia.

10 Pintaliimauskokeissa käytettiin tunnettua PVA/CMC-pintaliimaa, paperi-ja kartonkipohjaisille pakkausmateriaaleille käytettyä tunnettua barrier-päällystettä ja näiden seoksia. Ensimmäisessä koesarjassa kokeiltiin tunnettuja pintaliima- ja päällystekoostumuksia erikseen, ja toisessa sarjassa suoritettiin kokeita näiden koostumuksien seoksilla.

15

Tunnettu pintaliima (seuraavassa pintaliima) oli veteen liuotettu poly-vinyylialkoholin ja karboksimetyyliselluloosan seos (PVA/CMC), jossa PVA:n ja CMC:n suhde on 80:20 paino-osiin perustuen.

20 Tunnettu barrierpäällyste (seuraavassa barrier) oli paperi- ja kartonki-pakkausmateriaaleille tarkoitettu, sulkuominaisuuksia antava vesipohjainen pigmenttipasta, jonka pääkomponetteja ovat 2 paino-osaa talkkia ja 1 paino-osa styreenibutadieeni-lateksidispersiota kuiva-aineeseen perustuen. Lisä- ja apuaineet ovat samoja kuin paperiteollisuuden : . . 25 pastoissa käytetyt.

Pintaliimaukset suoritettiin paperille filmiliimapuristimella, minkä jälkeen päällyste kuivattiin ja paperi kalanteroitiin.

30 Ensimmäiset kokeet:

Ensimmäisen koesarjan vertailukokeissa käytetyllä tunnetulla barrier-päällysteellä saatiin huonommat tulokset mm. bekk-huokoisuudessa, ' . pinnan sileyden kanssa korreloivassa IGT-tahranpituudessa ja unger- 35 öljynabsorptiossa verrattuna tunnettuun pintaliimaan niillä päällyste-'·/ määrillä (alle 3g/m2), joita voidaan transparenssia menettämättä käyt- tää. Unger-öljynabsorption huono tulos kertoo sen, että silikoni imeytyy 5 116087 liiaksi paperiin. Toisaalta shirlastain-testissä, joka on yleisessä käytössä silikonoitujen paperien pinnan hydrofobisuuden testauksessa perustuen vesipohjaisen testiliuoksen imeytymiseen, saavutettiin tunnetulla barrierpäällysteellä selvä parannus verrattuna tunnettuun pintaliimaan.

5

Toiset kokeet

Paremmat tulokset saatiin pintaliimakoostumuksella, jossa tunnettua pintaliimaa ja tunnettua barrier-päällystettä oli sekoitettu toisiinsa suh-10 teessä, jossa niitä kuivapainona laskettuna oli yhtä paljon (seuraavassa ’’seos”).

Bekk-huokoisuudet (s/100ml) 1,5 g/m2 päällystemäärillä:

Pintaliima: n. 190 15 Barrier: n. 20

Seos: n. 900

Bekk-huokoisuudet (s/100ml) 0,7 g/m2 päällystemäärillä:

Pintaliima: n. 210 20 Barrier: n. 20

Seos: n. 280

Unger-öljynabsorbtiot (g/m2) 1,5 g/m2 päällystemäärillä:

Pintaliima: n. 0,85 25 Barrier: n. 2,5

Seos: n. 0,65

Silikonin imeytyminen (g/m2,unger-testin kaltainen testi silikonilla), :’ 1,5 g/m2 päällystemäärät: 30 Pintaliima: n. 0,9

Seos: n. 0,7 : ‘‘: 0,7 g/m2 päällystemäärät:

Pintaliima: n. 1,0 35 Seos: n. 0,8 6 116087

Shirlastain-testi (liuoksen imeytyminen g/m2) 1,5 g/m2 päällystemäärillä: Pintaliima: n. 16 Barrier: n. 12

Seos: n. 14 5

Shirlastain-testi (liuoksen imeytyminen g/m2) 0,7 g/m2 päällystemäärillä: Pintaliima: n. 18 Barrier n. 14 Seos: n. 15 10 IGT-tahranpituus (cm), 1,5 g/m2 päällystemäärillä:

Pintaliima: n. 13,7 Seos: n. 14,1 15 Seoksella 50:50 saatiin selvä parannus öljynabsorptiossa ja huomattava parannus bekk-huokoisuudessa verrattuna kumpaankin referenssiin. Samoin shirlastain-testinesteen imeytymisessä saatiin tunnettua pinta-liimaa paremmat tulokset.

20 Lisäksi tulokset olivat tunnettua pintaliimaa paremmat pintaliiman ja barrierin suhteiden vaihdellessa välillä 40:60 - 60:40. Ottaen huomioon em. aineiden koostumukset ja se, että hyvät tulokset ainakin joidenkin ominaisuuksien kohdalla on saavutettavissa vielä em. raja-arvojen ulkopuolellakin, pigmentin määrä koko pintaliimasta on n. 20-45 p-% ja 25 lateksia on suhteessa muuhun sideaineeseen 20-55 osaa 100 osaa kohti.

Voidaan olettaa, että koostumuksen komponentit toimivat yhdessä op-:··*' timaalisen tuloksen saavuttamiseksi siten, että PVA/CMC-liima toimii 30 filminmuodostajana, hienojakoinen pigmentti (keskimääräinen partikkelikoko edullisesti alle 2 pm ekvivalenttihalkaisijana (e.s.d.) ilmoitettuna) tukkii huokoset ja styreenibutadieenilateksisideaine lisää vedenhylki-: vyyttä.

35 Pigmenttinä voidaan käyttää talkin sijasta myös muita hienojakoisia mi- ·*/ neraalitäyteaineita tai mineraalitäyteaineiden seoksia. Mineraalitäyte- aine on edullisesti luonteeltaan hydrofobista, mikä on tyypillistä talkille . (esim. US-5229094).

5 116087 7

Lateksisideaineena on mahdollista käyttää myös muita homo- ja kopo-lymeerilateksidispersioita. Esimerkkeinä ovat akrylaatti-, styreeni-akry-laatti ja polyvinyyliasetaattilateksit.

Lateksidispersion ja PVA:n tai PVA/CMC-seoksen lisäksi sideainekom-ponentti voi sisältää muita sideaineita korkeintaan 10p-% sideaineen kokonaismäärästä.

10 Paperin pinta saadaan tiiviimmäksi ja vettä paremmin kestäväksi käyttämällä keksinnön mukaista päällystettä pieniä määriä, esim. korkeintaan 2 g/m2. Vain noin 1 g/m2 päällystemäärät ovat riittäviä riittävien pohjapaperin pintaominaisuuksien aikaansaamiseksi.

15 Pintaliimaseos voidaan levittää vesipohjaisena koostumuksena, jossa lateksisideaine, polyvinyylialkoholi, mahdollisesti karboksimetyylisellu-loosa, ja pigmentti ovat hyvin toisiinsa sekoittuneet, sopivilla päällys-tysmenetelmillä runkokerroksen päälle. Runkokerros on sopivimmin kemiallisesta massasta valmistettu päällystämätön paperi, esim. havu-20 puusellun ja lehtipuusellun seosta. Pintaliimauksen yhteydessä runko-kerros voidaan liimata toiseltakin puolelta käyristymisen estämiseksi.

Saadun pohjapaperin neliömassa on tavallisimmin välillä 50-90 g/m2.

»* ·

Claims (15)

116087

1. Irrokepaperin pohjapaperi, jossa on kuituraaka-aineesta muodostettu runkokerros (1a), jonka pinnalla on sideainetta ja pigmenttiä sisäl-5 tävä pintaliimaus (1b), joka muodostaa irrokeaineen vastaanottavan pinnan, tunnettu siitä, että pintaliimauksen (1b) pigmenttipitoinen sideaine sisältää seoksena ainakin polyvinyylialkoholia (PVA) ja latek-sidispersiota.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pohjapaperi, tunnettu siitä, että sideaine sisältää myös karboksimetyyliselluloosaa (CMC).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pohjapaperi, tunnettu siitä, että polyvinyylialkoholin ja CMC:n suhde paino-osiin perustuen on välillä 15 50:50-90:10, edullisesti 75:25-85:15.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tunnettu siitä, että pigmentti on talkkia.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tun nettu siitä, että pigmentin määrä on 10—50 p-%, edullisesti 25-40 p-% pintaliimauksen (1b) kuiva-aineesta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen pohjapaperi, tunnettu siitä, että 25 pigmentin määrä on 30-37 p-%.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tun- :···’ nettu siitä, että lateksidispersion suhde polyvinyylialkoholiin tai, jos t I sideaine sisältää CMC:tä, PVA:n ja CMC:n seokseen, on 20:100-30 55:100.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen pohjapaperi, tunnettu siitä, että f I » ; * * ‘: suhde on 30:100-40:100. »> · *

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tun- *·· nettu siitä, että pintaliimauksen (1b) määrä on alle 2g/m2, edullisesti :Y: 0,7-1,5 g/m2. « * 116087

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tun- | nettu siitä, että runkokerros (1a) on kemiallista massaa, esim. havu- I puusellun ja lehtipuusellun seosta. ! ? | 5 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen pohjapaperi, tun- ! nettu siitä, että sen neliömassa on 50-90 g/m2.

12. Menetelmä irrokepaperin (R) pohjapaperin valmistamiseksi, jossa kuituraaka-aineesta muodostettu runkokerros (1a) pintaliimataan side- 10 ainetta ja pigmenttiä sisältävällä pintaliimalla, tunnettu siitä, että pinta-liiman sideaine sisältää seoksena ainakin polyvinyylialkoholia (PVA) ja lateksidispersiota.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 pintaliima valmistetaan sekoittamalla keskenään lateksidispersion ja pigmentin vesipohjaista seosta ja polyvinyylialkoholin vesiliuosta, jossa mahdollisesti on mukana myös karboksimetyyliselluloosaa.

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että pintaliimaa levitetään runkokerroksen (1a) päälle korkeintaan 2 g/m2, edullisesti 7-1,5 g/m2.

15. Irrokepaperi, joka on varustettu tarratuotteen liimakerrosta vasten tulevalta pinnaltaan irrokeaineen kerroksella (3), joka on levitetty pohja- 25 paperin (1) päälle, tunnettu siitä, että irrokeaineen kerros (3) on levitet- * ' , ty jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukaisen pintaliimauksen (1b) päälle. ♦ · 1 * · 116087