FI122186B - Trycksubstrat - Google Patents

Description

Trycksubstrat

TEKNIKENS STÄNDPUNKT

Föreliggande uppfinningen avser ett trycksubstrat, som innehäller trä-fiber. Den avser även ett tryckförfarande, som omfattar nämnda trycksubstrat.

5 UPPFINNINGENS BAKGRUND

Ett av de mest generellt använda nutida tryckförfarandena är offset-tryckning, vilket är ett tryckförfarande där en mellanliggande gummicylinder används för överföring av en bild frän en bildyta (plattan) tili substratet (vanligt-vis papper). En offsettryckenhet omfattar en plätcylinder, färg och befuktnings-10 valsar, en gummicylinder samt en belastningsvals. Tryckplattan omfattar hyd-rofila, vattenupptagande delar samt hydrofoba, färgupptagande delar. Plattans vattenupptagande delar bildar icke-bildytor, varemot de färgupptagande delar-na bildar bildytor. Befuktningsvalsarna anbringar kemiskt modifierat vatten, sa kallat fuktvatten, pä plattans icke-bildytor, varefter färg anbringas pä plattans 15 bildytor. Färgen och fuktvattnet överförs tili trycksubstratet frän tryckplattan via en roterande gummicylinder, som är belagd med en slät offsetduk.

I det heatset rulloffsettryckförfarandet trycks substratet kontinuerligt i en eller flera tryckenheter och torkas därefter i en varmluftstork för torkning av det pä substratet tryckta färgen. Slutligen sätts färgen pä kylvalsar. Den rörliga 20 banans bäda sidor trycks samtidigt i ett trycknyp, som utgörs av en övre och en undre tryckenhets gummicylindrar. I sedvanlig fyrfärgstryckning erfordras ätta tryckenheter, fyra pä banans bägge sidor. Färg frän alla tryckenheter överförs pä substratet före torkningen. Med detta avses att färg frän den första tryckenheten trycks pä en torr pappersyta och att färg frän den sista tryckenhe-25 ten överförs pä ett substrat, som föregäende tryckenheter har fuktat med fuktvattnet.

Tryckfärgen bestär huvudsakligen av färgpigment, bindemedel för fästande av pigmentet pä substratets yta och lösningsmedel för alstring av lämp-liga strömningsegenskaper. I torken avdunstar största delen av färglösnings-30 medlet snabbt i varmluft. Färgskiktet pä substratets yta fär sin slutliga härdhet i kylningssteget pä kylvalsarna. Därefter förflyttas den tryckta banan vanligtvis tili en vikningsenhet, där den viks och skärs upp i tryckta signaturer.

Fuktvatten erfordras för ätskiljning av bildytan och icke-bildytan pä offsettryckplattan. Fuktvattnet kan emellertid förorsaka allvarliga problem efter 35 det att färgen har överförts pä trycksubstratet. Fuktvatten, som överförts tili ett 2 bestruket trycksubstrat kan minska bestrykningsskiktets styrka. I flerfärgs heatset rulloffsettryckning av bestrukna substrat fuktas substratet i den första tryckenheten. I päföljande tryckenheter överförs färgen pä en redan fuktad substratyta. Da klibbig färg överförs pä ett bestrykningsskikt med minskad 5 styrka, kan nappning av lösgjorda bestrykningspartiklar förekomma. Dessa partiklar tenderar att ackumulera pä tryckduken pä ett kumulativt sätt och för-orsaka behov av rengöring av dukarna.

Det har tidigare antagits att trycksubstratet, t.ex. ett tryckpapper, bör vara ytterst poröst och hydrofilt för att absorbera det pä substratet överförda 10 fuktvattnet. Inträngning av fuktvattnet i ett poröst, fibermaterial kan emellertid förorsaka svällning av de trä innehällande fibrerna. Fibersvällning förorsakar ökning av papperets dimensioner, sä att en i det första paret tryckenheter tryckt bild inte matchar perfekt den i det fjärde paret tryckenheter tryckta hiiden. Detta är ett problem i synnerhet pä kanterna av vida banor. Detta sä kal-15 lade register- eller ”fan-out”-problem ses som suddiga färgbilder pä den tryckta ytan. Punktfördubbling, som förorsakar oönskade toner i en tryckt bild, kan ocksä vara följden av dimensioned ändringar i substratet mellan tryckenhe-terna.

Dessutom bör porösa vattenabsorberande trycksubstrat torkas vid 20 höga temperaturer. Banans temperatur kan överskrida 100 °C efter 0,2 s i tor-ken och banans utgängstemperatur kan nä 150 °C. Torkning vid sä höga temperaturer förorsakar fiberuppruggning, -vägning och -bläsbildning. Detta är ett problem i synnerhet i tryckning av papper som omfattar mekaniska fibrer. En orsak tili förekomsten av fiberstigning är den snabba fuktindunstningen frän ett 25 poröst, bestruket trycksubstrats grundark dä ängtrycket öppnar fiberbindningar. Vägning är den permanenta uppkomsten av vägmönster i trycket. Vägnings-mekanismen är inte förstädd i detalj, men den är en följd av ojämn fuktut-strömning frän substratet pä grund av torkning i hög temperatur. Bläsbildning beroende pä torkning i hög temperatur kan emellanät vara sä kännbart, att 30 grundarket delaminerar. Bläsbubblor kan även leda till banbrott under tryck-ningen. Det nutida heatset rulloffsettryckförfarandet brukar även mycket ener-gi. Lufttemperaturerna i torken kan typiskt nä 250 °C.

Det finns säledes en önskan att ästadkomma ett trycksubstrat, med vilket dessa problem kan övervinnas.

35 I den konventionella tekniken har man försökt övervinna dessa problem genom att förse ett trycksubstrat med en icke-porös, oleofil yta.

3 W02004030917 avser ett bestruket trycksubstrat med en oleofil yta, vilket substrat uppvisar ett Gurley-Hill permeansvärde, som överskrider 5000 s/100 ml, och ett IGT-färgavsättningsvärde, som överskrider 0,6 trycktät-hetsenheter vid en fördröjningsintervall pä 30 s. Med en oleofil yta avses, att 5 ytan avvisar fuktvattnet, varvid det är uppenbart, att kontaktvinkeln mot vattnet pä ytan överskrider 90°.

Anga som härstammar frän baspapperets fukt kan emellertid inte lätt avdunsta frän ett slutet, icke-poröst substrat, säsom det i W02004030917 beskrivna. Detta förorsakar ett förhöjt ängtryck inuti substratet och leder tili all-10 varliga tryckkvalitetsproblem, säsom fiberstigning och bläsbildning. Dessa problem kan förekomma även om banans utgängstemperatur frän torken är under 115 °C, säsom nämns i W02004003293, eftersom den maximala bantempera-turen normalt inte är vid banans utgäng utan nägonstans inne i torken.

Dessutom tenderar vissa oleofila ytor, säsom den i W02004030917 15 beskrivna, att vara även rätt hydrofoba. Ifall den icke-porösa ytan är för hydro-fob, störs den kontinuerliga strömningen av fuktvatten frän tryckplattan via tryckduken tili papperet. Fuktvattnet koncentrerar sig i den tryckenhet, som kan upptäckas som tryckningsdefekter pä vissa bildytor. A andra sidan, ifall ytan är för hydrofil, är krafterna mellan substratet och vattnet högre än krafterna mel-20 lan substratet och oljan. Sälunda avvisar vattnet pä substratets yta färg, vilket kan leda tili en lägre färgstyrka och ett ojämnt tryck.

Det i W02004003293 beskrivna substratet är bestruket med platta pigment, säsom kaolin och talk. Kaolin och taik är relativt dyra pigment jämfört med t.ex. kalciumkarbonat. Dessutom förorsakar platta pigment, säsom kaolin 25 och taik, tryckpapper med en lägre vithet jämfört med t.ex. kalciumkarbonat.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att ästadkomma ett trycksubstrat, som undviker den kända teknikens nackdelar.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att ästadkomma ett tryck-30 substrat för heatset rulloffsettryckning, vilket har en utomordentlig dimensionell stabilitet och möjliggör lägenergitorkning.

Annu ett syfte med uppfinningen är att ästadkomma ett trycksubstrat för heatset rulloffsettryckning, vilket förorsakar läg vägning och läg fiberupp-ruggning och förbättrad sprickningsresistans.

4

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att ästadkomma ett tryck-substrat med förbättrad tryckkvalitet och köregenskaper.

Ovannämnda syften samt andra fördelar nas genom ästadkomman-de av ett trycksubstrat enligt patentkrav 1. Trycksubstratet kan vara t.ex. ett 5 substrat som innehaller fibrer, företrädesvis ett substrat som innehäller cellulo-safibrer, säsom papper eller kartong.

Trycksubstratet enligt uppfinningen uppvisar ett Cobb(w15) vatten-absorptionsvärde under 15 g/m2, företrädesvis under 12 g/m2, ett Cobb(o,C10) oljeabsorptionsvärde under 1,2 g/m2, företrädesvis under 1 g/m2 och en färg-10 sättning under 0,5, företrädesvis under 0,3. Cobb(w15) vattenabsorptionsvär-det är företrädesvis inom 1-15 g/m2, mest företrädesvis inom 2-15 g/m2, och Cobb (o,C10) är inom 0,2-1,2 g/m2, mest företrädesvis inom 0,3-1 g/m2.

Den läga vatien- och oljeabsorptionen i kombination med den rätt snabba färgsättningen hos substratet enligt uppfinningen möjliggör ett tryckt 15 substrat med förbättrade tryckningskvaliteter. Substratet enligt uppfinningen uppvisar lag vattenabsorption men det later likväl angan tränga genom struktu-ren, varvid problem, säsom bläsbildning, undviks. Dessutom förhindras fukt-vattnet som är överfört pä substratet frän att tränga in i substratstrukturen pä grund av den läga vattenabsorptionen. Pä sä sätt förekommer inga skadliga 20 ändringar i substratets dimensioner pä grund av fibersvällning, och felaktig in-riktning och punktfördubbling undviks. God dimensionell stabilitet möjliggör även användning av vida banor i tryckning med skarpa bilder (bra inriktning) och god tonätergivning, vilket päverkar utvecklingen av bredare heatset rulloff-setpressar. Läg vattenabsorption möjliggör även förbättrad produktivitet och 25 färre tryckdukstvättar erfordras, eftersom papperets yta bibehäller sin goda vät-styrka. Dessutom undviks andra vätbansproblem, säsom banspänningsproblem och banbrott, eftersom fuktvattnet inte tränger in i den fibriga inre strukturen och förorsakar ändringar i fiberbindningen. Därigenom förbättras offsettryckningens köregenskaper. Fuktvattenförbrukningen minskar pä grund av den läga vatten-30 absorptionen, vilket är ekonomiskt fördelaktigt.

I en fördelaktig utföringsform uppvisar trycksubstratet ytterligare en under 90° kontaktvinkel mot vatien. Pä sä sätt överförs vatten frän tryckduken tili det hydrofila trycksubstratet, varvid ett kontinuerligt flöde av fuktvatten frän tryckenheten tili papperet möjliggörs. Mest företrädesvis är kontaktvinkeln mot 35 vatten under 90° men over 60°. Detta hindrar substratet frän att bli för hydrofilt. Därigenom undviks problem med läg färgstyrka och ojämnt tryck.

5 I en annan utföringsform enligt uppfinningen är trycksubstratet ett substrat, som innehäller fiber, säsom papper eller kartong, och är bestruket med en bestrykningssammansättning, vilken sammansättning omfattar en pig-mentsammansättning.

5 Pigmentsammansättningen omfattar företrädesvis kalciumkarbonat.

Kalciumkarbonat är ekonomiskt förmänligt att använda som pigment, eftersom kalciumkarbonat är ett relativt billigt pigment. Dessutom kan kalciumkarbonat eventuellt förbättra papperets vithet. Mest företrädesvis omfattar pigmentsammansättningen kalciumkarbonat i en mängd av mer än 10 %, mest företrädes-10 vis i en mängd av mer än 20 % av pigmentsammansättningen. Detta förbättrar ytterligare substratets optiska egenskaper.

I en fördelaktig utföringsform omfattar pigmentsammansättningen finkornig partikelformig taik med en sfärisk diameter i mikrometerstorlek, kalci-umkarbonatpartiklar i nanometerstorlek och bindemedel som omfattar en sam-15 polymer, som innehäller som monomer ätminstone en dikarbonsyra och ätmin-stone en monomer vald frän gruppen diamin, triamindialkanolamin och trialka-nolamin. Denna specifika sammansättning möjliggör styrning av papperets vat-tenabsorptionsegenskaper och porositet, eftersom ätskiljning av kalciumkarbo-natpartiklarna frän talkpartiklarna undviks. Dessutom fängas det av substratet, 20 enligt uppfinningen, lilla mängd absorberade vattnet och lösningsmedlet av nanostorlekspigment i bestrykningsskiktets struktur och förhindras frän att mig-rera in i substratets grundark.

Pigmentsammansättningen omfattar företrädesvis taik och kalciumkarbonat i ett förhällande inom ca 3:1-1:3, mest företrädesvis i ett förhällande 25 av 2:1. Talkhalten förbättrar ytans vattenavvisning och häller färgsättningen pä en lämplig nivä.

Substratet enligt uppfinningen möjliggör god torr- och vätstyrka, som tillsammans med substratets läga vattenabsorption ytterligare hindrar bestryk-ningsmaterialets benägenhet att lagras pä offsettryckduken. Detta möjliggör 30 användning av ett substrat med snabb färgsättning och ett lätt torkande svagt klibbande färg, vilket möjliggör torkning av det tryckta substratet vid läga tem-peraturer. Problem angäende torkning vid hög temperatur, säsom fiberstigning och krusighet minimeras därigenom. De specifika ytegenskaperna hos substratet enligt uppfinningen möjliggör användning av ett lätt torkande färg, t.ex. 35 det i EP 1602696 A 1 beskrivna. Detta möjliggör torkning av trycket vid tempe-raturer, som väljs sä, att den i torkningen erhällna maximala bantemperaturen 6 halls under 130 °C, företrädesvis under 100 °C. Torkning av det tryckta sub-stratet enligt uppfinningen vid dylika läga temperaturer leder till ett tryckt sub-strat med en högre fukthalt. Ett tryckt substrat med hög fukthalt har en bättre sprickningsresistans da det viks i ett färdigbearbetningsteg och uppvisar inga 5 statiska elektricitetsproblem i behandling av tryckta signaturer. Sprickningsresistans erfordras i synnerhet i klammerhäftningssteget i tidskriftslinjen da häft-klamrar trycks genom de fran olika tryckta upplagor härstammande tryckta sig-naturernas veck och sedan sluts pä undersidan. För övrigt förblir fukten jämn i grundarket, vilket minskar den tryckta signaturens vägning. Även problemet 10 med att inre papper sväller ut ur bokbanden undviks pä grund av det tryckta substratets höga fukthalt. Höga angtryck i substratet minimeras ytterligare pä grund av torkning vid lag temperatur. Detta förbättrar tryckningskvaliteten ef-tersom fiberstigning minimeras och möjliggör användning av ett grundark med minskad z-styrka, eftersom ingen risk för bläsbildning förekommer.

15 Uppfinningen avser även ett tryckt substrat, som omfattar nämnda trycksubstrat och pä substratet tryckt heatset offsetfärg samt ett heatset rulloff-settryckförfarande, som omfattar tryckning av nämnda trycksubstrat i ätminsto-ne en heatset rulloffsettryckenhet och torkning av nämnda substrat i ätminsto-ne en torkningsenhet. Torkningen utförs företrädesvis vid en temperatur, som 20 väljs sä, att den maximala erhallna bantemperaturen i torken är under 130 °C, företrädesvis under 100 °C.

Trycksubstratet enligt uppfinningen är lämpligast för heatset offset-tryckning, men kan även fördelaktigt tryckas t.ex. i arkmatade offset- och djuptryckningsförfaranden. Även om den ovanstaende diskussionen angäende 25 trycksubstratets fördelar star huvudsakligen i samband med heatset rulloffset-tryckning, är det klart, att det tryckta substratets läga vattenabsorption även i arkmatad offsettryckning ästadkommer goda dimensionella stabilitets- och vat-tenbeständighetsegenskaper, som är speciellt förmänliga för produkter, säsom kartor och livsmedelsförpackningsmaterial. Användning av trycks ubstratet i 30 djuptryckning möjliggör användning av vattenbaserade färg, eftersom den läga vattenabsorptionen alstrar den i vida banor erforderliga goda dimensionella stabiliteten.

DETALJERAD BESKRIVNING

Det har upptäckts att en förbättrad tryckningskvalitet kan ästad-35 kommas genom användning av ett trycksubstrat med läg vattenabsorption, men som likväl läter änga tränga genom substratet. Enligt föreliggande uppfin- 7 ning ästadkoms ett dylikt substrat genom anordning av ett baspapper och ett bestrykningsrecept, som är avsedd att ästadkomma laga Cobb vatten- och Cobb oljevärden och snabb färgsättning.

I en utföringsform av uppfinningen ästadkoms ett dylikt substrat ge-5 nom anordning av ett baspapper med en bestrykningssammansättning, som omfattar en pigmentsammansättning, vilken pigmentsammansättning innefattar oorganiska eller organiska mikropartiklar, oorganiska nanopartiklar samt ett bindemedel. Bindemedlet i pigmentsammansättningen är företrädesvis en sam-polymer, som omfattar som en monomer ätminstone en dikarbonsyra och ät-10 minstone en monomer vald frän gruppen diamin, triamin, dialkanolamin och trialkanolamin. Pä sä sätt är mikropartiklarna täckta av nanopartiklama, och se-gregering mellan nanopartiklama och mikropartiklarna undviks, varvid vatten-absorptionen och porstrukturen kan regleras.

I detta sammanhang avser man med mikropartiklar, att partiklarnas 15 sfäriska diameter är i mikrometerstorleken, dvs. inom 0,3-100 pm, företrädesvis mellan 1-25 pm. Mikropartiklarna är företrädesvis partikelformig taik, företrädesvis plattliknande taik, eftersom taik förbättrar ytans vattenavvisning och bibehaller färgsättningen pä lämpliga niväer.

Med nanopartiklar avses, att partiklarnas sfäriska diameter är i na-20 nometerstorlek, dvs. under 200 nm. Nanopartiklama är företrädesvis partikel-formigt kalciumkarbonat. Kalciumkarbonat är ett billigt pigment och ger goda optiska egenskaper. Kalciumkarbonatet kan vara utfällt kalciumkarbonat (PCC) eller malet kalciumkarbonat (GCC).

I en utföringsform av uppfinningen är nanokalciumkarbonatet malet 25 kalciumkarbonat (GCC), som mals i närvaro av ett hydrofobalstrande agens, t.ex. eten-akrylsyrasampolymer (EAA). Det hydrofobalstrande agenset minskar nanokalciumkarbonatets vattenabsorption och säledes ytterligare minskar tryck-substratets vattenabsorption.

Andra pigment, säsom kalcinerad lera, TiO2 och plastpigment kan 30 användas alternative eller därtill i pigmentsammansättningen.

Pigmentbindemedlet som förhindrar separeringen mellan nanopar-tiklarna och mikropartiklarna kan vara t.ex. en sampolymer frän adipinsyra med N-2-aminoetyl)-1,2-etandiamin och epiklorhydrin. Mängden bindemedel närva-rande i pigmentsammansättningen är företrädesvis ca 2 % av totalmängden, 35 beräknad frän mikropartiklarna.

8

Bestrykningssammansättningen kan ytterligare omfatta ett eller flera bindemedel för bindning av pigmentsammansättningen tili substratets yta. Detta bindemedel kan vara naturligt eller syntetiskt och kan omfatta, men är inte be-gränsat tili stärkelse, protein och latex.

5 Andra tillsatsmedel, sasom smörjmedel, kan ocksa tillsättas i sam- mansättningen.

Baspapperet kan vara vilken sort av baspapper som heist. Bestrykningssammansättningen kan appliceras pä baspapperets ena eller bägge sidor i ett brett omfang av bestrykningsmängder, t.ex. i en mängd av 5-40 gsm per 10 sida, företrädesvis i en mängd av 10-20 gsm per sida. Bestrykningen kan appliceras pä baspapperet genom användning av vilken bestrykningsteknik som heist, t.ex. en limpress, vals- eller strälapplicering, stralbestrykning, bladbe-strykning eller ridabestrykning. Baspapperet kan vara flerskiktbestruket, t.ex. dubbelbestruket, varvid ett av bestrykningsskikten är den häri beskrivna be-15 strykningssammansättningen och det andra är en sedvanlig bestrykningssam-mansättning. Tryckpapperet enligt uppfinningen, dvs. baspapperet, som bestru-kits med den bestrykningssammansättning som är avsedd att ästadkomma laga Cobb-värden och snabb färgsättning, kan ytterligare bestrykas t.ex. med en extra, sedvanlig bestrykningssammansättning. Alternativt kan baspapperet 20 först bestrykas med en sedvanlig bestrykningssammansättning, varefter den bestrykningssammansättning, som är avsedd att ästadkomma läga Cobb-värden och snabb färgsättning, bilda ett toppskikt ovanpä den första, sedvanli-ga bestrykningssammansättningen. Pa sä sätt kan trycksubstratets optiska egenskaper ytterligare förbättras. Det bestrukna papperet kan vara kalandre-25 rat, t.ex. i en superkalander.

Uppfinningen beskrivs i detföljande mera detaljerat med hänvisning tili nägra exempel. Det är uppenbart, att uppfinningen inte är begränsad tili de häri beskrivna särskilda processtegen och materialen.

MÄTNINGS- OCH VÄRDERINGSFÖRFARANDEN

30 Cobb Unger (o, CU10) mäts i enlighet med SCAN 37:77, CU 10.

Detta förfarande bestämmer papperets eller kartongens oljeabsorbans. Enligt detta förfarande mäts mängden kastorolja absorberad per ytenhet pä en sida av papperet eller kartongen under loppet av 10 sekunder under specificerade omständigheter.

35 Cobb Unger (w15) mäts genom användning av ISO 535:1991 (E). I

enlighet med detta förfarande mäts mängden vatten absorberad inom en spe- 9 cificerad tid av 1 m2 papper eller kartong under loppet av 15 sekunder under specificerade omständigheter. Konditioneringsatmosfären är enligt ISO 187 (23°/50 % RH).

Färgsättning bestäms i enlighet med Pmfung von Druckpapieren, 5 Merkblatt V/32/99. Färgavsättning är ett mätt pa färgsättningshastigheten pa substratet. Det tryckta substratet bringas i temporär kontakt med ett motver-kande tryckpapper i en tryckenhet under definierat linjetryck och med fixerade tidsintervaller. Färgningen som resulterar fran färgens överföring tili det mot-verkande papperet mäts sedan med en optisk densitometer. Mätningen utförs 10 enligt Zellcheming standard V731793 med en färgmängd av 1,5 g/m2 pä pap-perets yta. Ju lägre färgsättningsvärde, desto snabbare är färgsättningen. I det nedanstaende exemplet är det använda färgen Wegschlagtestfarbe Michael Huber Miinchen 520068 06.09.06, 0.100. Det använda motverkande papperet är Scheufelen APCO ll/ll. Luftkonditioneringen är enligt ISO 187 (23 °C/50 % 15 RH). Testriktningen är tryckriktningen, parallell med maskinriktningen. Tidsin-tervallerna är: 15 s, 30 s, 60 s, 120 s, 300 s. Färgsättningsvärdet ges vid 60 s. Den använda tryckmaskinen är PrQfbau Probeandruckgerät. Vid substratets tryckning används ändlöst vulkaniserat gummi med 65° Shore härdhet som tryckform. I det motverkande papperets tryckning används en tryckform i alu-20 minium. Trycksubstratet/motformen är 200 N/cm.

Porositet mäts genom användning av en automatisk Micromeritics porositetsmätare, Auto Pore III 9405. Värderingsomradet är 0,01-0,001 pm och mätningen utförs enligt de i bilaga I visade tryckintervallerna. Enligt kvick-silverporosimetriförfarandet karakteriseras porositeten genom tillämpning av 25 växlande tryckniväer pä ett i kvicksilver nedsänkt sampel. Da trycket ökar under analysen, beräknas porstorleken för varje tryckpunkt, och den motsvaran-de mängden kvicksilver som krävs för att fylla dessa porer mäts.

Kontaktvinkel mäts genom användning av SCAN P 18:66. Enligt detta förfarande mäts formen av smä vattendroppar över substratets yta. Ifall 30 substratet avvisar vatten, blir droppen bollformad. Ifall vattnet fuktar substratet, är droppen planare. De vattenavvisande eller vattenattraherande egenskaper-na kan upptäckas genom mätning av den vinkel vars ena katet är droppens bas pä substratets yta och den andra kateten är droppens tangent i ytans omedelbara närhet. I det nedan visade exemplet mäts vinkein efter 0,1 s och 35 konditioneringsatmosfären är enligt ISO 187 (23°/50 % RH).

10 K&N färgabsorbans mats i enlighet med SCAN-P 70:95 genom an-vändning av ett speciellt, av K&N levererat färg för värdering av färgens absorption i substratets yta. K&N färgabsorbansen mäts med den procentuella sänkningen i ytans vithet da K&N färg appliceras under 2 minuter och sedan 5 avlägsnas. Ju mindre nummer för färgabsorbans, desto icke-porösare är be-strykningen och en mindre grad av färg trängs därmed in i bestrykningen.

Vägning mäts med en Lehmannprofilometer, AS300. Detta instrument fungerar med en laser och registrerar vagkonturen pä den tryckta ytan. Vägningsindexet beräknas genom kvadraten pä varje vägs sluttning, i medeltal 10 flera vigor inom olika tryckta omräden. Ju lägre vägningsindex, desto lägre är vagningen.

Tryckfärgens klibb mäts med en Tack-O-Scope anordning i enlighet med ISO 12634. Testningsförhällanden är enligt följande: färgmängd 0,4 ml, stabiliseringstid 30 s, stabiliseringshastighet 50 m/min, testningshastighet 15 150 m/min, temperatur 30 °C. Det maximala färgklibbet och tiden för det max-imala färgklibbet togs fran klibbkurvan för beskrivning av färgens torknings-egenskaper. Ju kortare tid för det maximala klibbet, desto snabbare är färgens torkningstendens. Klibbvärdet kännetecknar den kraft som krävs för spjälkning av en färgfolie under färgöverföring mellan substratet och tryckduken. Ett lägre 20 klibbvärde tyder pä en lägre spjälkningskraft och ett lägre krav pä papperets styrka.

Passes to fail mäts med ett Prufbaii Deltack instrument. I detta för-farande överförs färg pä ett papperssubstrat varefter det alstrade färgskiktet spjälkas var tredje sekund. Tryckfärgsklibbet ökar under testet allteftersom fär-25 gen sätts pä papperet. Operatören observerar visuellt hur mänga gänger färg-spjälkningen kan äga rum innan papperytan bryts sönder. Antalet färgspjälk-ningar kallas Passes to fail. Ju högre antal, desto bättre är trycksubstratets yt-styrka. Det i detta test använda färgen är Huber Wegschlagtestfarbe ink 520068. Den förinställda tryckpressningen (enhet A) är 800 N, tryckpressning-30 en (enhet B) 250 N, tryckhastigheten är 0,5 m/, temperaturen 18 °C och färg-mängden 190 pl.

Nappning definieras som individuella partiklars avlägsnande frän papperets yta, dvs. avslitning hos papperets eller kartongens yta under tryck-processen.

11

Torrnappning mäts med en av Pmfbau, Munchen producerad Multipurpose Printability Tester med följande inställningar: Färgenhetstemperatur: 23 °C Appliceringstryck: 150 N/cm 5 Gummitryckform 4 cm bred

Kort sampeltryckbärare Tryckhastighet 0-3,0 m/s ökande I enlighet med detta test trycks papperet med en ökande hastighet med ett Prufbau Probeandruck instrument. Färgspjälkningskraften ökar dä fär-10 gens överföringshastighet pä papperet ökar. Med en viss färgöverföringshas-tighet överskrider färgspjälkningskraften pappersytans styrka, vilket kan ses genom att individuella partiklar avlägsnar sig fran papperet. I detta test ges den hastighet med vilken nappningen inleds i enheter m/s. Ju högre papperytans styrka, desto högre är hastigheten med vilken nappningen inleds.

15 I exemplet nedan används följande färg fran Michael Huber, Mun chen:

Nr 2 (408002) normal inställning *(lnko 14.8)

Nr3 (408003) höga klibbvärden *(lnko19.5) Vätnappning mäts med en Multipurpose tryckbarhetstester med en 20 av Priifbau, Munchen levererad fuktningsenhet med följande inställningar: Färgenhetstemperatur: 23 °C Appliceringstryck: 15 kp/cm Gummitryckform 4 cm bred Lang sampeltryckbärare 25 Tryckhastighet 0,5-4,0 m/s (konstant) i steg av 0,5 m/s

Tidsintervall mellan fuktning och tryckenheter = 1 s I vatnappningstestet fuktas papperet först. Efter 1 s trycks det fukta-de papperet med en konstant hastighet med ett Prufbau Probeandruck instrument. Med en viss färgöverföringshastighet överskrider färgspjälkningskraften 30 pappersytans vätstyrka, vilket kan ses som avlägsnande av bestrykningsskiktets partiklar fran trycket. I detta test ges den hastighet med vilken vätnappningen först observeras i enheter m/s. Ju högre papperytans vätstyrka, desto högre är hastigheten med vilken nappning äger rum. I exemplet nedan används färg fran Michael Huber, MOnchen: 12

Nr 2 (408002) normala klibbvärden *(lnko 14.8)

Nr 3 (408003) höga klibbvärden *(lnko 19.5) EXEMPEL1 5 Det i det nedanstaende exemplet använda baspapperet var Neo-

Press G obestruket baspapper, 36 gms, omfattande 50 % blekt barrvedskraft-massa av nordisk typ (NBSK) och 50 % mekanisk massa.

Tre prov av baspapperet beströks med bestrykningssammansättning-ar, som omfattade pigmentsammansättningar innehallande talkpartiklar och mal-10 da kalciumkarbonatpartiklar i olika proportioner, säsom presenteras i tabell 1.

TABELL1 __PI__P2 P3

Talc:CaCQ3 25:75 33:66 50:50

De i pigmentsammansättningarna använda talkpartiklarna har sfä-riska diametrar i mikrometerstorlek, de malda kalciumkarbonatpartiklarna har 15 sfäriska diametrar i nanometerstorlek. Pigmentsammansättningarna omfattar ytterligare en sampolymer av adipinsyra med N-(2-aminoetyl)-1,2-etandiamin och epiklorhydrin som bindemedel.

Pigmentsammansättningarna framställdes enligt exempel 1a och 1b nedan. Exemplen visar framställningen av P1 och P3. Pigmentsammansättning 20 P2 framställdes pä samma sätt som P3, men med olika proportioner av kalci-umkarbonat och talk. I framställningen av P2 beräknades tilläggstillsatsmedlen och reaktionskomponenterna pa nytt till samma proportioner som i framställningen av P3.

EXEMPEL 1A, FRAMSTÄLLNING AV P1 25 Partikelformig talk 1:

Den i exempel 1a använda partikelformade talken är Finntalc P 05 Pulver, MONDO Minerals, Finland.

Bindemedel 1:

Bindemedlet är en 15 % vattenlösning av en sampolymer av adipin-30 syra med N-2-aminoetyl)-1,2-etamindiamin och epoklorhydrin med följande kännetecken:

Total klorhalt: 1,5 vikt-% 13

Organisk klorhalt: <0,5 vikt-% MW>1000 g/mol

Vattenlösningens Brookfield viskositet: 80 mPa*s +/- 30 mPa*s.

pH 3,0 5 Nämnda bindemedel kan produceras t.ex. genom producering av en mellanprodukt (1) genom reaktion mellan dietylentriamin, monoetanolamin och adipinsyra i destillerat vatten. Den resulterande mellanprodukten (1) omsätts med epiklorhydrin genom användning av svavelsyra och kalciumsorbat som katalysator. Fastämneshalten justeras sedan till 12-20 vikt-% genom tillsats av 10 vatten, och pH justeras till pH 3 genom tillsats av svavelsyra.

Nanopartikelformigt kalciumkarbonat 1:

Det nanopartikelformiga kalciumkarbonatet produceras genom kon-tinuerlig malning av norska marmorpartiklar med en ekvivalent diameter pa 45 pm. Malningen utförs i närvaro av 0,85 vikt-% natrium/magnesiumpolyakry-15 lat, beräknat av kompositmaterialets totala torrvikt, med en MW pä 6000 g/mol, som malningstillsatsämne, och 1 vikt-% polyetylen-polyakrylsyrasampolymer-natriumsalt, beräknat av kompositmaterialets totala torrvikt. Nanokalciumkarbo-natet mals till en torrhalt pä 72 vikt-% med den i tabell 2 visade partikelstorle-ken.

20 TABELL2

Diameter [nm]__Antal (N) partiklar i N %__W% <200___96,5__26,1 200-400____2J__20 400-600__05__17,8 600-800 0J__13,3 800-1000 <0,1 8,8

Produktion av pigmentsammansättning P1: 400 kg av partikelformig talk 1 mals 10 minuter i en KFM 2000 D Batch Mixer/Dryer i närvaro av 53,3 kg vattenlösning av bindemedel 1. Bland-25 ningen homogeniseras sedan ytterligare 10 minuter, varvid en mellanprodukt (2) erhälls.

77,5 kg av nanopartikelformigt kalciumkarbonat 1 blandas med 17,5 kg vatten. 180 g av en 42 vikt-% vattenlösning av polyakrylsyranatriumsalt (MW: 4000 g/mol, pH: 8,5) tilläggs sedan i lösningen och homogeniseras 2 mi 14 nuter. Slammet blandas med mellanprodukten (2) under 30 minuter. Blandning-en filtreras sedan genom ett 104 pm sail.

Den resulterande kompositen har en Brookfield viskositet (efter 5 dagar) pa 108/109/112 mPa*s, pH pä 8,86 och torrämneshalt pa 64,76 vikt-%.

5 I den resulterande kompositen segregeras det nanopartikelformiga kalciumkarbonatet inte frän den mikropartikelformiga talken.

EXEMPEL 1B, FRAMSTÄLLNING AV P3 Partikelformig talk 1:

Den i exemplet använda partikelformade talken är Finntalc P 05 10 Pulver, MONDO Minerals, Finland.

Bindemedel 1:

Bindemedlet är en 15 % vattenlösning av en sampolymer av adipin-syra med N-2-aminoetyl)-1,2-etandiamin och epiklorhydrin, som beskrivits i exempel 1a.

15 Nanopartikelformigt kalciumkarbonat 2:

Det nanopartikelformiga kalciumkarbonatet produceras genom kon-tinuerlig malning av norska marmorpartiklar med en ekvivalent diameter pa 45 pm. Malningen utförs i närvaro av 0,85 vikt-% natrium/magnesiumpolyakry-lat, beräknat av kompositmaterialets totala torrvikt, med en MW pä 6000 g/mol, 20 som malningstillsatsämne, beräknat av kompositmaterialets totala torrvikt. Na-nokalciumkarbonatet mals till en torrhalt pä 72 vikt-% med den i tabell 3 visade partikelstorleken.

TABELL 3

Diameter [nm]__Antal (N) partiklar i N %__W % < 200__9M__23,6 200-400__2,0__22,4 400-600__0,4__18,7 600-800__0J__14 800-1000 >0,1 9,3 25 Produktion av pigmentsammansättning P1: 400 kg partikelformad talk 1 mals 10 minuter i en KFM 2000 D Batch Mixer/Dryer i närvaro av 53,3 kg vattenlösning av bindemedel 1. Blandningen homogeniseras sedan ytterligare 10 minuter, varvid en mellanprodukt (3) erhälls.

522,6 kg av nanopartikelformigt kalciumkarbonat 2 blandas med 15 388 kg vatten. 8,9 kg av en 42 vikt-% vattenlösning av polyakrylsyranatriumsalt och 3 kg NaOH (10 vikt-%) tillsätts sedan i lösningen. Slammet blandas med mellanprodukten (3). Blandningen filtreras sedan genom ett 104 pm sali.

Den resulterande kompositen har en Brookfield viskositet (efter 5 5 dagar) pä 76/75/77 mPa (uppmätt efter 5/60/170 min), pH pa 8,65 och torräm-neshalt pä 58,6 vikt-%.

I den resulterande kompositen segregeras det nanopartikelformiga kalciumkarbonatet inte frän den mikropartikelformiga talken.

EXEMPEL 1B, FRAMSTÄLLNING AV TRYCKSUBSTRATET

10 Tre olika bestrykningssammansättningar framställdes genom an- vändning av pigmentsammansättningar P1, P2 och P3.

Bestrykningssammansättningarna framställdes säsom presenterats nedan i tabell 4.

Tabell 4 __Cl__C2__C3_ _Pigmentdel__[Delar/vikt]__[Delar/viktl__[Delar/vikt] _P1___100__0__0_ _P2__0__100__0__ _P3__0__0__100

Bindemedelsdel [Delar/pigmentets [Delar/pigmentets [Delar/pigmentets ___vjkt]___vikt]__vjkt]__

Latex DL 950 12 12 12 (styrenbutadienlatex)____

NopcoteC104 0,2 0,2 0,2 (kalciumstereatsmörjmedel)__________

Mowiol 6-98 0,3 0,3 0,3 _(PVA bindemedel)____

Sterocoll HT 0,8 0,5 0,2 (syntetisk förtjockare)____

Bestrykningsfärgens _egenskaper____

Bestrykningsfärgens 53,5 61,1 62,6 _fastämne [%]____

Viskositet Brookfield 1230 790 1060 _[mPas]____ pH 8,6 8,5 8,6 15 16

De därigenom producerade trycksubstraten trycktes i en heatset rulloffsettryckpress. Den använda tryckpressen var en Albert-Frankenthal A 101 S heatset rulloffsettryckpress med fyra duk-till-duk tryckenheter och en fy-ramoduls 8 m läng MEG Sigma varmluftstork. Tryckhastigheten var 50 000 5 cpls/h (= 6,2 m/s), tryckt banutgängstemperatur direkt efter torken var 90 °C och efter kylningsvalsarna 18,1 °C. Det i tryckningen använda fuktvattnet be-stod av 3 % Huber Hit Redufix-R och 5 % IPA med en temperatur pa 10 °C, en konduktivitet pa 740 pS/cm och ett pH pä 5,6. Tryckdukarna var Day Durazone 5000. Det använda tryckfärgen var Huber Group 25 H seriens färg med följan-10 de egenskaper, uppmätta med en Tack-O-Scope och som jämförelse är en annan kommersiell färg (bildtextfärg A är Huber Groups 29 H 3800 Rollo-Therm serie). Säsom kan ses nedan, det i tryckningen använda färgen är av en mycket snabbt torkande typ med korttids tili maximiklibb och färgklibbet är lägt.

Tid för maximiklibb Maximiklibb

25 H Färg A 25 H Färg A

Svart 251 s 961 s 152 192

Cyan 158 s 444 s 114 192

Magenta 124 s 769 s 94 192

Gul 143 s 761 s 127 209 15

Substrategenskaper, dvs. färgsättning, Cobb (w15), Cobb (o,C10), kontaktvinkel mot vatten, ytans porstorlek och K&N absorbans, uppmättes för vart och ett substrat S1, S2, S3 i enlighet med ovanbeskrivna mätnings- och värderingsförfaranden. För jämförelses skull utfördes samma mätningar pä ett 20 referenssubstrat, NovaPress (R1), 70 gsm, som är ett kommersiellt tillgängligt MWC offsetpapper, som produceras av Stora Enso Publication Paper, Veitsiluoto bruk. NovaPress är bestruket med en bestrykningssammansättning, som omfattar kalciumkarbonat och lera och är kalandrerat pa en Supercalender med 12 valsar i stapel.

25 Trycksubstratens S1, S2 och S3 enligt uppfinningen och referen- sens R1 egenskaper visas i tabell 5.

17 TABELL 5 I S1 I S2 I S3 I R1

Cobb (w15) [g/m2]__9,9 10,3 3,8 26

Cobb (o,C10) fg/m21__0,84 0,96 0,63 2,7 Färgsättning (60 s)__0,02 0,02 0,12 0,14

Porositet [cm2/m3]__2J)__2J)__2J__5,5

Papperets fukthalt fore tryckning [%] 4,3__4J)__4^0__3,5 K&N absorbans [%] I 2,7 I 3 3,7 7,7

Kontaktvinkeln bestämdes vara 86,1° efter 0,1 s för S3.

Tryckkvaliteten värderades genom mätning av trycksubstratens S1, 5 S2 och R1 vägning enligt det ovanbeskrivna förfarandet och genom visuell ka-rakterisering. För papperssubstraten S1, S2 och S3 bestämdes även vat- och torrnappning. För papperssubstraten S2 och R1 bestämdes Passes to fail i en-lighet med det ovanbeskrivna förfarandet. Resultaten av vägnings-, nappnings-och Passes to fail -mätningarna visas i tabell 6.

10 TABELL6 I S1 | S2 I S3 | R1 Vägning__TL6___11,6 15,6 Vätnappnings *) resistans FS [mis]__2J)__2,5 >4,0__

Tormappningsresistans FS [m/s]__0,8 > 3,0 > 3,0__

Passes to fail [Nr.]__8__5 *) S1 och S3 mäts med färg n. 2 och S3 med färg n 3. som beskrivits i förfa-randebeskrivningar av vat- respektive torrnappningstester.

Sasom tabell 5 visar, var vägningstendensen betydligt lägre för pap-peret enligt uppfinningen jämfört med den kända referensen. Papperet enligt 15 uppfinningen hade en hög torr- och vätnappningsresistans och en bättre yt-styrka (Passes to fail), som i kombination med den läga vattenabsorptionen möjliggör användningen av en snabbt sättande färg. Dessutom var den tryckta ytan hos S1, S2 och S3 mycket jämnare och mindre uppruggad jämfört med R1.

20 Fastän specifika utföringsformer och exempel av produkter och förfa- randen enligt uppfinningen har visats och beskrivits, är det uppenbart för en fackman pä omrädet att förändringar och modifikationer kan göras därtill utan att avvika fran uppfinningen i dess bredare aspekter som definierats i bifogade pa-tentkrav.

18

BILAGA I

Tryck Tryck Tryck

Nummer [MPa] Nummer [MPa] Nummer [MPa] 1 0,0351 41 1,9991 81 13,9311 2 0,0406 42 2,1967 82 14,2148 3 0,0604 43 2,3592 83 14,5709 4 0,0803 44 2,5239 84 14,8596 5 0,1003 45 2,6554 85 15,2299 6 0,1252 46 2,8544 86 15,5721 7 0,1501 47 3,0295 87 16,3823 8 0,185 48 3,2629 88 16,9829 9 0,2099 49 3,4937 89 17,5186 10 0,2413 50 4,0492 90 18,1955 11 0,2768 51 4,5916 91 18,8334 12 0,2873 52 5,4959 92 20,1199 13 0,3008 53 5,7921 93 21,1192 14 0,3186 54 6,1855 94 23,9643 15 0,3492 55 6,6149 95 24,4351 16 0,4055 56 6,983 96 25,0901 17 0,4546 57 7,6079 97 28,9628 18 0,5019 58 7,9799 98 32,2049 19 0,553 59 8,3988 99 34,2826 20 0,5977 60 8,7862 100 36,7433 21 0,6507 61 9,0198 101 39,0274 22 0,6989 62 9,3084 102 41,4373 23 0,7509 63 9,6878 103 46,1483 24 0,7974 64 10,0456 104 48,4397 25 0,85 65 10,3432 105 50,852 26 0,9012 66 10,509 106 53,2377 27 0,9509 67 10,724 107 55,6331 28 0,9992 68 10,9551 108 58,1834 29 1,0475 69 11,158 109 60,4795 30 1,1267 70 11,3517 110 65,1204 31 1,2053 71 11,5598 111 67,6779 32 1,2508 72 11,7114 112 69,8604 33 1,2727 73 11,8947 34 1,3025 74 12,0943 35 1,4483 75 12,3066 36 1,574 76 12,4522 37 1,6299 77 12,6887 38 1,7063 78 12,9838 39 1,8493 79 13,3224 40 1,9533 80 13,5873

Claims (11)

1. Trycksubstrat för djup- och offsettryckning, vilket substrat uppvisar: (i) ett Cobb(w15) värde under 15 g/m2, 5 (ii) ett Cobb(o,C10) värde under 1,2 g/m2, företrädesvis under 1 g/m2 och (iii) en färgsättning under 0,5, företrädesvis under 0,3.

2. Trycksubstrat enligt patentkrav 1, varvid substratet ytterligare uppvisar en kontaktvinkel mot vatten som inte överstiger 90°.

3. Trycksubstrat enligt nägot av föregäende patentkrav, varvid sub stratet är bestruket med en bestrykningssammansättning som innefattar en pigmentsammansättning.

4. Trycksubstrat enligt patentkrav 3, varvid pigmentsammansätt-ningen innefattar kalciumkarbonat.

5. Trycksubstrat enligt patentkrav 4, varvid pigmentsammansätt- ningen innefattar kalciumkarbonat till en mängd av ätminstone 10 %, företrädesvis till en mängd av ätminstone 20 %, av pigmentsammansättningen.

6. Trycksubstrat enligt nägot av föregäende patentkrav, varvid pigmentsammansättningen innefattar fin partikelformig taik med en sfärisk diame- 20 ter i mikrometerstorlek, kalciumkarbonatpartiklar i nanometerstorlek och ett bindemedel, som innefattar en sampolymer, vilken sampolymer innefattar som monomer ätminstone en dikarbonsyra och ätminstone en monomer vald frän gruppen diamin, triamin, dialkanolamin och trialkanolamin.

7. Trycksubstrat enligt nägot av patentkraven 3-6, varvid pigment-25 sammansättningen innefattar kalciumkarbonat och taik i ett förhällande inom ca 3:1-1:3.

8. Tryckt substrat, som innefattar: ett tryckt substrat enligt nägot av patentkraven 1-7; samt heatset rulloffsetfärg tryckt pä substratet.

9. Ett förfarande för heatset rulloffsettryck som innefattar stegen; 30 tryckning av ett substrat enligt nägot av patentkraven 1-7 i ätminstone en heatset offsettryckenhet; och torkning av nämnda substrat.

10. Förfarandet för heatset rulloffsettryckning enligt patentkrav 9, varvid torkningen utförs vid en temperatur pa sä sätt, att den i torkningen er-hallna maximala bantemperaturen är under 130 °C, företrädesvis under 100 °C.

11. Ett förfarande för arkmatat offsettryckning som omfattar tryck- ning av ett substrat enligt nägot av patentkraven 1-7.