FI57145B - Foerfarande foer framstaellning av bestrukna papper - Google Patents

Description

© SUOMI—FINLAND patenttijulkaisu—patentskrift 5714 5 o o © © Kv.lk./Int.CI. D 21 H 1/22 © Patenttihakemus — Patentansökning 752622 © Hakemispäivä — Ansökningsdag 19· 09 «75 @ Alkupäivä — Giltighetsdag 19.09.75 © Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 19.04.76 @ Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.—

Ansökan utlagd och utl.skriften pubi ice rad 29.02.80

Patentti- ja rekisterihallitus © Patentti myönnetty - Patent meddelat 10.06.80

Patent- och registerstyrelsen

Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 18.10.7^

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2449616.0 Toteennäytetty-Styrkt (73) Degussa Aktiengesellschaft, Weissfrauenstrasse 9» 6000 Frankfurt 1,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Wilhelm Berndt, Frankfurt a.M., Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (74) Oy Kolster Ab (54) Menetelmä pinnoitettujen papereiden valmistamiseksi - Förfarande för fram-ställning av bestrukna papper

Keksinnön kohteena on menetelmä pinnoitettujen papereiden valmistani- p seksif joiden pintayksikön paino on väliltä 45 - 100 g/m ja joilla on parannettuja painatusominaisuuksia, levittämällä kommallekin puolelle pinnoitus-seosta, jossa on pinnoituspigmenttiä, sideainetta, vettä ja kemiallisia lisäaineita selluloosasta ja mahdollisesti puuhiokkeesta ja täyteaineista muodostetulle peruspaperille ja eatinoimalla lopuksi.

Painoalustoina aikakausjulkaisuja varten, useimpien kuvalehtien kansi-lehtiä varten jne. käytetään kaksipuolisesti pinnoitettuja papereita, varsinkin ns. LWC-papereita (« light weight coated). Nämä ovat pinnoitettuja papereita, joiden pintayksikön paino on väliltä 45 - 100 g/m ja joita ensikädessä käytetään syväpainatukseen ja sen ohella myös offset-painatukseen. Ne käsittävät tavallisesti puuhioketta sisältävän peruspaperin, joka on kunmal-takin puolelta pinnoitettu n. 10 g:lla/m . Kysymyksessä on massatuotantopape-reita, siis paperilaatuja, joita valmistetaan suuria määriä.

Seuraavassa esitetyn keksinnön mukaisen menetelmän kannalta ovat kiinnostavia ensikädessä LWC-paperit syväpainoa varten. Näillä papereilla täytyy olla erikoisen sileä pintahyvän painojäljen saamiseksi painolaatan kaikis- 57145 ta rasteripisteistä. Pintalujuudelle asetetaan sensijaan vain vähäisiä vaatimuksia. Mitä papereita varten käytetyt pinnoitusvärit sisältävät vastaavasti pinnoitepigmentteinä kaoliinia Ja niissä vältetään pigmenttien lisäämistä, kuten esim. kalsiumkarbonaatin, Jotka voisivat vaikuttaa eileyteen Ja kieltoon epäedullisesti. Sideaineen osuus voi vähäistä lujuusvaatimusta vastaten Jäädä alhaiseksi. Sideaineena käytetään useimmiten tärkkelystä Ja lateksia (butadieeni-styrolla tai styroli-akryylihappoesteriä). Viime aikoina pidetään edullisina myös itsepaksuuntuvia latekseja, Jotka tekevät luonnollisen sideaineen ( tärkkelys, CMC,kaseiinin) lisäämisen tarpeettomaksi. Muina tavallisina lisäaineina malnittakoot Ca-stearaatit Ja mahdollisesti väriaineet.

Tyypillisellä LVC-pinnoitusmassalla, Jota käytetään syväpainopaperlln voi olla seuraava kokoonpanot kaoliinia 100 osaa kiintoainetta dispergoimisainetta 0,3 " " itse paksunninta lateksia 5 - 7 ” "

Ca-stearaattia 0,8 " "

Sively tapahtuu useimmiten teräpällystimillä nopeuksilla väliltä 400 - 800 m/minuutti· Sivelymassojenkiintoainepitoisuus asetetaan tällöin 50 - 60 $:ksi.

Kuten Jo edellä mainittiin vaaditaan syväpainoa varten erittäin sileä paperi. Vaikka nykyisin tarjottavat paperit ovatkin korkealaatuisia, löytyy kuitenkin vielä varsinkin painotuotteen puolisävyarvolssa virheitä, Jotka Johtuvat epätäydellisestä tai puutteellisesta värinsilrtymisestä painolaatan yksittäisissä koloissa. Nämä puuttuvat rasteripisteet» Joista yleensä käytetään nimitystä "puuttuvat pisteet" (missing dots), antavat rauhattoman kuva-vaikutelman. Pinnat, Joiden tulisi olla samannäköisiä, vaikuttavat tällöin karkearakeisilta. "Puuttuvien pisteiden" osuuden pienentämiseksi pienimpään mahdolliseen eatinoidaan ayväpainopapereita tarkasti Ja käsitellään myös voimakkaasti mekaanisesti kiilloituskalanterilla. Kuitenkaan ei tähän asti tunnetuin keinoin onnistuta välttämään virheitä halutussa määrässä Ja vastaavalla varmuudella. Tämän lisäksi kärsivät vielä voimakkaalla satinoinnllla imu-kyky Ja läpinäkymättömyys.

Keksinnön tavoitteena oli niinmuodoin tarjota menetelmä plnnoitet- Λ tujenpapereiden valmistamiseksi plntaykslkön painoltaan väliltä 45-100 g/m , Joilla on parannettuja painatusominalsuuksia, levittämällä kummallekin puolelle seosta, Jossa on sivelyplgmenttiä, sideainetta, vettä Ja kemiallisia lisäaineita selluloosasta Ja mahdollisesti puuhlokkeesta Ja täyteaineesta muodostetulle peruspaperille Ja sen Jälkeen satinoida, minkä vaikutuksesta "puut-vuvien pisteiden" esiintyminen optimaalisesti vältetään, ilman että satinointia 3 5 714 5 varten tarvitaan äärimmäisiä sidoksia.

Tunnusomaista on keksinnössä, että siveljrmassaan dispergoidaan 3-30 paino-#, edullisesti 5-13 paino-#, laskettuna sivelypigmentistä, synteettisesti saatua amorfista tuotetta, Joka koostuu alumlniumin Ja/tai kalsiumin pii-hapon rf. likaatista,Jonka keskimääräinen primääri hlukkaskoko on pienempi kuin 150 nm, edullisesti väliltä 10-60 nm, keskimääräinen sekundäärinen hlukkaskoko pienempi kuin 10^um, edullisesti 2-4yum, Ja Jonka ominaispinta-ala mitattuna BET-menetelmällä on pienempi kuin 300 m2/g, edullisesti väliltä 20-150 m2/g.

Liväelvelypigmenttiä saadaan säestettäessä vesipitoisista vesilasi-liuoksista happamilla AI- Ja/tal Ca-suoloilla tai hapoilla yksinään. Kyseessä on siis amorfisia Na-aluminiumsillkaatteja tai Ca-silikaatteja tai pii-happoja. Oleellista niiden käytön menestykselle ei ole yksinomaan niiden kokoomus vaan myös varsinkin niiden rakenne. Kaikki esitetyt saostusjärjes-telmät antavat tuotteita, Jotka koostuvat primäärisistä saostusosaeista,

Joiden läpimitta on pienempi kuin 150 nm, Jolloin nämä primääriosaset kuitenkin arat pilvimäiseesä järjestyksessä sitoituneet sekundäärirakenteisiin, Joiden keskimääräinen läpimitta on 2-4yum. Nämä tHaavievät sekundäärirakenteet ovat käyttötarkoitusta varten ratkaisevia. Toimenpiteet, Jotka häiritsevät näitä rakenteita, kuten voimakas leikkausrasitus, ovat myös vahingollisia toivotulle vaikutukselle. Erinomaisen sopiviksi ovat osoittautuneen natrium-aluminiumsilikaatti, Jolla on seuraavat parametrit:

Si02 * 71 #

AlgOj » 8 #

Na20 - 7 # hehkutushävlö (HgO mukaanlukien 13 # prlmääriosasten koko - 25 - 35 nm p BET-pinta » 110 m /g sekä «delleen kalsiumsilikaattl, Jolla on seuraavat parametrit:

Si02 - 80 #

CaO - 4 #

Na20 - 2 # hehkutushävlö (H20 mukaanlukien >13# prlmääriosasten koko > 85 nm BET-pinta > 35 m2/g sekä myös piihappo, Jolla on seuraavat parametrit:

Si02 - 87 # hehkutushävlö (HgO mukaanlukien) 11 # prlmääriosasten koko 18 nm Λ BET-pinta > 210 m /g 4 571 45

Painettavuuden parantuminen on katsottava seuraukseksi pinnoituskerroksen lisääntyneestä joustavasta tilavuudesta. Kun tähän asti tavallisissa pinnoissa kaoliini-levyset Iitteinä toisiaan vastaan ja toistensa viereen puristettuina muodostavat pinnan» tulee systeemi joustavan silikaattitäyte-alne-sekundäärirakenteiden vaikutuksesta kiharaksi ja kokoonpuristuvaksi. Pinta saa täten jo vähäisellä puristuspälaeella kosketuksen syväpalnolaatan rasterin kanssa. Värin siirtyminen paranee samanaikaisesti pinnan lisääntyneen imukyvyn vaikutuksesta.

Hyvään vaikutukseen pääsemiseen tarvittavat määrät synteettistä saostustuotetta ovat 3-30 i» koko pinnoituspingmentin painosta. Käytännössä on 5-15 tavallinen. Liian suuret lisäysmäärät (yli 30 56) nostavat pinnan imukykyä enemmän kuin on eduksi ja ovat sentähden vahingollisia. Käytettäviä määriä rajoittavat sen lisäksi taloudelliset seikat. On myös mainittava, että saostustuottelden sideaineen tarve on huomattavasti korkeampi kuin kaoliinilla ja että sivelyvärin viskositeetti tulee suuremmaksi. Myös nämä tekijät rajoittavat käyttömäärät edellämainittuihin 5-15 äitiin.

Vesilasiliuoksista saatujen synteettisten saostustuottelden käyttö paperlnpinnoitusmaseoissa on ennestään tunnettu. Se tuli tähän asti kysymykseen kuitenkin ainoastaan papereilla» joille el haluttu kiiltoa tai joilla kiilto ei muodosta laatuperustetta. Tunnettua on edelleen käyttö titaanidioksidin jatkoaineena, aineena valkoisuuden lisäämiseksi ja suuren öljyn vastaanottokyvyn aikaansaamiseksi.

Erikoisuudeksi osoittautuu» että keksinnön mukaisesti käytetyt saos-tustuotteet yksinään käytettyinä antavat pinnoitetuille papereille matan pinnan. Tämä ominaisuus pysyy ennallaan käytettäessä effsetpinnoitukselle tavallisia sideainemääriä ja kun k&lsiumkarbonaatti on sivelypigmenttinä. Näistä syistä ehdotettiin» että tämän luokan pigmenttejä käytettäisiin valmistettaessa pinnoitettuja mattapintaisia effsetpapereita» jolloin havaittiin parantunut painettavuus.

LVC-tyyppisissä syväpalnopaperelssa vaaditaan hyvän painettavuuden ohella kuitenkin myös suurta kiiltoa. Vastoin kaikkia ehdotuksia on nyt käynyt ilmi, että keksinnön mukaisten lisäysten käyttö LVC-valmistusohjeessa ei aiheuta kiillon vähentymistä. Saavutetaan jopa pieni kiillon parantuminen. Täten vasta keksinnön mukainen menetelmä ylipäänsä tulee mahdolliseksi.

Seuraavassa valaistaan keksintöä lähemmin esimerkin avuliat

Esimerkki a) Puupitoista pinnoitusraakapaperla LVCitä varten siveltiin Yoith-Blide-pinnoituskoneellanopeudella 700 m/minuutti. Pinnoitusmassassa oli 10 # kokonaispigmentistä amorfista Na-aluminlumsilikaattia.

Na-alumlnlumsilikaatti koostui 71 ^ssta Si02, Θ $:eta Al^O^, 0,2 ?£:sta

CaQ, 7 $:eta Na20, 6 $:eta HgO ja 13 #ista hehkutushäviöitä vesi mukaanluettui- 5 571 45 na# Primäärihiukkasläpimitta oli väliltä 25 - 35 nm, sekundäärirakenteiden paljousmaksimi oli välillä 2-4/um · Tuote esiintyi kuivattuna, jauhettuna jauheena. Dispergoitaessa pinnoitusmassaan vältettiin kovaa leikkauerasitusta.

Pinnoitettu paperi eatinoitiin kalenterilla 11 kertaa läpi ajamalla 200 kp/cm:n puristuspaineella. Painettavuuden arvostelemiseksi painettiin rulla tätä paperia Testaoolor-syväpainokoneella. Edelleen mitattiin kiilto, sileys ja valkoisuus.

h) Sama sivelyraakapaperi pinnoitettiin sivelymassalla, jonka pigmenttiosa 100 Useesti oli kaoliinia. Väri vastaa tekniikan tason vastikearvoa. Satinoin-ti ja arvostelu tapahtuvat samalla tavalla kuin esimerkissä a).

Esimerkki a h SS + OS ++ SS + OS ++ 1 kaoliini 90 100 - 2 Na-Al-silikaatti 10 3 dispergoimisaine 0,3 0,3 4 itsepaksuuntuva lateksi 7 6,5 5 Ca-stearaatti 0,8 0,8 6 kiintoalnepitoisuus 52,7 54,6

7 viskositeetti cP

(Brookfield 100 5/min) 1460 1200 8 levityspainojj (sively) g/m 12 10 12 10 9 paperin ominaisuudet: 9.1 sileys (kosketusosa 25 Kp:ssa) 34 43 28 30 9.2. kiilto 60°/60°(suuntaus- kulma: heijastuskulma) 0,90 0,88 0,83 0,82 9.3. valkoisuus (Elrepho H 46) 78,4 78,3 77,4 77,4

9.4*läpikaultamattomuus DIN

53 146 0,968 0.966 0,963 0.966 9.5»painettavuus ainoastaan yksittäisiä lukuisia "puuttu- "puuttdvia pisteitä" via pisteitä"

Esimerkin (a) paperilla on selvästi suurempi kiilto kuin (b):lla ja se antaa painettaessa kuvan, joka vaikuttaa oleellisesti tasaisemmalta "puuttuvien pisteiden" puuttumisen vuoksi.

+ - viirapuoli ++ - yläpuoli

Claims (6)

6 57145

1. Menetelmä pinnoitettujen papereiden valmistamiseksi, joiden pinta» Λ yksikön paino on väliltä 45 - 100 g/m ja joilla on parannettuja painatus-ominaisuuksia levittämällä kaksipuolisesti pinnoitusmassaa, joka koostuu sivelypigmentistä, sivelyaineesta, vedestä, ja kemiallisista lisäaineista, selluloosasta ja mahdollisesti puuhiokkeesta ja täyteaineesta muodostetulle peraspaperille ja satinoimalla senjälkeen, t u n n e t tu siitä, että pinnoitusmassaan dispergoidaan mukaan 3-30 painot, edullisesti 3-13 paino-#, laskettuna sivelypigmentistä, synteettisesti saatua amorfista tuotetta, joka koostuu aluminiumin ja/tai kalsiumin ja/tai piihapon silikaatista ja jonka keskimääräinen primäärihiukkaskoko on pienempi kuin 130 nm, edullisesti väliltä 10-80 nm, keskimääräinen sekundääri hlukkaskoko pienempi kuin lOyum, edullisesti 2-4mm ja jonka ominaispinta-ala, mitattuna BET-menetelmän mukai- / Λ p sesti on pienempi kuin 300 m /g, edullisesti väliltä 20-150 m /g.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että silikaattina käytetään natrium-aluminlumsilikaattia, jolla on seuraavat parametrit: Si02 - 71 # ai2o5 - Θ # Na20 - 7 # hehkutushävlö (HgO mukaanlukien) - 13 # primäärihiukkaskoko * 23 - 33 nm BET-pinta «110 m2/g

3· Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että silikaattina käytetään kalslumsilikaattia, jolla on seuraavat parametrit; Si02 - 80 # CaO - 4 # Na20 - 2 # hehkutushävlö (HgO mukaanluettuna) «13# primäärihiukkaskoko - 85 nm p BET-pinta - 35 m /g

4· Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t un n e t tu siitä, että käytetään piihappoa, jolla on seuraavat parametrit: Si02 - 87 $ hehkutushävlö (HgO mukaanlukien) * 11 # primäärihiukkaskoko - 18 nm p BET-pinta - 210 m /g 7 57145

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että syväpainoa varten valmistetaan kummaltakin puolelta pinnoitettuja LWC-papereita.

6. Patenttivaatimuksein 1-5 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että silikaatti tai piihappo lisätään slvelymassaan välttäen suurta leikkausjännitystä kohtuullisesti sekoittaen. β 57145