FI65642C - Foerfarande foer framstaellning av bestruket papper och bestruken kartong och bestrykningssmet foer utfoering av foerfarandet - Google Patents

Description

2 65642 jo Iällä raja-alueella tapahtuva työskentely johtaa erittäin suuriin vaikeuksiin päällystysprosessin aikana. Vähäisestä pintapai-nosta johtuen syntyy usein päällystysmassan "läpitihkumista". Päällystysmassa läpäisee tällöin substraatin ja laskeutuu päällys-tyskoneen telalle. Tällöin muodostuu lähinnä päällystevirheitä ja voimakkaammassa laskeutumisessa paperiradan repeämiä. Päällystys-yksikkö on pysäytettävä ja puhdistettava. Seisonta-ajat ja muodostuva jäte aiheuttavat suurempia valmistuskustannuksia.

Päällystysmassojen läpitihkumiseen liittyy vielä kuitenkin eräs toinen haitta. Paperiin tunkeutuva päällystysmassan osa ei voi enää edistää paperipinnan laadun parantamista. Tästä syystä on yleensä toivottu, että vain määrätty päällystysmassan osa tunkeutuu substraattiin ja saa aikaan siinä pintapäällysteen kiinnittymisen. Suuremman osan tulee sitä vastoin jäädä pinnalle ja parantaa painettavuutta. Liian syvälle tunkeutuvat päällystysmassat saavat tästä syystä aikaan myös tällaisissa papereissa ja karton-kilaaduissa laatuhäviöitä, joissa päällystysmassan läpitihkuminen sen korkeammasta pinta-alapainosta johtuen ei johda yllä mainittuihin käyttöhäiriöihin.

Tähän mennessä on tehty useita yrityksiä estää päällystys-massojen liian syvä sisääntunkeutuminen ja etenkin päällystysmassojen läpitihkuminen LWC-papereissa. Tunnetut ehdotukset, joissa vaikutetaan korottamalla kiintoainepitoisuutta ja viskositeettia päällystysmassojen läpitihkumiskäyttäytymiseen, eivät kuitenkaan ole johtaneet tyydyttäviin tuloksiin. Kiintoainepitoisuuden korottamista rajoittaa päällystysmassassa vedentarve, joka on tarpeellinen käytettyjen pigmenttien dispergoimiseksi. Yleensä ei voida valmistaa päällystysmassoja, joiden kiintoainepitoisuus on yli 60%, tai ainakaan niitä ei voida työstää käytäntöön liittyvissä edellytyksissä. Päällystysmassan läpitihkuminen vältetään kuitenkin vain sellaisissa päällystysmassoissa vähäisessä määrin, joissa on vielä korkeampi kiintoainepitoisuus. Ylimääräiseksi vaikeudeksi tulee LWC-papereiden kohdalla vielä se seikka, että tuskin voidaan toteuttaa päällystepainoja kiinnostavalla, alle 12 g/m :n alueella päällystysmassoja, joissa on yli 60%:n kiintoainepitoisuus. Vain viskositeetiltaan nostetut päällystysmassat eivät samoin osoita vähäisempää läpitihkumiskäyttäytymistä. On myös ehdotettu elektrolyyttien ja kationiaktiivisten substanssien lisäämistä päällystysmassaan. Useimmiten vaikutetaan tällöin 3 65642 kuitenkin päällystysmassan Teologiaan niin epäsuotuisasti, että myöskään näille ehdotuksille ei ole käyttöä käytännössä.

Keksinnön tehtävänä on eliminoida nämä tunnetut vaikeudet ja saada aikaan menetelmä päällystetyn paperin ja kartongin valmistamiseksi, jossa päällystysmassa tunkeutuu vain vähäisessä määrin substraatteihin. Etenkin on estettävä LWC-papereissa päällystysmassan läpitihkuminen ja taattava ongelmaton ja häiriötön pääl-lystysprosessi.

Eräs toinen tärkeä tehtävä on LWC-papereiden valmistus, joissa on alennettu neliömetripaino, jolloin vähäisemmästä määrästä arvokkaita raaka-aineita ja energiaa säästämällä valmistetaan pinta-alaltaan samana pysyvä paperimäärä, jonka laatutaso on muuttumaton .

Keksinnön tehtävänä on myös saada aikaan päällystysmassa, joka voidaan valmistaa käyttämällä tavanomaisia päällystysvärikomponent-teja, etenkin tavanomaisia muovidispersioita ja pigmenttejä ja joka voidaan valmistaa ja muokata tavanomaisilla laitteilla, mutta joka tällöin kuitenkin tunkeutuu olennaisesti vähäisemmässä määrin substraatteihin ja jota käytettäessä LWC-papereiden päällystämiseen läpitihkuminen vältetään erittäin suuressa määrin.

Tämä tehtävä ratkaistaan menetelmällä päällystetyn paperin vast, kartongin valmistamiseksi, joka menetelmä on tunnettu siitä, että päällystysraakapaperille tai päällystysraakakartongille, jonka pH-arvo on < 6,5 levitetään päällystysmassa, jonka pH-arvo on < 6,5, jonka muovidispersion hiukkasissa on ei-kationiaktiivinen varaus ja joka sisältää substanttin, joka ei haittaa päällystys-massan stabiilisuutta sen valmistuksen ja varastoinnin aikana, mutta joka pH-alueella alle 6,5:n kuitenkin tulee voimakkaasti kationiaktiiviseksi, ja että kosketuksessa happamaksi tehdyn paperin vast, kartongin kanssa päällystysmassa jäykistyy päällys-tysraakapaperia vast, päällystysraakakartonkia vastaan olevalla rajapinnalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän tulokselliseen suorittamiseen vaikuttaa ratkaisevasti se seikka, että kaikki menetelmän edellytykset ovat olemassa. Alle 6,5 pH-arvossa olevan päällystysraaka-paperin tai -kartongin käyttö ja päällystysmassan asetus pH-ar-voon yli 6,5 mahdollistavat tällöin lähinnä työskentelyn tavanomaisten päällystysmassojen pH-alueella. Vasta päällystysmassan koskettaessa substraattia päällystysmassaan lisätty substanssi 65642 muuttuu voimakkaammin kationiaktiiviseksi. Voimakkaammin katio-niaktiivisten substanssien ja muovidispersion valinta ja käyttömahdollisuudet on tällöin sovitettava huolellisesti toisiinsa. Käyttökelpoisten muovidispersioiden käyttömahdollisuudet eivät tällöin ole sidottuja määrätyn polymeraatin läsnäoloon. Pikemminkin voidaan käyttää kaikkia muovidispersioita/ joita on myös tähän asti käytetty päällystysmassojen valmistukseen, kuten esim. butadieenistyreeni-kopolymeraatteja, akryylihappoesteri-sekapolymeraatteja esim. polyvinyyliasetaatin kera tms., sikäli kun ne täyttävät vaatimuksen niiden muovihiukkasten ei-kationi-aktiivisesta varaustilasta.

Käsitteellä muovihiukkaset, joissa on ei-kationiaktiivinen varaus, tarkoitetaan tämän hakemuksen mukaan sellaisia muovidispersioita, joiden käytettävissä on anioniaktiivinen emulgaat-torijärjestelmä tai jotka on ei-ionisesti stabiloitu. Monet muovidispersiot, joiden emulgaattorijärjestelmä muodostuu sekä anioniaktiivisista että myös ei-ionisista substansseista, kuuluvat myös mainittuun käsitteeseen. Mainittu määritys käsittää myös sellaiset dispersiot, joissa ionogeeninen varaustila mää-räytyy itse polymeraatin määrätyistä ryhmistä.

Keksinnön tarkoituksiin soveltumattomia ovat sellaiset muovidispersiot, joiden hiukkasissa on kationiaktiivinen varaus, eivätkä nekään, joiden stabiilisuuteen lisättäessä ne päällystys-massaan heikosti kationiaktiivisen substanssin vaikutuksessa vaikutetaan niin haitallisesti, että päällystysmassan ongelmaton valmistus, varastointi ja edelleenmuokkaus ei ole enää mahdollista. Puhuttaessa stabilointiasteen herkästä häiriöstä ei tarvita päällystysmassan koagulointia, pikemminkin voidaan stabilointiasteen vaikutus havaita useinkin jo tavanomaisen mitan yli olevasta viskositeetin noususta.

Myöskään ne muovidispersiot eivät ole sopivia, joissa on niin korkea stabilointiaste, että niiden stabilointiasteeseen ei vaikuteta tai vaikutetaan vain niin vähän lisättäessä heikosti kationiaktiivista substanssia päällystysmassaan, että päällystys-massan jäykistymistä ei tapahdu päällysteen ja paperin välisissä kosketuskohdissa.

Substansseissa, joita lisätään päällystysmassaan ja jotka muuttuvat vasta pH-arvon 6,5 alapuolella voimakkaasti kationi-aktiivisiksi, on yleensä myös korkeammissa pH-arvoissa heikosti kationiaktiivinen luonne, minkä johdosta niitä nimitetään seuraa- 65642 vassa heikosti kationiaktiivisiksi substansseiksi. Niistä lähtevä kationinen vaikutus on kuitenkin niin vähäinen, että se jää ilman merkittävää vaikutusta päällystysmassojen stabiilisuuteen. Niiden luonteenomainen vaikutus esiintyy vasta happamassa pH-arvossa. Kosketuksessa happamasti valmistetun paperin kanssa vahvistuu niiden kationiaktiivinen vaikutus ja saa aikaan päällystys-massan jäykistymisen niissä kohdissa, joissa päällystysmassa ja hapan paperi tulevat kosketuksiin keskenään.

Päällystysmassan jäykistymisen johdosta mainitulla rajapinta-alueella estetään päällystysmassan edelleen tunkeutuminen pääl-lystysraakapaperin sisäosaan ja LWC-papereissa vältetään läpi-tihkuminen. Paperinpäällystysmassa voi kuitenkin täyttää huomattavasti paremmin sille tarkoitetun tehtävän, siis pinnan laadun parantamisen, kuin sellainen päällystysmassa, joka on tunkeutunut paperiin huomattavassa määrin.

Joskaan ei vielä ole selitetty kokonaan, miten yksittäistapauksessa päällystysmassan jäykistyminen tapahtuu rajapinta-alueella, voidaan toimintatapaa selittää kuitenkin todennäköisesti seuraavasti: Päällystysmassaan lisätyt substanssit eivät haittaa ensin pH-arvoon > 6,5 asetetun päällystysmassan stabiilisuutta. Päällystysmassojen valmistus ja muokkaus eivät ole tästä syystä rajoitettuja ja ne voivat tapahtua tavanomaisesti. Jos päällys-tysmassa kuitenkin levitetään päällystysraakapaperille tai pääl-lystysraakakartongille, jonka pinnassa on hapan pH-arvo, niin substanssit muuttuvat voimakkaasti kationiaktiivisiksi ja haittaa-vat käytetyn muovisideaineen stabilointiastetta. Muovidispersion alentunut stabilointiaste voi perustua sekä täydelliseen substraatin ja päällystysmassan rajapinta-alueella tapahtuvaan koaguloin-tiin, jolloin yleensä on havaittavissa veden lohkeamista, että myös muovidispersion siirtymisestä ei-palautuvaan, geelimäiseen tilaan. Joka tapauksessa tapahtuu muovidispersion alentuneen stabiilisuuden johdosta rajapinta-alueella päällystysmassan jäykistyminen. Tällä rajapinta-alueella vaikuttaa jäykistynyt päällys tysmassa lähes sulkukerroksena ja estää päällystysmassaosuu-den edelleentunkeutumisen, mikä osuus ei ole kosketuksessa substraatin pinnan kanssa, jonka johdosta sillä on muuttumaton pH-arvo ja sen stabiilisuuteen ei ole vaikutettu haitallisesti.

6 65642

Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi on osoittautunut erittäin edulliseksi päällystysraakapaperin tai -kartongin käyttö, jonka pH-arvo on 4,5 - 6,0. Päällystysraakapaperei-ta ja -kartonkeja valmistetaan usein tällä pH-alueella ja niitä voidaan tästä syystä käyttää ilman lisätoimenpiteitä keksinnön mukaisessa menetelmässä. Erittäin edullista on tällöin kuitenkin myös se, että käyttämällä tällaisia substraatteja tapahtuu erittäin nopea ja täydellinen destabilointi rajapinta-alueella.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä erittäin edullisessa suoritusmuodossa käytetään sellaisia päällystysraakapapereita tai -kartonkeja, joissa pH-arvon säätö arvoon 4,5 - 6,0 tapahtuu lisäämällä alumiinin rikkihappoyhdistettä kuituainemassaan. Sekä alumiinisulfaatti että myös kalium-alumiinisulfaatti ovat osoittautuneet sopiviksi. Jos halutaan vielä alhaisempi pH-arvo, suoritetaan tämä tarkoituksenmukaisesti lisäksi rikkihapolla.

Vesipitoisia paperinpäällystysmassoja valmistetaan ja muokataan useimmiten alkalisella alueella. Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi on osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi päällystysmassan sovitus pH-arvoon, joka on 7,5 - 11. Tällä pH-arvon alueella olevissa päällystysmassoissa on taattu sekä riittävä stabiilisuus valmistuksen ja muokkauksen aikana että varma päällystysmassan jäykistyminen rajapinta-alueella, kun päällystysmassa levitetään substraatille taikka kun keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen sopivat myös sellaiset muovi-dispersiot, joiden hiukkasissa on ei-ioninen varaustila, niin kuitenkin sellaiset muovidispersiot ovat osoittautuneet erittäin tarkoituksenmukaisiksi, joissa hiukkaset ovat varautuneet anio-niaktiivisiksi. Näissä dispersioissa voidaan saavuttaa destabilointi happamalla pH-alueella voimakkaammin kationiaktiiviseksi muuttuvan substanssin avulla erittäin hyvin.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä tarkoituksenmukaisessa suoritusmuodossa käytetään tällöin sellaisia muovidispersioita, joissa hiukkasten anioniaktiivinen varaustila on saatu aikaan muovimolekyylin anioniaktiivisilla ryhmillä.

Aivan erityisen edullisiksi ovat kuitenkin osoittautuneet sellaiset muovidispersiot, joissa hiukkasten anioniaktiivinen varaustila perustuu anioniaktiiviseen emulgaattori- tai stabi-laattorijärjestelmään.

Menetelmän suorittamiseksi tehokkaasti on merkittävää se, 7 65642 että päällystysmassaan lisätyn substanssin kationiaktiivinen varaustila vahvistuu substraatin happaman pinnan kanssa tapahtuvan kosketuksen johdosta. Erittäin sopivia tässä suhteessa ovat sellaiset substanssit, jotka ovat päällystysmassassa vain heikosti kationiaktiivisia. Tällaisten substanssien varaustilaa voidaan muuttaa erittäin hyvin niiden pH-arvon siirrolla.

Päällystysmassaan lisätyillä kationiaktiivisilla substansseilla on oltava vain se ominaisuus, että ne muuttuvat pH-arvos-sa < 6,5 voimakkaasti kationiaktiivisiksi. Erittäin sopiviksi ovat osoittautuneet veteen liukenevat aminoyhdisteet, joissa on kaksi tai useampi alkyyli-, aryyli- tai aralkyyliradikaalia typ-piatornissa ja kuuluvat tertiääristen ja kvaternääristen amino-yhidsteiden ryhmään. Tällöin ovat erittäin sopivia kvaternääri-set aminoyhdisteet. Päällystysmassan destabilointi substraattiin päin olevalla rajapinta-alueella riippuu alle 6,5 olevalla pH-alueella voimakkaasti kationiaktiiviseksi muuttuvan substanssin laadusta, käytetyn sideaineen stabiilisuudesta ja määrästä, missä tätä substanssia lisätään päällystysmassaan. Edullisesti lisäys tapahtuu vain sellaisessa määrässä, että se ei haittaa päällystysmassan stabiilisuutta.

Erittäin tarkoituksenmukaiseksi on osoittautunut lisäys-määrä, joka on 2 - 20 paino-% suhteessa päällystysmassassa olevan muovidispersion kuivaosiin.

Eräässä tarkoituksenmukaisessa suoritusmuodossa keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että päällystysmassa, jonka kiintoainepitoisuus on 30 - 35 paino-%, levitetään ilma- harjapäällystyslaitteella yksipuolisesti päällystysraakapaperil- le tai -kartongille sellaisessa määrässä, että kuivatun päällys- o teen paino on 10 - 12 g/m . Tällöin osoittautuu, että päällystysmassa tunkeutuu vähemmän syvälle substraattiin ja suurempi määrä päällystettä pysyy pinnalla ja edistää laadun parantumista.

Etenkin keksinnön mukainen menetelmä soveltuu LWC-paperei-den valmistukseen. Sen käytön avulla vältetään pelätty päällystysmassan läpitihkuminen ja mahdollistetaan häiriötön päällys-tysprosessi. Kun kalliit koneseisonta-ajat jäävät pois ja käytetään olennaisesti paremmin hyväksi suurilla investointikustannuksilla rasitettuja koneita ja yksikköjä , muodostuu siis jo huomattava taloudellinen etu, kun käytetään menetelmää ylläpitämällä tähänastiset päällystysraakapaperin tai päällyste-painon pinta-alapainot. Käyttämällä johdonmukaisesti hyödyksi 8 65642 niitä etuja, jotka syntyvät päällystysmassojen vähäisemmän si-sääntunkeutumisen johdosta, tarjoaa keksinnön mukaisen menetelmän käyttö muita huomattavia etuja.

LWC-paperit, jotka on valmistettu keksinnön mukaisen päällys-tysmenetelmän mukaan, ovat syväpainomenetelmässä huomattavasti paremmin painettavissa. Parannettu laatu havaitaan myös voimakkaasti vähentyneestä määrästä ’’missing dots" (pienenpieniä painamattomia kohtia), verrattuna tähän asti tavanomaisiin päällystysmenetelmiin. Useissa tapauksissa ei edes esiinny "missing dots", käytettäessä keksinnön mukaista päällystysme-netelmää verrattuna tähän asti tavanomaisiin menetelmiin silloin kun samanaikaisesti vähennetään päällystepainoa. Tämä on selvä merkki siitä, että päällystysmassa tunkeutuu vähemmän syvälle päällystysraakapaperiin ja pysyy huomattavasti suuremmassa määrin kuin tähän asti pinnalla.

Eräs toinen tärkeä etu, joka on mahdollista keksinnön avulla, on päällystysraakapaperin neliömetripainon pienentyminen neliö- o metripainoon joka on jopa 32 g/m . Tähän asti on LWC-raakapape- o reissä alempi neliömetripainoraja ollut arvossa 36 g/m . Tämä rajan alittaminen johti päällystysmassojen voimakkaammin esiintyvään lä-pitihkumiseen. Kevyemmän päällystysraakapaperin käyttö on siitä syystä erityisesti taloudellisesti mielenkiintoista, koska paperi on verrattuna päällystysmassaan kalliimpi raaka-ainekomponentti.

Keksinnön avulla on olemassa mahdollisuus siirtää päällystysraakapaperin ja päällystepainon suhdetta tähän asti olemassa olevien rajojen yli ja sovittaa tuotteet paremmin kulloinkin kyseessä oleviin vaatimuksiin. Eräs toinen etu muodostuu siten, että vähentämällä päällystepainoa säästetään ylimääräisiä raaka-ainekustan-nuksia. Sitä vastoin kuin tähän asti päällystepaino 8 g/m oli alempana rajana, on nyttemmin saavutettavissa päällystepainot 6-7 g/m ja sivua kohti. Näiden alhaisempien päällystepainojen saavuttamiseksi alennetaan yksinkertaisesti päällystysmassan kiintoainepitoisuutta. Kiintoainepitoisuuden alentaminen on tällöin suoraan päinvastainen verrattuna tähän asti tunnettuihin ehdotuksiin joiden tarkoituksena on estää päällystysmassojen läpitihku-minen asettamalla kiintoainepitoisuus korkeammaksi. Jo mainittu päällystepainon alempi raja 8 g/m per sivu perustui siihen, että korkeissa kiintoainepitoisuuksissa ja niin vähäisessä päällyste-painossa ei voitu enää saada tasaista levitystä. Päällystepainon laskeminen edelleen olisi mahdollista vain päällystemassoilla, 9 65642 joissa olisi vielä alhaisempi kiintoainepitoisuus, jolloin ne kuitenkin johtaisivat päällystysmassojen läpitihkumiseen. Käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää ja sen aiheuttamaa pääl-lystysmassan jäykistymistä päällystysraakapaperiin tulevalla rajapinnalla on kuitenkin olemassa mahdollisuus laskea päällys-tepainoa ja päällystysmassan kiintoainepitoisuutta edelleen.

Eräässä aivan erityisen edullisessa suoritusmuodossa kevyen päällystetyn paperin valmistamiseksi käytetään päällystysmassaa, jonka kiintoainepitoisuus on 45 - 62 paino-%. Tämä päällystys- massa levitetään puuttomalla päällystysraakapaperille, jonka pinta-alapaino on 32 - 38 g/m , parhaiten 34 - 36 g/m , raakeli- päällystyskoneella, jolloin kuivan päällysteen paino on 6 - 7 2 g/m ja sivua kohti.

Käytännössä paperinpäällystyksessä suosittua toimenpidettä, että päällystysmassan valmistuksessa ei käytetä ainoastaan yhtä muovidispersiota vaan useita, mahdollisesti myös tärkkelys- tai valkuaispohjäisiä sideaineita, ei tarvitse jättää pois keksinnön mukaisen päällystysmassan valmistuksessa. Ei ole kuitenkaan jokaisessa tapauksessa keksinnön päämäärän saavuttamiseksi tarpeellista, että kaikki sideaineet koaguloituvat tai muutetaan geeli-mäiseen tilaan. Pikemminkin riittää useimmiten, kun käytetyistä muovidispersioista yhden stabiilisuuteen vaikutetaan haitallisesti ja yleensä siis siihen, jonka osuus päällystysmassassa on suurin, siten että saadaan aikaan päällystysmassan erittäin pitkälle ulottuva jäykistyminen. Myös osittainen jäykistyminen rajapinta-alueella täyttää jo tehtävän estää päällystysmassan edelleen tapahtuva läpitihkuminen tai tunkeutuminen päällystysraakapaperiin .

Erittäin sopivaksi on osoittautunut keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi päällystysmassa, joka on tunnettu siitä, että se on säädetty pH-arvoon 8,1 - 10,1 ja jossa kiintoaine-pitoisuuden ollessa 48 - 62 paino-% on seuraava koostumus: 3-12 paino-osaa anioniaktiivista muovidispersiota laskettuna kuivapaino-osina, 70 - 95 paino-osaa epäorgaanisia pigmenttejä 0,1 - 5 paino-osaa veteeniiukenevaa heikosti kationiaktii-vista substanssia laskettuna kuivaosina ja aina 3 paino-osaan asti muita apuaineita, kuten dispergointi-aineita, vaahdonpoistajia ja paksuntimia, jolloin kaikki paino-osat muodostavat yhteensä 100 paino-osaa.

10 65642 Tällöin on olemassa yhteys pH-arvoon, kiintpainepitoisuuden ja heikosti kationiaktiivisen substanssin määrän tai laadun välillä. Jos päällystysmassassa jätetään kaikki muut komponentit muuttumattomiksi laadultaan ja määrältään, voidaan vähentää heikosti kationiaktiivisen substanssin osuutta laskemalla samanaikaisesti pH-arvoa. Alentaminen voi tapahtua samoin, kun päällys-tysmassan kiintoainepitoisuutta nostetaan. Yksittäistapauksessa on kaikki päällystysmassan komponentit sovitettava toisiinsa. Päällystysmassoille, joiden kiintoainepitoisuus on 55 - 62%, ovat pH-arvot 9-10 osoittautuneet erittäin hyvin sopiviksi.

Ne käyttävät tällöin juoksevuutta, joka ei eroa tähän asti tavanomaisista päällystysmassoista.

Päällystysmassan valmistukseen ei liity erityisiä rajoituksia, mutta on kuitenkin osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi, että pigmenttien dispergoinnin jälkeen alkalisella alueella ja muovidispersion tai muovidispersioiden lisäämisen jälkeen lisätään ensin kationiaktiivinen substanssi ja korjataan sitten pH-arvo.

Seuraavissa esimerkeissä havainnollistetaan keksintöä rajoittamatta sitä kuitenkaan millään tavoin näihin esimerkkeihin.

Tällöin esittävät esimerkit 1-5 keksinnön mukaisia päällystysmassan koostumuksia, jotka sopivat edullisesti kevyiden papereiden valmistukseen, jotka paperit soveltuvat erittäin hyvin syväpainatukseen. Vertailuesimerkki 1 esittää päällystysmassan koostumusta ilman lisättyjä aineita, jotka muuttuvat pH-arvossa < 6,5 voimakkaasti kationiaktiivisiksi.

Esimerkit 6-8 esittävät keksinnön mukaisia päällystysmassan koostumuksia, jotka sopivat edullisesti kevyiden papereiden valmistukseen, jotka paperit soveltuvat erittäin hyvin rulla-offset-painatukseen.

Vertailuesimerkki 1 esittää puolestaan vastaavia päällystys-massan koostumuksia ilman lisättyjä aineita, jotka muuttuvat pH-arvossa < 6,5 voimakkaasti kationiaktiivisiksi.

Esimerkki 9 on tyypillinen esimerkki päällystetyn paperin valmistamiseksi käyttämällä esimerkkien 1 - 8 ja vertailuesi-merkkien 1-2 päällystysmassoja.

11 65642

Esimerkki 1;

Dispergointiaineen lisäyksellä valmistettuun vesipitoiseen suspensioon, jossaoli 10444 paino-osaa kaoliinia, joka natron-lipeällä oli säädetty pH-arvoon 8,8, lisättiin 80 paino-osaa 50%:sta kalsiumstearaattiliuosta ja 1106 paino-osaa anioniaktii-vista muovidispersiota joka perustuu akryylihappoesteripitoiseen sekapolymeraattiin, ja jonka kiintoainepitoisuus oli 50 paino-%.

857 paino-osaa tertiäärisen dimetyyli-heksyyliammoniumemäksen 2%:sta vesipitoista liuosta sekoitetaan pigmentin ja muovidisper-sion seokseen. Päällystysmassa laimennetaan 50 paino-%:n kiinto-ainepitoisuuteen ja sovitetaan pH-arvoon 8,7.

Esimerkki 2:

Esimerkin 1 mukaiseen pigmentin ja muovidispersion seokseen lisätään 1716 paino-osaa esimerkissä 1 käytettyä tertiäärisen dimetyyliheksyyliammoniumemäksen liuosta. Päällystysmassa laimennetaan 50 paino-%:n kiintoainepitoisuuteen ja säädetään pH-arvoon 8,4.

Esimerkki 3:

Esimerkin 1 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, jolloin korvataan esimerkissä 1 käytetty liuos 857 paino-osalla kvater-näärisen trimetyyli-bentsyyli-ammoniumyhdisteen 2,3%:sella vesipitoisella liuoksella. Päällystysmassa säädetään 50 paino-%:n kiintoainepitoisuuteen ja pH-arvoon 8,6.

Esimerkki 4:

Esimerkin 1 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, jolloin lisätään 1287 paino-osaa esimerkissä 3 käytettyä liuosta. Päällystysmassa säädetään 50 paino-%:n kiintoainepitoisuuteen ja pH-arvoon 8,6.

Esimerkki 5:

Esimerkin 4 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, jonka kiintoainepitoisuus säädetään 46 paino-%:in ja jonka pH-arvo on 8,2.

Vertailuesimerkki 1

Esimerkin 1 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa ja säädetään 50%:n kiintoainepitoisuuteen ja pH-arvoon 8,5. Päinvastoin kuin esimerkeissä 1-5 tähän päällystysmassaan ei kuitenkaan lisätä kationiaktiivisen substanssin liuosta.

Esimerkki 6:

Lisäämällä 9 paino-osaa dispergointiainetta, 20 paino-osaa 33%:sta natronlipeää ja 15 paino-osaa natriumkarbonaattia vai- 12 65642 luistetaan vesipitoinen suspensio 9300 paino-osasta kaoliinia.

800 paino-osasta vettä ja 200 paino-osasta kaseiinia valmistetaan lisäämällä 19 paino-osaa 33%:sta natronlipeää ja 12 paino-osaa 25%:sta ammoniakkia liuos, joka lisätään pig-menttisuspensioon. 1440 paino-osaa anioniaktiivista muovidis-persiota, joka perustuu akryylihappoesteriin ja styreeniseka-polymeraattiin ja jonka kiintoainepitoisuus on 50 paino-%, ja 600 paino-osaa anioniaktiivista muovidispersiota, joka perustuu polyvinyyliasetaatti-sekapolymeraattiin ja jonka kiintoainepitoisuus on 45 paino-%, lisätään peräkkäin ja sekoitetaan hyvin pigmentistä ja kaseiinista muodostuvaan seokseen. Lopuksi lisätään 1515 paino-osaa trimetyyli-bentsyyli-ammoniumyhdisteen 12,5 %:sta liuosta ja säädetään päällystysmassa 50%:n kiintoainepa toisuuteen ja pH-arvoon 8,4.

Esimerkki 7:

Esimerkin 6 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, johon kuitenkin lisätään esimerkissä 1 lisätyn liuoksen sijasta 1516 paino-osaa esimerkissä 6 käytetyn substanssin 15,1%:sta liuosta. Päällystysmassa säädetään 50%:n kiintoainepitoisuuteen ja pH-arvoon 8,2.

Esimerkki 8:

Esimerkin 6 mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, johon lisätään kuitenkin esimerkissä 6 lisätyn liuoksen sijasta 1312 paino-osaa esimerkissä 6 käytetyn substanssin 12,5%:sta liuosta. Päällystysmassa säädetään 60%:n kiintoainepitoisuuteen ja pH-arvoon 9,6.

Vertailuesimerkki 2

Esimerkkien 6 ja 8 ohjeiden mukaisesti valmistetaan päällystysmassa, johon ei kuitenkaan lisätä kationiaktiivisen substanssin liuosta. Päällystysmassa säädetään pH-arvoon 10 ja 50%:n kiintoainepitoisuuteen.

Esimerkki 9:

Koepäällystyslaitteella, jonka konenopeus on 85 m/min levitetään raakelipäällystyslaitteella esimerkkien 1 - 4, 6 - 8 ja vertailuesimerkkien 1 ja 2 mukaiset päällystysmassat kevyelle, puupitoiselle päällystysraakapaperille, jonka neliömetripaino on 39 g/m ja pinnan pH-arvo 4,8, yksipuolisesti ja kuivataan 2 kuten tavallista. Kuivatun päällysteen paino on 11 g/m .

Samoissa koepäällystyslaitteen koe-oloissa levitetään esimerkin r> mukainen päällystysmassa puupitoiselle päällystysraaka- 13 65642 paperille, jonka pinta-alapaino on 35 g/m ja pinnan pH-arvo on 4,6, ja kuivataan, jolloin kuivatun päällysteen paino on 2 6,5 g/m ja sivua kohti.

Esimerkkien 1-8 mukaisilla päällystysmassoilla ei havaittu kaksituntisen kokeen aikana mitään päällystysmassan läpitihku-mista, kun taas vertailuesimerkkien 1 ja 2 mukaisilla päällystys-massoilla esiintyi päällystysmassan läpitihkumista ja päällys-tyskoneen telan peittymistä.

Esimerkkien 1 - 8 ja vertailuesimerkkien 1 ja 2 esitettyjen päällystysmassojen läpitihkumisen tarkan arvioinnin ja porrastuksen mahdollistamiseksi kehitettiin yksinomaan tätä tarkoitusta varten uudenlaatuinen tutkimusmenetelmä ja tähän sopiva koelaite ja tutkittiin siten yksittäiset päällystysmassat. Olennaisesti varustetaan tällöin päällystyskantoaineina sopivat substraatit leikkauksella ja paineella päällystysmassoilla ja tehdään näkyväksi läpitihkumiskäyttäytyminen. Tähän tarkoitettu koelaite on esitetty kuvioissa 1-3.

Kuvioissa 1 ja 2 nähdään kaaviomaiset sivukuvat laitteen osasta, kuv. 3 on laitteen kokonaiskuva perspektiivisesti esitettynä .

Kuv. 1 esittää tällöin yksinkertaisella tavalla periaatteen. Tutkittavasta päällystysmassasta muodostetaan värikuoppa 17. Puristustelojen 4, 5 paineella puristetaan päällystysmassa koe-radan 12 läpi ja se tuottaa tällöin kontrastimateriaalille 16 enemmän tai vähemmän voimakkaat merkinnät. Mitä suurempia ja lukuisampia merkinnät ovat, sitä enemmän pyrkii päällystysmassa läpitihkumiseen. Kontrastimateriaalina voidaan käyttää väriltään päällystysmassasta poikkeavaa paperia.

Parannettu ja kyseisessä tapauksessa käytetty koemenetelmä voidaan nähdä kuvioista 2 ja 3. Tällöin on puristustela 5 peitetty mukanakulkevalla polyetyleenistä valmistetulla kalvora-dalla 11. Kalvorata estää koeradan 12 kiinnittymisen puristus- 2 telaan 5. Koeratana käytetään LWC-paperia, jonka paino on 38 g/m . Koeradalle 12 on sijoitettu alkumerkintä 18, joka on välittömästi ennen molempien puristustelojen 4, 5 kosketusviivaa ja kontrastimateriaalin 16 a alun yläpuolella. Kontrastimateriaalina 16 a käytetään mustaa paperia, joka on liimattu kiinni alku-päästään puristustelalle 4. Kontrastimateriaalin 16 a pituus vastaa puristustelan 4 kehää. Koeradan 12 pituus on valittu siten, että se vastaa puristustelan 4 kuusinkertaista kehää ja 14 65642 siten kontrastimateriaalin 16 a kuusinkertaista pituutta. Tämän toimenpiteen avulla saadaan aikaan se, että merkinnät muodostuvat kontrastipaperille kuusinkertaisesti suurennetussa muodossa. Koeradan 12 pää on yhdistetty liimanauhalla 14, joka toimii samanaikaisesti päätemerkintänä, päällystysmassa 11e läpäisemättömään, polyetyylikalvosta valmistettuun materiaalirataan 13. Siten on mahdollista ohjata koerata liimanauhan 14 pään taakse värikuo-pan läpi, ilman että esiintyy kontrastimateriaalilla useampia merkintöjä, kuin mitkä vastaavat mitattua koepituutta,. Kontrasti-materiaalin 16 a leveys on 3 cm pienempi kuin puristustelojen 4, 5 leveys.

Moitteettoman radanohjauksen aikaansaamiseksi kalvorata 11 ja läpäisemätön materiaalirata 13 kelataan kelausrullilta 2 ja 3. Kelausrullat 2, 3 on laakeroitu laakeripukeille 15 sijoitettuun telineeseen 1 ja niitä jarrutetaan vannejarruilla 6. Kalvoradan 11 leveys vastaa kontrastimateriaalin 16 a leveyttä. Puristuste-lan 5 alapuolella on ohjaustela 9 kalvoradan 11 ohjausta varten. Alastippuvan päällystysmassan keräystä varten on puristustelojen 4, 5 alapuolelle järjestetty kokooma-amme 10. Puristustelojen 4, 5 käyttö tapahtuu kiinteästi laakeroidulla puristustelalla 5 olevan käsikammen 7 avulla. Puristustela 4 on puristettavissa puris-tustelaa 5 vasten, jolloin puristuspainetta voidaan säätää kier-tonupista 8 ja se voidaan lukea ei-esitetystä asteikosta. Puris-tustelaa 4 käytetään puristustelan 5 ei-esitetyn hammaspyöräparin kautta.

Kokeen suorittaminen ja tulkinta:

Sen jälkeen kun telalle 4, kuten on esitetty, on kierretty kontrastipaperi, johdetaan materiaalirataan 13 yhdistetty koerata 12 ja kalvorata 11 sisään ja puristustelat 4, 5 puristetaan yhteen. Tämän jälkeen muodostetaan päällystysmassasta värikuoppa 17. Käyttämällä käsikampea 7 ohjataan koerata 12 mitatussa pituudessa värikuopan läpi. Tämän jälkeen poistetaan kontrastimateri-aali 16 a ja verrataan vertailuasteikkoon, joka muodostuu 8 erilaisesta läpitihkumisasteesta.

Asteella 1 on tällöin merkitty erittäin vähäinen läpitihku-vuus ja asteella 8 erittäin voimakas läpitihkuvuus.

Esimerkeissä selitettyjen päällystysmassojen tulkinta antoi tällöin seuraavat arvot:

Claims (16)

1. Menetelmä päällystetyn paperin tai kartongin valmistamiseksi, jossa menetelmässä levitetään vesipitoinen päällystysmas-sa, jossa on ainakin yhden vesipitoisen muovidispersion ja epäorgaanisten pigmenttien kuten liidun, titaanidioksidin, talkin ja kaoliinin hiukkasia, päällystysraakapaperille vast, päällystys-raakakartongille ja kuivatetaan tämän jälkeen, tunnettu siitä, että päällystysraakapaperille tai päällystysraakakarton-gille, jonka pH-arvo on < 6,5, levitetään päällystysmassa, jonka pH-arvo on > 6,5, muovidispersion hiukkasissa on ei-kationiaktii-vinen varaus ja päällystysmassa sisältää substanssin, joka ei haittaa päällystysmassan stabiilisuutta sen valmistuksen ja varastoinnin aikana, mutta joka pH-alueella alle 6,5 tulee voimakkaasti kationiaktiiviseksi, ja että kosketuksessa happamaksi tehdyn paperin vast, kartongin kanssa päällystysmassa jäykistyy päällystysraakapaperia tai päällystysraakakartonkia vastaan olevalla rajapinnalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysraakapaperia tai -kartonkia, jonka pH-arvo on 4,5 - 6,0.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysraakapaperia tai -kartonkia, jonka pH säädetään arvoon 4,50 - 6,0 lisäämällä alumiinin r ikk ihappoyhdlstot.Lä kui tua inesulppuun. 16 65642

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysraakapaperia tai -kartonkia, jossa pH-arvon säätö lisäksi tapahtuu lisäämällä rikkihappoa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, jonka pH-arvo on 7,5 - 11.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, joka sisältää muovidispersion, jonka hiukkasissa on anioniaktiivinen varaus.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, jossa muovidispersion anioniaktiivinen varaus on saatu aikaan itse muovimolekyylin anioniaktiivisilla ryhmillä.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään päällystysmassaa, jossa muovidispersion anioniaktiivinen varaus on saatu aikaan stabilisaattoreilla vast, emulgaattoreilla.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, jossa pH-alueella alle 6,5 voimakkaasti kationiaktiiviseksi muuttuva substanssi on heikosti kationiaktiivinen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään päällystysmassaa, jonka heikosti kationiaktiivinen substanssi muodostuu yhdestä tai useammasta vesipitoisesta ja veteen liukenevasta yhdisteestä, jotka on valittu tertiääristen ja kvaternääristen aminoyhdisteiden ryhmästä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, jossa pH-alueella alle 6,5:n voimakkaasti kationiaktiiviseksi muuttuva substanssi on läsnä sellaisessa määrässä, ettei päällys-tysmassan stabiilisuuteen vaikuteta haitallisesti pH-arvon 6,5 yläpuolella.

12. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään päällystysmassaa, jossa on heikosti kationiaktiivista substanssia 2-20 paino-osaa kiintoainetta suhteessa 100 paino-osaan muovidispersion kuiva-ainetta . 17 65642

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä päällystetyn paperin ja kartongin valmistamiseksi, tunnet-t u siitä, että päällystysmassa, jonka kiintoainepitoisuus on 30 - 35 painoprosenttia, levitetään ilmaharjapäällystyslait-teella yksipuolisesti päällystysraakapaperille tai -kartongille sellaisessa määrässä ja kuivataan, että kuivatun päällysteen pai- o no on 10 - 12 g/m .

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä päällystetyn paperin tai kartongin valmistamiseksi, tunnet- t u siitä, että päällystysmassa, jonka kiintoainepitoisuus on 45-67 paino-%, levitetään puupitoiselle päällystysraakapape- 2 rille, jonka neliömetripaino on 32 - 38 g/m , raakelipäällystys- laitteella molemmin puolisesti ja kuivataan, ja että kuivatun 2 päällysteen paino on 6 - 7 g/m ja sivua kohti.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käytetään puupitoista päällystysraakapaperia, jonka neliömetripaino on 34 - 36 g/m^.

15 65642 Vertailu- Esimerkki: 1 2 3 4 5 6 7 8 esimerkki: 1 2 Läpitihku- vuus 5 3 2 1 2-3 5 2 1-2 6 6 Tämän koetuloksen todistusvoimaa tuetaan edelleen, kun valmiiden papereiden koekappaleita tutkitaan heliotestimenetel-mällä. Heliotestimenetelmä on paperi- ja painoteollisuudessa tunnettu menetelmä ja sen on kehittänyt Centre Technique de 1'Industrie des Papiers, Cartons et Celluloses, Grenoble, Ranska. Heliotesti perustuu "missing dots'ien" lukumääräiseen määrittelyyn. Tähän asti tavanomaisiin päällystysmenetelmiin verrattuna saadaan tällöin tuloksena "missing dots'ien" vähentyminen 30 - 40%.

16. Päällystysmassa jonkin patenttivaatimuksen 1 - 12 ja 14-15 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että päällystysmassa on säädetty pH-arvoon 8,1 - 10,1, ja jossa kiintoainepitoisuuden ollessa 45 - 62 paino-% on seu-raava koostumus: 3-12 paino-osaa anioniaktiivista muovidispersiota laskettuna kuivapaino-osina, 70 - 95 paino-osaa epäorgaanisia pigmenttejä 0,1 - 5 paino-osaa veteeniiukenevaa kationiaktiivista substanssia, laskettuna kuivapaino-osina ja aina 3 paino-osaan asti muita apuaineita, kuten dispergointi-aineita, vaahdonpoistoaineita ja paksuntimia, jolloin mainitut määrät muodostavat yhteensä 100 kuivapaino-osaa. 65642 18