FI98235C - Painopaperi, menetelmä sen valmistamiseksi ja sen käyttö - Google Patents

Description

• 9823b

Painopaperi, menetelmä sen valmistamiseksi ja sen käyttö

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mu-5 kaista painopaperia, joka on tarkoitettu käytettäväksi erityisesti offset- tai syväpainatukseen. Lisäksi keksintö koskee menetelmää painopaperin valmistamiseksi ja sen käyttöä.

10 Julkaisussa DE-AS 12 21 893 kuvataan päällystetyn paino paperin valmistusta, jossa tärkkelys tehdään mekaanisella jauhamiskäsittelyllä osittain kylmäliukoiseksi siten, että se päällystystä seuraavassa kuivatuksessa höyrystyvän veden vaikutuksesta yhä vielä liukenee päällystyspas-15 taan ja vaikuttaa liuenneessa tai liisteröityneessä muo dossa tunnetulla tavalla sideaineena pigmentin, kuten liidun, kiinnittämiseksi. Valmistetulla paperilla ilmoitetaan olevan korkea kiilto. Painovärien hankaantumiskes-tävyyteen liittyviä ongelmia ei käsitellä.

20

Julkaisusta DE-C2 26 05 575 on tullut tunnetuksi seteli-paperi, jossa pinta varustetaan kuitujen irtoamisen estämiseksi ja likaantumisenkestävyyden parantamiseksi päällysteellä, joka sisältää erityistä muovisideainetta, 0,5-25 10 paino-osaa hyvin hienoa riisitärkkelystä ja mahdolli sesti lisäksi epäorgaanisia pigmenttejä. Hankautumiskes-tävyysongelmat eivät esiinny tällaisten papereiden yhteydessä .

30 Viime vuosina on yhä enenevässä määrin havaittu ei-kiil- tävien mattapintaisten painopaperien erinomainen sopivuus korkealuokkaisiin painotöihin, kuten kuvateoksiin, edustaviin mainosesitteisiin ja vuosikertomuksiin. Mattapintaisten painopapereiden suurena etuna on, että niissä ei 35 valmista painotuotetta tarkasteltaessa esiinny häiritse viä heijastuksia, ja toisaalta niillä saadaan itse painatuksessa, ja erityisesti moniväripainatuksessa sopivien 2 98235 painovärien kanssa erinomainen painojäljen kiilto, joka nostaa painotuotteen laatua.

Tällaisten mattapintaisten painopaperien valmistuksessa 5 on kalsiumkarbonaatti viime vuosina saavuttanut yhä kas vavaa suosiota.

Saksalaisessa aikakauslehdessä "Wochenblatt fur Papierfa-brikation, 112. no. 17, s. 609-613, (1984), käsitellään 10 yksityiskohtaisesti mattapintaisten papereiden ominai suuksia - mm. myös sellaisten, joissa päällystyskom-ponenttina käytetään kalsiumkarbonaattia. Ratkaisevana haittana näillä papereilla on huolimatta niiden käytön laajasta leviämisestä 70-luvun puolivälin jälkeen tuotu 15 esiin niiden puutteellinen hankaantumisenkestävyys ja kiiltojuovien muodostuminen.

Hankaantumisenkestävyydellä tarkoitetaan tällöin painovä-rikerroksen kestävyyttää mekaanisia rasituksia vastaan, 20 jotka johtuvat painoarkkien paine- ja kitkakuormituksesta niiden jatkokäsittelyn aikana ja valmiiden painotuotteiden käytön aikana.

Hankaantuminen voi kuitenkin aiheuttaa haitallisia kiil-25 tovaikutuksia jo paperitehtaan jatkokäsittelykoneissa, kuten esim. arkkileikkureissa, jolloin mattapäällystetyn paperin käyttökelpoisuus voi alentua jo tällöin olemattomiin.

30 Hankaantumiskestävyyden parantamiseksi ehdotetaan edelli sessä kirjallisuuslähteessä erilaisia toimenpiteitä, jotka kaikki kuitenkin ovat suhteellisen monimutkaisia tai tekevät lopputuotteen kalliiksi, jos esimerkiksi valmiit painoarkit päällystetään ylimääräisellä mattalak-35 kakerroksella, ja toisaalta ehdotettujen toimenpiteiden avulla ei vielä ole päästy tyydyttäviin tuloksiin.

3 98235 Tämän keksinnön tehtävänä on siten aikaansaada matta-päällystetty painopaperi, jolla on parantunut hankaantu-miskestävyys ja pienentynyt taipumus kiiltojuovittumi-seen.

5 Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisella painopaperilla, jolla on sen tunnusmerkkiosassa määritellyt tunnusmerkit.

10 Patenttivaatimuksissa 2-9 on määritelty painopaperin suositeltavia suoritusmuotoja. Patenttivaatimuksissa 10 ja 11 on esitetty menetelmä mattapäällysteisen painopaperin valmistamiseksi ja patenttivaatimuksessa 12 painopaperin käyttö.

15

Nyt on yllättäen osoittautunut, että käyttämällä keksinnön mukaisesti liisteröitymättömiä tärkkelysrakeita, jotka käytännössä ovat päällystyspigmentteinä määränä 10-65 paino-% päällysteestä sen pastan kuivapitoisuudesta 20 laskettuna, joka on tarkoitettu painovärin vastaanottami seen, jolloin päällyste sisältää kalsiumkarbonaattia lisäpigmenttinä, voidaan valmistaa korkealaatuisten painotöiden valmistukseen sopivaa paperia, jonka hankaantu-misenkestävyys ja vastustuskyky kiiltojuovittumisen suh-75 teen on olennaisesti parantunut.

Vaikka tällaisia offsetpainatukseen tarkoitettuja papereita tähänkään asti ei ole tarvinnut kalanteroimalla jälkikäsitellä paremman sileyden aikaansaamiseksi, koska 30 offsetmenetelmä ei aseta erityisen suuria vaatimuksia mattapaperin sileydelle, on tällaisten paperien käyttö syväpainatukseen niiden hyvin puutteellisen painojäljen vuoksi ollut mahdollista vain vähempiarvoisissa painotuotteissa. Syväpainomenetelmä asettaa päällystetyn pape-35 rin pinnalle erittäin suuria vaatimuksia päällysteen sileyden ja tasaisuuden suhteen. Jos tähän asti tunnetuilla kalsiumkarbonaattipitoisilla päällystyspastoilla 4 98235 on haluttu saavuttaa hyvä sileys, on päällystetylle paperille täytynyt suorittaa kalanterointijälkikäsittely. Paperiteollisuudessa tavallisilla superkalantereilla on tietystikin voitu parantaa sileyttä, jolloin tähän paran-5 tumiseen on välttämättä liittynyt myös kiillon kasvami nen, ja jolloin myös tässä viime kädessä toivottua matta-vaikutusta ei ole voitu saavuttaa.

Keksinnön mukaisesti päällystetyllä paperilla voidaan nyt 10 myös syväpainokäyttöön tarjota sileä, mutta kuitenkin ei- kiiltävä paperi, jollaista voidaan käyttää erityisesti suuripainoksisissa painotuotteissa.

Keksinnön mukainen painopaperi sisältää suositeltavasti 15 tärkkelyshiukkasia, joiden liisteröitymislämpötilaa on nostettu sinänsä tunnetulla kemiallisella modifioinnilla. Tällainen modifiointi aikaansaadaan erityisen suositeltavasti vaatimusten 3 ja 4 tunnusmerkkiosassa määritellyillä tärkkelysrakeilla, jolloin liisteröitymislämpötilaan 20 voidaan vaikuttaa eetteröimis- ja esteröimisasteen valin nalla.

Tärkkelysrakeiden suuruus valitaan sopivasti kalsiumkar-bonaattipigmentin keskikoon perusteella. Suositeltavia 25 ovat tärkkelysrakeet, joiden keskimääräinen raehalkaisija on 7 - 50 pm, mutta erityisen suositeltavia ovat tärkkelysrakeet, joiden keskimääräinen raehalkaisija on 15 - 25 pm. Lajittelu voidaan tällöin suorittaa tunnetuilla erotustekniikoilla, kuten esim. hydrosyklonierotuksella 30 julkaisun DE-OS 2341570 mukaisesti.

Liisteröitymättöminä tärkkelysrakeina tulevat erityisesti kyseeseen maissi-, peruna-, vehnä-, ruis-, riisi- tai tapiokatärkkelykset. Erityisen suositeltavia ovat kuiten-35 kin maissi- tai perunatärkkelykset, koska ne ovat helpos ti saatavia ja riittävän halpoja.

5 98235

Painovärin vastaanottamiseen tarkoitettu päällyste voi sisältää 25-70 paino-% kalsiumkarbonaattia ja 10-65 pai-no-% liisteröitymättömiä tärkkelysrakeita ja näiden lisäksi vielä paperinpäällystystekniikassa tunnettuja ja 5 tavallisia valkopigmenttejä. Siten mukana voi olla taval lista päällystyskaoliinia, titaanidioksidia vaaleuden ja opasiteetin kasvattamiseksi, kiiltovalkoista vaaleuden parantamiseksi, savukaasun rikinpoistolaitoksesta saatua kipsiä halpana pigmenttinä, talkkia, mutta myös tunnettu-10 ja synteettisiä silikaatti-, alumiinioksidi- tai muovi- pohjaisia pigmenttejä. Näiden pigmenttien osuus ei sopivasti ole yli 15 paino-% päällysteen kiintoainepitoisuu-desta, jolloin kaikkien osuuksien, mukaanlukien sideaineet ja apuaineet, yhteismäärä on 100 paino-%.

15

Keksinnön mukainen menetelmä keksinnön mukaisen painopaperin valmistamiseksi käsittää tavallisen päällystyksen pohjapaperin, jonka abs.kuiva neliömassa on 30-170 g/m2, päällystämisen toiselta tai molemmilta puolin päällyste-20 pastalla päällystepainoina 8-24 g/m2 (laskettuna absoluut- tikuivina paino-osina = abs.kuiva) käyttäen tavallisia päällystystekniikkoja, kuten telapäällystystä, ilmakaa-vinpäällystystä, sauva- tai sauvakaavin- tai kaavinpääl-lystystä, jossa päällystyspasta kalsiumkarbonaatin lisäk-25 si sisältää vielä 10-65 paino-% liisteröitymättömiä tärk kelysrakeita kiintoainepitoisuudesta laskettuna. Lisäksi päällystyspasta sisältää 5-14 paino-%, suositeltavasti alle 10 paino-% tavallisia sideaineita, kuten muovilatek-sia, liisteröitynyttä, hajotettua tärkkelystä tai muita 30 paperinpäällystystekniikan tunnettuja sideaineita, dis- pergointlainetta, mahdollisesti muita valkopigmenttejä ja viskositeetin säätöaineita. Päällystyspastan kiinto-ainepitoisuudeksi säädetään 40-72 paino-%, suositeltavasti 55-63 paino-%. Päällystyspastan viskositeetiksi sääde-35 tään 500-4000 m Pas, mitattuna Brookfield-viskosimetril- la, kara Nr. 4, 50 r/min. Tällöin telalevitykselle suositellaan korkeampaa viskositeettia ja kaavin-, ilmakaavin- 6 98235 tai teräpäällystykselle alempaa viskositeettia, jolloin viskositeetin säätö voidaan suorittaa lisäämällä tavallisia, tunnettuja vesiliukoisia polymeerejä, kuten poly-vinyylialkoholia, karboksimetyyliselluloosaa tai polyak-5 ryylihappojohdannaisia. Päällystepastan pH-arvo on 8-10, suositeltavasti 8,8-9,2, ja se säädetään päällystepastaa valmistettaessa, mahdollisesti alkalia lisäämällä. Pääl-lystyspastan valmistuksessa on osoittautunut erityisen edulliseksi lisätä liisteröitymätön tärkkelys valmistus-10 erään sen viimeisenä komponenttina tärkkelysrakeiden liian voimakkaan hiertymisen välttämiseksi. Jos erään lisätään suuria tärkkelysraemääriä, on sopivaa nostaa epäorgaanisten tai orgaanisten dispergointiaineiden osuus 0,5-1 paino-osaan, koska on osoittautunut, että liiste-15 röitymätön luonnontärkkelys antaa päällystyspastalle diletantin juoksevuuden.

Päällystyspastan levityksen ja tasoituksen jälkeen päällystetty paperi kuivataan tunnetuilla kuivatusmenetelmi1-20 lä, kuten IR-kuivattimella, kuumailmaleijukuivattimella tai sylinterikuivattimella 92-96 % abs.kuivaan loppukos-teuteen, ja leikataan sitten haluttuun rulla- tai arkki-leveyteen.

2.5 Jos näin valmistettua päällystettyä paperia käytetään syväpainatukseen, suoritetaan sille sinänsä tunnettu kalanterointikäsittely, jossa paperille annetaan tarpeellinen sileys 2-8 telanippiläpiviennillä linjapaineella 50-400 da N/cm, ilman että paperissa tapahtuu merkittävää 30 kiillon kasvamista.

Jos valmiille mattapäällystetylle paperille halutaan korkeampi, alueella 80-250 g/m2 oleva neliömassa, on päällys-tyspohjapaperi ensin mahdollista päällystää nk. esipääl-35 lysteellä, ja päällystää vasta tämän esipäällysteen pääl le varsinainen painovärin vastaanottamiseen tarkoitettu mattapäällyste.

7 98235

Tavallinen esipäällystekoostumus sisältää esim. kalsium-karbonaattipigmenttinä 100 paino-osaa jauhettua liitua, jonka raekoko on 70 % < 2 pm, 10 paino-osaa hapetettua, 5 liisteröityä tärkkelystä ja 9 paino-osaa abs.kuivana styreeni-butadieeni-muovisideainetta sideaineena sekä lisäksi apuaineita pH:n ja viskositeetin säätämiseksi. Tällaisen esipäällystyspastan kiintoainepitoisuus on aina esipäällystyslaitteen päällystystavasta riippuen 55-72 10 paino-% abs.kuivana, jolloin päällysteen määräksi paperi- puolta kohti valitaan 6-15 g/m2 abs.kuivana.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää yksipuolisesti ja molemmin puolin päällystetyn mattapaperin val-15 mistukseen.

Keksintö käy yksityiskohtaisemmin ilmi seuraavista esi merkeistä: 20 A Esipäällystekoostumus 100 paino-osaa jauhettua kalsiumkarbonaattia 10 paino-osaa hapetettua tärkkleystä 9 paino-osaa butadieeni-styreeni-lateksia (abs.kuivana) 25 0,5 paino-osaa ureaformaldehydihartsia märkälujuusaineena pH-arvo 9,0 kiintoainepitoisuus 60,4 % viskositeetti Brookfield, kara nr. 4: 5100 m Pas, 50 r/min 30 B Painovärikerroksen vastaanottamiseen tarkoitettu pääl-lvstekoostumus

Esimerkki 1: 35 80 paino-osaa jauhettua kalsiumkarbonaattia 20 paino-osaa kemiallisesti modifioitua luonnon maissi- 98235 8 tärkkelystä 0,7 paino-osaa dispergointiainetta 3 paino-osaa hapettamalla hajotettua tärkkelystä 6 paino-osaa butadieeni-styreeni-lateksia (abs.kuiva) 5 1 paino-osa kalsiumstearaattia kiintoainepitoisuus 60,5 paino-% pH-arvo 9,0

Esimerkki 2: 10 60 paino-osaa jauhettua kalsiumkarbonaattia 40 paino-osaa kemiallisesti modifioitua luonnon maissi- tärkkelystä muut osuudet kuten esimerkissä 1 15 kiintaoinepitoisuus 57,0 paino-% pH-arvo 9,1

Esimerkki 3: 20 50 paino-osaa jauhettua kalsiumkarbonaattia 50 paino-osaa kemiallisesti modifioitua luonnon maissi- tärkkelystä muut osuudet kuten esimerkissä 1 kiintoainepitoisuus 56,1 paino-% 25 pH-arvo 9,0 C Vertailuesimerkki: 100 paino-osaa jauhettua kalsiumkarbonaattia 30 0,4 paino-osaa karboksimetyyliselluloosaa 0,9 paino-osaa polyvinyylialkoholia 10 paino-osaa muovilateksisideainetta 0,5 paino-osaa ureaformaldehydihartsia kiintoainepitoisuus 62,6 paino-% 35 pH-arvo 9,0

Puuvapaa päällystyspohjapaperi, jonka neliömassa oli 67 9 8 2 ό 5 9 g/m2, päällystettiin ensin molemmin puolin kulloinkin 11 g/m2:n (abs.kuivana) esipäällysteellä ja kuivattiin sen jälkeen. Sitten toisessa työvaiheessa teräpäällystettiin molemmin puolin kulloinkin esimerkkien 1-3 ja vertailu-t 5 esimerkin päällystyspastat 13 g/m2:n (abs.kuivana) pääl- lystepainoina ja suoritettiin kuivatus. Osalle näin päällystetyistä papereista suoritettiin vielä jälkikäsittely laboratoriokalanterilla sileän pinnan saamiseksi. Jäljempänä olevassa taulukossa on esitetty näytteiden tutkimi-10 nen ja saadut tulokset.

Päällystettyjen papereiden neliömassa oli kulloinkin 115 g/m2 DIN 53102:n ja ISO 536:n mukaan mitattuna. Bulkki mitattiin DIN 53105:n ja sileys DIN 53107:n mukaisesti ja 15 kiilto kiillonmittauslaitteella Lehmannin mukaisesti 75 asteen heijastuskulmassa.

Nukkaantumistestit suoritettiin IGT-laitteen ohjelehden mukaisesti, jolloin arviointi tapahtui arvosteluskaalalla 20 1-6.

Hankaantumiskestävyyden arvioimiseksi valmistettiin ensin esimerkkien 1-3 ja vertailuesimerkin kalanteroimattomista näytteistä määrätyllä painovärimäärällä nk. painotetut 25 vedokset Priifbaun koepainolaitteella. Sen jälkeen kun painoväri oli täysin kuivunut, vähintään 24 tunnin kuluttua, suoritettiin hankaantumiskestävyyskokeet Oserin hankaantumiskestävyyden mittauslaitteella määrätyissä oloissa. Painettua pintaa verrattiin paperin samaan tai vas-30 takkaiseen pintaan, kulloinkin painamattomiin kohtiin, 3 minuutin ajan 625 gramman kuormituksella. Arviointi voidaan suorittaa visuaalisesti tai Elrepho-laitteella kont-rastimittauksella painamattomista kohdista. Visuaalisella arvioinnilla saatiin tällöin arvosteluasteikolla 1-6 35 seuraava esimerkkien arvostelu: 10 98235

Esimerkki 1 arvostelu 2 2 1 3 1 5 Vertailuesimerkki 5

Edellisestä taulukosta voidaan nähdä, että keksinnön mukaisilla esimerkeillä on sekä kalanteroimattomassa että kalanteroidussa tilassa olennaisesti pienempi kiilto kuin 10 vertailuesimerkillä, ja että luonnon liisteröitymättömän tärkkelyksen osuuden lisääntyessä päällystyspastassa kasvaa myös ns. mattavaikutus, ilman että kalanteroimat-toman kuivan päällysteen taipumus kiiltojuovittumiseen kasvaa. Jos päällystetty paperi kuitenkin kalanteroidaan, 15 ei kiilto toisaalta kasva olennaisesti suuremmaksi kuin kalanteroimattomalla vertailuesimerkillä, ja toisaalta voidaan kuitenkin saavuttaa riittävä sileyden kasvu, mikä tekee keksinnön mukaisen painopaperin syväpainatukseen sopivaksi.

20 t

Claims (12)

98235

1. Erityisesti offset- tai syväpäinatusta varten tarkoi-5 tettu mattapintainen painopaperi, ei kuitenkaan seteli- ja varmuusasiakirjapaperi, jossa on kalsiumkarbonaattia päällystepigmenttinä ja sideainetta sisältävä päällyste painovärin vastaanottamiseksi, tunnettu siitä, että päällyste sisältää liisteröitymättömiä tärkkelysrakeita, ei 10 kuitenkaan riisitärkkelysrakeita, määränä 10-65 paino-%, sekä 5-14 paino-% sideainetta, sen kokonaiskiintoaine-pitoisuudesta laskettuina.

2. Vaatimuksen 1 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, 15 että tärkkelysrakeet ovat kemiallisesti modifioituja.

3. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että tärkkelysrakeet ovat eetteröityjä.

4. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että tärkkelysrakeet ovat esteröityjä.

5. Jonkin vaatimuksen 1-4 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että tärkkelysrakeiden keskimääräinen raehalkaisi- 25 ja on 7-50 μτα.

6. Jonkin vaatimuksen 1-5 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että tärkkelysrakeet muodostuvat peruna-, maissi-, vehnä-, ruis-, tai tapiokatärkkelyksestä tai näiden 30 tärkkelyslajien seoksesta.

7. Jonkin vaatimuksen 1-6 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että päällyste sisältää kalsiumkarbonaattia määränä 25-70 paino-% kiintoainepitoisuudestaan laskettuna. 35

8. Jonkin vaatimuksen 1-7 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että päällyste sisältää jauhettua tai seostettua 982ό5 kalsiumkarbonaattia.

9. Jonkin vaatimuksen 1-8 mukainen painopaperi, tunnettu siitä, että päällyste sisältää kalsiumkarbonaatin lisäksi 5 muuna pigmenttinä kaoliinia ja/tai titaanioksidia ja/tai kiiltovalkoista ja/tai kipsiä ja/tai talkkia ja/tai muita tavallisia luonnon tai synteettisiä valkopigmenttejä.

10. Menetelmä jonkin vaatimuksen 1-9 mukaisen mattapin-10 täisen painopaperin valmistamiseksi, jossa päällystyksen pohjapaperille, joka mahdollisesti on varustettu esipääl-lysteellä, päällystetään kalsiumkarbonaattia ja sideainetta sisältävää päällystyspastaa ja suoritetaan kuivatus, tunnettu siitä, että päällystyspasta sisältää liis-15 teröitymättömiä tärkkelysrakeita, ei kuitenkaan riisi- tärkkelys jyväsiä, määränä 10-65 paino-% sen kiintoainepi-toisuudesta laskettuna, jolloin tärkkelysrakeiden lisäys siihen suoritetaan vasta muiden päällystekomponenttien lisäyksen jälkeen. 20

11. Vaatimuksen 10 mukainen menetelmä painopaperin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että painopaperi päällysteen kuivatuksen yhteydessä tehdään sileäksi sinänsä tavallisella kalanterointimenettely1lä. 25

12. Mattapäällystetyn, patenttivaatimuksen 1 mukaisen painopaperin, seteli- ja varmuusasiakirjapaperi poisluettuna, joka on varustettu painovärin vastaanottamiseksi tarkoitetulla päällysteellä, joka sisältää liisteröity- 30 mättömiä tärkkelysrakeita, riisitärkkelysrakeet poisluettuna, määränä 10-65 paino-% sen kiintoainepitoisuudesta laskettuna, sekä kalsiumkarbonaattia, käyttö hankaantu-miskestävien ja/tai kiiltojuovattomien painotuotteiden valmistukseen. 35 98235