HU212199B

HU212199B - Process for producing improved paper-coating compound and paper

Info

Publication number: HU212199B
Application number: HU904102A
Authority: HU
Inventors: Charles E Coco
Original assignee: Protein Tech Int
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1996-03-28
Also published as: NO178159C; DE69016522T2; US4997682A; JP2935059B2; JPH0345797A; CA2017574A1; FI93477C; KR910003220A; AU622080B2; NO178159B; FI93477B; FI903398A0; CA2017574C; AU5513690A; ES2070279T3; RU2037596C1; EP0407222B1; EP0407222A1; HUT65019A; DE69016522D1

Description

A találmány tárgya eljárás tükörfényes, nagy simaságú, nagy rugalmasságú és fehérségű, dobtapadásnak ellenálló, nagy feltépó-szilárdságú melegen mázolt papír előállítására alkalmas fehérjetartalmú papírbevonó keverékek (kompozíciók) és az említett tulajdonságokkal rendelkező papírok előállítására. Ismeretesek a következő amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások, amelyeket e hivatkozás révén a leírás részévé teszünk: 2 274 983; 2 246 466; 2 849 334; 2 881 076; 2 950 214; 3 081 182; 3 411 925; 4 048 380;

109 056; 4 277 524; 4 352 692; 4 421 564;

474 694; 4 520 048; 4 575 477; 4 581 257;

607 089; 4 620 992; 4 812 550.

A következő kiadványokban találhatók további információk a felületi mázolási eljárásokra vonatkozóan (TAPPI = Technical Association fór the Pulp and Paper Industry):

- „Szójafehérje latex kopolimerek - tulajdonságaik és funkcióik”, 1987. évi TAPPI „Bevonás” Konferencia Jegyzőkönyve, 133-139. oldal, Coco, C. E.; TAPPI Press, Atlanta, GA, AEÁ

- „Ultrakikészítésű bevont papírok - felületi mázolás és egyéb eljárások”, Papírok és papírlemezek pigmentes bevonó eljárásai, TAPPI 28 számú monográfia, 74-85. oldal. Casey, J. P.; G. L. Booth, March Printing Co., Easton, PA, AEÁ

- „Izolált szójafehérje kötőanyagok papír és papírlemez bevonatok számára”, Szójafehérje kötőanyagok a papír és papírlemez bevonatokban, TAPPI 36. számú monográfia, 75-96. oldal, Olson, R. A. és Hoelderle, P. T.; kiadó: Strauss, Atlanta, GA, AEÉ

- „Pigmentbevonatok”, Papírgép és papírkémia és vegyi technológia, 1961, 1551-1753. oldal, Casey, J. P; Interscience Publishers, London, Anglia.

E kiadványokat szintén a leírás részévé tesszük e hivatkozás révén.

A felületi mázolt papírok alapvető bevonó technikái, valamint a fehérje ragasztó kötőanyagok használata papírbevonó kompozíciókban jól ismertek a technika állásából. Ugyancsak ismert a növényi fehérje ragasztó kötőanyagok, például a módosított szójafehérje alkalmazása. Az e termékeknél használt tipikus ragasztóanyag azonban egy kazein/latex kombináció, mivel ennek révén nagyobb fehérség, simaság, egyenletes fényesség és nagyobb feltépő-szilárdság érhető el.

A szójafehérje ragasztó kötőanyagokat, amennyiben ezeket papírbevonásnál alkalmazzák, jellemzően olajmentes szójababpelyhekből kivont szójafehérjékből állítják elő lúgos oldatban és izoelektromos kicsapatással nyerik ki. A kinyert szójafehérjét ezután jellemzően hidrolízissel és egyéb vegyi kezeléssel módosítják a papírbevonó kompozíciók kötőanyagként alkalmas fehéijetartalmú ragasztóanyag előállítására. E kötőanyagokat széles körben alkalmazzák a papírbevonó iparban. Újabban azonban a 4 607 089; 4 620 992 és 4 812 550 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban ismertetett módosított ragasztó kötőanyagot is alkalmazták papírbevonásnál.

Széles körű használatuk ellenére azonban a szójafehérje kötőanyagokat hátrányok is jellemzik, elsősorban a kazein/műgyanta kombinációkkal összehasonlítva. A felületi mázolt díszítőpapírokhoz használt bevonó kompozíciók többnyire nem tartalmaztak szójakötőanyagot. Ezeknél a technika jelenlegi állásából ismert kötőanyag a kazein és egy szintetikus ragasztóanyag, például latex kombinációja. Ezek a kazein/szintetikus készítmény kombinációk optimális simaságot, fényességet és jó szétfolyási képességet biztosítottak.

Azt találtuk azonban, hogy bevonó komponensek sajátos keverékét alkalmazva olyan szójafehérje alapú bevonó kompozíciót állíthatunk elő, amely rendkívül rugalmas, sima és fényes bevont papírt eredményez. A bevont papír kivételes feltépő-szilárdsággal és a dobtól való fellazulási képességgel rendelkezik, felülmúlja a legjobb kazein/latex készítményekét. Találmányunknál szója/szintetikus ojtott polimer kompozíciót használunk ragasztó kötőanyagként és célszerűen állítjuk be a kötőanyag és más bevonó komponensek mennyiségét.

Találmányunk tárgya tehát eljárás bevonó kompozíció előállítására, valamint eljárás olyan felületi mázolt papírok bevonására, amelyek különösen nagy fényességgel, simasággal, rugalmassággal, feltépőszilárdsággal és dobtól való jó fellazulási képességgel rendelkeznek. A ragasztó kötőanyagot szójafehérjéből állítjuk elő szója/szintetikus kopolimer felhasználásával, amely alkalmas nagy simaságú, rugalmasságú, fényességű, feltépőszilárdságú és a dobtól való jó fellazulási képességgel rendelkező bevont papírok létrehozására.

A ragasztó kötőanyagot azok közül választjuk ki, amelyek hagyományos felületi mázolási eljárásoknál használhatók és nagy feltépő-szilárdságot biztosítanak a bevont papírban.

A bevonó kompozíciót fehérje kopolimer ragasztó alkalmazásával állítjuk elő, amely speciális pigmentekkel keverve sima, tükörfényes, rugalmas és feltépődésnek ellenálló papírt eredményez.

Találmányunk tárgyait az előnyös kiviteli formák leírásával ismertetjük.

A jelen találmánynál szójafehérje kopolimer ragasztó kötőanyagot használunk, speciális bevonó pigmentekkel kombinálva. Előnyösen ojtott szója kopolimert alkalmazunk, amely a 4 607 089 és 4 812 550 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban ismertetett eljárás szerint készül. Úgy találtuk, hogy ez a ragasztó kötőanyag, célszerűen speciális pigmentekkel keverve, alkalmas a találmány célkitűzéseinek elérésére.

Találmányunk alkalmazása révén a technika állásából ismert papírokhoz hasonló simaságú és fényességű, és azoknál jobb rugalmassággal rendelkező felületi mázolt papírok állíthatók elő. Nevezetesen olyan papírok készíthetők a találmány szerint, amelyek azonos vagy jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a kazein/latex ragasztók használatával készített papírok. Ezenfelül még a kazein/latex alapú bevonó kompozícióknál is előfordul a dobhoz való tapadás és feltépődés. A feltépődés a bevonó kompozíciónak a papír szubsztrátumhoz való tapadásának elvesztése nyomtatás közben.

A dobhoz való tapadás az öntődobon következik be. A bevonat egyes helyeken elveszíti a papír szubszt2

HU 212 199 Β rátumhoz való tapadását és kis szemcsék formájában az öntődobhoz tapad. Ahogy a dob forog, ezek a kis szemcsék további bevonó anyagot vonzanak magukhoz és likacsokat hagynak a papír felületén. A likacsok miatt a bevont papír durva, porózus és alacsony fényű lesz. A dobhoz való tapadás elsősorban a bevonó készítmény magas latex tartalmának tudható be.

A latex lényeges komponens a hagyományos készítményekben, mivel ez adja az öntési eljárással előállított bevont papír rugalmasságát. Hagyományos készítményeknél azonban nem célszerű, hogy a kötőanyag 60 tömeg%-nál több latexet tartalmazzon. Ilyen magas latex szintnél túl sok latex érintkezik az öntődob meleg felületével. Mivel a latex hőre lágyuló, megolvad és az öntődobhoz tapad, a fentebb leírt dobtapadást eredményezi. A hagyományos bevonó készítményeknek ez a jellemző vonása szigorúan meghatározza a elhasználható latex mennyiségét és korlátozza a latex adalék nyújtotta rugalmasságot, simaságot és fényességet.

Úgy találtuk, hogy szója/szintetikus kopolimer alkalmazásával a kötőanyag latex tartalma, mint a kopolimer része, legalább 80 tömeg%-ra növelhető. Ennek eredményeként a kötőanyagból készített bevonó kompozíció rendkívül ellenálló a dobtapadással szemben és kivételes fényességgel, rugalmassággal, simasággal és feltépő-szilárdsággal rendelkezik.

A feltépő-szilárdság valószínűleg annak az eredménye, hogy a bevonó készítményben a ragasztó és az egyéb komponensek szétválnak a bevonási és szárítási eljárás folyamán. E hatás ellensúlyozására különböző diszpergáló szerek és adalékok adhatók a bevonó készítményekhez abból a célból, hogy a bevonó komponensek egyenletesen diszpergálódjanak a papírszalag bevonása és szárítása során. Ezek a technikák tették a kazein/latex kombinációjú kötőanyagokat közismertté a szakterületen.

Úgy találtuk, hogy a fentebb említett szabadalmi leírásokban ismertetett szója kopolimer használata révén, előnyösen speciális pigmentekkel kombinálva, olyan bevonó készítmények állíthatók elő, amelyek kiküszöbölik a kazein/latex alapú bevonó készítmények hátrányait. A szabványvizsgálatok azt mutatják, hogy a találmány szerint tükörfényes, nagy rugalmasságú, fehérségű, simaságú felületi mázolt papír állítható elő, melynél lényegében megszűnik a feltépődés.

Úgy találtuk, hogy a fehér/szintetikus kopolimer alkalmazása nem várt módon növeli a kötőanyagba (és bevonó készítménybe) bevihető szintetikus (latex) komponens mennyiségét. Úgy véljük, hogy a kopolimer kötőanyagban a szintetikus vagy latex komponenst fehérjeburok veszi körül és védelmezi. Ennek eredményeként a szintetikus komponens nem kerül érintkezésbe az öntődobbal. Jelentős mértékben csak a fehérje komponens érintkezik a dobbal. így tehát a szintetikus rész nem melegszik túl, nem olvad meg és nem tapad a dob felületére. A kopolimer 80 tömeg%-ban is tartalmazhat szintetikus komponenst; a 20 tömeg% szója komponens még mindig elegendő ahhoz, hogy a szintetikus elemeket védje a dob felületétől. A 80 tömeg%nyi szintetikus anyag ugyanolyan mértékű rugalmasságot, simaságot, fényességet és feltépő-szilárdságot idéz elő, mint 80 tömeg% szabad latex.

A találmány szerinti bevonó kompozícióban előnyösen agyagot és kalcium-karbonát pigmentet keverünk össze a szója kopolimer kötőanyaggal, de más hagyományos pigmentek is használhatók. A találmány szerinti bevonó eljárással rugalmas, tükörfényes, sima bevont papír állítható elő, amely a leírt típusú díszítőpapíroknál megkívánt igen jó esztétikai és optikai tulajdonságokkal rendelkezik. Nevezetesen, a találmány szerinti bevonó kompozícióval készített papírnál lényegében nincs dobtapadás és eltépődés. Az agyag és kalcium-karbonát, amelyek hatékonyan keverhetők kopolimer kötőanyagokkal, egyenként 10-90 tömeg%ban lehetnek jelen a bevonó kompozícióban lévő pigment teljes tömegére számítva. A kopolimer kötőanyag a pigment tömegének 10-25%-ában lehet jelen.

Találmányunkat az alábbi példákkal szemléltetjük.

(Rizsma: L.: Dr. Vámos György-Katona Kálmán: Papíripari Kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1961.)

1. példa

Bevonó kompozíciót készítünk a következő alkotórészekből:

tömegrész agyag tömegrész kalcium-karbonát

0,2 tömegrész diszpergálószer

0,1 tömegrész habgátló szer tömegrész szójatartalmú szintetikus kopolimer, 4 606 089 számú, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint (RP 535) (82% szintetikus rész)

0,5 tömegrész leválasztó anyag

A fenti bevonó kompozíciót szobahőmérsékletű vízben szuszpendáljuk (58 t% szilárd anyag), a pH értéket 9,4-re állítjuk be és a vizes kompozíciót öntési bevonó eljárás alkalmazásával felhordjuk. A bevonat tömege kb. 9 kg/rizsma. Szalagsebesség kb. 76 m/perc. Bevonás után a bevont papírt fényesség, szín, simaság és feltépő-szilárdság szempontjából vizsgáltuk. A vizsgálatok eredményét az 1. táblázatban adjuk meg. A vizsgálatok során úgy találtuk, hogy a bevont papír nagy rugalmassággal rendelkezik.

2. példa

Összehasonlítás céljából kazein/latex bevonó kompozíciót készítünk a következő összetevőkből:

tömegrész agyag tömegrész kalcium-karbonát

0,2 tömegrész diszpergálószer

0,1 tömegrész habgátló szer tömegrész kazein tömegrész latex

0,5 tömegrész leválasztó anyag

Az előbbi bevonó kompozíciót szobahőmérsékletű vízben szuszpendáljuk (58 t% szilárd anyag), a pH értéket 9,4-re állítjuk be és a vizes kompozíciót öntési bevonó eljárás alkalmazásával felhordjuk. A bevonat tömege kb. 9 kg/rizsma. Szalagsebesség kb. 76 m/perc. Bevonás után a bevont papírt fényesség, szín, simaság és feltépőszilárdság szempontjából vizsgáltuk. A vizs3

HU 212 199 Β gálatok eredményét az 1. táblázatban adjuk meg. A vizsgálatok során úgy találtuk, hogy a bevont papír nagy rugalmassággal rendelkezik.

3. példa

Bevonó kompozíciót készítünk a következő alkotórészekből:

tömegrész agyag tömegrész kalcium-karbonát

0,2 tömegrész diszpergálószer

0,1 tömegrész habgátló szer tömegrész szójatartalmú szintetikus kopolimer, 4 607 089 számú, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint (RP 535) (82% szintetikus rész)

0,5 tömegrész leválasztó anyag

A fenti bevonó kompozíciót szobahőmérsékletű vízben szuszpendáljuk (58 t% szilárd anyag), a pH értéket 9,4-re állítjuk be és a vizes kompozíciót öntési bevonó eljárás alkalmazásával felhordjuk. A bevonat tömege kb. 9 kg/rizsma. Szalagsebesség kb. 76 m/perc. Bevonás után a bevont papírt fényesség, szín, simaság és feltépőszilárdság szempontjából vizsgáltuk. A vizsgálatok eredményét az 1. táblázatban adjuk meg. A vizsgálatok során úgy találtuk, hogy a bevont papír nagy rugalmassággal rendelkezik.

4. példa

tömegrész agyag tömegrész kalcium-karbonát

0,2 tömegrész diszpergálószer

0,1 tömegrész habgátló szer tömegrész kazein

0,5 tömegrész leválasztó anyag

A fenti bevonó kompozíciót szobahőmérsékletű vízben szuszpendáljuk (58 t% szilárd anyag), a pH értéket 9,4-re állítjuk be és a vizes kompozíciót öntési bevonó eljárás alkalmazásával felhordjuk. A bevonat tömege kb. 9 kg/rizsma. Szalagsebesség kb. 76 m/perc. Bevonás után a bevont papírt fényesség, szín, simaság és feltépőszilárdság szempontjából vizsgáltuk. A vizsgálatok eredményéi az 1. táblázatban adjuk meg. A vizsgálatok során úgy találtuk, hogy a bevont papír nagy rugalmassággal rendelkezik.

A szakterület művelői számára nyilvánvaló, hogy az ismertetett találmányban változtatások eszközölhetők anélkül, hogy a találmány szellemétől eltérnénk. A találmány nem korlátozódik a szemléltetés céljára leírt kiviteli formákra, azt csak a szabadalmi igénypontok terjedelme határolja be.

/. táblázat

	1. példa	2. példa	3. példa	4. példa
20° fényesség	60	45	43	36
65’ fényesség	92	85	85	83
Hunter szín L (fehérség)	91,5	91	95	95
Hunter szín a (vörös/zöld)	0,6	0,6	0,15	0,15

	1. példa	2. példa	3. példa	4. példa
Hunter szín b (kék/sárga)	3,7	3,7	2,8	3,0
Parker simaság (S—5)	0,80	0,93	0,80	0,93
Parker simaság (S10)	0,67	0,73	0,67	0,73
K & N nyomdafesték abszorpció képesség (% veszteség a felületi fényességben)	31	37	10	16
Nyomdafesték fényesség	95	94	88	86
IGP feltépődés (cm/sec)	semmi	175	semmi	135

Az alkalmazott standard vizsgálati módszerek a következők:

- 20° fényesség: TAPPI T-653 sz. vizsgálati módszer

- 75° fényesség. TAPPI T-480 sz. vizsgálati módszer

- Hunter szín (L, a, b): TAPPI T-624 sz. vizsgálati módszer

- Parker simaság (S—5 és S—10): a Parker Print Surf

Instrument Group által kifejlesztett módszer, amely annál alacsonyabb értékeket szolgáltat, minél simább a papír. Ez az eljárás a papír és a papírlap felületi durvaságának meghatározására irányul, a nyomdagépeken kialakuló körülmények között.

- K & N nyomdafesték befogadó képesség: a K & N

Laboratories által kifejlesztett módszer, amely különbségek meghatározásán alapul: a bevonandó felület homogenitását jellemzi, annak függvényeként, hogy a nyomdafestéket milyen mértékben fogadja be a lap felülete.

- Nyomdafesték fényesség a Prufbau Printability

Tester, egy, a szakterületen ismert jellegzetes berendezés alkalmazásával kifejlesztett saját vizsgálati módszer, amely a papír nyomtatott felülete fényességét határozza meg.

- IGP feltépődés TAPPI T-591 sz. vizsgálati módszer, amely a bevont papír vagy papírlap bevonó rétegének felületi szakítószilárdságát határozza meg.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás melegen mázolt papír bevonó keverékek előállítására, amelyek lényegesen csökkentik a dobtapadást és tükörfényes, rugalmas, sima, fehér és feltépődéssel szemben ellenálló mázolt papír elkészítésére alkalmasak, azzal jellemezve, hogy vizes szuszpenziót készítünk egy papírbevonó ragasztó kötőanyagból és papírbevonó pigmentekből, a pigmentre vonatkoztatva 10-25 tömeg% kopolimer kötőanyagot alkalmazva, ahol a papírbevonó ragasztó kötőanyag egy legalább 20 t% szójafehérjét tartalmazó szintetikus ojtott kopolimer.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kopolimerként szójafehérje-burkon polimeri4

HU 212 199 Β zált vinil-aril monomer-konjugált dién ojtott kopolimert alkalmazunk.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer szintetikus részeként latexet alkalmazunk. 5
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer tömegére számítva a kopolimer szintetikus részének mennyiségét legfeljebb 80%-ra állítjuk be.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kopolimerként butadién-sztirol kopolimert alkalmazunk.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer tömegére számítva a kopolimer butadién-sztirol részének mennyiségét legfeljebb 80%ra állítjuk be.
7. Eljárás nagy fényességgel, rugalmassággal, simasággal, fehérséggel és feltépő-szilárdsággal rendelkező, dobtapadásnak ellenálló felületű melegen mázolt papír előállítására, azzal jellemezve, hogy az 1. igénypont szerint vizes papírbevonó keveréket állítottunk elő, a vizes papírbevonó keverékkel 16—49 g/m² arányban papírszalag szubsztrátumot vonunk be és a bevont papírszalag szubsztrátumot kikeményítjük.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kopolimerként szójafehérje-burkon polimerizált vinil-aril monomer-konjugált dién ojtott kopolimert alkalmazunk.
9. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer tömegére számítva legfeljebb 80% szintetikus részt alkalmazunk a kopolimerben.
10. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kopolimerként butadién-sztirol kopolimert alkalmazunk.
11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kopolimer tömegére számítva legfeljebb 80% butadién-sztirol részt alkalmazunk.