ITMI20091794A1 - Articolo cartaceo patinato stampabile e relativo procedimento di fabbricazione - Google Patents
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Description
Articolo cartaceo patinato stampabile e relativo procedimento di fabbricazione
La presente invenzione concerne un articolo cartaceo patinato stampabile ed il relativo procedimento di fabbricazione.
Nel settore cartario à ̈ noto da tempo l’impiego di composizioni patinanti per rivestire la superficie di fogli di carta. Le composizioni patinanti sono applicate ad una o ad entrambe le facce di un foglio di carta al fine di modificarne l’aspetto esteriore, le proprietà meccaniche, l’effetto al tatto e/o per rendere la sua superficie più adatta ai processi di stampa.
Nello specifico settore della produzione di carte patinate si à ̈ costantemente alla ricerca di composizioni e procedimenti che permettano di realizzare prodotti cartacei, quali carta e cartoncino, caratterizzati da nuovi aspetti esteriori e/o finiture particolari.
Tuttavia l’applicazione delle patine di rivestimento note nello stato della tecnica per ottenere un determinato effetto estetico, pregiudica spesso altre qualità della carta a cui à ̈ applicata la patina, quali le sensazioni tattili che questa può trasmettere quando viene maneggiata oppure la sua idoneità alla stampa (stampabilità ). In particolare nel caso delle carte rivestite con patine opacizzanti (carte opache) la superficie non à ̈ scorrevole e presenta lo svantaggio di un’elevata assorbenza di inchiostro, risultando in una resa di stampa poco brillante. Un ulteriore svantaggio à ̈ l’elevata rigabilità della superficie della carta.
Con i tradizionali metodi di patinatura à ̈ possibile rendere meno visibili le righe sulle carte opache, realizzando patine meno ruvide che, tuttavia, presentano lo svantaggio di essere decisamente meno opache e di mettere in maggiore evidenza le impronte digitali.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti evidenziati dallo stato della tecnica.
È un primo oggetto della presente invenzione un articolo cartaceo patinato stampabile comprendente un supporto cartaceo in foglio o bobina avente almeno una faccia rivestita da uno strato di patina, caratterizzato dal fatto che detto strato di patina comprende
a) un agente opacizzante organico,
b) un pigmento minerale,
c) un legante polimerico e
che detta faccia di detto supporto, prima di essere rivestita con detto strato di patina, ha un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 180 ml/min.
Un secondo oggetto della presente invenzione à ̈ una composizione patinante a base acquosa per preparare un articolo cartaceo patinato stampabile, detta composizione comprendendo
a) un agente opacizzante organico,
b) un pigmento minerale,
c) un legante polimerico.
È un’ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per la fabbricazione di un articolo cartaceo stampabile patinato in foglio o bobina comprendente le seguenti fasi operative:
i) applicare su almeno una faccia di un supporto cartaceo in foglio o bobina, detta faccia avendo un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 180 ml/min, una composizione patinante a base acquosa comprendente a) un agente opacizzante organico,
b) un pigmento minerale,
c) un legante polimerico,
ii) sottoporre l’articolo cartaceo ottenuto nella fase i) a riscaldamento per fare evaporare l’acqua e fissare lo strato di patina sull’articolo cartaceo.
La Richiedente ha sorprendentemente trovato che la particolare combinazione di ingredienti della suddetta composizione patinante opportunamente applicata ad un supporto cartaceo permette di ottenere articoli cartacei patinati, bianchi, neri o colorati, che presentano una superficie ad elevato grado di opacità e, contemporaneamente, una buona resa di stampa, una piacevole sensazione al tatto, nonché una buona resistenza ai graffi, mentre le impronte digitali derivanti dal contatto con le mani dell’utilizzatore risultano poco evidenti.
Gli articoli cartacei oggetto della presente invenzione comprendono un supporto cartaceo del tipo comunemente utilizzato per la stampa grafica. Il supporto cartaceo à ̈ prodotto, generalmente, in forma di nastro su una macchina continua per la fabbricazione della carta. Ai fini della presente invenzione, il supporto cartaceo può essere utilizzato sia in fogli sia in bobine. Preferibilmente, il supporto ha una grammatura variabile da 80 g/m<2>a 400 g/m<2>, più preferibilmente da 110 g/m<2>a 320 g/m<2>.
Il supporto cartaceo deve avere il più possibile una composizione ed una struttura superficiale omogenee.
Lo strato di patina può essere presente su una sola faccia oppure su entrambe le facce del supporto cartaceo.
La faccia del supporto, prima di essere rivestita con lo strato di patina, deve avere un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 180 ml/min. I risultati migliori in termini di opacità e di piacevolezza della sensazione al tatto, in particolare di morbidezza, della superficie dell’articolo cartaceo si ottengono utilizzando un supporto cartaceo avente un valore di liscio, determinato sulla sua superficie prima dell’applicazione dello strato di patina, variabile preferibilmente nell’intervallo da 120 ml/min a 150 ml/min. I valori di liscio riportati nella presente descrizione si intendono determinati secondo il metodo Bendtsen (metodo ISO 8791-2).
Preferibilmente, il supporto cartaceo, prima dell’applicazione dello strato di patina, ha un valore di indice di assorbimento dell’acqua inferiore a 40 g/m<2>, preferibilmente inferiore a 30 g/m<2>. I valori dell’indice di assorbimento dell’acqua nella presente descrizione si intendono determinati secondo il metodo Cobb (metodo ISO 535).
Lo strato di patina che riveste il supporto cartaceo à ̈ uno strato omogeneo ed uniforme che viene applicato mediante processi industriali di patinatura di materiali cartacei noti nello stato della tecnica.
Lo strato di patina che riveste il supporto cartaceo comprende almeno un agente opacizzante organico.
Gli agenti opacizzanti organici utilizzabili ai fini della presente invenzione sono composti noti nello stato della tecnica ed utilizzati, ad esempio, nell’industria dei prodotti vernicianti a base solvente o a base acquosa. Preferibilmente, l’agente opacizzante organico à ̈ scelto nel gruppo consistente di polimetilurea, polietilene precipitato, politetrafluoroetilene (PTFE – Teflon®) macinato, poliuretano micronizzato e/o loro miscele. Più preferibilmente, l’agente opacizzante organico à ̈ polimetilurea.
Lo strato di patina che riveste il supporto cartaceo comprende anche un pigmento minerale del tipo normalmente utilizzati nel settore della patinatura dei materiali cartacei. Preferibilmente, il pigmento minerale à ̈ scelto nel gruppo consistente di carbonato di calcio precipitato, caolino calcinato, talco e/o loro miscele. Più preferibilmente, il pigmento minerale à ̈ carbonato di calcio precipitato.
Un ulteriore componente essenziale dello strato di patina dell’articolo cartaceo oggetto della presente invenzione à ̈ costituito dal legante polimerico. Il legante polimerico à ̈ scelto, preferibilmente, tra lattice stirene-butadiene, lattice poliuretanico, lattice acrilico-vinilacetato e/o loro miscele. Più preferibilmente, il legante polimerico utilizzato à ̈ il lattice stirene-butadiene o il lattice poliuretanico.
I suddetti ingredienti possono essere presenti nello strato di patina in rapporti ponderali variabili in funzione del tipo di effetto estetico e di caratteristiche tattili che si vogliono ottenere, e in funzione dell’intensità di colore che si vuole conferire alla superficie dell’articolo cartaceo.
Nello strato di patina dell’articolo cartaceo oggetto della presente invenzione, il rapporto “a:b:c†in peso degli ingredienti “a†(agente opacizzante organico), “b†(pigmento minerale) e “c†(legante polimerico), allo stato secco, varia nell’intervallo 1:1:2 ≤ a:b:c ≤ 1:4:5, più preferibilmente nell’intervallo 1:1:3 ≤ a:b:c ≤ 1:3,5:3,5.
In una prima forma di realizzazione preferita, lo strato di patina dell’articolo cartaceo oggetto della presente invenzione comprende
a) polimetilurea,
b) carbonato di calcio precipitato,
c) lattice poliuretanico,
in un rapporto a:b:c in peso, allo stato secco, pari a 1:1:3.
In una seconda forma di realizzazione preferita, lo strato di patina dell’articolo cartaceo oggetto della presente invenzione comprende
a) polimetilurea,
b) carbonato di calcio precipitato e/o caolino, c) lattice stirene-butadiene, in un rapporto a:b:c in peso, allo stato secco, pari a 1:3,1:3.
Lo strato di patina à ̈ realizzato sul supporto cartaceo mediante processi di patinatura noti nello stato della tecnica che comprendono l’applicazione su una o entrambe le facce di un supporto cartaceo di una composizione patinante. Generalmente, lo strato di patina à ̈ applicato al supporto cartaceo in bobina, che al termine della lavorazione può essere tagliata per produrre fogli delle dimensioni desiderate. Nella descrizione della presente invenzione, i termini “bobina†e “foglio†sono quindi usati in modo alternativo.
L’applicazione della composizione patinante può essere realizzata mediante una macchina patinatrice del tipo noto nella tecnica (ad esempio, a lama d’aria o a barretta filettata) in grado di distribuire uniformemente strati di spessore variabile di una composizione patinante su una o entrambe le superfici di un supporto cartaceo.
La composizione patinante oggetto della presente invenzione à ̈ una dispersione acquosa comprendente, oltre agli ingredienti sopra descritti (agente opacizzante organico, pigmento naturale e legante polimerico), eventuali altri composti additivi del tipo noto all’esperto del ramo, quali ad esempio composti addensanti, disperdenti, insolubilizzanti, bagnanti, coloranti, sbiancanti o regolatori di pH.
Per ottenere uno strato di patina uniforme sull’articolo cartaceo à ̈ necessario utilizzare composizioni patinanti il più possibile omogenee.
Gli ingredienti della composizione patinante oggetto della presente invenzione sono miscelati fra loro sia allo stato solido (in granuli, scaglie o in polvere) sia allo stato di soluzioni o dispersioni acquose, ad esempio, con l’ausilio di un dispersore ad alta velocità del tipo noto all’esperto del ramo.
Preferibilmente, la composizione patinante ha una viscosità variabile nell’intervallo 300-500 cps (determinata con viscosimetro Brookfield, secondo il metodo ISO 2555) ed un valore di residuo secco variabile da 30% a 40% in peso rispetto al peso complessivo della composizione patinante.
Preferibilmente, il pH della soluzione patinante varia da 7,5 a 9,5, più preferibilmente da 8 a 9. Per ottenere una composizione patinante avente i suddetti valori di pH può risultare necessario aggiungere alla composizione patinante composti regolatori di pH, quali soda caustica o ammoniaca.
Generalmente, la composizione patinante à ̈ preparata disperdendo l'agente opacizzante organico in acqua. Alla dispersione così ottenuta si aggiungono i pigmenti minerali e un agente disperdente e si procede nella miscelazione sino alla totale omogeneizzazione delle cariche.
La miscela così omogeneizzata viene additivata di eventuali correttori di pH, se necessario, di composti addensanti, nonché degli altri additivi (coloranti, insolubilizzanti, ecc.). Infine, alla miscela così ottenuta si aggiunge il legante polimerico (lattice), continuando la miscelazione sino alla completa omogeneizzazione della composizione patinante.
L’applicazione dello strato di patina può essere realizzata nella medesima linea di produzione del supporto cartaceo, ad esempio in un’unità di lavorazione posta al termine della macchina continua stessa che produce il supporto cartaceo avvolto in bobine.
Prima della spalmatura della composizione patinante, il supporto cartaceo può essere sottoposto ad eventuali lavorazioni di pre-trattamento, quale, ad esempio, la calandratura per ottenere il grado di liscio più adeguato per la superficie del supporto da patinare.
La composizione patinante à ̈ quindi spalmata su una superficie del supporto cartaceo, o su entrambe le sue superfici, in una quantità tale da aversi da 5 g/m<2>a 15 g/m<2>di patina, allo stato secco, per lato di patinatura.
Il supporto cartaceo su cui à ̈ stato applicato uno strato omogeneo ed uniforme di composizione patinante à ̈ sottoposto quindi a riscaldamento al fine di fare evaporare l’acqua contenuta nella composizione patinante e di fare reticolare il legante polimerico, fissando così lo strato di patina al supporto cartaceo.
Il riscaldamento del supporto cartaceo e dello strato di patina avviene, preferibilmente, in due fasi di riscaldamento successive e continue.
Nella prima fase (asciugatura), il supporto cartaceo con lo strato di composizione patinante applicato à ̈ riscaldato utilizzando un flusso di aria calda ad una temperatura di circa 100-120°C. Il riscaldamento a questa temperatura provoca l’allontanamento della maggior parte dell’acqua contenuta nella composizione patinante.
Nella seconda fase (polimerizzazione), il supporto cartaceo uscente dalla prima fase di riscaldamento à ̈ riscaldato ad una temperatura compresa tra 250°C e 300°C, al fine di completare l’evaporazione dell’acqua ed ottenere la reticolazione (polimerizzazione) del legante polimerico. Al termine di questa fase di riscaldamento, lo strato di patina à ̈ permanentemente fissato al supporto cartaceo.
La durata complessiva delle due fasi di riscaldamento può variare da 5 secondi a 2 minuti circa, in relazione alla quantità di acqua da eliminare e allo spessore dello strato di patina applicato, oltre che al rendimento dei forni di asciugatura e polimerizzazione.
Al termine della seconda fase di riscaldamento, l’articolo cartaceo patinato così ottenuto à ̈ raffreddato, ad esempio mediante passaggio su cilindri raffreddatori del tipo generalmente utilizzato nell’industria della produzione della carta patinata.
Una volta raffreddata, la carta à ̈ disponibile per le successive operazioni, quali ad esempio l’avvolgimento a rotolo (bobine), il taglio ed il confezionamento.
L’articolo cartaceo patinato ottenibile con il procedimento sopra descritto presenta un valore di liscio Bendtsen della superficie patinata variabile nell’intervallo 100-240 ml/min, preferibilmente 150-220 ml/min.
Il valore dell’indice di Cobb relativo all’assorbimento dell’acqua à ̈ inferiore a 25 g/m<2>, preferibilmente inferiore a 20 g/m<2>, più preferibilmente inferiore a 18 g/m<2>.
Gli articoli cartacei patinati oggetto della presente invenzione possono essere realizzati in vari colori, bianco e nero. La superficie dello strato di patina presenta un elevato grado di opacità e, contemporaneamente, una piacevole sensazione al tatto. La peculiare composizione dello strato di patina rende, infatti, la superficie dell’articolo liscia e vellutata.
La particolare composizione patinante messa a punto dalla Richiedente, inoltre, ha la proprietà di garantire un’elevata qualità di stampa con le usuali tecniche di stampa note nello stato della tecnica.
Lo strato di patina ottenuto risulta resistente ai graffi e, se toccato con le mani, mostra le impronte delle ditate in modo meno evidente delle carte patinate altamente opache note nello stato della tecnica.
Inoltre, la superficie degli articoli cartacei patinati ottenuti con la presente invenzione presenta un buon grado di scorrevolezza (bassa resistenza al trascinamento), che ne facilità la preparazione a livello industriale e l’utilizzo in stampa.
I seguenti esempi di realizzazione sono forniti a mero scopo illustrativo della presente invenzione e non devono essere intesi in senso limitativo dell’ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni.
ESEMPIO 1
Una prima composizione patinante (CP1) secondo la presente invenzione di colore nero intenso à ̈ stata preparata miscelando i seguenti ingredienti nei seguenti rapporti ponderali (parti in peso riferiti a ciascun componente allo stato secco)
- Polimetilurea 100
- Carbonato di calcio precipitato 100
- Lattice poliuretanico 300
- Insolubilizzanti 15
- Agenti disperdenti e bagnanti 4
- Addensanti 10
- Ammoniaca 3
- Colorante nero (carbon black) 30
Una seconda composizione patinante (CP2) secondo la presente invenzione di colore bianco à ̈ stata preparata miscelando i seguenti ingredienti nei seguenti rapporti ponderali (parti in peso riferiti a ciascun componente allo stato secco)
- Polimetilurea 100
- Carbonato di calcio precipitato 350
- Lattice stirene-butadiene 350
- Agenti disperdenti e bagnanti 5
- Addensanti 7
- Ammoniaca 1
- Sbiancanti ottici 4
Una terza composizione patinante (CP3) secondo la presente invenzione di colore avorio à ̈ stata preparata miscelando i seguenti ingredienti nei seguenti rapporti ponderali (parti in peso riferiti a ciascun componente allo stato secco)
- Polimetilurea 100
- Carbonato di calcio precipitato 220
- Caolino calcinato 90
- Lattice stirene-butadiene 300
- Insolubilizzanti 15
- Agenti disperdenti e bagnanti 5
- Addensanti 6
- Ammoniaca 1
- Sbiancanti ottici 4
Le composizioni CP1, CP2 e CP3 contengono anche acqua in quantità tale da aversi un valore del residuo secco della composizione pari a 35% in peso ed il loro pH à ̈ stato regolato ad un valore di 8,5.
Tutte le suddette composizioni patinanti sono state preparate miscelando gli ingredienti in un dispersore ad alta velocità (tipo Kedymill) sino a completa omogenizzazione.
Le composizioni sono state applicate mediante una macchina spalmatrice a lama d’aria su una o entrambe le facce di quattro supporti cartacei aventi grammature variabili da 120 g/m<2>a 340 g/m<2>.
Le facce dei supporti cartacei, prima di essere rivestite con lo strato di patina, hanno un valore di liscio (Bendtsen) come indicato nella quarta colonna di tabella 1.
Gli articoli cartacei ottenuti sono stati caratterizzati determinando il valore di liscio Bendtsen e il valore dell’indice di Cobb per l’assorbimento dell’acqua. I risultati sono riportati nella seguente Tabella 1.
TABELLA 1
Comp. Gramma- Facce Liscio Indice Liscio Indice Pati- tura<(*)>rive- Bendtsen Cobb Bendtsen Cobb nante (g/m<2>) stite ml/min<(*)>g/m²<(*)>ml/min<(**)>g/m²<(**)>CP1 120 1 120 - 170 15 CP1 130 2 120 28 210 15 CP2 260 2 140 - 220 18 CP3 340 2 150 30 210 20
(*) Valore determinato sulla superficie del supporto. (**) Valore determinato sulla superficie dell’articolo cartaceo patinato.
Tutti gli articoli cartacei della Tabella 1 presentavano un elevato grado di opacità ed una superficie morbida, piacevole al tatto. Essi, inoltre, si sono dimostrati particolarmente adatti come supporti per stampe di elevata qualità .
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1) Articolo cartaceo patinato stampabile comprendente un supporto cartaceo in foglio o bobina avente almeno una faccia rivestita da uno strato di patina, caratterizzato dal fatto che detto strato di patina comprende a) un agente opacizzante organico, b) un pigmento minerale, c) un legante polimerico e che detta faccia di detto supporto, prima di essere rivestita con detto strato di patina, ha un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 180 ml/min.
- 2) Articolo secondo la rivendicazione 1, in cui detta faccia di detto supporto, prima di essere rivestita con detto strato di patina, ha un valore di liscio variabile da 120 ml/min a 150 ml/min.
- 3) Articolo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto supporto cartaceo ha una grammatura variabile da 80 a 400 g/m<2>, preferibilmente da 110 a 320 g/m<2>.
- 4) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta faccia di detto supporto, prima di essere rivestita con detto strato di patina, ha un valore di indice di assorbimento dell’acqua inferiore a 40 g/m<2>, preferibilmente inferiore a 30 g/m<2>.
- 5) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui in detto strato di patina il rapporto a:b:c in peso degli ingredienti allo stato secco, varia nell’intervallo 1:1:2 ≤ a:b:c ≤ 1:4:5, più preferibilmente nell’intervallo 1:1:3 ≤ a:b:c ≤ 1:3,5:3,5.
- 6) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’agente opacizzante organico a) à ̈ scelto nel gruppo consistente di polimetilurea, polietilene precipitato, politetrafluoroetilene macinato, poliuretano micronizzato e/o loro miscele, preferibilmente à ̈ polimetilurea.
- 7) Articolo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il pigmento minerale b) à ̈ scelto nel gruppo consistente di carbonato di calcio precipitato, caolino calcinato, talco e/o loro miscele, preferibilmente à ̈ carbonato di calcio precipitato.
- 8) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il legante polimerico c) à ̈ scelto nel gruppo consistente di lattice stirenebutadiene, lattice poliuretanico, lattice acrilicovinilacetato e/o loro miscele, preferibilmente à ̈ lattice stirene-butadiene o lattice poliuretanico.
- 9) Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detto strato di patina comprende d) polimetilurea, e) carbonato di calcio precipitato, f) lattice poliuretanico, in un rapporto d:e:f in peso, allo stato secco, pari a 1:1:3.
- 10) Articolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detto strato di patina comprende g) di polimetilurea, h) carbonato di calcio precipitato e/o caolino, i) lattice stirene-butadiene, in un rapporto g:h:i: in peso, allo stato secco, pari a 1:3,1:3.
- 11) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la superficie della faccia patinata ha un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 240 ml/min, preferibilmente da 150 ml/min a 220 ml/min.
- 12) Articolo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la superficie della faccia patinata ha un valore di indice di assorbimento dell’acqua inferiore a 25 g/m<2>, preferibilmente inferiore a 20 g/m<2>, più preferibilmente inferiore a 18 g/m<2>.
- 13) Composizione patinante a base acquosa per preparare un articolo cartaceo patinato stampabile, detta composizione comprendendo a) un agente opacizzante organico, b) un pigmento minerale e c) un legante polimerico.
- 14) Procedimento per la fabbricazione di un articolo cartaceo patinato stampabile in foglio o bobina comprendente le seguenti fasi operative: i) applicare su almeno una faccia di un supporto cartaceo in foglio o bobina, detta faccia avendo un valore di liscio variabile da 100 ml/min a 180 ml/min, una composizione patinante a base acquosa comprendente a) un agente opacizzante organico, b) un pigmento minerale, c) un legante polimerico, ii) sottoporre l’articolo cartaceo ottenuto nella fase i) a riscaldamento per fare evaporare l’acqua e fissare lo strato di patina sull’articolo cartaceo.
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