NO328510B1

NO328510B1 - Paper glued with 2-oxetanone sizing agent made from normal and branched fatty acids

Info

Publication number: NO328510B1
Application number: NO19994439A
Authority: NO
Inventors: Olof Malmstrom; Markku Numinen; Raija Savolainen; Ari Teijo; Claes Zetter
Original assignee: Ciba Sc Holding Ag
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2010-03-08
Also published as: PL192636B1; NO994439L; CA2283962A1; BR9808335A; JP3851988B2; EP0975836B1; SK124799A3; ATE540162T1; NZ337653A; NO994439D0; CN1098394C; CN1250499A; TW405003B; JP2001516294A; KR100523093B1; WO1998041686A1; ZA982148B; PL335641A1; KR20000076176A; ID22448A

Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing a paper grade containing precipitated calcium carbonate as filler. According to the invention, the ink-jet printability of said paper grade is advantageously improved by using a 2-oxetanone size which is made starting from non-branched and branched-chain fatty acids having main chain comprising 6-22 carbons linked with each other by saturated bonds.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av et papir inneholdende additiver i massen, som angitt i kravene 1-5, hvor det i henhold til fremgangsmåten anvendes et alkalisk hydrofoberende papirlim. Disse lim har en reaktiv funksjonell gruppe som er i stand til å danne kovalente bindinger med cellulosefiber og har hydrofobe "haler" som er rettet utad fra fiberen. Foreliggende oppfinnelse vedrører også et papir som angitt i krav 6. The present invention relates to a method for the production of a paper containing additives in the pulp, as stated in claims 1-5, where, according to the method, an alkaline hydrophobic paper glue is used. These adhesives have a reactive functional group capable of forming covalent bonds with cellulose fiber and have hydrophobic "tails" that are directed outward from the fiber. The present invention also relates to a paper as stated in claim 6.

Produksjonsmengdene av finpapirgrader fremstilt under alkaliske betingelser har økt raskt som følge av muligheten til å anvende utfelt kalsiumkarbonat (PCC) med derav økende varighet mot elding og bedre lyshet. Det er også gjort mulig å lukke vannsirkulasjonen i en papirmaskin mere full-stendig. The production quantities of fine paper grades produced under alkaline conditions have increased rapidly as a result of the possibility of using precipitated calcium carbonate (PCC) with consequent increased durability against aging and better brightness. It has also been made possible to close the water circulation in a paper machine more completely.

For tiden anvendte trykkpåføringer på finpapirgrader setter et spesielt krav til liming; eksempler på slike trykkmetod-er er ikke-anslagtrykking (NIP) og mere spesielt blekkstråletrykking. Konvensjonelle kontorpapirgrader som er forventet å være flerfunksjonene og egnet for anvendelse i forskjellige typer kopieringsmaskiner og skriveanordninger innbefattende blekkstråleskrivere har ikke vært i stand til å tilfredsstille kravene som er gitt for såkalte "flerformåls"-kontorpapirgrader. Disse papirgrader er forventet å utvise god trykkbarhet både i forskjellige typer av blekkstråle- og laserskrivere, så vel som i kopieringsmaskiner (se Malmstrom, 0., Maier, K.H.: Leimungsstrategien fiir PCC-haltige Biiropapiere, Wochenblatt fur Papierfabrika-tion, 19/1996). Currently used printing applications on fine paper grades place a special requirement on gluing; examples of such printing methods are non-impact printing (NIP) and more particularly ink jet printing. Conventional office paper grades which are expected to be multi-functional and suitable for use in various types of copying machines and printing devices including ink jet printers have not been able to satisfy the requirements given for so-called "multi-purpose" office paper grades. These paper grades are expected to exhibit good printability both in various types of inkjet and laser printers, as well as in copiers (see Malmstrom, 0., Maier, K.H.: Leimungsstrategien fiir PCC-haltige Biiropapiere, Wochenblatt fur Papierfabrika-tion, 19/1996 ).

Blekkstråletrykking kan implementeres i to basiske varian-ter: kontinuerlig-stråle- og "dot-on-demand"-(DOD) skrive-re. Dagens anvendelse av blekkstråleskrivere dekker et bredt anvendelsesområde fra monokromkontorskrivere til firefargers fotokvalitetsskrivere, on-line identifikasjon og merkeanordninger og storformat ark/valsemediumplottere. Sammenlignet med andre NIP-metoder har blekkstråletrykking det største antall forskjellige anvendelser. De spesielle fordeler ved blekkstråletrykking finnes i dens flerfarge-mulighet og trykkhastighet. Omkostningene med denne trykk-metode er relativt lave. Inkjet printing can be implemented in two basic variants: continuous-jet and "dot-on-demand" (DOD) printers. Today's use of inkjet printers covers a wide range of applications from monochrome office printers to four-colour photo quality printers, on-line identification and marking devices and large format sheet/roll media plotters. Compared to other NIP methods, inkjet printing has the largest number of different applications. The special advantages of inkjet printing are its multi-colour capability and printing speed. The costs of this printing method are relatively low.

Ved blekkstråletrykking kan trykkprosessen lett kontrolle-res fra et datasystem, hvorved alle muligheter for databe-arbeidingsteknikker er lett tilgjengelige. Eksempelvis kan fargegjengivelse og justering av fargebalansen enkelt kont-rolleres ved hjelp av databearbeidingssystemet. With ink jet printing, the printing process can be easily controlled from a computer system, whereby all possibilities for data processing techniques are easily accessible. For example, color reproduction and adjustment of the color balance can be easily controlled using the data processing system.

I henhold erfaring samlet fra resultatene av blekkstråletrykking så påvirkes trykkvaliteten av fibersammensetning, og derved hovedsakelig forholdet mellom barved til løvved. Med hensyn til kvaliteten av det ferdige papir så er strukturen og topografien av porer i det ferdige ark kritisk for resultatet av den aktuelle trykkprosess. Med hensyn til papirkvaliteter så er trykkresultatet bestemt av ikke-kompressible fibre i arket og andre parametre som karakteriserer trykkfargeabsorpsjonsevnen for arket. For en papirgrad optimalisert for blekkstråletrykking er det krevet at det har en tilstrekkelig evne til å absorbere trykkfargen, men likevel tillate at trykkfargen tørker med en tilstrekkelig høy hastighet før blekket kan utspre seg langs fibrene eller inn i porene i arkstrukturen. Følgelig er overfla-tekjemiske samvirkninger i arket med blekket aksentuert ved blekkstråltrykking. According to experience gathered from the results of inkjet printing, the print quality is affected by fiber composition, and thereby mainly the ratio between softwood and hardwood. With regard to the quality of the finished paper, the structure and topography of pores in the finished sheet are critical for the result of the relevant printing process. With regard to paper qualities, the printing result is determined by non-compressible fibers in the sheet and other parameters that characterize the ink absorption capacity of the sheet. For a paper grade optimized for inkjet printing, it is required that it has a sufficient ability to absorb the printing ink, but still allow the printing ink to dry at a sufficiently high speed before the ink can spread along the fibers or into the pores of the sheet structure. Consequently, surface chemical interactions in the sheet with the ink are accentuated by ink jet printing.

I tillegg til basisfaktorene relatert til papirstrukturen, så kan kvaliteten av blekkstråletrykking modifiseres ved hjelp av additiver anvendt ved papirfremstilling, så som hydrofoberende indre lim og overflatelimsammensetninger, overflatelimstivelser og pigmenter med høyt overflateareal. In addition to the basic factors related to the paper structure, the quality of inkjet printing can be modified by means of additives used in papermaking, such as hydrophobic inner glue and surface glue compositions, surface glue starches and high surface area pigments.

Formuleringer for papirliming er utviklet innen teknikkens stand i den hensikt å modifisere papirets overflate-kjemiske egenskaper og forbedre svart-hvitt monokromtrykk-kvaliteten som følge av den økende hydrofobisitet for papiret. Ved å heve hydrofobisiteten for papiret har det vært mulig å oppnå et bedre trykkresultat med svart trykkfarge på ark ved forbedret kontroll av trykkfargeabsorpsjon under påvirkning av kapillærkravene inn i arkstrukturen både i side- og dybderetningene i arket. Denne tilnærming har resultert i skarpt definerte trykkmønstre og eliminering av spredning av svart trykkfarge (vekevirkning) på arket. Formulations for paper sizing have been developed within the state of the art with the intention of modifying the paper's surface chemical properties and improving the black-and-white monochrome print quality as a result of the increasing hydrophobicity of the paper. By raising the hydrophobicity of the paper, it has been possible to achieve a better printing result with black printing ink on sheets by improved control of printing ink absorption under the influence of the capillary forces into the sheet structure both in the lateral and depth directions of the sheet. This approach has resulted in sharply defined print patterns and the elimination of the spread of black printing ink (weak effect) on the sheet.

De mest vanlig anvendte limblandinger egnet for finpapir fremstilt under alkaliske betingelser er basert på alkenylravsyreanhydrider (ASA) og alkylketendimerer (AKD). Begge disse limtyper har en reaktiv funksjonell gruppe som er i stand til å danne en kovalent binding med cellulosefiberen så vel som hydrofobe "haler" rettet bort fra fibrene. Ka-rakteren og orienteringen for disse hydrofobe "haler" gjør fiberen vannavstøtende. AKD- og ASA-lim blir dosert som en emulsjon til våtenden av papirmaskinen og limingseffekten utvikles i tørkeseksjonen og i maskinvalsen. The most commonly used adhesive compounds suitable for fine paper produced under alkaline conditions are based on alkenyl succinic anhydrides (ASA) and alkyl ketene dimers (AKD). Both of these adhesives have a reactive functional group capable of forming a covalent bond with the cellulose fiber as well as hydrophobic "tails" directed away from the fibers. The character and orientation of these hydrophobic "tails" make the fiber water-repellent. AKD and ASA glue is dosed as an emulsion to the wet end of the paper machine and the gluing effect is developed in the drying section and in the machine roller.

Alkylketendimerlim, av kommersiell grad, som inneholder én p-laktonring, er fremstilt ved dimerisering fra to mettede rettkjedete fettsyreklorider; idet de mest vanlig anvendte alkylketendimerlim er fremstilt fra palmitin- og/eller stearinsyre. Alkenylravsyreanhydrider, eller ASA-forbindelser, erholdes som reaksjonsprodukter med langkjedete de-finer (C15-C20) med maleinsyreanhydrid. Alkyl ketene dimer glue, of commercial grade, containing one β-lactone ring, is prepared by dimerization from two saturated straight chain fatty acid chlorides; the most commonly used alkyl ketene dimer adhesives being made from palmitic and/or stearic acid. Alkenyl succinic anhydrides, or ASA compounds, are obtained as reaction products with long-chain definitions (C15-C20) with maleic anhydride.

I den hensikt å høyne hydrofobisiteten for papir ved intern liming av papiret har det vært nødvendig å anvende en høye-re doseringsmengde av ASA- og AKD-lim i papirmaskinen, hvorved kjørbarheten på maskinen er blitt nedsatt, og forskjellige typer forurensningsproblemer har økt i prosessen. In order to increase the hydrophobicity of paper when gluing the paper internally, it has been necessary to use a higher dosage amount of ASA and AKD glue in the paper machine, whereby the driveability of the machine has been reduced, and various types of contamination problems have increased in the process .

Tilnærmingen ved å anvende en høyere grad av hydrofobisitet for å kontrollere trykkoppførselen for svart trykksverte vil uheldigvis ikke gi et optimalt resultat ved fargetrykking. I realiteten har denne fremgangsmåte vært i stand til å forbedre trykkfargedekkevne med forbedret tetthet som resultat. Ved fargetrykking er fargepåførselsmengdene avhengig av trykkfarger imidlertid høyere enn ved trykking med svart trykkfarge, som sammen med høyere absorpsjon ofte har forårsaket en ulempe ved for langsom tørking av de trykte trykkfarger, hvilket resulterer i spredning og blanding av på hverandre liggende farger på det trykte ark (kjent som fargeblødning). The approach of using a higher degree of hydrophobicity to control the printing behavior of black printing ink will unfortunately not give an optimal result in color printing. In reality, this method has been able to improve ink opacity with improved density as a result. In color printing, however, depending on the inks, the color application amounts are higher than in black ink printing, which, together with higher absorption, has often caused the disadvantage of too slow drying of the printed inks, resulting in spreading and mixing of superimposed colors on the printed sheet (known as color bleeding).

Følgelig er det foretatt forskjellige forsøk på å forbedre kvaliteten av fargeblekkstråletrykking eksempelvis ved å variere mengden og anvendelse av fyllstoffer med høyere overflateareal. Overflateliming er også én mulighet for å påvirke papirets trykkbarhet. Accordingly, various attempts have been made to improve the quality of color ink jet printing, for example by varying the amount and use of fillers with a higher surface area. Surface gluing is also one possibility to influence the printability of the paper.

Selv om forskjellige tilnærmelser har vært foreslått for å forbedre arkets absorpsjonsevne og en balansert grad av tilstrekkelig hydrofobisitet for blekkstråletrykking så søkes det fremdeles etter alternative fremgangsmåter for fremstilling av fine grader av alkalisk papir optimalisert for flerfargeblekkstråletrykking. Although various approaches have been proposed to improve the sheet's absorbency and a balanced degree of sufficient hydrophobicity for inkjet printing, alternative methods for producing fine grades of alkaline paper optimized for multi-color inkjet printing are still being sought.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av et papir inneholdende additiver, spesielt utfelt kalsiumkarbonat som fyllstoff under nøytrale eller alkaliske betingelser, hvor det til papiret i dets masseoppslemningstrinn tilsettes 2-oksetanon-basert lim, som er kjennetegnet ved at til masseoppslemningen tilsettes 2-oksetanonbasert lim som er fremstilt fra en blanding av fettsyrer med en hovedkjede omfattende 6-22 karbonatomer forbundet med hverandre via mettede bindinger, minst én fettsyre som har en lineær kjede og minst én fettsyre som har en forgrenet kjede . The invention relates to a method for the production of a paper containing additives, in particular precipitated calcium carbonate as a filler under neutral or alkaline conditions, where 2-oxetanone-based glue is added to the paper in its pulp slurry stage, which is characterized by the fact that 2-oxetanone-based glue is added to the pulp slurry which is prepared from a mixture of fatty acids with a main chain comprising 6-22 carbon atoms connected to each other via saturated bonds, at least one fatty acid having a linear chain and at least one fatty acid having a branched chain.

Anvendelse av lim basert på 2-oksetanon har lenge vært kjent i forbindelse med papirfremstilling (se eksempelvis US pat. nr. 2,627,477 og J.W. Davis, et al. al.: A new sizing agent for paper - alkyl ketene dimers, Tappi 1956, bind 39, nr. 1), men denne litteratur nevner ikke anvendel-sen av 2-oksetanon fremstilt fra mettede fettsyrer, hvorav minst én utviser en forgrenet karbonkjede. The use of adhesives based on 2-oxetanone has long been known in connection with paper production (see, for example, US pat. no. 2,627,477 and J.W. Davis, et al. al.: A new sizing agent for paper - alkyl ketene dimers, Tappi 1956, vol. 39, no. 1), but this literature does not mention the use of 2-oxetanone prepared from saturated fatty acids, at least one of which exhibits a branched carbon chain.

Fra EP 0 666 368 A2 er det kjent å anvende papir i høyhas-tighetsomdannende eller reprografiske operasjoner. Papiret er laget under alkaliske betingelser og limt med et 2-oksetanonlimmiddel som ikke er fast ved 35°C. 2-oksetanon-limmiddelet har uregelmessigheter i den kjemiske strukturen av én eller flere av dens hydrokarbonkjeder. Uregelmessig-hetene i den kjemiske strukturen er valgt fra gruppen be-stående av karbon-til-karbon dobbeltbindinger og kjedefor-grening. From EP 0 666 368 A2 it is known to use paper in high-speed converting or reprographic operations. The paper is made under alkaline conditions and glued with a 2-oxetanone adhesive which is not solid at 35°C. The 2-oxetanone sizing agent has irregularities in the chemical structure of one or more of its hydrocarbon chains. The irregularities in the chemical structure are selected from the group consisting of carbon-to-carbon double bonds and chain branching.

Videre er det fra 0 742 315 Al kjent en limsammensetning som ikke er fast ved 35°C og omfatter en blanding av 2-oksetanonforbindelser som er reaksjonsproduktet av en blanding av fettsyrer omfattende 10-85 mol% mettet fettsyre og 90-15 mol% umettet fettsyre. Furthermore, from 0 742 315 A1 an adhesive composition is known which is not solid at 35°C and comprises a mixture of 2-oxetanone compounds which are the reaction product of a mixture of fatty acids comprising 10-85 mol% saturated fatty acid and 90-15 mol% unsaturated fatty acid.

Videre er det fra EP 0 742 316 Al kjent en sammensetning for binding av bl.a. papir inneholdende et kationisk poly-sakkarid esterifisert av et dikarboksylsyreanhydrid substi-tuert med en forgrenet (u)mettet karbonkjede. Furthermore, from EP 0 742 316 A1 a composition is known for binding i.a. paper containing a cationic polysaccharide esterified by a dicarboxylic acid anhydride substituted with a branched (un)saturated carbon chain.

Analogt med konvensjonelle AKS-lim kan disse nye limtyper fremstilles utgående fra fettsyrer, imidlertid er det vesentlig at én av fettsyrene har en forgrenet karbonkjede, idet disse kjeder imidlertid ikke inneholder noen dobbeltbindinger. Lengden av karbonkjeden i fettsyreutgangsmateri-alet kan variere i området 6 til 22 karbonatomer. Analogous to conventional AKS adhesives, these new types of adhesive can be produced starting from fatty acids, however it is essential that one of the fatty acids has a branched carbon chain, as these chains do not contain any double bonds. The length of the carbon chain in the fatty acid starting material can vary in the range of 6 to 22 carbon atoms.

Det er i henhold til ett trekk ved oppfinnelsen funnet at en spesiell blanding av ikke-forgrenede og forgrenede fettsyrer, (eksempelvis med et vektforhold 50/50) gir optimale kvaliteter for papirgrader påtenkt for blekkstråletrykking og derved, også til å tjene som et "flerformåls"-papir. Med hensyn til papirfremstilling så må det understrekes at mengdene av lim som er nødvendig i henhold til den nye fremgangsmåte for å oppnå et ønsket sluttresultat vil være mindre enn de mengder som vil være nødvendige i forbindelse med konvensjonelle limblandinger og således eliminere for-urensnings- og smussvedheftningsproblemer forårsaket av lim i papirmaskinen. According to one feature of the invention, it has been found that a special mixture of non-branched and branched fatty acids, (for example with a weight ratio of 50/50) provides optimal qualities for paper grades intended for ink jet printing and thereby, also to serve as a "multi-purpose "-paper. With regard to paper production, it must be emphasized that the quantities of glue required according to the new method to achieve a desired end result will be smaller than the quantities that will be necessary in connection with conventional glue mixtures and thus eliminate contamination and dirt adhesion problems caused by glue in the paper machine.

Oppfinnelsen vedrører også et papir som er kjennetegnet ved at det er fremstilt under anvendelse av 2-oksetanonbasert lim som er fremstilt fra en blanding av fettsyrer med en hovedkjede omfattende 6-22 karbonatomer forbundet med hverandre via mettede bindinger, minst én fettsyre som har en lineær kjede og minst én fettsyre som har en forgrenet kjede . The invention also relates to a paper which is characterized in that it is produced using 2-oxetanone-based glue which is produced from a mixture of fatty acids with a main chain comprising 6-22 carbon atoms connected to each other via saturated bonds, at least one fatty acid having a linear chain and at least one fatty acid which has a branched chain.

Papiret kan inneholde alun og utfelt kalsiumkarbonat (PCC). The paper may contain alum and precipitated calcium carbonate (PCC).

Stabile emulsjoner av de nye lim kan fremstilles på samme måte som standard AKD-emulsjoner. Stable emulsions of the new adhesives can be produced in the same way as standard AKD emulsions.

Papirgraden i henhold til foreliggende oppfinnelse er gene-relt limet slik at minst 200 g, fortrinnvis minst 600 g, og mer foretrukket minst 1 kg lim tilsettes pr. tonn papir. Den således fremstilte papirgrad kan optimaliseres for blekkstråletrykking, hvorved den også kan anvendes i kopieringsmaskiner og laserskrivere (som et "flerformåls"-papir). The paper grade according to the present invention is generally glued so that at least 200 g, preferably at least 600 g, and more preferably at least 1 kg of glue is added per tons of paper. The grade of paper thus produced can be optimized for ink jet printing, whereby it can also be used in copiers and laser printers (as a "multi-purpose" paper).

Fordelaktig er papirgraden fremstilt i henhold til oppfinnelsen i stand til å tjene behovet for blekkstråletrykking med både svart og fargede trykkfarger uten at dette medfø-rer problemene som normalt er assosiert med blekkstråletrykking. Mere spesielt oppnås det med papirgraden i henhold til oppfinnelsen et balansert kompromiss med hensyn til adsorpsjons- og hydrofobisitetskvalitetene for papiret, slik at høykvalitetstrykkresultater oppnås både med svarte og fargetrykkfarger, dvs. fordelene innbefatter minimalt gjennomslag, høy trykktetthet, ingen vekevirkning, ingen blødning og minimalt med diffuse konturer i trykken når det trykkes med en svart trykkfarge eller med farge på farge. Ytterligere kan det oppnås et balansert trykkresultat som følge av at det anvendes en papirgrad i henhold til oppfinnelsen, uten at det er nødvendig å belegge arket eller forbedre hydrofobisiteten ved overflatebehandling eller anvendelse av større mengder overflatelimstivelse, over de nor-male tilsetningsmengder. Følgelig er papirgraden i henhold til oppfinnelsen i stand til å tilfredsstille kravene for en trykkpapirgrad for kontoranvendelse, og ytterligere tjene som et "flerformåls"-papir. Advantageously, the grade of paper produced according to the invention is able to serve the need for ink jet printing with both black and colored inks without the problems normally associated with ink jet printing. More particularly, with the paper grade according to the invention, a balanced compromise is achieved with regard to the adsorption and hydrophobicity qualities of the paper, so that high quality printing results are achieved with both black and color printing inks, i.e. the advantages include minimal bleed-through, high print density, no sagging, no bleeding and minimal with diffuse contours in the print when printing with a black ink or with color on color. Furthermore, a balanced printing result can be achieved as a result of using a paper grade according to the invention, without it being necessary to coat the sheet or improve the hydrophobicity by surface treatment or the use of larger amounts of surface adhesive starch, above the normal addition amounts. Accordingly, the paper grade of the invention is capable of satisfying the requirements of a printing paper grade for office use, and further serving as a "multi-purpose" paper.

Ytterligere gjør limblandingene i henhold til oppfinnelsen det mulig å oppnå et ønskelig sluttresultat ved blekkstråletrykking, med en mindre mengde limdosering enn det som er nødvendig med konvensjonelle AKD-lim, og man kan derved unngå problemene på papirmaskinen med hensyn til forurensning og vedhefting av smuss og lo på valsene som kan oppstå ved anvendelse av vanlig AKD-lim. Furthermore, the adhesive mixtures according to the invention make it possible to achieve a desirable end result by ink jet printing, with a smaller amount of adhesive dosage than is necessary with conventional AKD adhesives, and one can thereby avoid the problems on the paper machine with regard to contamination and adhesion of dirt and lo on the rollers that can occur when using ordinary AKD glue.

Én type limblanding i henhold til foreliggende oppfinnelse er et 2-oksetanonlim fremstilt ved å utgå fra isostearinsyre eller blanding av fettsyrer som fordelaktig inneholder minst 40 % isostearinsyre eller annen fettsyre med en forgrenet karbonkjede. One type of adhesive mixture according to the present invention is a 2-oxetanone adhesive prepared by starting from isostearic acid or a mixture of fatty acids which advantageously contains at least 40% isostearic acid or another fatty acid with a branched carbon chain.

Eksempel 1 Example 1

For evaluering av fremgangsmåten ble prøveark med en flatevekt på 80 g/m<2> først fremstilt i henhold til standardiser-te SCAN-testmetoder under anvendelse av en arkformer med sirkulerende vann, en våtpresse og en tørkesylinder. Masse-oppslemmingen ble fremstilt under anvendelse av bjerk/furu-masse i forholdet 60/40, internt stivelseslim "Raisamyl 135 ESP" (fra Raisio Chemicals Oy) i en mengde på 0,3 % regnet på fiberen, 22 % PCC fyllstoff, regnet på arkvekten og retensjonsmidler i en mengde på 0,16 % regnet på den totale fibervekt. De interne lim ble dosert til massen i en mengde på 0,06, 0,12 og 0,20 % regnet på fiberen. For evaluation of the method, sample sheets with a basis weight of 80 g/m<2> were first prepared according to standardized SCAN test methods using a sheet former with circulating water, a wet press and a drying cylinder. The pulp slurry was prepared using birch/pine pulp in the ratio 60/40, internal starch glue "Raisamyl 135 ESP" (from Raisio Chemicals Oy) in an amount of 0.3% calculated on the fiber, 22% PCC filler, calculated on the sheet weight and retention agents in an amount of 0.16% calculated on the total fiber weight. The internal adhesives were dosed to the mass in an amount of 0.06, 0.12 and 0.20% calculated on the fiber.

De ferdigfremstilte prøveark ble undersøkt med en Cobb6o_ vannabsorpsjonsbestemmelse og Schroder-trykkfargepenetrer-ingsbestemmelsen umiddelbart etter tørking den neste dag før hedring og etter tørking og herding. Herdingen ble ut-ført ved å holde prøvearkene i 10 min ved 105°C i et varme-kammer. The finished sample sheets were examined with a Cobb60_ water absorption assay and the Schroder ink penetration assay immediately after drying, the next day before tempering and after drying and curing. The curing was carried out by holding the sample sheets for 10 minutes at 105°C in a heating chamber.

Sammenligningslimblandingen i dette eksempel var et konven-sjonell AKD-lim ("Raisafob 5105"). Det isostearinsyrebaserte AKD-lim ble dispergert på samme måte som konvensjonelle AKD-lim under anvendelse av kationisk stivelse. The comparative adhesive composition in this example was a conventional AKD adhesive ("Raisafob 5105"). The isostearic acid-based AKD adhesive was dispersed in the same manner as conventional AKD adhesives using cationic starch.

Som det fremgår av resultatene vist i tabell 1 oppnås med det isostearinsyrebaserte AKD-lim (50/50 forhold mellom forgrenede/uforgrenede karbonkjeder) en limkvalitet som er sammenlignbar med den som er oppnåelig med konvensjonelle lim basert på en blanding av palmitin/stearinsyrer. As can be seen from the results shown in table 1, the isostearic acid-based AKD glue (50/50 ratio between branched/unbranched carbon chains) achieves a glue quality that is comparable to that obtainable with conventional glues based on a mixture of palmitic/stearic acids.

Eksempel 2 Example 2

Forskjellige typer AKD-lim ble også evaluert i en pilot-skalapapirmaskin som arbeidet med en hastighet på 60 m/min (4,1 kg/min) og som fremstilte finpapir med en flatevekt på 8 0 g/m<2>. Different types of AKD adhesives were also evaluated in a pilot-scale paper machine operating at a speed of 60 m/min (4.1 kg/min) and producing fine paper with a basis weight of 80 g/m<2>.

Massebestanddelene undersøkt med pilotskalaprøvemaskinen var som følger: Bjerk/furumasse blandet i forholdet 75/25 og malt til en malegrad på 25°SR. Fyllstoffet var utfelt kalsiumkarbonat (PCC) i en mengde på 22 % regnet på papir-vekten. Papirmassestivelseslimet var "Raisamyl 135" (Raisio Chemicals) i en mengde 0,5 % regnet på fibervekten og ret-ensjonsmidlene ble anvendt i en mengde på 0,22 % regnet på fibervekten. The pulp components examined with the pilot scale testing machine were as follows: Birch/pine pulp mixed in the ratio 75/25 and ground to a grinding degree of 25°SR. The filler was precipitated calcium carbonate (PCC) in an amount of 22% calculated on the paper weight. The pulp starch glue was "Raisamyl 135" (Raisio Chemicals) in an amount of 0.5% calculated on the fiber weight and the retention agents were used in an amount of 0.22% calculated on the fiber weight.

Masse(indre)lim ble dosert til masseoppslemningen i en mengde på 0,15 og 0,20 % regnet på fibervekten. Overflate-limet var Raisio Chemicals' "Raisamyl 408 SP" overflatesti-velseslim, og anvendt i en konsistens på 8 % regnet på tørrvektbasis. Pulp (inner) glue was dosed to the pulp slurry in an amount of 0.15 and 0.20% calculated on the fiber weight. The surface adhesive was Raisio Chemicals' "Raisamyl 408 SP" surface starch adhesive, and used at a consistency of 8% on a dry weight basis.

Hydrofobisiteten for arket fremstilt i pilotskalapapir-maskinen ble bestemt med Cobb6o-vannabsorpsjonsforsøk under anvendelse av prøver tatt umiddelbart fra opprullingsvalsen og kondisjonert 10 min før prøven. Ytterligere ble hydrofobisiteten av det samme ark fremstilt i pilotskalamaskinen undersøkt under anvendelse av rullherdede prøver med både Cobb6o_absorpsjonsforsøk og HST-blekkpenetreringsforsøk. HST-bestemmelsen er basert på penetreringen av trykkfarge inn i arket, bestemt ved refleksjon fra en trykkfargeflekk i løpet av en gitt tid, eksempelvis den tid som medgår til refleksjonen faller til 80 % bestemt av den initiale verdi. Papirprøvenes forenelighet med en blekkstråleskriver ble bestemt under anvendelse av en kommersiell blekkstråleskriver (fremstilt av Hewlett-Packard). Vekeeffekt og blø-dekvaliteter for trykkresultatet ble evaluert fra de trykte prøveark, både visuelt og under anvendelse av en bilde-analyseanordning og ved å bestemme optiske tettheter for de trykte fargeområder. The hydrophobicity of the sheet produced in the pilot scale paper machine was determined by the Cobb6o water absorption test using samples taken immediately from the take-up roll and conditioned 10 min before the test. Additionally, the hydrophobicity of the same sheet produced in the pilot scale machine was investigated using roll-cured samples with both the Cobb6o_absorption test and the HST ink penetration test. The HST determination is based on the penetration of printing ink into the sheet, determined by reflection from a printing ink spot during a given time, for example the time required for the reflection to fall to 80% determined by the initial value. The compatibility of the paper samples with an inkjet printer was determined using a commercial inkjet printer (manufactured by Hewlett-Packard). Wick effect and bleeding qualities of the print result were evaluated from the printed sample sheets, both visually and using an image analysis device and by determining optical densities for the printed color areas.

Som det fremgår av resultatene i tabell 2 så oppnås med stearinsyrebasert AKD-lim (50/50 forhold forgrenede/uforgrenede karbonkjeder) en hydrofobisitetskvalitet sammenlignbar med den som er mulig fra konvensjonelle AKD-lim. Som det fremgår av resultatene gitt i tabell 3 gir isostearinsyrebasert AKD-lim med et 50/50 forhold mellom forgrene-de/ikke-forgrenede karbonkjeder i svart-hvitt-trykk en optimal balanse mellom parametre som karakteriseres ved den trykte konturs skarphet (prøvemønster blødning, vekeeffekt, areal og perimeter) samt limforbruk. Ytterligere bør det bemerkes av overflatelim i henhold til foreliggende oppfinnelse utføres uten anvendelse av konvensjonelle hyd-rof oberingsmidler eller andre overflatehydrofoberings-teknikker. As can be seen from the results in table 2, stearic acid-based AKD glue (50/50 ratio branched/unbranched carbon chains) achieves a hydrophobicity quality comparable to that which is possible from conventional AKD glues. As can be seen from the results given in Table 3, isostearic acid-based AKD glue with a 50/50 ratio between branched/unbranched carbon chains in black and white printing provides an optimal balance between parameters characterized by the sharpness of the printed contour (sample pattern bleeding , wick effect, area and perimeter) as well as glue consumption. Furthermore, it should be noted that surface adhesives according to the present invention are performed without the use of conventional hydrophobizing agents or other surface hydrophobing techniques.

Eksempel 3 Example 3

Et masse(indre) lim i henhold til oppfinnelsen, spesielt det isostearinsyrebaserte AKD-lim med et 50/50 forhold forgrenede-til-ikke-forgrenede karbonkjeder som ble funnet å fungere best i laboratorie- og pilotskalaforsøkene ble ytterligere undersøkt i en finpapirmaskin i industriell skala. Med forsøket ble det fremstilt sammenligningsprøver under anvendelse av konvensjonelt AKD-lim. Sammensetning av det fremstilte papir var ekvivalent med typiske finpapirgrader inneholdende utfelt kalsiumkarbonat (PCC), og således egnet for anvendelse ved blekkstråleskrivning. Flate-vekten for papiret fremstilt under forsøket var 70 g/m<2>. Mengden av tilsatt lim var 1,3 kg/tonn papir. A pulp (internal) adhesive according to the invention, specifically the isostearic acid-based AKD adhesive with a 50/50 ratio of branched-to-unbranched carbon chains which was found to perform best in the laboratory and pilot scale experiments was further investigated in a fine paper machine in industrial scale. With the experiment, comparison samples were produced using conventional AKD glue. The composition of the produced paper was equivalent to typical fine paper grades containing precipitated calcium carbonate (PCC), and thus suitable for use in inkjet printing. The flat weight of the paper produced during the experiment was 70 g/m<2>. The amount of added glue was 1.3 kg/tonne of paper.

Arkprøver tatt fra et antall maskinvalser fremstilt under forsøket ble analysert fra deres toppside for hydrofobisitet (Cobb6o og HST) og parametrene (vekeeffekt, blødning og optiske tettheter) som karakteriserer forenelighet med blekkstråleskriving. Sheet samples taken from a number of machine rolls produced during the experiment were analyzed from their top side for hydrophobicity (Cobb6o and HST) and the parameters (wicking effect, bleeding and optical densities) characterizing compatibility with inkjet printing.

Fra et blekkstråleskrevet ark under anvendelse av isostearinsyrebasert AKD-lim med et ark limt med et kommersielt tilgjengelig AKD-lim (ifølge resultatene gitt i tabell 4) er det åpenbart at isostearinsyrebasert AKD gir et klart bedre trykkresultat med både svart trykkfarge og med fargetrykkfarger. Papir limt med isostearinsyrebasert lim utvis-te ingen penetrering av trykkfarge gjennom arket og heller ikke vekeeffekt eller blødning. Ytterligere var tettheten for de påførte blekk i det vesentlige bedre enn på papir-prøver limt med et kommersielt tilgjengelig AKD-lim. Det må ytterligere bemerkes at høykvalitetstrykkbarheten av arket ble oppnådd uten noe behov for hydrofobisering av arkover-flaten. From an inkjet printed sheet using isostearic acid-based AKD glue with a sheet glued with a commercially available AKD glue (according to the results given in Table 4), it is obvious that isostearic acid-based AKD gives a clearly better printing result with both black printing ink and with color printing inks. Paper glued with isostearic acid-based glue showed no penetration of printing ink through the sheet, nor did it show any wicking effect or bleeding. Furthermore, the density of the applied inks was substantially better than on paper samples glued with a commercially available AKD glue. It must further be noted that the high quality printability of the sheet was achieved without any need for hydrophobization of the sheet surface.

Til slutt er det vist på basis av fullskalaproduksjonsfor-søk at papir fremstilt under forsøkskjøring på en papirmaskin ikke bare var egnet for blekkstråleskriving, men kunne også tilfredsstille andre krav som settes for et "flerformåls"-papir, så som en tilstrekkelig grad av hydrofobisitet for kopiering og laserskrivningsbruk. Under for-søket var kjørbarheten for papirmaskinen utmerket og ingen smussvedheftning eller forurensning ble funnet på overfla-ten av papirmaskinkomponentene. Finally, it has been shown on the basis of full-scale production trials that paper produced during trial runs on a paper machine was not only suitable for ink-jet printing, but could also satisfy other requirements set for a "multi-purpose" paper, such as a sufficient degree of hydrophobicity for copying and laser writing use. During the trial, the driveability of the paper machine was excellent and no dirt adhesion or contamination was found on the surface of the paper machine components.

Eksempel 4 Example 4

I dette eksempel ble en papirgrad overflatebehandlet, hvilket papir allerede hadde en viss grad av hydrofobisitet som var utviklet ved masseliming av papiret i massetrinnet under dets fremstilling. Limningsgraden lå på nivået 30 g/m<2> i henhold til Cobbeo- Overflatelimingen av papiret ble utført under anvendelse av en "Helicor"-anordning, hvor papirarket som skal behandles ligger an mot en roterbar valse og hvor det kan påføres et stivelsesoverflatelim sammen med et innarbeidet overflatehydrofoberingsmiddel under anvendelse av et valgt knivtrykk. In this example, a grade of paper was surface treated, which paper already had a certain degree of hydrophobicity developed by pulp sizing the paper in the pulp stage during its manufacture. The degree of gluing was at the level of 30 g/m<2> according to Cobbeo- The surface gluing of the paper was carried out using a "Helicor" device, where the sheet of paper to be treated rests against a rotatable roller and where a starch surface glue can be applied together with an incorporated surface hydrophobic agent using a selected knife pressure.

Stivelsesoverflatelimet anvendt i dette eksempel var en oksidert kationisk overflatestivelse som en 10%'ig oppløs-ning ("Raisamyl 406 SP", Raisio Chemicals Oy). Denne sti-velsesoppløsning med en 10 %'ig konsistens ble blandet med overflatelimadditivene i forskjellige mengder, regnet på basis av den aktive bestanddel i stivelsestørrstoffet. Som overflatelimadditiv ble undersøkt isostearin-stearinsyre AKD, styrenakrylat og SMA overflatelimadditiver. Isostearin-stearinsyre (dvs. forgrenet-ikke-forgrenet kjede) forholdet i AKD-limet var 1:1. Som styrenakrylat ble anvendt limet "Raisafob P400" (Raisio Chemicals Oy). Det anvendte SMA var styrenmaleinsyreanhydrid, fremstilt av Raiso Chemicals og markedsført under navnet "Raisafob D100". Forsøksresultatene er gitt i den etterfølgende tabell 5, hvor limingsresultatene er gitt i Cobbeo- og HST-verdier. The starch surface adhesive used in this example was an oxidized cationic surface starch as a 10% solution ("Raisamyl 406 SP", Raisio Chemicals Oy). This starch solution with a 10% consistency was mixed with the surface glue additives in different amounts, calculated on the basis of the active ingredient in the starch dry matter. Isostearin-stearic acid AKD, styrene acrylate and SMA surface adhesive additives were investigated as surface adhesive additives. The isostearin-stearic acid (ie branched-non-branched chain) ratio in the AKD glue was 1:1. The glue "Raisafob P400" (Raisio Chemicals Oy) was used as styrene acrylate. The SMA used was styrene maleic anhydride, manufactured by Raiso Chemicals and marketed under the name "Raisafob D100". The test results are given in the following table 5, where the gluing results are given in Cobbeo and HST values.

Verdiene i tabell 5 indikerer at AKD-lim fremstilt fra fettsyre inneholdende isostearinsyre utviser de beste egenskaper allerede ved de lavest anvendte mengder og gir den høyeste hydrofobisitet i henhold til både Cobb6o_ og HST-prøveverdiene. The values in table 5 indicate that AKD glue produced from fatty acid containing isostearic acid exhibits the best properties already at the lowest amounts used and gives the highest hydrophobicity according to both the Cobb6o_ and HST test values.

Prøveresultatene anvendt for evaluering av svart og hvit trykkbarhet er gitt i den etterfølgende tabell 6. Papirprø-vene ble trykket under anvendelse av en blekkstråleskriver av typen "Hewlett-Packard 500 C" og den optiske tetthet for trykkene ble bestemt. The test results used for evaluation of black and white printability are given in the following Table 6. The paper samples were printed using a Hewlett-Packard 500 C type inkjet printer and the optical density of the prints was determined.

Resultatene i tabell 6 viser at svart-hvitt trykking gir enda bedre trykkbarhetsresultater enn vanlige forbindelser anvendt for overflateliming av papir. The results in table 6 show that black-and-white printing gives even better printability results than common compounds used for surface gluing of paper.

Eksempel 5 Example 5

Overflatelimadditiver ble også bestemt på en pilotpapirmaskin, hvor en papirgrad uten noen forhånds overliming ble limt under anvendelse av en trau(pond)limpresse og en filmlimpresse. Papirmassen besto av en finpapirgrad med en flatevekt på 80 g/m<2>, og inneholdt 20 % utfelt kalsiumkarbonat som fyllstoff i papirmassen (et vanlig flerformåls kontor-papir). Det anvendte overflatelim var oksidert, kationisk overflatelim ("Raisamyl 405 SP", Raisio Chemicals Oy) som en 8%'ig oppløsning. Stivelsesoverflatelimet ble blandet med forskjellige typer hydrofoberende overflatelimadditiver: elementært AKD (palmitin/stearinsyre, 60/40 %), isostearin-stearinsyre AKD (forgrenet/ikke-forgrenet, 50/50 %), styren-akrylat ("Raisafob P400", Raisio Chemicals Oy) og SMA basert (styren-maleinsyreanhydrid, "Raisafob D100", Raisio Chemicals Oy) overflatelimadditiver. Surface sizing additives were also determined on a pilot paper machine, where a grade of paper without any prior over sizing was glued using a trough (pond) size press and a film size press. The pulp consisted of a fine paper grade with a basis weight of 80 g/m<2>, and contained 20% precipitated calcium carbonate as a filler in the pulp (a common multi-purpose office paper). The surface adhesive used was oxidized, cationic surface adhesive ("Raisamyl 405 SP", Raisio Chemicals Oy) as an 8% solution. The starch surface adhesive was mixed with different types of hydrophobic surface adhesive additives: elemental AKD (palmitic/stearic acid, 60/40%), isostearin-stearic acid AKD (branched/unbranched, 50/50%), styrene acrylate ("Raisafob P400", Raisio Chemicals Oy) and SMA based (styrene-maleic anhydride, "Raisafob D100", Raisio Chemicals Oy) surface adhesive additives.

Den følgende tabell 7 inneholder forsøksresultatene erholdt på en pilotpapirmaskin, hvor en filmlimpresse ble anvendt. The following table 7 contains the test results obtained on a pilot paper machine, where a film glue press was used.

Den etterfølgende tabell 8 inneholder resultater erholdt ved skriving på papirprøver med en blekkstråleskriver, hvor en "HP 560 C" skriver ble anvendt for trykking. Trykkresul-tatene ble analysert i henhold til en tørrevalueringsmeto-de. Resultatene som fremgår av tabell 7 og 8 indikerer at elementært AKD har gitt meget gode limingsresultater i de eva-luerte prøver. Den høye limfasthet kan imidlertid føre til for langsom tørking av fargene med en resulterende ujevnhet i farge på fargetrykk. Disse resultater synes å indikere at den beste balanse med hensyn til limforbruk, svart og hvitt trykk og fargetrykk kan oppnås ved å anvende isostearinsyre/stearinsyre AKD, som består av forgrenede og ikke-forgrenede karbonkjeder. The following table 8 contains results obtained by printing on paper samples with an ink jet printer, where an "HP 560 C" printer was used for printing. The print results were analyzed according to a dry evaluation method. The results shown in Tables 7 and 8 indicate that elementary AKD has given very good gluing results in the evaluated samples. However, the high adhesive strength can lead to too slow drying of the colors with a resulting unevenness in color on color printing. These results seem to indicate that the best balance in terms of glue consumption, black and white printing and color printing can be achieved by using isostearic acid/stearic acid AKD, which consists of branched and non-branched carbon chains.

Claims

1. Process for the production of a paper containing additives, in particular precipitated calcium carbonate as a filler under neutral or alkaline conditions, where 2-oxetanone-based glue is added to the paper in its pulp slurry stage, characterized in that 2-oxetanone-based glue is added to the pulp slurry which is made from a mixture of fatty acids with a main chain comprising 6-22 carbon atoms connected to each other via saturated bonds, at least one fatty acid which has a linear chain and at least one fatty acid which has a branched chain .

2. Method according to claim 1, characterized in that 2-oxetanone-based glue from a mixture of a linear and a branched fatty acid is added to the pulp slurry.

3. Method according to claim 2, characterized in that 2-oxetanone-based glue prepared from a mixture of fatty acids is added to the pulp slurry, where the proportion between non-branched and branched fatty acids is approx. 1:1.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that 2-oxetanone-based glue is added to the pulp slurry in an amount of 0.05-0.25% calculated on the fiber weight in the slurry.

5. Method according to any one of claims 1-4, characterized in that, in addition to mass gluing, the paper is surface-glued using a hydrophobic adhesive of the kind specified in claim 1's characterizing part.

6. Paper, characterized in that it is produced using 2-oxetanone-based glue which is produced from a mixture of fatty acids with a main chain comprising 6-22 carbon atoms connected to each other via saturated bonds, at least one fatty acid having a linear chain and at least one fatty acid having a branched chain.