NO881225L - Belagt papir, samt fremstilling derav. - Google Patents

Description

Belagt papir samt fremstilling derav

Foreliggende oppfinnelse omhandler belagt papir egnet for dyptrykk, spesielt en rotasjons-dyptrykkprosess eller en offset litografiprosess, samt en fremgangsmåte for fremstilling av det belagte papir og en fremgangsmåte ved trykking ved bruk av slikt belagt papir.

Dyptrykklng er en form for mønstertrykking, dvs. trykking som bruker en plate eller sylinder i hvis overflate det materiale som skal trykkes eller etses, er inngravert. En film av trykkvæskeblekk påføres hele trykkeoverflaten og overflaten blir så tørket, f.eks. med en skalpell, for å fjerne alt blekk fra de ikke-nedsenkede deler av overflaten, og som etterlater blekk kun i fordypningene eller cellene. Papir i en kontinuerlig bane eller i separate ark blir så presset i kontakt med den blekkholdige overflate for å motta et trykk av materialet som skal trykkes.

Dyptrykkpapir er typisk belagt med et pigment, bestående i hovedsak av kalsiumkarbonat eller et lag silikatnett, såsom kaolinleire. Hverken kalsiumkarbonat eller kaolinleirer sveller i noen grad i vann, og vandige bekledningsblandinger omfattende slike pigmenter kan inneholde en relativt høy del av pigmentet uten å bli ubrukelige på grunn av høy viskositet. Et papir belagt med et slikt pigment vil typisk ha en bekledningsvekt på minst 5 g/m<2>, normalt i området fra 5 til 15 g/m<2>. Det har tidligere blitt betraktet som upraktisk å bruke en smektitt-type leire som primært pigment ved papirbelegning på grunn av dets tendens til å svelle i vann og å gjøre beleggsuspensjonen viskøs,

selv ved relativt lavt innhold av fast materiale. Videre har mange smektitt-type leirer ikke den ønskede grad av hvithet som er nødvendig for å være anvendelig som papir-belegningspigmenter.

I offset litografitrykking blir en figur trykket med blekk først på en gummimuffe eller "teppe" som omgir en metall-sylinder og blir så overført til papiret. En offset litografimaskin har generelt tre hovedruller, en platerulle omkring hvilken det er festet en trykkplate av metall, en tepperulle og en trykkrulle som holder papiret i kontakt med tepperullen. Trykkplaten kommer først i kontakt med en serie fuktende ruller som gjør at de ikke-trykkende områder til platen opptar vann. Trykkplaten passerer så under blekkruller som påfører blekk til de områder av platen som skal trykkes. De vanninneholdende, ikke-trykkende områder avstøter det fettholdige trykkblekk.

Dersom trykkepapiret har små områder som ikke er i kontakt med kantene til trykkplatens nedfelte celler, vil blekk ikke bli trukket ut fra disse celler og til papiret ved dyptrykklng, og resultatet vil bli "manglende data" eller "flek-ker". For å overvinne dette problem må papiret enten være fullstendig glatt og plant ("speilblankt") eller så må overflaten av dette kunne presses sammen for å tillate at det former seg nøyaktig etter trykkplatens overflate.

I offsetlitografi-trykking er de ønskede egenskaper for et egnet papir: 1. God dimensjonal stabilitet når det er vått for å unngå forskyvning av trykkbildet mellom påføringen av forskjellige farger i en flerfarveprosess. 2. Motstand mot "plukking", dvs. fjerningen av deler av belegget under virkningen av krefter som finnes under trykkeprosessen. Dette er viktig fordi a) separasjons-kreftene mellom papiroverflaten og offset-teppet er store, b) den belagte papiroverflate svekkes av fuktighet og c) meget klebrig trykkblekk blir brukt. 3. Motstand mot "linking", dvs. avleiringen av papirfibre eller løsnede beleggpigmentpartikler på offsetteppet. 4. God blekkabsorbsjon som tillater blekket å tørke og feste seg raskt for å unngå uønsket forskyvning av blekket.

I motsetning til dyptrykkpapir har jevnheten og glansen til offsetlitografi-papir liten effekt på effektiviteten av trykkblekkoverføring, selv om det visuelle utseende av et trykkbilde på et glatt, glanset papir vil være meget for-skjellig fra det til et matt papir. Det er heller ikke nødvendig for et offset litografipapir å være sammenpress-bart, fordi offset-teppet i seg selv er så deformerbart.

Det har blitt foreslått i EP 0192252 å behandle et celluloseholdig arkmateriale, spesielt papir, for å forbedre utholdet av trykkblekk inneholdende et organisk oppløsnings-middel ved å innbefatte dette i en den celluloseholdige fibermasse hvorfra arkmaterialet fremstilles eller ved å påføre overflaten av arkmaterialet et organofilt kompleks av en smektitt-leire med en kationebytte-kapasitet på minst 50 milliekvivalenter pr. 100 g og en organisk gruppe avledet fra en oniumforbindelse. Den organofile kationmodifiserte smektitt-leire danner en barrierefilm ved å reagere med opp-løsningmidlet i trykkblekket.

US-4549930 beskriver et ubelagt papir egnet for dyprota-sjonstrykk med ikke-vannblandbare blekktyper inneholdende et organisk oppløsningmiddel, hvori cellulosefibrene til papiret er delvis eller fullstendig omgitt av en leirehydro-gel hvor leiren er hydraterbar, kollodlal og filmdannende.

EP-0046416 beskriver et blekkstråle-påskrivningsark bestående av et papirstøttemiddel som kan påføres på minst én overflate med en blanding bestående av polyvinylpyrro-lidon, en vinylpyrro-vinylacetat kopolymer eller en blanding derav, og et hvitt fyllmateriale.

Selv om et antall såkalte "hvite fyllmaterialer" er antydet, er de eneste som er eksemplifisert, talkum og kalsiumkarbonat .

GB-2039789 beskriver et elektrostatisk bildeark hvorav en overflate er elektrisk ledende og hvor den andre side enten har et kontinuerlig dielektrisk lag bestående av en blanding av smektitt-leire og en elektrisk isolerende polymer, eller har et lag av en smektitt-leire som danner en barriere mellom det elektrisk ledende lag og et dielektrisk lag av en isolerende polymer. Det fremgår av eksemplene at smektittleiren kun danner en meget liten del av det totale pigment i belegget som er påført arket.

GB-933928 beskriver en fremgangsmåte for å lage kopier fra hektografiske trykkmasterark. Kopiarkene som fuktes med et oppløsningmiddel før trykking, blir blant annet belag med en blanding bestående av en bentonitt og et bindemiddel.

I henhold til et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en metode for dyptrykklng omfattende å trykke på papir belagt med en blanding innbefattende et pigment som i hovedsak består av en vannsvellbar smektitt-type leire, hvor beleggvekten ikke er større enn 5 g/m<2>.

I henhold til et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et dyptrykningspapir utstyrt med et belegg innbefattende et pigment bestående i hovedsak av en vannsvellbar smektitt-type leire hvor beleggvekten er større enn 5 g/m<2>.

Smektittleiren kan være bentonitt, montmorillonitt, hectoritt, saponitt eller fullers jordmateriale, men spesielt foretrukket er en naturlig bentonitt som har eller har blitt behandlet til å ha i hovedsak natriumioner i sine kationebytteseter.

Mest foretrukket er beleggvekten ikke større enn 1 g/m<2>

og er typisk i størrelsesorden 0,5 g/m<2>.

Som nevnt ovenfor, består pigmentet hovedsakelig av smektitt type leiren. Foretrukket omfatter pigmentet minst 70 vekt#, mere foretrukke 80 vekt# og mest foretrukket mer enn 90 vekt# av smektitt-type leiren. I mange tilfeller er pigmentet fullstendig smektitt-type leire. Ethvert sekundært segment som er tilstede kan være av konvensjonell type, f.eks. kaolinleire eller kalsiumkarbonat.

Belegget kan også innbefatte et klebemiddel som hjelper til med binding av leirpartiklene til hverandre og til arkdelen av papiret.

Klebemidlet kan være ethvert konvensjonelt klebemiddel brukt i papirbelegning, f.eks. stivelse, latex, kasein, gelatin eller andre syntetiske harpikslatexer.

Spesielt fordelaktige resultater har blitt erholdt når klebemidlet er stivelse eller latex.

I henhold til et tredje aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en metode for å fremstille et trykkepapir som omfatter trinnet å påføre overflaten av et celluloseholdig arkmateriale en vandig suspensjon omfattende opptil 20 vekt# av et pigment som i hovedsak består av en vannsvellbar smektitt-type leire hvor suspensjonen blir påført i en mengde som er tilstrekkelig for å fremskaffe et belegg på arkmateriale med en beleggvekt som ikke er større en 5 g/m<2>.

Fortrinnsvis vil den vandige suspensjon inneholde mindre enn 10 vekt$ av pigmentet.

Ved utførelse av metoden for dyptrykklng ifølge foreliggende oppfinnelse kan den vandige suspensjon av smektittleire også inneholde et klebemiddel for å hjelpe til med bindigen av leiren til fibrene i det celluloseholdige ark, men dette er ikke essensielt, idet det er funnet at tilstrekkelig adhesjon av leiren til cellulosefibrene oppnås ved fravær av et klebemiddel. Når et klebemiddel blir brukt, er det funnet at for papir tiltenkt for rotasjonsdyptrykking er et stivelses- eller latexklebemiddel foretrukket, og spesielt en akrylisk kopolymer latex. Imidlertid er ethvert konvensjonelt klebemiddel virksomt. Generelt vil mengden av klebemiddel være i området fra 1 - 300 vektdeler tørr polymer til 100 vektdeler tørr smektittleire.

Oppfinnelsen blir videre illustrert av de følgende eksempler .

Eksempel 1

Håndbelagte papirark ble fremstilt ved å belegge ark av et skandinavisk superkalendrert tidsskriftpapir med massevekt 60 g/m<2>ved hjelp av en wiretvunnet stav som ble tvunnet med en wire med diameter på 15 jjm og således tilpasset for å fremskaffe en beleggvekt i området fra 0,25 g/m<2>til 0,5 g/m2.

De håndbelagte ark ble belagt med en av de følgende to beleggblandinger: 1. En suspensjon på 5 vekt$ av en organoleire i toluen. Organoleiren ble fremstilt ved å omsette en raffinert Wyoming natriumbentonitt med 105 meq/100g bentonitt av en blanding av kvarternære ammoniumforbindelser bestående av 75 mol$ dimetyl-di(hydrogenert talg) ammoniumklorid og 25 mol# dimetylbenzyl (hydrogenert

talg)ammoniumklorid.

2. En suspensjon på 2,5 vekt$ av samme raffinerte Wyoming bentonitt i vann.

Prøver på de håndbelagte ark ble trykket med forsøks-rotasjonsdyptrykking på en Winestone proof presse ved å bruke teknikken beskrevet i artikkelen "Realistic paper tests for various printing processes" av A. Swan, publisert i "Printing Technology", vol. 13, nr.1, april 1969, s. 9-22. Det ble brukt en dyptrykk trykkesylinder med et område med dypt etsede celler for å gi et fast svart område og et område med mindre dypt etsede celler for å få et halvtone- område. Glansingen til de faste svarte områder på forsøks-trykkene ble målt ved Tappi Standard metode nr. T480 ts-65 og trykketettheten til de faste svarte områder ble bestemt i henhold til ligningen:

Trykketetthet = log^g (1 pr. reflektanse)

hvor reflektansen er den del av det innfallende lys med bølgelengde 574 nm som er reflektert tilbake fra det svarte område.

En ytterligere måling av trykketettheten ble utført på motsatt side av papiret i området med det faste svarte område for å bestemme graden av "gjennomslag" av trykk-sverten.

Som en sammenligning ble samme forsøk utført på ark av det ikke-belagte tidsskriftpapir.

Resultatene som ble erholdt er oppført i tabell 1 nedenfor:

Resultatene viser at trykkeglans og trykketetthets-resultatene oppnådd med beleggblandingen i henhold til oppfinnelsen, nemlig bentonitt i vann, er meget nær så god som de erholdt med en suspensjon av organoleire i toluen, og de ytterligere omkostninger til organoleiren sammenlignet med den ubehandlede bentonitt og ulempen ved å bruke et organisk oppløsningsmiddel blir unngått. "Gjennomslaget" er det samme for begge beleggblandinger.

Eksempel 2

Ytterligere eksempler på belagt papir ble fremstilt ved å bruke en laboratoriepapir-belegningsapparatur av typen beskrevet i Britisk patentsøknad nr. 1032536. To forskjellige basepapir ble brukt, nemlig: 1. Et fransk offset trefritt trykkepapir med massevekt 90 g/m2. 2. Et skandinavisk bane superkalendrert offset trykkepapir med massevekt 52 g/m<2>.

Hvert basepapir var belagt med en blanding bestående av en suspensjon på 5 vekt$ av en Wyoming natriumbentonitt i vann, og trykkeforsøkene beskrevet i eksempel 1 ble utført på hver prøve av belagt papir.

I tillegg ble graden av "korning" i halvtoneområdet i hvert trykk bestemt ved å beregne prosentdelen av dyptrykkflekker som ikke var tilstede på forsøkstrykket.

Som sammenligning ble samme forsøk utført på ikke-belagte prøver av de to basepapir.

De erholdte resultater er fremsatt i tabell II nedenfor.

Eksempel 3

Et skandinavisk basepapir med massevekt 57 g/m<2>ble belagt ved hjelp av en laboratorie-belegningsmaskin av typen beskrevet i Bristisk patentsøknad nr. 1032536 med papir-beleggblandinger som besto av suspensjoner inneholdende for-

skjellige mengder Wyoming natriumbentonitt i vann. I tillegg ble to beleggblandinger brukt som inneholdt 9 vekt# avbentonitten og henholdsvis 5 vekt# og 10 vekt# av et papirbeleggklebemiddel som var en 50 vekt# latex av en akrylisk kopolymer, hvor hver vektprosentdel representerer den prosentvise del av tørrkopolymer, basert på vekten av tørr bentonitt.

De samme trykkeforsøk som beskrevet i eksemplene 1 og 2 ovenfor ble utført på de belagte prøver. Som sammenlignng ble de samme forsøk utført på ikke-belagte prøver av samme basepapir og resultatene er angitt i tabell III nedenfor.

Eksempel 4

Etrotasjonsdyptrykk basepapir med massevekt 60 g/m<2>ble belagt ved hjelp av laboratorie-beleggapparaturen brukt til eksemplene 2 og 3 med en løpehastighet på 400 m/min med blandingene inneholdende forskjellige vektdeler av en Europeisk bentonitt med utbyttbare natrium- og kalsium-kationer, sammen med, i de fleste tilfeller, enten et stivelses papir beleggklebemiddel eller et akrylisk kopolymer latexklebemiddel.

Rotasjonsdyptrykkforsøkene for glansen av det faste trykkede område og trykketettheten av det faste svarte område ble utført som beskrevet i eksempel 1 og glansen av et ikke-trykket område av hver belagt prøve ble erholdt ved TAPPI Standard Method nr. T480ts-65.

De erholdte resultater er angitt i tabell IV nedenfor.

Disse resultater viser at bentonitt og enten et stivelses klebemiddel eller en akrylisk kopolymer latex oppviser en synergistisk effekt. Glansen og trykketettheten til det faste svarte trykkede område erholdt med ca. 2 vekt$ bentonitt og en relativt liten mengde enten stivelse eller latex i beleggblandingen er omtrentlig ekvivalente med resultatene som ble erholdt med en beleggblanding inneholdende 9% bentonitt alene.

Eksempel 5

Et superkalendrert avispapir med massevekt 39 g/m<2>ble belagt ved hjelp av laboratorie papirbelegningsapparaturen brukt i eksemplene 2 og 3 ved å løpe med en hastighet på 400 m/min med en blanding bestående av en suspensjon av 5 vekt% av en Europeisk bentonitt med natrium og kalsium utbyttbare kationer.

Prøver på det belagte papir ble testet for offset-litografi trykkeegenskaper ved hjelp av en IGT modell AC2 trykkbar-hetstester. Papirprøvene ble festet til den bevegelige sektor av instrumentet, som var satt til å bevege seg med en konstant hastighet på 1 m/sek. En aluminiumslegering demperulle med en flatebredde på 25 mm og en gummibelagt trykkerulle med flatebredde 20 mm ble roterbart og fjernbart montert på spindler anbrakt på den faste del av instrumentet med demperullen i kontakt med overflaten til papir-prøven 70 mm før kontaktlinjen av trykkerullen, med papiroverflaten i bevegelsesretningen med relativ bevegelse mellom sektoren som bærer papirprøven og rullene. Som resultat av denne konfigurasjon ble hver papirprøve trykket med en 20 mm bred strimmel fast farve, hvor de første 70 mm er trykket på tørt papir og de gjenværende 140 mm på pre-fuktet papir. Under utførelsen var demperullen i anlegg mot papirprøven med en kraft på 25 kg og trykkerullen var i kontakt med prøven med en kraft på 50 kg. Både demperullen og trykkerullen hadde en total diameter på 68 mm.

og trykkerullen hadde en total diameter på 68 mm.

Før hvert forsøk ble demperullen belastet med en i hovedsak lik vekt vann, nemlig ca. 0,6 g vann pr. kvadratmeter rulleoverflate ved kondensasjon av vanndamp på overflaten av rullen. Demperullen ble plassert i et kjøleskap med en innvendig temperatur på -8 + 1 °C og en kveilet temperatur-sonde tilkoblet et digitalt termometer ble plassert i rullens sentrale spindelhull. Når temperaturen målt av termometeret hadde falt til +5°C, ble rullen overført til en desikator hvor en fuktighet på 55$ relativ fuktighet ble opprettholdt ved hjelp av en mettet oppløsnng dinatriumkromat. Når temperaturen til atmosfæren i termometeret hadde falt til +5°C ble rullen overført til en desikator hvori en fuktighet på 55^ relativ fuktighet ble opprettholdt ved hjelp av en mettet oppløsning dinatriumkromat. Temperaturen til atmosfæren i laboratoriet var holdt kontrollert på 20 +1'C. Rullen ble oppbevart i desikatoren i 1 minutt og 55 sekunder og trykkbarhetstesten ble utført etter ytterligere 5 sek ved å bruke en trykkerulle som hadde blitt tilført blekk på forhånd med Ault & Wiborg 4-colour Process Gloss Magenta Offset 1itografiblekk.

Blokken av fast farge trykket på henholdsvis de tørre og prefuktede områder av papirprøvene ble undersøkt for trykkglans ved hjelp av et Hunterlab Glossmeter modell D16 og med en vinkel på 75° i forhold til normalen til papir-overf laten i samsvar med TAPPI Standard nr.T480ts-65, hvor gjennomsnittet av 5 målinger for hvert område ble nedtegnet.

Blokken av fast farge trykket på henholdsvis de tørre og prefuktede områder, ble også undersøkt for trykketetthet ved hjelp av et Macbeth RD514 Refleetion Densiometer, og i dette tilfelle ble gjennomsnittet av 10 bestemmelser på hvert område nedtegnet.

Som sammenligning ble de samme forsøk utført på ubelagte prøver av samme basepapir og resultatene er angitt i tabell V nedenfor.

Claims (14)

1. Papir egnet for dyptrykklng, karakterisert ved at det er utstyrt med et belegg innbefattende et pigment i hovedsak bestående av en vannsvellbar smektitt-type leire, hvor beleggvekten ikke er større en 5 g/m <2> .

2. Papir ifølge krav 1, karakterisert ved at beleggvekten ikke er større enn 1 g/m <2> .

3. Papir ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pigmentet omfatter minst 70 vekt$ av smektitt-type leiren.

4. Papir ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at pigmentet omfatter minst 80 vekt# av smektitt-type leire.

5. Papir ifølge ethvert av kravene 1-4, karakterisert ved at beleggblandingen omfatter et klebemiddel.

6. Papir ifølge krav 5, karakterisert ved at klebemidlet er en stivelse eller en latex.

7. Fremgangsmåte ved fremstilling av papir egnet for dyptrykklng, karakterisert ved at den omfatter trinnet å påføre overflaten av et celluloseholdig arkmateriale en vandig suspensjon bestående av opptil 20 vekt$ av et pigment som i hovedsak består av en vannsvellbar smektitt-type leire, hvor suspensjonen påføres

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at suspensjonen ytterligere omfatter et klebemiddel.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at klebemidlet er stivelse eller en latex.

10. Fremgangsmåte ved dyptrykklng, karakterisert ved at den omfatter å trykke på papir belagt med en blanding innbefattende et pigment i hovedsak bestående av en vannsvellbar smektitt-type leire hvor beleggvekten ikke er større enn 5 g/m <2> .

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at beleggvekten ikke er større enn 1 g pr. m <2> .

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at pigmentet omfatter minst 70 vekt96 av smektitt-type leiren.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, 11 eller 12, karakterisert ved at pigmentet omfatter minst 80 vekt$ av smektitt-type leiren.

14. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 10-13, karakterisert ved at beleggblandingen omfatter et klebemiddel.