SE503580C2 - Bestruken kartong för formade artiklar, produktionslinje för produktion av bestruken kartong, förfarande för framställning av bestruken kartong samt sätt att minska sprickbildningsbenägenheten vid vikning av en bestruken kartong - Google Patents

Description

505 sso 2 har en hög elasticitetsmodul eller hög dragstyvhet. Det finns emellertid också bestruken kartong med hög styvhet som är gjord av endast två fiberskikt.

Vid produktion av bestruken kartong är det känt att kalandreringsoperationen till- sammans med bestrykningen bidrar till en god tryckyta. Emellertid minskar samtidigt styvheten till en viss del. För att uppnå en adekvat yta för tryckning har en kalandreringsoperation utförts för att minska ytråheten innan kartongen underkastas en bestrykningsoperation. Beroende på typen av slutprodukt som skall framställas utförs ibland även en kalandreringsoperation efter bestrykningsoperationen för att ytterligare förbättra ytan och öka glansen till den önskade nivån.

Det finns huvudsakligen två typer av värmbara eller icke värmbara kalandrar som används i pappersbruk i dag, nämligen kalandrar med hårt nyp som har stålvalsar, och kalandrar med mjukt nyp som har stålvalsar där motvalsarna har ett mjukare överdrag. Nyplängderna i dessa kalandrar med mjukt nyp är typiskt ungefär 1 cm.

En ny typ av kalander har beskrivits i Pulp & Paper international (PPI), maj 1994, sid 36. Ytegenskaperna hos en obestruken kartongkvalitet angavs bli förbättrade med endast små förluster av styvhet (bulk). Den nya kalandern är konstruerad så att den har ett relativt mjukt, elastiskt rörligt band stöttat av glidkropp eller vals i stället för den överdragna valsen i en konventionell mjuk kalander. Den förlängda nypkonturen i kombination med det mjuka, elastiska bandet anges ge jämna specifika tryck och nyplängder som typiskt är 4 till 6 cm. Denna nya typ av kalander har kallats "supersoft calender" i nämnda artikel och nämnda kalander skulle kunna användas i föreliggande uppfinning där en värmbar kalander med mjukt förlängt nyp erfordras.

Vid produktion av kartong för formade artiklar har kalandreringsoperationen hittills utförts antingen före eller både före och efter bestrykningsoperationen. 10 15 20 25 30 3 503 580 Beskrivning av uppfinningen Man har nu överraskande funnit att genom att bortlämna den konventionellt använda kalandreringsoperationen före bestrykningsoperationen och genom att utföra en kalandreringsoperation enbart efter bestrykningsoperationen, med en kalander som körs vid hög temperatur och har ett mjukt förlängt nyp, vid produktion av bestruken kartong för formade artiklar, är det möjligt att erhålla bestruken kartong med minskad sprickbildningsbenägenhet vid vikning och med adekvat eller förbättrad yta för tryckning och adekvat eller förbättrad ytglans för specifika typer av formade artiklar, och samtidigt avsevärt ökad styvhet. Genom att minska den sålunda erhållna ökade styvheten till värden som tidigare fastställts för en viss typ av produkt är det möjligt att signiflkant minska ytvikten och sålunda mängden råmaterial som behövs.

Besparingar av råmaterial kan göras beträffande mängden fibermatris som används och/eller mängden bestrykning som används.

Sålunda åstadkommer föreliggande uppfinning i en aspekt en bestruken kartong för formade artiklar, inbegripet vätskeförpackningskartong och white top liner, vilken kartong består av en fibermatris i ett, två eller flera skikt och en bestrykning samt har adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar. De karakteristiska särdragen hos nämnda kartong är att den har kalandrerats efter bestrykning med en värmbar kalander som har ett mjukt förlängt nyp, och har minskad densitet samt minskad ytvikt vid ett givet värde för böjkraft jämfört med motsvarande bestrukna kartong som har kalandrerats före eller före och efter bestrykning med en värmbar eller icke värmbar kalander som har ett hårt eller mjukt nyp.

Uttrycket "förlängt nyp" anses omfatta nyplängder av 3 till 10 cm, såsom 4 till 8 cm, tex 6 till 7 cm.

Den fibermatris som används i föreliggande uppfinning består företrädesvis av sulfatmassa och/eller mekanisk massa och/eller returmassa, och är antingen oblekt 10 15 20 25 30 503 580 4 eller blekt. Kartongens bestrykning består av bindemedel och vanligen även pigment för att förbättra tryckbarheten. Exempel på vanliga bindemedel i detta sammanhang är latex och stärkelse, och exempel på vanliga pigment är lera och kalciumkarbonat.

Det givna värdet för böjkraft beror på den specifika typ av formade artiklar som skall framställas. Små formade artiklar eller förpackningar kräver inte så höga värden för böjkraft som sådana som är större. För en bestrukten vätskekartong från vilken mindre, såsom 250 ml, förpackningar skall produceras kan exempelvis värden för böjkraft vara i området 50 till 100 mN, och för en bestryken vätskekartong från vilken större, såsom 1 liter, förpackningar skall produceras kan värden för böjkraft vara i området 200 till 300 mN.

Sålunda åstadkommes i en utföringsform av uppfinningen bestruken kartong, där nämnda givna värde för böjkraft är i området 20 till 300 mN, nämnda minskning av densitet är i området 1 - 50% och nämnda minskning av ytvikt är i området 1- 20 %.

I en annan utföringsform av uppfinningen åstadkommes bestruken kartong för formade artiklar där nämnda givna värda för böjkraft äri området 60 - 270 mN, nämnda minskning av densitet är i området 1 - 35% och nämnda minskning av ytvikt är i området 1 - 15%.

Procent minskning av densitet och procent minskning av ytvikt hos bestruken kartong vid ett givet värde för böjkraft beräknas på en motsvarande bestruken kartong för samma specifika typ av formade artiklar som har kalandrerats före eller före och efter bestrykning med en värmbar eller icke värmbar kalander som har ett hårt eller mjukt nyp. l en föredragen utföringsform består fibermatrisen i den bestrukna kartongen enligt uppfinningen av två skikt. 10 15 20 25 30 5 503 580 I en annan föredragen utföringsform av den bestrukna kartongen enligt uppfinningen består fibermatrisen av oblekt sulfatmassa i det undre skiktet och blekt sulfatmassa i det övre skiktet, och bestrykningen omfattar bindemedel samt pigment. l en annan aspekt av uppfinningen åstadkommes en produktionslinje för produktion av bestrukten kartong, vilken kartong består av en fibermatris i en, två eller flera skikt och en bestrykning och har adekvat yta för tryckning samt adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar. Det karakteristiska särdraget hos denna nya produktionslinje är att en värmbar kalander med ett mjukt förlängt nyp är anordnad enbart efter en bestrykningsanordning.

Ehuru en kalandreringsoperation med en värmbar kalander som har ett mjukt förlängt nyp enbart behövs efter en bestrykningsoperation för produktion av bestruken kartong för formade artiklar, vilken kartong består av en fibermatris i ett, två eller flera skikt och en bestrykning samt har adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, omfattar föreliggande uppfinning även produktionslinjer där det dessutom finns anordnad en kalander före bestryk- ningsanordningen. Det kan finnas speciella omständigheter när sådan förkalandre- ring skulle föredras, såsom exceptionellt höga krav på ytegenskaper. Om en förkalandrering utförs då kommer besparingarna i råmaterial att vara mindre.

Förkalandreringen före bestrykningsoperationen kan utföras med vilken som helst typ av kalander. l ytterligare en annan aspekt av uppfinningen åstadkommes ett förfarande för framställning av bestruken kartong för formade artiklar med adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, varvid kartongens fibermatris består av ett, två eller flera skikt. Förfarandets karakteristiska särdrag är att en kalandreringsoperation utförs enbart efter en bestrykningsoperation med en kalander som körs vid en hög temperatur och har ett mjukt förlängt nyp. 10 15 20 25 30 503 580 6 l princip gäller att ju högre temperaturen är desto bättre ytegenskaper får den bestrukna kartongen. Typiskt är kalandertemperaturerna i området 140 till 250°C, men till och med högre temperaturer är möjliga.

Föreliggande uppfinning omfattar även ett förfarande för framställning av bestruken kartong för formade artiklar, vid vilket en kalandreringsoperation dessutom utförs före nämnda bestrykningsoperation. l ytterligare en annan aspekt av uppfinningen åstadkommes ett sätt att minska sprickbildningsbenägenheten vid vikning av en bestruken kartong med adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, varvid kartongens fibermatris består av ett, två eller flera skikt. Sättets karakteristiska särdrag är att nämnda bestrukna kartong framställs i en produktionslinje vari en kalandreringsoperation utförs enbart efter en bestrykningsoperation med en kalander som körs vid hög temperatur och har ett mjukt förlängt nyp.

Föreliggande uppfinning omfattar även ett sådant sätt, vid vilket en kalandrerings- operation dessutom utförs före nämnda bestrykningsoperation.

Följande exempel belyser de olika aspekterna av uppfinningen.

I exemplen användes en fibermatris itvå skikt, ett bottenskikt av oblekt sulfatmassa och toppskikt av blekt sulfatmassa, samt en bestrykning bestående av pigment och bindemedel.

Print-surf ytråhet vid 1000 kPa mättes enligt ISO 8791-41992 (E).

Glans mättes enligt Tappi, T 480.

Densitet mättes enligt SCAN P 7:75.

Böjkraft mättes enligt SCAN P 29:84.

Jämnhet mätt som varians bedömdes med hjälp av ett bildanalysator "Kontron IBAS" system.

Ytvikt mättes enligt SCAN P6:75. 10 15 7 503 580 EXEMPEL 1 I ett pilotförsök visades att den bestrukna ytans jämnhet var bättre när kalandre- ringen efter bestrykning gjordes med ett förlängt mjukt nyp jämfört med ett konventionellt mjukt nyp. l detta fall kalandrerades kartongen även före bestrykning.

Det visades även att densiteten var lägre när ett mjukt förlängt nyp användes jämfört med en konventionell mjuk kalander.

Print-surf Glans Densitet, Jämnhet ytråhet i kg/ma varians, % pm Mjukt 3,23 38 685 0,74 nyp 2,73 45 730 0,77 140°C 2,43 51 749 0,80 Förlängt 3,24 32 661 0,63 mjukt 3,06 39 680 0,62 nyp 2,46 43 687 0,63 140°C Bestrykningens jämnhet mättes i en bildanalysator vid våglängdsområdet 2,0-8,0 mm.

EXEMPEL 2 I ett annat pilotförsök visades att genom att utnyttja den minskade densiteten kunde styvheten ökas genom användning av kalandern med mjukt förlängt nyp efter bestrykning. Effekten var störst när ingen kalandrering utfördes före bestrykning och bestrykningsvikten minskades. 503 580 8 Print-surf Glans Ytvikt Böjkrafi Densitet ytråhet g/mz mN kg/m3 pm Kfb + 3,75 29 266 255 675 21 g/mz bestrykning Ingen Kfb + 3,75 31 266 266 650 21 g/m* bestrykn. + Keb med MFN Kfb + 3,75 27 266 267 660 11 g/mz bestrykn. + Keb med MF N Ingen Kfb + 3,75 32 266 280 639 11 g/mz bestrykn. + Keb med MFN Kfb = Kalandrering före bestrykning Keb = Kalandrering efter bestrykning MFN = Mjukt förlängt nyp EXEMPEL 3 I ett fabriksförsök användes kalandern med mjukt förlängt nyp för att producera samma yta som referenskvaliteten, vilken kalandrerades endast före bestrykning. 10 15 20 5 0 3 5 8 0 När kalandern med förlängt nyp användes utfördes kalandreringen enbart efter bestrykning.

Ytvikt Glans Böjkraft, Print-surf Densitet g/mz mN ytråhet kg/m3 pm Kfb + 255 17 228 3,9 651 22 g/mz bestrykning Ingen Kfb + 255 25 266 3,3 597 11 g/mz bestrykn. + Keb med MFN Kfb = Kalandrering före bestrykning Keb = Kalandrering efter bestrykning MFN = Mjukt förlängt nyp Styvhetsökningen mätt som böjkraft var större än i pilotförsöken.

Denna ökning av styvhet betyder att ytvikten kan minskas från 255 g/mz till 240 g/mz medan de övriga speciflkationerna hålles vid samma eller till och med förbättrade nivåer. Denna förbättring gör det möjligt att ytterligare minska ytvikten.

Kartong från fabriksförsöket testades även beträffande sprickbildningsbenägenhet vid vikning av en bestruken kartong.

Sprickbildningstendensen mättes genom att vika kartongen på ett kontrollerat sätt i enlighet med en standardiserad metod som utvecklats för detta ändamål och sprickningstendensen bedömdes på en skala av 1 till 5 enligt följande: 10 15 10 505 580 0 = Perfekt 1 = God 2 = Sprickbildningstendens 3 = Liten spricka 4 = Spricka 5 = Stor spricka Sprickbildningsbenägenhet översida undersida Kfb + 22 g/mz bestrykning 3,2 3,0 Ingen Kfb + 1,4 1,3 11 g/mz bestrykning + Keb med MFN Dessutom trycktes kartongen från fabriksförsöket, och tryckresultatet utvärderades.

Det totala tryckresultatet och jämnheten hos trycket var bättre för testkvaliteten.

Jämnhet (bildanalysator varians % 0,35-5,6 mm) Kfb + 22 g/mz bestrykning 9,54 Ingen Kfb + 11 g/mz bestrykning + 8,15 Keb med MFN Kfb = Kalandrering före bestrykning Keb = Kalandrering efter bestrykning MFN = Mjukt förlängt nyp

Claims (13)

10 15 20 25 30 11 503 580 PATENTKRAV

1. Bestruken kartong för formade artiklar, vilken kartong består av en fibermatris i ett, två eller flera skikt och en bestrykning samt har adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formad artikel, k ä n n e te c k n a d därav, att kartongen har kalandrerats efter bestrykning med en värmbar kalander som har ett mjukt förlängt nyp, och har minskad densitet samt minskad ytvikt vid ett givet värde för böjkraft jämfört med motsvarande bestruken kartong som har kalandrerats före eller före och efter bestrykning med en värmbar eller icke värmbar kalander som har ett hårt eller mjukt nyp.

2. Bestruken kartong enligt kravet 1, vari nämnda givna värde för böjkraft är i området 20 till 300 mN, nämnda minskning av densitet är i området 1 - 50% och nämnda minskning av ytvikt är i området 1 - 20%.

3. Bestruken kartong enligt kravet 2, vari nämnda givna värde för böjkraft är i området 60 till 270 mN, nämnda minskning av densitet är i området 1 - 35% och nämnda minskning av ytvikt är i området 1 - 15%.

4. Bestruken kartong enligt något av kraven 1-3, vari nämnda kartong är en white top liner.

5. Bestruken kartong enligt något av kraven 1-3, vari nämnda kartong är en vätskeförpackningskartong.

6. Bestruken kartong enligt något av kraven 1-5, vari nämnda fibermatris består av två skikt. 10 15 20 25 30 505 580 12

7. Bestruken kartong enligt kravet 6, vari nämnda fibermatris består av oblekt sulfatmassa i bottenskiktet och blekt sulfatmassa i toppskiktet och nämnda bestrykning omfattar bindemedel samt pigment.

8. Produktionslinje för produktion av bestruken kartong, vilken kartong består av en fibermatris i ett, två eller flera skikt och en bestrykning samt har adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, k ä n n e t e c k n a d därav, att en värmbar kalander med ett mjukt förlängt nyp är anordnad enbart efter en bestrykningsanordning.

9. Produktionslinje för produktion av bestruken kartong enligt kravet 8, där en kalander dessutom anordnats före bestrykningsanordningen.

10. Förfarande för framställning av bestruken kartong för formade artiklar med adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, varvid kartongens fibermatris består av ett, två eller flera skikt, k ä n n e t e c k n a t därav, att en kalandreringsoperation utförs enbart efter en bestrykningsoperation med en kalander som körs vid hög temperatur och har ett mjukt förlängt nyp.

11. Förfarande för framställning av bestruken kartong enligt kravet 10, vari en kalandreringsoperation dessutom utförs före nämnda bestrykningsoperation.

12. Sätt att minska sprickbildningsbenägenhet vid vikning av en bestruken kartong med adekvat yta för tryckning och adekvat ytglans för varje specifik typ av formade artiklar, varvid kartongens fibermatris består av ett, två eller flera skikt, k ä n n e te c k n a t därav, att nämnda bestrukna kartong framställs i en produktionslinje där en kalandreringsoperation utförs enbart efter en bestrykningsoperation med en kalander som körs vid hög temperatur och har ett mjukt förlängt nyp. 13 505 80

13. Sätt att minska spríckbildningsbenägenhet vid vikning av en bestruken kartong enligt kravet 12, vid vilket en kalandreringsoperation dessutom utförs före nämnda bestrykningsoperation.