SE524600C2 - Papper avsett för tidningar - Google Patents

Description

15 20 25 30 524 600 2 och når slutligen nypvalsama 8, där papperet vikes på längden. Det vikta papperet skäres till längden för en sida med hjälp av klippningscylindrar 2 då det passerar mellan klippningscylindem 2 och en vikningscylinder 3 och vikes därefter på bred- den längs med mitten med hjälp av vikningscylindem 3 och vikningsrullar 9. Där- efter matas de på detta sätt i fyra vikta papperen in i en matarfläkt 10, varifrån de levereras till ett matarband ll och utlopp från vikningssektionen. Maskinen har även överföringsrullar 13, som användes för att föra över papperet till vikningsme- kanismen på motsatt sida då den använda vikningsmekanismen ej fungerar korrekt.

Under denna process hakar papperet ibland upp sig nära formaren. Detta fenomen betecknas "formningsstopp". Likaså kan, om en sektion papper som rivits vid for- marens topp rullas upp och passerar genom nypvalsama såsom en stor bit, rullama eller vikningsmaskinen skadas, vilket förorsakar ett allvarligt problem.

Sammanfattning av uppfinningen Även om fornmingsstopp kan leda till allvarliga problem, såsom förklaras ovan, har anledningen till pappersstoppet sällan diskuterats i litteraturen med utgångspunkt från papperets kvalitet.

Uppfinnama till föreliggande uppfinning uppmärksammade de potentiella anled- ningarna till forrrmingsstopp, såsom papperets styvhet, som gör det svårt att vika pappersbuntar, och dåliga matningsprestanda för papperet i formaren. För att analy- sera anledningama till fommingsstopp jämföres de olika fysikaliska egenskapema hos papper som förorsakade resp. ej förorsakade forrrmingsstopp.

För det första mättes friktionskoefficienten, som tjänar såsom ett tecken på pappe- rets rörelsestabilitet. Resultatet visade tydligt att nivån på friktionskoefficienten ej hade något samband med uppträdandet av forrrmingsstopp. Därefier undersöktes papperets styvhet. Styvhetsvärdet enligt Clark - ett mått som allmänt användes vid 10 15 20 25 30 524 600 uppskattning av pappersstyvhet - jämfördes mellan ett papper som förorsakade formningsstopp och ett papper som ej förorsakade detta. Någon tydlig korrelation upptäcktes ej vid denna järnförelse. Då emellertid styvheten hos varje papper be- dömdes för hand kändes det papper, som ej fórorsakade fommingsstopp, tydligt mjukare och mindre styvt i jänifórelse med det papper, som förorsakade formnings- stopp. Emellertid motsvarade resultaten från uppskattningen med känsel ej helt styvhetsvärdena enligt Clark.

Uppfinnama undersökte olika sätt att minska papperets styvhet och göra det mjuka- re, såsom tillämpning av mer kalandrering, ökning av inblandningsförhållandet för returpappersmassa och ökning av papperets askhalt. Emellertid förbättrade dessa förfaranden ej alltid situationen med avseende på formningsstopp. I vissa fall upp- stod andra problem p g a ökad veckning av papper, dåliga rörelseprestanda och den ökade bildningen av pulverpartiklar. Såsom resultat misslyckades uppfinnarna med att åstadkomma effektiva motåtgärder.

Användning av ett ytaktivt medel betecknat "mjukningsmedel" undersökes såsom sätt att minska papperets styvhet och att göra det mjukare. Emellertid minskar an- vändningen av mj ukningsmedel märkbart papperets hållfasthet, vilket ger upphov till problem med avslitning. Anbringande av ett mjukningsmedel på papper för tid- ningar är därför ej någon ideal åtgärd.

Med hänsyn till dessa betingelser utvecklades föreliggande uppfinning med ända- målet att åstadkomma papper för tidningar, vilket papper kunde ge utmärkta vik- ningsegenskaper och minimera de formningsstopp som ofta uppträder i rotations- pressar med offsetbana.

Efter noggrann undersökning av möjliga lösningar på ovan beskrivna problem farm uppfinnama ett samband mellan vikningsegenskapen och pappers rena medelböj- styvhet. Uppfinnarna farm även att då den rena medelböjstyvheten hos papper i rikt- 10 l5 20 25 30 524 600 4 ningen vinkelrät mot tryckningsriktningen, d v s tvärriktningen, ligger inom området 1-11 uNømz/m, uppmätt efter fuktkonditionering vid 23°C, 50% RH, uppträder i praktiken ej forrrmingsstopp. Detta ledde fram till föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett för tidning avsett papper som har en ytvikt på 35-45 g/mz, där papperet som fyllmedel innehåller kalciumkarbonat och åtminstone ett material valt från gruppen bestående av lera, kaolin, vitt kol, titanoxid och syntetiskt harts och där papperets rena medelböjstyvhet i tvärriktningen är 1-11 uNImZ/m, såsom uppmätes efter fuktkonditionering vid 23°C, 50% RH.

I den japanska patentansökningen Nr. 2000-3875 specificerade uppfinnarna att pap- peret måste uppvisa en ren medelböj styvhet i tvärriktningen på 1-10 uNvmz/m, så- som uppmätt efter fuktkonditionering vid 20°C, 65% RH, för att förhindra form- ningsstopp. Emellertid har, med ändring av fiiktkonditioneringsstandard för papper från IIS-förfarandet (20°C, 65% RH) till ISO-förfarandet (23 °C, 50% RH), fukt- konditioneringskraven i föreliggande ansökan även ändrats till 23°C, 50% RH.

Kortfattad beskrivning av ritningama Fig. 1 är en generell vy över vikningssektionen i rotationspressar för offsetbana som användes for tryckning av tidningar.

Beskrivning av hänvisningama l: Obeskuret papper 2: Klippcylinder 3: Vikningscylinder 4: Matarstav 5: Dragrulle 6: Formare (triangelforrnad plåt) 10 15 20 25 30 524 600 5 7: Formningsrulle 8: Nypvals 9: Vikningsvals 10: Matarfläkt 1 1: Matarband 12: Skärkniv 13: Överföringsvals Bästa sätt att utföra uppfinningen Föreliggande uppfinning baseras på ett samband mellan ren böjstyvhet i papperets tvärriktning å ena sidan och resultatet av uppskattning med hjälp av känseln å andra sidan, vilket framkommit genom en undersökning av papperets fysikaliska egenska- per såsom de som motsvarar resultaten erhållna genom bedömning med känseln.

Tvärriktningen hänför sig till riktningen vinkelrät mot tryckningsriktningen för tid- ningsvalsarna såsom dessa rör sig genom en rotationspress med offsetbana. Även om det ej är helt klart varför resultaten för bedömningen med hjälp av känseln skilde sig mellan styvheten enligt Clark - ett mått som allmänt användes vid bedöm- ning av pappersstyvhet - och ren böjstyvhet, är en möjlig förklaring att styvheten enligt Clark mätes i det elastiska området, medan den rena böj styvheten mätes under betingelser då provet böj es i 90° eller mer, vilket tyder på ett område utanför det elastiska området.

Medan styvheten enligt Clark vidare påverkas av provets egenvikt, är den rena böj- styvheten ej utsatt för sådan effekt, vilket kan bidraga till skillnaden i bedömning med känseln med avseende på styvheten.

Föreliggande uppfinning kännetecknas av ett papper för tidningar, vilket kan ge ut- märkta vikningsegenskaper, under undtryckande av fominingsstopp, vilket åstad- 10 15 20 25 30 524 600 6 kommes genom att den rena medelböjstyvheten i papperets tvärriktning fastställes till ett område mellan l och ll uNømz/m, såsom mätt efter fiiktkonditionering vid 23°C, 50% RH.

Forrnaren eller nypvalsen i en rotationspress för offsetbana, vilken användes för tryckning av tidningar, kan vika papper i en vinkel över 90° och i praktiken upp till 180°. Papperets vikningsegenskap bedöms därför ha ett bra samband med den rena böjstyvheten. Om den rena medelböjstyvheten är lägre än 1 uNømz/m, blir styvheten för låg och papperet kommer ej att ha röra sig på rätt sätt i rotationspressen för off- setbana. Om å andra sidan den rena medelböjstyvheten överstiger 11 pNvmz/m, blir vikning svår, varigenom uppträdandet av fonrmingsstopp ökar.

De olika sätten för att åstadkomma en ren medelböj styvhet i papperets tvärriktning inom ett omrâde från 1 till 11 uNvmz/m omfattar användning av mer kalandrering, ökning av inblandningsförhållandet för avfärgad massa, ökning av inblandningsför- hâllandet för fyllmedel, intensifiering av uppslagningen av massan och tillsats av mjukningsmedel och andra tillsatser. Emellertid ändrar dessa förfaranden andra fy- sikaliska egenskaper hos papperet, omfattande dess styrka, densitet och tryckbarhet.

Detta är anledningen till varför det har varit svårt att åstadkomma en ren medelböj- styvhet inom området 1-11 uNvmz/m utan att påverka papperets kvalitet.

Alternativt har uppfinnarna funnit ett sätt att åstadkomma en ren medelböjstyvhet inom området l-ll uNOmZ/m utan att påverka papperets kvalitet allt för mycket, ge- nom att fastlägga papperets pH-värde till mellan 5 och 9,5 - eller företrädesvis mel- lan 6,5 och 9,5 - med användning av pH-provningsförfarandet för papper baserat på kallextraktion enligt definition i JIS P8l33.

Papperet för tidningar vilket åstadkommes genom föreliggande uppfinning fram- ställes genom blandning av kraftmassa, slipmassa, termomekanisk massa, kemiter- momekanisk massa och avfargad massa inom godtyckliga förhållanden och form- 10 15 20 25 30 524 600 7 ning av det blandade materialet till ark eller bana med en ytvikt på 35-45 g/mz. Be- träffande avfärgad massa hjälper ett ökat blandningsförhållande till att sänka den rena medelböjstyvheten. Förhållandet mellan avfärgad massa och totala mängden massakomponenter bör företrädesvis vara 50 vikt-% eller mer. Mjukningsmedel kan tillsättas för reglering av den rena medelböjstyvheten till inom området mellan l och ll pNømz/m.

Papperet för tidningar vilket åstadkommes genom föreliggande uppfinning fram- ställes med användning av en allmänt känd pappersmaskin, såsom en planvirama- skin eller en dubbelviramaskin av typen "on-top", "hybrid" eller "gapped former".

Massamatning-viraförhållandet bör inställas på lämpligt sätt inom området från 90 till 110%. En inställning mellan 97 och 103% föredras normalt.

Det papper för tidningar som åstadkommes genom föreliggande uppfinning inne- håller fyllmedel omfattande kalciumkarbonat och åtminstone ett material valt från gruppen lera, kaolin, vitt kol ("white carbon"), titanoxid och syntetiskt harts (vinyl- kloridharts, polystyrenharts eller karbainid-forrnaldehydharts). Såsom medel att in- ställa papperets pH-värde inom området 6,5-9,5, varvid man använder det ovan nämnda pH-provningsförfarandet för papper baserat på kallextraktion enligt defini- tion i JIS P8133, rekommenderas användning av kalciumkarbonat såsom fyllmedel.

Inblandningsförhållandet för fyllmedel bör lämpligen vara mellan 2 och 12 vikt-%, beräknat som askhalt, eller speciellt mellan 4 och 10 vikt-%. Normal minskar tillsat- sen av fyllmedel den rena medelböj styvheten. Om emellertid fyllmedelhalten är läg- re än 2 vikt-%, beräknat som askhalt, kommer dess inverkan på den rena medelböj- styvheten att vara minimal. Om å andra sidan det tillsatta fyllmedlets askhalt över- stiger 12 vikt-%, kommer en större mängd pulverpartiklar att alstras under tryck- ning.

Papperet för tidning som erhålles genom föreliggande uppfinning kan beläggas med ytbehandlingsmedel, såsom stärkelse, omfattande oxiderad stärkelse, förestrad stär- 10 15 20 25 524 600 s kelse, íöretrad stärkelse och katjoniserad stärkelse, polyakrylamid och polyvinylal- kohol, inom ett område som ej påverkar den rena medelböjstyvheten.

Dessutom är det möjligt att anbringa ytlimningsmedel, såsom styren/ akrylatsampo- lymer, styren(met)akrylatsampolymer (uttrycket "(met)akrylat" avser häri "akrylat och/eller metakrylat"), styren/(met)akrylat/(met)akrylatestersampolymer, styren/ maleatsampolymer, styren/maleathalvestersampolymer, styren/maleatester- sampolymer, eten/akrylatsampolymer, isobuten/akrylatsampolymer, n-buten/ (meßakrylat/(met)akrylatestersampolymer, propen/maleatsarnpolymer och eten/maleatsampolymer.

Om så är nödvändigt kan vidare papperet enligt föreliggande uppfinning avsett för tidningar innehålla: limningsmedel, såsom hartslimningsmedel, harts- emulsionslimningsmedel, alkylketendirner och alkenylbämstensyraanhydrid; pap- persarmeringsmedel, såsom högpolymer av polyakrylamid, högpolymer av polyvi- nylalkohol, katjoniserad stärkelse, karbamid/fonnaldehydharts och melamin/ formaldehydharts; medel som ökar freeness eller underlättar retentionen, såsom akrylamid/aininometylakrylamidsampolymersalt, katjoniserad stärkelse, polyetyle- nimin, polyetylenoxid och akrylamid/natriumakrylatsampolymer; eller tillsatsmedel såsom aluminiumsulfat, medel som gör papperet vattentätt, UV-skyddsmedel och blekningsskyddande medel.

De fysikaliska egenskapema för papperet avsett för tidningar enligt föreliggande uppfinning måste möjliggöra tryckning genom en rotationspress för offsetbana. Det bör vara tillräckligt om dragstyrkan, rivstyrkan, töjningen och andra fysikaliska egenskaper hos papperet motsvarar de hos normala papper som användes för tid- ningstryck. 10 15 20 25 524 600 9 Exempel Det följ ande är en detaljerad förklaring av föreliggande uppfinning med hänvisning till exempel. Emellertid är uppfinningen ej begränsad till de givna exemplen.

De mät/provningsfcirfaranden och bedömningsförfaranden som användes i exemp- len specificeras nedan: (1) Ren medelböjstyvhet: Ett provstycke med en längd på 100 mm och en bredd på 100 mm skars till från ett prov som utsatts för fiiktkonditionering vid 23°C, 50% RH. En böjkrafi anbringades i tvärriktningen på provstycket med användning av en provanordning för ren böjstyvhet (J TC-l, från Nihon Seiki Seisakusho) vid en de- formationshastighet på 0,5 cm'l/sek. Krökning och vridmoment uppmättes därefter och lutningen på den erhållna kurvan över böjmoment-krökning användes för be- räkning av den rena medelböj styvheten. Ren medelböjstyvhet mättes även för ett provstycke utsatt för fuktkonditionering vid 20°C, 65% RH. (2) Styvhet enligt Clark: Mättes i papperets tvärriktning, i enlighet med JIS P84l7: 1967, efter fuktkonditionering vid 23 °C, 50% RH. (3) Friktionskioefflcient: JIS P8147: 1994 följdes. (4) pH: JIS P8133: 1998 följdes. (5) Askhalt: Mättes vid 575°C, i enlighet med ISO 2144-1987 (JIS P8128). (6) Bedömning av forrrmingsstopp: Provema trycktes med en rotationspress för off- setbana från Mitsubishi Heavy Industries vid en tryckningshastighet på 120 000 ko- 10 15 20 25 524 600 10 pior per timme och vikningssektionen observerades for uppträdande av fonnnings- stopp.

Exempel 1 Papper avsett for tidningar med en ytvikt på 45 g/mz framställdes genom blandning av 6 delar kraítmassa från barrved, 10 delar slipmassa, 16 delar tennomekanisk massa och 68 delar avfärgad returpappersmassa, varvid som fyllmedel användes en blandning av kalciumkarbonat och vitt kol upp till 6% i askhalt, och därefter form- ning av de blandade materialen till pappersark eller -bana med användning av en pappersmaskin av dubbelviratyp vid ett massamatning-virafórhållande på 103%.

Den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficienten, pH- värdet och askhalten mättes för den erhållna pappersrullen och även formningsstopp uppskattades. Resultaten visas i Tabell 1.

Exempel 2 Tidningspapper med en ytvikt på 45 g/mz framställdes genom blandning av 5 delar kraftmassa av barrved, 12 delar slipmassa, 13 delar termomekanisk massa och 70 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats såsom fyllmedel av en blandning av kalci- umkarbonat och vitt kol upp till 6% i askhalt och fomming av det blandade materi- alet till pappersark eller -bana med användning av en dubbelviramaskin vid ett mas- samatning-virafórhâllande på 100%.

Man mätte den rena medelböjstyvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en uppskattning av formningsstopp. Resultaten visas i Tabell 1. 10 15 20 25 30 524 600 ll Exempel 3 Papper avsett för tidningar med en ytvikt på 44 g/mz framställdes genom blandning av 5 delar kraftmassa av barrved, 12 delar slipmassa, 13 delar tennomekanisk massa och 70 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats av ett fyllmedel bestående av en blandning av kalciumkarbonat och vitt kol till 6% i askhalt och fomming av det blandade materialet till pappersark eller -bana med hjälp av en dubbelviramaskin vid ett massamatning-viraförhållande på 100%.

Man mätte den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en be- dömning av formningsstopp. Resultaten visas i Tabell 1.

Jämförande Exempel l Papper avsett för tidningar med en ytvikt på 46 g/mz framställdes genom blandning av 10 delar kraftmassa av barrved, 13 delar slipmassa, 17 delar tennomekanisk mas- sa och 60 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats av kaolin till 6% i askhalt såsom fyllmedel och formning av det blandade materialet till pappersark med användning av en dubbelviramaskin vid ett massamatning-viraförhållande på 101%.

Man mätte den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en uppskattning av fominingsstopp. Resultaten visas i Tabell 1.

Jämförande Exempel 2 Papper avsett för tidningar och med en ytvikt på 46 g/mz framställdes genom bland- ning av 10 delar krafimassa av barrved, 13 delar slipmassa, 17 delar tennomekanisk massa och 60 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats av kaolin till 6% i askhalt 10 15 20 25 30 524 600 12 såsom fyllmedel och formning av det blandade materialet till pappersark med an- vändning av en dubbelviramaskin vid ett massamatning-viraförhållande på 100%.

Man mätte den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en be- dömning av forrnningsstopp. Resultatet visas i Tabell 1.

Jämförande Exempel 3 Papper avsett för tidningar och med en ytvikt på 45 g/mz framställdes genom bland- ning av 10 delar kraflmassa av barrved, 13 delar slipmassa, 17 delar termomekanisk massa och 60 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats av kaolin till 6% i askhalt såsom fyllmedel och formning av det blandade materialet till pappersark med an- vändning av en dubbelviramaskin vid ett massamatning-viraförhållande på 100%.

Man mätte den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en be- dömning av fornmingsstopp. Resultaten visas i Tabell 1.

Jämförande Exempel 4 Papper avsett för tidningar och med en ytvikt på 44 g/mz framställdes genom bland- ning av 6 delar krafimassa av barrved, 10 delar slipmassa, 16 delar termomekanisk massa och 68 delar avfärgad returpappersmassa, tillsats av kaolin till 6% i askhalt såsom fyllmedel och formning av det blandade materialet till pappersark med an- vändning av en dubbelviramaskin vid ett massamatning-viraförhållande på 100%.

Man mätte den rena medelböj styvheten, styvheten enligt Clark, friktionskoefficien- ten, pH-värdet och askhalten för den erhållna pappersrullen och utförde även en be- dömning av formningsstopp. Resultaten visas i Tabell 1. 524 600 13 .lumëoxm samba... ...m .ä 2... ä... : ...z n: ëâåä. m .omëoxm .šæbgmb ...m w... S... 3.... ... E. w... ëâëš.

N .umäoxm ëwwbä: 3 3 ä.. mn.. : n... n: ëâëš. :omëoxm ...vägas m... 3 2... R... ... a... Q: ëääš. m. ...šäaa N... ...Q ä.. S... ... É N... ...aasfi F .Émsmaa m... m.. ä... ä... m É .å Näeëm F ßawbmm: N.. ...Q ä... an.. N. .ä a... :æëefi .å .mm .xëdëæ .mm :âdomw .Eoä :å I.. xmucßcæn- xmuåm So . RE... QENE. 21 v AEàEøZÉ -mwssëom ...V4 ...su .was .ååw 25%.. ...šbawß .bomoüwoøxmfiømwxdum -_0005 cum àofluë COM . :onmfw 10 15 20 25 30 524 600 14 Utvärdering av resultat Såsom visas i Tabell 1 erbjuder tidningspapperet erhållet i Exempel 1-3, vars rena medelböjstyvhet i tvärriktningen fastställts till inom ett område från 1 till 11 uNOmZ/m efter fuktkonditionering vid 23 °C, 50% RH, utmärkta vikningsegen- skaper och rörelseprestanda och förorsakar ej formningsstopp vid tryckning i en faktisk rotationspress för offsetbana vid en tryckningshastighet på 120 000 kopior per timme eller mer.

Man kunde även bekräfta att uppträdandet av formningsstopp ej hade något sam- band med värdena för friktionskoefficienten eller styvheten enligt Clark, ett mätvär- de som allmänt användes vid bedömning av pappers styvhet.

Ansökningens industriella område På konventionellt sätt provades sådana förfaranden som tillämpning av mer kaland- rering, ökning av inblandningsiörhållandet för returpappersmassa och ökning av askhalten i papperet såsom sätt att minska papperets styvhet och att göra det mjuka- re. Emellertid förbättrade dessa förfaranden ej situationen för formningsstopp, utan gav upphov till andra problem genom ökad skrynkling av papper, dåliga rörelsepre- standa och alstring av pulverpartiklar. Tillsats av mjukningsmedel, ett ytaktivt me- del, för ändamålet att minska papperets styvhet och göra det mjukare är en åtgärd som varit svår att tillämpa på tidningspapper eflersom den åstadkommer en märkbar sänkning i papperets styrka och därigenom innebär en risk för avslitning.

Genom föreliggande uppfinning blir det emellertid möjligt att åstadkomma papper avsett för tidningar, vilket papper kan erbjuda utmärkta vikningsegenskaper och minska uppträdandet av forrnningsstopp som ofta uppstår i rotationspressar för off- setbana. Detta baseras på att det visat sig att papperets vikningsegenskaper har ett samband med den rena medelböjstyvheten och att formningsstopp praktiskt taget ej 524 600 15 uppträder om den rena medelböjstyvheten för papper i riktningen vinkelrät mot tryckningsriktningen, d V s tvärriktningen, ligger inom området 1-11 pNømz/m, så- som uppmätt efter fuktkonditionering vid 23 °C, 50% RH.

Claims (4)

10 15 524 600 16 Patentkrav

1. För tidning avsett papper som har en ytvikt på 35-45 g/mz, där papperet som fyll- medel innehåller kalciumkarbonat och åtminstone ett material valt från gruppen be- stående av lera, kaolin, vitt kol, titanoxid och syntetiskt harts, eller där dess rena medelböjstyvhet i tvärriktningen är 1-11 nNømz/m, såsom uppmätes efter fuktkon- ditionering vid 23°C, 50% RH.

2. För tidning avsett papper enligt krav 1, där ett pH-värde är 5-9,5, såsom uppmätes genom den kallextraktionsbaserade pH-provningsmetoden för papper enligt defini- tion i JIS P8133.

3. För tidning avsett papper enligt krav 1 eller 2, där halten returpappersmassa be- räknat på den totala rnassamängden är 50 vikt-% eller mer.

4. För tidning avsett papper enligt något av kraven 1-3, där askhalten är 4-10 vikt- %.