WO1993022500A1

WO1993022500A1 - Druckträger

Info

Publication number: WO1993022500A1
Application number: PCT/EP1993/000540
Authority: WO
Inventors: Werner Bergmann; Paul-Heinz DÄHLING
Original assignee: Stora Feldmühle Ag
Priority date: 1992-04-25
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1993-11-11
Also published as: FI944965A0; JPH07505927A; ES2108865T3; DE59307346D1; CA2118112A1; EP0637352A1; DE4213746A1; ATE158037T1; EP0637352B1; FI114325B; FI944965A; DE4213746C2; US5439558A

Abstract

Bei einem Druckträger wird die Bedruckbarkeit durch Stärkekörnchen, die zusammen mit mineralischen Pigmenten und Bindemittel in dem den Druckträger bedeckenden Strich vorliegen, verbessert.

Description

Druckträger

Die vorliegende Erfindung betrifft Druckträger, insbesondere aus Papier, die einen ein- oder beidseitigen Strich aufweisen, der als

Streichpigment neben mineralischem Pigment

unverkleisterte Stärkekörnchen sowie Bindemittel enthält.

Ein Druckträger der vorstehend bezeichneten Art ist in der DE-A-38 41 199 beschrieben. Es handelt sich dabei um ein mattgestrichenes Druckpapier für den Offset- oder Tiefdruck, das lt. den Beispielen jener Schrift einen Glanz nach Lehmann im Bereich von 15 bis 38 % - gemessen mit einem Winkel von 75 ^o - aufweist. Der Anteil der unverkleisterten Stärkekörnchen liegt bei dem bekannten Druckpapier im Bereich von 10 bis 65 Gew.%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Striches. Neben den Stärkekörnchen liegt als mineralisches Pigment noch Kalziumkarbonat, vorzugsweise in einer Menge von 25 bis 70 Gew.%, bezogen auf den

Feststoffgehalt des Striches, vor. Aus diesen Angaben läßt sich unter Zugrundelegung eines Bindemittelanteils von 5 Gew.% zwar ein Anteil sonstiger mineralischer Pigmente - außer

Kalziumkarbonat - von 63 Gew.%, bezogen auf

Gesamtstreichpigment, errechnen, jedoch wird ausdrücklich ein max. Anteil sonstiger Pigmente, wie z. B. von Streichkaolin, von nicht mehr als 15 Gew.%, bezogen auf den Feststoffgehalt des

Striches, für zweckmäßig gehalten.

Unverkleisterte Stärkekörnchen wurden auch bereits in der DE-A-25 01 684 für die Hersteilung einer prägefähigen, bedruck- und abwaschbaren Rohtapete in Vorschlag gebracht. Gemäß diesem Vorschlag werden 10 bis 100 Gew.% des Gesamtpigmentanteils in Form von unverkleisterter Stärke zugesetzt, so daß entsprechend der engeren Lehre auf das

Vorliegen anorganischer Pigmente auch verzichtet werden kann. Zur Erzielung einer ausreichenden Abwaschbarkeit liegt der Bindemittelanteil bei 15 bis 100 Gew.%, vorzugsweise bei 50 bis 60 Gew.%, bezogen auf das Gesamtpigment, wobei als

zuzusetzendes mineralisches Pigment Calciumsilikat vorgeschlagen wird.

Die DE-B-12 21 893 beschreibt die Herstellung eines gestrichenen Druckpapieres, wobei Stärke durch mechanisches Behandeln in einem Kollergang teilweise kaltlöslich gemacht wird, so daß sie bei der im Anschluß an den Streichvorgang erfolgenden Trocknung durch das verdampfende Wasser der

Streichmasse doch noch gelöst wird und in gelöster bzw. verkleisterter Form in an sich bekannter Weise als Bindemittel zur Fixierung der Pigmente wie Kreide beiträgt. Den hergestellten Papieren wird zwar ein hoher Galnz bescheinigt, jedoch ist dieser ältere Vorschlag nicht geeignet, die an moderne Druckpapiere gerichteten Forderungen vollständig zu erfüllen.

Die DE-A-26 05 575 betrifft ein beschichtetes Papier, insbesondere Banknoten- und

Sicherheitsdokumentenpapier, dessen Oberfläche mit einer Mischung aus einem Latex und als Füllstoff ungelatinierten Stärkekörnchen behandelt ist. Als sonstige Zusatzstoffe werden die üblichen

Dispersionsmittel, natürliche Bindemittel und die üblichen Füllstoffe genannt, wobei eine

Mengenangabe jedoch fehlt. Die unverkleisterte Stärke wird im Bereich von 0,25 bis 25 Gew.-Teilen pro 1 Gew.-Teil der aus dem Latex bestehenden flexiblen Polymeren zugegeben. Das hergestellte Papier weist ein mattes Aussehen auf und soll nicht übermässig kalandert werden, um die

Handhabbarkeit des Papiers, wie Bedruckbarkeit, Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Durchnässung und Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes nicht zu beeinträchtigen.

Aus den vorstehend diskutierten Druckschriften läßt sich entnehmen, daß ungelatinierte

Stärkekörnchen bisher für die Herstellung von Spezialpapieren, wie Banknotenpapier, Prägetapeten und für mattes Druckpapier in Erwägung gezogen wurden. Für das wesentlich bedeutendere Gebiet der normal glänzenden Druckpapiere, wie sie z. B. als Druckträger für illustrierte Zeitschriften,

Versandhauskataloge, Werbebroschüren u. ä.

eingesetzt werden, wobei diese Druckträger zumeist beidseitig gestrichen sind, wurden ungelatinierte Stärkekörnchen als Zusatz für den die Druckfarbe aufnehmenden Strich bisher jedoch noch nicht in Erwägung gezogen. Bei diesen Druckträgern,

insbesondere bei den leichtgewichtigen,

gestrichenen Papieren, sog. LWC-Papiere, besteht jedoch das dringende Bedürfnis nach einer

Verbesserung der Bedruckbarkeit, insbesondere auch deswegen, weil aus Kostengründen bei diesen

Papieren sowohl eine ständige Absenkung des

Flächengewichtes für das Rohpapier als auch für das aufzubringende Strichgewicht angestrebt werden muß. Es soll also mit wenig Papiergewicht eine möglichst große bedruckbare Fläche zur Verfügung gestellt werden. Da bekannterweise der Ausfall des Druckbildes, insbesondere bei einem nach dem

Tiefdruckverfahren zu bedruckenden Papier, in erheblicher Weise von der Oberfläche des Papieres, bei einem gestrichenen Papier, also von der Glätte und Ebenheit des Striches abhängt, müssen diese Papiere, zumeist unter Einsatz sog. Superkalander, kalandert werden. Trotz sorgfältigster Auswahl der zum Einsatz kommenden Rohstoffkomponenten,

insbesondere der Streichereipigmente und

-bindemittel, können jedoch die hohen

Anforderungen, die bei Tiefdruckpapieren an den Druckausfall gesteilt werden, nicht immer erfüllt werden. Insbesondere besteht das Problem, die Anzahl der auftretenden missing-dots weiter zu verringern. Darunter werden unbedruckte

Fehlstellen verstanden, die infolge geringfügiger Unebenheiten der Papieroberfläche dadurch

entstehen, daß die zu bedruckende Bahn nicht genau an der Tiefdruckform anliegt, so daß die in den Näpfchen der Tiefdruckform sich befindende

Druckfarbe nicht aus den Näpfchen herausgesaugt wird und sich infolge des Fehlens von Druckfarbe Fehlstellen im Druckbild bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gestrichenes Papier zur Verfügung zu stellen, insbesondere zur Verwendung nach dem Tiefdruckverfahren, bei dem die Bedruckbarkeit dadurch verbessert ist, daß mit dem aufgebrachten Strich die Oberfläche des ungestrichenen

Druckträgers, also z. B. eines Streichrohpapiers, besser abgedeckt wird und bei dem die Anzahl der auftretenden "missing-dots" merklich verringert ist.

Es wurde nun gefunden, daß die Lösung der

anstehenden Aufgabe bei Druckträgern entsprechend den Gattungsbegriffen der Patentansprüche 1 und 4 dadurch gelingt, daß dem Strich unverkleisterte Stärkekörnchen als Streichpigment zusätzlich zu den mineralischen Anteilen des Streichpigmentes zugefügt sind. Es war dazu erforderlich, die Zugabemenge der Stärkekörnchen auf die Art und Menge der im Strich vorliegenden mineralischen Pigmente abzustimmen. Da als bestimmende mineralische Pigmentkomponente auch Kaolin zu berücksichtigen war, konnte die gemäß der DE-A-38 41 199 gegebene Lehre mit einer Beschränkung auf max. 15 Gew.% Streichkaolin, bezogen auf den

Feststoffgehalt des Striches, hier keinen

Anhaltspunkt geben. Sofern als

Streichpigmentkomponente Kaolin in einer Menge von mindestens 60 Gew.% - bezogen auf

Gesamtstreichpigmentanteil - zum Einsatz kommt, können bis zu 25 Gew.% Stärkekörnchen eingesetzt werden. Die Menge der dem Strich zugefügten

Stärkekörnchen reduziert sich dagegen auf die unterhalb der gemäß der DE-Ä-38 41 199

vorgeschlagenen Zugabemenge, wenn die mineralische Strichpigmentkomponente Calciumcarbonat in einer Menge von 40 bis 65 Gew.% ist, wobei der Rest des mineralischen Streichpigmentes sich aus Kaolin, Titandioxid, Talkum oder Satinweiß zusammensetzt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sieht die

Erfindung daher bei einem insbesondere aus Papier bestehenden Druckträger, der einen ein- oder beidseitigen Strich aufweist, in dem als

Streichpigment unverkleisterte Stärkekörnchen und Kaolin und ggf. eines oder mehrere weitere

mineralische Pigmente sowie Bindemittel enthalten sind, vor, daß

- die Stärkekörnchen in einer Menge von 2 bis 25 Gew.% - bezogen auf das gesamte Streichpgiment - vorliegen,

- der Bindemittelanteil - bezogen auf

Gesamtstreichpigment - < 12 Gew.% -, gerechnet als Trockengewichtsteile, ist,

- der Glanz des Striches, gemessen nach Lehmann, bei einem Winkel von 75 ° nach dem Kalandern

> 40 % ist,

- das mineralische Streichpigment zu mindestens 60 Gew.% aus Kaolin besteht und sich die

mineralische Pigmentkomponente und die

Stärkekörnchen zu 100 Gew.% Gesamtstreichpigraent ergänzen.

Vorzugsweise beträgt bei dieser Ausführungsform der Kaolin-Anteil des Streichpigmentes mehr als 90 Gew.%, bezogen auf Gesamtstreichpigment. Jedoch können bis zu 25 Gew.% der mineralischen

Streichpigmentkomponente - bezogen auf

Gesamtstreichpigment - aus Calciumcarbonat,

Titandioxid, Talkum oder einer Mischung dieser Substanzen bestehen. Der Zugriff zu diesen

Streichpigmenten erfolgt beispielsweise zur

Verbesserung von Weiße und Opazität

(Calciumcarbonat/Titandioxid) oder zur

Verbesserung der Glätte bei Zusatz von Talkum.

Besteht gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die bestimmende Komponente des mineralischen Streichpigmentes nicht aus Kaolin, sondern aus Calciumcarbonat, sieht die Erfindung bei einem insbesondere aus Papier bestehenden Druckträger, der einen ein- oder beidseitigen Strich aufweist, in dem als

Streichpigment unverkleisterte Stärkekörnchen sowie Calciumcarbonat neben einem oder mehreren weiteren mineralischen Pigmenten sowie Bindemittel enthalten sind, vor, daß

- die Stärkekörnchen in einer Menge von 2 bis < 10 Gew.% - bezogen auf das gesamte Streichpigment - vorliegen,

- der Bindemittelanteil - bezogen auf

Gesamtstreichpigment - < 12 Gew.% -, gerechnet als Trockengewichtsteile, ist,

> 40 % ist,

- das mineralische Streichpigment zu 40 bis 65

Gew.% aus Calciumcarbonat besteht und der Rest des mineralischen Streichpigmentes aus Kaolin, Titandioxid, Satinweiß, Talkum oder einer

Mischung dieser Pigmente besteht, wobei sich die mineralischen Pigmentkomponenten und die

Stärkekörnchen zu 100 Gew.% Gesamtpigmentanteil ergänzen.

Eine weitere Ausbildung der vorstehend angegebenen Ausführungsform sieht einen Anteil von 20 bis 50 Gew.% Talkum, bezogen auf

Gesamtstreichpigmentanteil, vor.

Erfindungsgemäß können Stärkekörnchen mit einem mittleren Korndurchmesser von 1 bis 30 um

eingesetzt werden, wobei jedoch der Bereich von 2 bis 9 um besonders bevorzugt ist. Um

sicherzustellen, daß eine Verkleisterung der Stärkekörnchen weitestgehend ausgeschlossen ist, werden vorzugsweise chemiscc modifizierte Stärken eingesetzt, z. B. verätherte oder veresterte

Stärken. Es können Stärkekörnchen aus Kartoffel-, Mais-, Weizen-, Roggen-, Reis-, oder Tapiokastärke oder eine Mischung dieser Stärkesorten zum Einsatz kommen. Vorzugsweise liegt die Menge der

Stärkekörnchen - bezogen auf

Gesamtstreichpigmentanteil - auch im Fall, daß die wesentliche Komponente des mineralischen

Streichpigmentanteiles aus Kaolin besteht, bei weniger als 10 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 7 Gew.%. Bei Mengen von weniger als 2 Gew.% tritt eine spürbare Verbesserung der

Bedruckbarkeit nicht ein.

Wenngleich die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Druckträger beschränkt ist und

beispielsweise auch auf dem Kartongebiet

angewendet werden kann, kommt ihr doch eine besondere Bedeutung für das Gebiet der

leichtgewichtigen Papiere, sogenannte LWC-Papiere, zu. Es muß dabei als überraschend angesehen werden, daß bei den hier üblichen geringen

Strichauftragsgewichten sowohl bei Kaolin als auch bei Calciumcarbonat als Hauptkomponenten des mineralischen Pigmentanteils durch den Zusatz geringer Mengen unverkleisterter Stärkekörnchen erhebliche Verbesserungen der Bedruckbarkeit erzielt werden können. Vorzugsweise sieht die Erfindung bei einem unter Verwendung eines

Streichrohpapiers von 30 bis 60 g/m²

hergestellten Druckträger einen beidseitigen

Strich mit einer Flächenmasse von 4 bis 12 g/m² und Seite vor. Bei einer ganz besonders

bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Druckträger aus einem Streichrohpapier mit einer Flächenmasse von 34 bis 40 g/m² und der die Stärkekörnchen enthaltende Strich ist in einer Menge von 6 bis 8 g/m² und Seite aufgebracht.

Gemäß einer besonders bevorzugten und für den Einsatz als Tiefdruckpapier vorgesehenen

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckträgers liegt der Bindemittelanteil dabei im Bereich von 4 bis 7 Gew.%.

Als Bindemittel kommen bei der vorliegenden

Erfindung die üblichen Kunststoffdispersionen und Latices zum Einsatz, wobei jedoch eine geringe Menge natürlicher Bindemittel, z. B. eine

Stärkelösung mit verwendet werden kann.

Während bei LWC-Papieren lediglich ein Strich je Seite aufgetragen wird, kann bei der Herstellung anderer Druckträger zusätzlich zu dem die

Stärkekörnchen enthaltenden und die Druckfarbe aufnehmenden Strich noch ein sogenannter Vorstrich aufgebracht werden. Von der Erfindung werden auch solche Druckträger umfaßt, die einen Vorstrich aufweisen.

Die Vorteile der Erfindung sind deutlich erkennbar bei visueller Betrachtung eines im Tiefdruck bedruckten Druckträgers nach der vorliegenden Erfindung. Bei Vergleichsversuchen zwischen einem Standard-LWC-Papier - nachfolgendes

Vergleichsbeispiel 2 -, hergestellt aus einem Streichrohpapier von 46 g/m² und beidseitig mit einem Strich von je 10 g/m² versehen, wobei der Streichpigmentanteil zu 80 Gew.% aus Kaolin, 10 Gew.% Calciumcarbonat und je 5 Gew.% Talkum und Titandioxid bestand und bei einem eben solchen Papier, bei dem 9 Gew.% des Kaolins durch

Stärkekörnchen ersetzt waren - Beispiel 2 -, zeigte das Druckbild des nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Papiers eine deutlich verbesserte "Ruhe" des Ausdrucks, insbesondere in den Halbtonflächen. Der bei visueller Betrachtung erhaltene Eindruck bestätigt sich durch die

Ergebnisse, die mit den nachfolgend angegebenen Untersuchungen nach dem Heliotestverfahren und Kajaani-Formationstest an den unbedruckten

Papieren erhalten wurden.

Zum Heliotestverfahren wird nachfolgend eine kurze Beschreibung gegeben:

Eine Tiefdruckform, gefüllt mit Druckfarbe, deren Rasterflache eine zunehmende Näpfchentiefe

aufweist, wird mit konstantem Andruck über einen Probestreifen abgerollt. Die Strecke auf dem

Probestreifen bis zum Erreichen von 20 "missing- dots", beginnend beim dunkleren Ende (tiefe

Näpfchen) des Probestreifens, wird in mm

angegeben. Werden auf der Gesamtlänge des

Streifens von 110 mm keine 20 missing-dots erreicht, so wird die Anzahl missing-dots auf 110 mm angegeben. Der Formationstest wurde mit dem Kajaani Formation Analyzer der Firma Kajaani

Electronics Ltd. durchgeführt.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung:

Vergleichsbeispiel 1:

Ein Streichrohpapier mit einer Flächenmasse von 46 g/m² wurde mit einem Strich von je 10 g/m² und Seite versehen. Der Strich enthielt - bezogen auf Streichpigment - 5 Gew.% eines handelsüblichen Tiefdruckbindemittels auf Acrylsäureesterbasis. Das Streichpigment bestand zu 60 Gew.% aus

Calciumcarbonat und zu 40 Gew.% aus Talkum. Nach der Trocknung des Striches wurde das Papier superkalandert.

Vergleichsbeispiel 2:

Es wurde ein Strich aufgetragen, dessen

Pigmentanteil zu 80 Gew.% aus Kaolin, 10 Gew.% Calciumcarbonat und je 5 Gew.% Talkum und

Titandioxid bestand. Im übrigen entspricht dieses Beispiel dem Vergleichsbeispiel 1.

Beispiel 1:

Der gemäß diesem Beispiel aufgetragene Strich wies die folgende Gesamtpigmentzusammensetzung auf:

55 Gew.% Calciumcarbonat

40 Gew.% Talkum

5 Gew.% Körnchen einer Maisstärke mit einem mittleren Korndurchmesser von 20 um. Im übrigen entspricht dieses Beispiel dem

Vergleichsbeispiel 1.

Beispiel 2:

Entsprechend Vergleichsbeispiel 2 wurde ein

Druckträger hergestellt, wobei 9 Gew.% des Kaolins gegen Stärkekörnchen aus einer fraktionierten Weizenstärke mit einem mittleren Korndurchmesser von 5 um ausgetauscht wurden.

Aus der nachfolgenden Tabelle ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäßen Papiere bei einem ausreichenden Glanz eine geringere Anzahl von missing-dots aufweisen und daß ferner die

Abdeckung der Papieroberfläche durch 9 Gew.%

Stärkekörnchen wesentlich verbessert ist.

Tabelle eingestellter Kalanderdruck Glanz 75 º Formationatest Hcliotcst

(KN/m)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Vergleichsbeispiel 1 190 40 - 28

2 " 52 93,1 65 Deispiel 1 " 50 - 76 " 2 " 45 105,3 90

Claims

Patentansprüche

Druckträger, insbesondere aus Papier,

aufweisend einen ein- oder beidseitigen Strich, der als Streichpigment unverkleisterte

Stärkekörnchen und Kaolin und ggf. eines oder mehrere weitere mineralische Pigmente sowie Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Stärkekörnchen in einer Menge von 2 bis 25 Gew.% - bezogen auf das gesamte

Streichpigment - vorliegen,

- der Bindemittelanteil - bezogen auf

Gesamtstreichpigment - < 12 Gew.% -,

gerechnet als Trockengewichtsteile, ist,

- der Glanz des Striches, gemessen nach

Lehmann, bei einem Winkel von 75 ° nach dem Kalandern > 40 % ist,

- das mineralische Streichpigment zu mindestens 60 Gew.% aus Kaolin besteht und sich die mineralische Pigmentkomponente und die

Stärkekörnchen zu 100 Gew.%

Gesamtsteichpigment ergänzen.

2. Druckträger nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der mineralische Anteil des Streichpigmentes zu mehr als 90 Gew.% aus

Kaolin besteht.

3. Druckträger nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das mineralische

Streichpigment bis zu 25 % Gew.%, bezogen auf Gesamtstreichpigment, aus: Calciumcarbonat, Titandioxid, Talkum oder einer Mischung dieser Substanzen besteht.

4. Druckträger, insbesondere aus Papier,

Stärkekörnchen sowie Calciumcarbonat neben einem oder mehreren weiteren mineralischen Pigmenten sowie Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Stärkekörnchen in einer Menge von 2 bis < 10 Gew.% - bezogen auf das gesamte

Streichpigment - vorliegen,

- der Bindemittelanteil - bezogen auf

Gesamtstreichpigment - < 12 Gew.% -,

gerechnet als Trockengewichtsteile, ist,

- der Glanz des Striches, gemessen nach

Lehmann, bei einem Winkel von 75 ° nach dem Kalandern > 40 % ist,

- das mineralische Streichpigment zu 40 bis 65 Gew.% aus Calciumcarbonat besteht und der Rest des mineralischen Streichpigmentes aus Kaolin, Titandioxid, Satinweiß, Talkum oder einer Mischung dieser Pigmente besteht, wobei sich die mineralischen Pigmentkomponenten und die Stärkekörnchen zu 100 Gew.%

Gesamtpigmentanteil ergänzen.

5. Druckträger nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet, daß 20 bis 50 Gew.% - bezogen auf Gesamtstreichpigmentanteil - aus Talkum bestehen.

6. Druckträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkekörnchen einen mittleren Korndurchmesser von 1 bis 30 pm aufweisen.

7. Druckträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkekörnchen einen mittleren Korndurchmesser im Bereich von 2 bis 9 um aufweisen.

8. Druckträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem

Streichrohpapier mit einer Flächenmasse von 30 bis 60 g/m² besteht und der die

Stärkekörnchen enthaltende Strich eine

Flächenmasse von 4 bis 12 g/m² und Seite aufweist.

9. Druckträger nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, daß er aus einem

Streichrohpapier mit einer Flächenmasse von 34 bis 40 g/m² besteht und der die Stärkekörnchen enthaltende Strich eine Flächenmasse von 6 bis 8 g/m² und Seite aufweist.