WO2003064165A1 - Verfahren zur herstellung von musterförmig bedrucktem papier - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for the production of pattern-printed paper, in particular of strip-like impregnated with fire-retardant materials cigarette paper, being printed with an aqueous printing solution on a self-supporting paper web.
- aqueous pressure solution a solution of a polymer in water.
- the printing solution may contain organic and inorganic pigments, dyes and salts.
- annular bands surrounding a cigarette are fire retardant, especially when the permeability of the cigarette wrapper in this area is reduced.
- US-A 1 555, 320 from 1923 the proposal is made to form such a band as an integral part of the cigarette paper.
- a corresponding method is known, for example, from EP 0 486 213 B1, where the production of fire-retardant transverse ribs on the wire of a paper machine is disclosed by increased application of pulp or fillers. In this method, the order takes place during a process step in which the paper web is not yet self-supporting and can not be exposed to a free train. The first free train experiences the paper web only after the press section.
- the edge definition is a determining criterion for the quality of the print on paper. Especially when printing from aqueous solutions, it may come in the edge region to float out of the printing solution, whereby the boundary between printed and. blurred unprinted area. In order to prevent bleeding of the printing solution on the paper, coated or coated papers are usually used. Uncoated or uncoated papers result in the use of aqueous printing solutions to blurred contours. Therefore, these papers are often printed from organic solvents such as ethyl acetate or ethanol.
- the printing solution contains water-soluble polymers and the paper before or is heated to over 50 ° C during pressing.
- the rapid evaporation of water from the printed area then prevents the floating of the printing solution in the edge areas, and you get a sharp-edged image even on uncoated, uncoated, absorbent paper.
- the viscosity of the pressure solution can be kept low. Thus, printing speeds of> 70 m / min are possible.
- the preheating of the paper may be achieved by contact heating, such as a cylinder, or by radiant heating, e.g. an infrared radiator, or by other electromagnetic waves, such. Microwaves, done.
- both gravure, digital (ink-jet) or screen printing can be used in conventional, the prior art forms.
- a preferred form is rotary screen printing.
- uncoated, uncoated paper of pulp and inorganic filler with a basis weight of 25 g / m 2 and a suction height of 9 mm / 10 min is with a aqueous solution of methyl cellulose (cloud point at 70 ° C) and Solophenyl blue GL printed by gravure printing.
- the viscosity of the pressure solution is 90 mPa s.
- the design of the printing cylinder has strips parallel to the axis of rotation.
- the printing speed is 150 m / min.
- the paper is preheated by means of a heatable cylinder in front of the printing unit to different temperatures.
- An uncoated, uncoated paper with a basis weight of 32 g / m 2 and a suction height of 12 mm / 10 min is printed by rotary screen printing with a solution of 15% polyvinyl alcohol and Solophenyl blue GL.
- the viscosity of the pressure solution is 18 mPa s.
- the template has bands parallel to the axis of rotation with a width of 7 mm and a spacing of 18.6 mm.
- the preheating of the paper takes place by means of a heatable cylinder and an infrared radiator.
- An uncoated, uncoated paper with a basis weight of 38 g / m 2 and a suction height of 14 mm / 10 min is printed by rotary screen printing with a solution of 6% methylhydroxypropylcellulose having a cloud point of about 60 ° C and Solophenyl blue GL.
- the template has bands with a width of 7 mm.
- the preheating of the paper takes place by means of a heatable cylinder and a heatable impression roller.
- the humidity of the paper in front of the printing unit is 40%.
- the illustrated device is a conventional paper machine with headbox 1 and a paper screen 8, through which a mixture of pulp and fillers (dry content less than 1%) is sucked.
- the paper web 9 is dried in a press section 3 to a dry content of about 40%.
- the paper web 9 is solidified so far that it can be self-supporting exposed to a free train.
- a drying section 4 is provided with a series of drying cylinders 7, at the end of which the moisture content is about 2-3%.
- the invention also works with damp before printing from 2 - 40%, especially since the pattern-wise watering the paper web, the water content is greatly increased anyway. If the temperature of the paper is adequate, the printed image will never flow.
- the printing of the web 9 can take place in the region of the dryer section 4a or 4c, one of the heated cylinders 7 forming the printing substrate 4, or in the region 4b, in which case the use of a heated impression roller leads to a further improvement.
- the position 4a is preferred, since stresses caused by the pressure in the paper can be broken down by the full-surface impregnation in the size press 5.
- the temperature of the size press must be adapted to the dissolution behavior of the polymer used. For example, fully hydrolyzed polyvinyl alcohol solves only at temperatures above 90 ° C, accordingly, the size press must be run as cold as possible. For polymers with a poor solution behavior in the heat, the size press is driven hot. Then the increase in the moisture content by impregnation to about 40% no longer causes the printed image to move. After renewed drying, the web 9 is rolled onto the winding roll 6.
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von musterförmig bedrucktem Papier, insbesondere von streifenförmig mit brandhemmenden Materialien getränktem Zigarettenpapier, bei dem mit einer wässrigen Drucklösung auf eine selbsttragende Papierbahn gedruckt wird, wobei die Drucklösung wasserlösliche Polymere enthält und das Papier vor oder während des Druckens auf über 50 DEG C erwärmt wird.
Description
Verfahren zur Herstellung von musterförmig bedrucktem Papier
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von musterförmig bedrucktem Papier, insbesondere von streifenförmig mit brandhemmenden Materialien getränktem Zigarettenpapier, wobei mit einer wässrigen Drucklösung auf eine selbsttragende Papierbahn gedruckt wird.
Unter wässriger Drucklösung ist eine Lösung eines Polymeren in Wasser zu verstehen. Zusätzlich kann die Drucklösung organische und anorganische Pigmente, Farbstoffe und Salze enthalten.
Seit langer Zeit ist es bekannt, daß ringförmige Bänder, welche eine Zigarette umgeben, brandhemmend wirken, insbesondere wenn die Permeabilität der Zigarettenumhüllung in diesem Bereich vermindert ist. Beispielsweise ist in US-A 1 ,555,320 aus dem Jahre 1923 der Vorschlag gemacht, ein solches Band als integralen Teil des Zigarettenpapiers auszubilden. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus EP 0 486 213 B1 bekannt, wo die Herstellung brandhemmender Querrippen auf dem Sieb einer Papiermaschine durch vermehrten Auftrag von Faserbrei bzw. Füllstoffen geoffenbart ist. Bei diesem Verfahren erfolgt der Auftrag während eines Prozeßschrittes, bei welchem die Papierbahn noch nicht selbsttragend ist und noch keinem freien Zug ausgesetzt werden kann. Den ersten freien Zug erfährt die Papierbahn erst nach der Pressenpartie.
Alternativ sind Verfahren der eingangs gekennzeichneten Art bekannt geworden, beispielsweise aus US-A 1,996,002. Hier besteht nun das Problem, daß die Streifen schwer mit hinreichender Randschärfe gedruckt werden können. Für die Qualität des Drucks auf Papier ist die Randschärfe ein bestimmendes Kriterium. Besonders beim Druck aus wäßrigen Lösungen kann es im Randbereich zum Ausschwimmen der Drucklösung kommen, wodurch die Grenze zwischen bedrucktem und. unbedrucktem Bereich verschwimmt. Um ein Verlaufen der Drucklösung am Papier zu verhindern, werden üblicherweise gestrichene bzw. beschichtete Papiere verwendet. Ungestrichene bzw. unbeschichtete Papiere führen bei der Verwendung von wäßrigen Drucklösungen zu unscharfen Konturen. Daher werden diese Papiere häufig aus organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Ethylacetat oder Ethanol, bedruckt. Diese Lösungsmittel müssen abgesaugt und entsorgt bzw. aufgereinigt werden. Weiters besteht bei der Verwendung von organischen Lösungsmitteln immer die Gefahr der Entzündung.
Eine Verbesserung der Randschärfe bei dem Druck aus wäßrigen Lösungen kann auch durch die Erhöhung der Viskosität der Drucklösung erfolgen. Ein entsprechender Vorschlag ist aus der US 4,077,414 bekannt. Hochviskose Drucklösungen werden als Druckpasten bezeichnet. Druckpasten können jedoch im Tiefdruckverfahren nicht eingesetzt werden. Bei Siebdruckverfahren vermindert sich die mögliche Druckgeschwindigkeit mit der Erhöhung der Viskosität der Drucklösung stark.
Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise Zigarettenpapier, ist ein gutes Saugvermögen des Papiers notwendig. Daher können diese Papiere nicht gestrichen bzw. beschichtet werden. Je höher das Saugvermögen des Papiers, desto höher ist jedoch das Ausschwimmen der Druckfarbe und desto geringer ist die Randschärfe des Druckbildes. Ein Maß für das Saugverhalten ist die Saughöhe in mm/10 min nach DIN 53106:1981.
Um insbesondere ungestrichene, unbeschichtete, saugfähige Papiere auch mit hoher Druckgeschwindigkeit (z.B. >70 m/min, insbesondere 100 - 300 m/min) mit zugleich hoher Randschärfe zu bedrucken, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Drucklösung wasserlösliche Polymere enthält und das Papier vor oder während des Drückens auf über 50°C erwärmt wird.
Das rasche Verdampfen des Wassers aus der bedruckten Fläche verhindert dann das Ausschwimmen der Drucklösung in den Randbereichen, und man erhält ein randscharfes Druckbild auch auf ungestrichenem, unbeschichteten, saugfähigen Papier. Die Viskosität der Drucklösung kann gering gehalten werden. Somit sind Druckgeschwindigkeiten von >70 m/min möglich. Das Vorwärmen des Papiers kann durch eine Kontaktheizung, wie z.B. einem Zylinder, oder auch durch eine Strahlungsheizung, wie z.B. einem Infrarotstrahler, oder auch durch andere elektromagnetische Wellen, wie z.B. Mikrowellen, erfolgen.
Als Druckverfahren können sowohl der Tiefdruck-, Digital- (Ink-Jet) oder Siebdruck in üblichen, dem Stand der Technik entsprechenden Formen verwendet werden. Eine bevorzugte Form ist der Rotationssiebdruck.
Beispiele:
Auf ein ungestrichenes, unbeschichtetes Papier aus Zellstoff und anorganischem Füllstoff mit einem Basisgewicht von 25 g/m2 und einer Saughöhe von 9 mm/10 min wird mit einer
wäßrigen Lösung von Methylcellulose (Trübungspunkt bei 70°C) und Solophenyl blau GL mittels Tiefdruck bedruckt. Die Viskosität der Drucklösung beträgt 90 mPa s. Das Design des Druckzylinders weist Streifen parallel zur Rotationsachse auf. Die Druckgeschwindigkeit beträgt 150 m/min. Das Papier wird mittels eines heizbaren Zylinders vor dem Druckwerk auf verschiedene Temperaturen vorgewärmt.
Ein ungestrichenes, unbeschichtetes Papier mit einem Basisgewicht von 32 g/m2 und einer Saughöhe von 12 mm/10 min wird mittels Rotationssiebdruck mit einer Lösung von 15 % Polyvinylalkohol und Solophenyl blau GL bedruckt. Die Viskosität der Drucklösung beträgt 18 mPa s. Die Schablone weist Bänder parallel zur Rotationsachse mit einer Breite von 7 mm und einem Abstand von 18,6 mm auf. Die Vorwärmung des Papiers erfolgt mittels eines heizbaren Zylinders und einem Infrarotstrahler.
Ein ungestrichenes, unbeschichtetes Papier mit einem Basisgewicht von 38 g/m2 und einer Saughöhe von 14 mm/10 min wird mittels Rotationssiebdruck mit einer Lösung von 6 % Methylhydroxypropylcellulose mit einem Trübungspunkt von ca. 60°C und Solophenyl blau GL bedruckt. Die Schablone weist Bänder mit einer Breite von 7 mm auf. Die Vorwärmung des Papiers erfolgt mittels eines heizbaren Zylinders und eines heizbaren Presseurs. Die Feuchte des Papiers vor dem Druckwerk beträgt 40 %.
Anschließend wird anhand der Zeichnung eine Einrichtung dargestellt, auf welcher die Erfindung bevorzugt durchgeführt werden kann.
Bei der dargestellten Einrichtung handelt es sich um eine konventionelle Papiermaschine mit Stoffauflauf 1 und einem Papiersieb 8, durch welche eine Mischung aus Faserbrei und Füllstoffen (Trockengehalt unter 1 %) abgesaugt wird. Nach dem Verlassen der Siebpartie 2 wird die Papierbahn 9 in einer Pressenpartie 3 auf einen Trockengehalt von etwa 40 % getrocknet. Nach der Pressenpartie ist die Papierbahn 9 soweit verfestigt, daß sie selbsttragend einem freien Zug ausgesetzt werden kann. Anschließend ist eine Trockenpartie 4 mit einer Reihe von Trockenzylindern 7 vorgesehen, an deren Ende der Feuchtigkeitsgehalt etwa 2 - 3 % beträgt. Die Erfindung funktioniert auch bei Feuchten vor dem Bedrucken von 2 - 40 %, zumal beim mustermäßigen Tränken der Papierbahn der Wassergehalt ohnedies stark erhöht wird. Bei hinreichender Temperatur des Papiers kommt es auf keinen Fall zu einem Zerfließen des Druckbildes. Das Bedrucken der Bahn 9 kann im Bereich der Trockenpartie 4a oder 4c erfolgen, wobei einer der geheizten Zylinder 7 die Druckunterlage 4 bildet, beziehungsweise im Bereich 4b, wobei hier die Verwendung eines geheizten Presseurs zu einer weiteren Verbesserung führt.
Bevorzugt ist die Position 4a, da durch die ganzflächige Tränkung in der Leimpresse 5 durch den Druck verursachte Spannungen im Papier abgebaut werden können. Die Temperatur der Leimpresse muß dem Löseverhalten des eingesetzten Polymers angepaßt werden. Beispielsweise löst sich vollhydrolysierter Polyvinylalkohohl erst bei Temperaturen von über 90°C, dementsprechend muß die Leimpresse möglichst kalt gefahren werden. Bei Polymeren mit einem schlechten Lösungsverhalten in der Hitze wird die Leimpresse heiß gefahren. Dann bringt die durch die Tränkung erfolgte Erhöhung des Feuchtegehalts auf etwa 40 % das Druckbild nicht mehr in Bewegung. Nach neuerlichem Trocknen wird die Bahn 9 auf die Wickelrolle 6 aufgerollt.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von musterförmig bedrucktem Papier, insbesondere von streifenförmig mit brandhemmenden Materialien getränktem Zigarettenpapier, wobei mit einer wäßrigen Drucklösung auf eine selbsttragende Papierbahn gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklösung wasserlösliche Polymere enthält und das Papier vor oder während des Drückens auf über 50°C erwärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Polymere aus einer oder mehreren der nachfolgend angeführten Klassen der Polyvinylalkohole, Polysaccharide, modifizierten Polysacchariden oder teilhydrolysierten Polyvinylacetaten stammen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur höher ist als jener Wert, bei dem die Polymere aus Wasser ausfallen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier vor oder während des Drückens auf 70 - 90°C erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklösung eine Viskosität von maximal 4000 mPas bei 20°C aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier ein Basisgewicht von 15 - 40 g/m2 hat.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedruckende Papier eine Saughöhe von 6 - 15 mm/10 min, bevorzugt eine Saughöhe von 8 - 13 mm/10 min, aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedrucken des Papiers erfolgt, nachdem dieses das Papiersieb und den Pressenteil einer Papiermaschine verlassen hat, jedoch vor die Papierbahn aufgerollt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn bedruckt wird, wobei als Unterlage ein walzenförmiger Kontakttrockner der Papierbahn dient.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn im Anschluß an das Bedrucken ganzflächig mit einer wäßrigen Lösung getränkt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung Brandförderer enthält.
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