DE1936467A1 - Trocknungsaktive Drucktraeger,wie Papier,Karton,Pappe,Folien od.dgl.,mit verbesserter Bedruckbarkeit - Google Patents

Description

PROF. DR. DR. J. REITSTOTTER

DR.-NO. W. BONTE • MÖNCHEN 1S₁ HAVDNSTRASSE J

Samum Vereinigte Papier-Industrie K.G. in Wien (Österreich)

Trocknungsaktive Druckträger, wie Papier, Karton, Pappe, Folien od.dgl., mit verbesserter Bedruckbarkeit

Bei allen Druckvorgängen (Hoch-, Flach- und Tiefdruck) muß die Druckfarbe als Flüssigkeit gleichmäßig auf den Drucküberträger (Platte, Klischee oder Zylinder) aufgetragen und von diesem auf den Druckträger, z.B. Papier, übertragen werden. Nach dem Druckvorgang muß das übertragene Bild in einen festen, gut haftenden und permanenten Film überführt werden. Auch bei der Verwendung gut fließfähiger Druckfarben ist deren möglichst rapider Übergang in die feste Form Vorbedingung für moderne, Schnellaufende Druckvorgange. Bei dieser Verfestigung oder Trocknung laufen eine Reihe von physikalischen und chemischen Vorgängen ab, wobei die letzteren Gegenstand der beschriebenen Erfindung sind.

Der Ablauf der chemischen Trocknung von Druckfarben konnte noch nicht in allen Einzelheiten erklärt werden, im wesentlichen handelt es sich aber um eine oxydative Vernetzung, wie sie bestimmten ungesättigten trocknenden ölen und Harzen eigen ist und wie sie bei der Firnistrocknung in. · der Anetrichteehnik angewendet wird. Die ablaufenden

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Reaktionen werden durch Auswahl verschiedener trocknender und nichttrocknender öle und Harze und durch Zusatz von '"' Katalysatoren (Beschleunigern, Siccatiyen) gelenkt,

Es bedeutet eine Erschwerung, Druckfarbensysteme so zu formulieren, daß einerseits .rasche Aushärtung gewähr leistet ist, anderseits jegliche Reaktion bis zu dem Moment, in welchem die Druckfarbe auf dem Papier ist, : gehemmt wird. Spätestens in dem Zeitpunkt, in"dem die Druckfarbe auf dem Farbwerk der Druckmaschine dem freien ' Zutritt von Sauerstoff ausgesetzt ist, besteht akute Gefahr der beginnenden chemischen Trocknung, Soweit, um dies zu verhindern, Reaktionsbremsen (Inhibitoren) der Druckfarbe einverleibt sind, bedeutet dies eine mögliche Hemmung derVernetzung am Papier«

: -.LJm die Trocknung der auf einen Druckträger übertragenen ■Druckfarbe zu'beschleunigen, ist es, beim heutigen Stand der Technik notwendig, der Druckfarbe Katalysatoren · (Beschleuniger, Siccative) zuzusetzen, welche die oxydative Vernetzung von Druckfarbenkomponenten fördern.

Neben der Einarbeitung solcher Katalysatoren in die Druckfarben ist es auch bekannt, diese in einem kontinuierlichen Film unterzubringen, der eine Deckschichte auf dem Druckträger bildet, '

So beschreibt die USA-Patents ehr.,, 11 Nr, 1,811 .804 die Herstellung von Abziehbildmaterial, dessen Bedruckbarkeit der wasserquellbaren Ablöseschichte dadurch verbessert werden kann, daß über diese Quellschichte ei^:n dünner Schutzlack gelegt wird· Dieser kontinuierliche',

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möglichst porenfr.eie Schutzfilm /wird aus* organischer' Lösung von Nitrozellulose und Siceativen gebildet, * " wobei in dem JPiIm eine geringe Menge von Füllstoffen zur Bildung einer feinen Oberflächenrauhigkeit eingearbeitet wird. " . ;

Weiters offenbart die USA-PätentschriftNr. 3 eine Beschichtung von ungestrichenen Papieren mit einem

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nischen Siceativen, wie z.B. Zinkstearat, Aluminiumstearat, Kupferoleat oder Kobaltsalze, von Harzsäuren, durch den die Druckfafbenverfestigung beschleunigt und die Druckqualität verbessert werden kann. Diese.Patentschrift beschreibt auch, daß größere Mengen mineralischer Füllstoffe, wie z.B. Kaolin, infolge ihrer Unverträglichkeit mit den Katalysatoren die Trocknungsfunktiön des Filmes unterbinden. .

Im Gegensatz hiezu wurde festgestellt, daß sich diese Katalysatoren ohne Desaktivierung in z.B. kaolinhaltigen Streichmassen zur Beschichtung von Druckträgern einarbeiten lassen und beim Druckvorgang zu einer rascheren Trocknung und besseren Verfestigung der Druckfarbenfilme führen.

Ebenso konnte festgestellt werden, daß sich die Katalysatoren in bekannter Weise, der. Papiermasse einverleiben lassen und auf die Papierfaser fixiert werden können.

Grundgedanke der Erfindung ist daher, die bisher in einem gesonderten Deckfilm enthaltenen, die Vernetzung begünstigenden Stoffe unmittelbar der Papier- oder Streichmasse einzuverleiben. Die' die Trooknung fördernden¹ Stoffe müssen gemäß der Erfindung fein dispers¹vorliegen." ι ι ' ι > · _#

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Die Erfindung "betrifft somit Druckträger, wie Papier, Karton, Pappe, Folien od.dgl. mit verbesserter Bedruck- ." barkeit infolge Trocknungsaktivierung, die zumindest an der zu bedruckenden Oberfläche Stoffe aufweisen, welche .die Trocknung der aufgetragenen Druckfarbe begünstigen, wie z.B. metallorganische Siccative, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der die trocknung begünstigende Stoff, eine Komponente eines solchen Stoffes oder eine Kombination solcher Stoffe oder Komponenten in der Papiermasse oder in einem Pigmentstrich in fein disperser Form enthalten ist. ■

Im nachstehenden wir die Erfindung an Hand pigmentgestrichener Druckträger erläutert«

Es ist bekannt, daß die Druckereitechnik bei ihrer derzeitigen Entwicklung zur Herstellung hochwertiger Drucke, zur tonwerttreuen Wiedergabe von Autotypien, wie zum raschen und klaglosen Druckablauf, pigmentgestrichene Papiere, Kartone und auch Folien erfordert.

Dies gründet sich auf die Tatsache, daß die Bausteine der Pigmentstriche, wie z.B. Streichton, gefällte Kreide, Satinweiß usw. eine bis um zwei Zehnerpotenzen kleinere Teilchengröße haben als die Papierfasern und daher mit der Pigmentbeschichtung jene glatte und homogene Oberfläche mit feinporösem Aufbau erreichbar ist j die Vorbedingung für ho cn'wertige Drucke ist.

Bei solchen pigmentgestrichenen Papieren werden - der Verfahrenstechnik der Herstellung gestrichener Papiere Rechnung tragend - die Siccative in Form einer phasenfremden (öligen) Dispersion in die wässrige Pigmentstreichmasse eingearbeitet. Die Trocknungskatälysatören werden mit Hilfe oberflächenaktiver Stoffe in der wässrigen Pigmentstreichmasse feinst . verteilt; diese Dispersion wird unter Wahrung der katalytischer Aktivität 4i|po|i,;iSfCt»Äzkollpide stabilisiert und während der Trocknung des Striches im entstehenden Kapillarsystem fixiert*

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Erst durch Benetzung mit ".öligen Druckfarhenkomponenten werden die Katalysatoren aktiviert und aus der örtlichen Bindung gelöst. Dann aber wirken diese, besonders infolge ihrer Feinstverteilung rasch und ausgiebig auf die tro_tqk- · nenden öle und Harze der Druckfarbe ein. So ist es erstmalig möglich, die besten bisher bekannten physikalischen Vorbedingungen guter Bedruckbarkeit bei pigmentgestrichenen Druckträgern -durch eine chemische Aktivierung des Druckträgers noch weiter zu steigern.·

Bei den konventionellen pigmentgestrichenen Papieren besteht die'erste Stufe der Druckfarbenverfestigung in dem raschen -Abfiltern der leicht flüssigen Druckfärbenkompo- ' nenten; die im Sinne der Erfindung hergestellten trocknungsaktiven Papiere ergänzen diesen ersten Vorgang durch 'die ebenso rasch einsetzende chemische Vernetzung (Gelie" \ rung) der in der Druckfarbe enthaltenen trocknenden öle · und Harze, . ...

Damit kommt es zu einer bisher unerreicht raschen Verfestigung des frischen Druckfa-rbenfilmes-, wobei die festigkeitsgebenden und glanzgebenden Druckfarbenkomponenten am Ort ihrer größten Wirksamkeit fixiert werden. Der. Drucker · wird es dadurch möglich, hohe Stapeln zu bauen und ein sofortiges Umschlagen für den Widerdruck" vorzunehmen.

Im allgemeinen mußten bis jetzt bei. raschem Druckablauf die Papiere in der Druckmaschine gestaubt werden, um die aufeinanderfolgenden druckfeuchten Bogen,in der Ablage zu trennen und. am "Weglegen" zu hindern, ·_-."·

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Durch die Erfindung, erübrigt sich das qualitätsmindernde ■ Stauben¹,' wodurch von Natur aus die Scheuerfesti>keit des ■', Druckes verbessert wird. Darüber hinaus erhöht sich die ■ \/ Scheuerfestigkeit des Druckfilmes durch Entstehung vop. überaus zähen, mechanisch festen und gut haftenden Druckfarbenfilmen. Die verbesserte Scheuerfestigkeit ist von entscheidender Bedeutung bei■Verpackungsmaterialien,, wie bei bedruckten, pigmentgestrichenen Faltschachtelkartonen u.dgl. ; ,

Die Aktivierung des Pigmentstriches kann nicht nur durch 'Einbau von Vernetzungskatalysatoren erfolgen, sondern ebenso durc3\ Einbau von Sauerstoffgebern, wie unter normalen Verhältnissen stabile Peroxyde, die den vernetzbaren Farbenkomponenten den zur Vernetzung erforderlichen Sauerstoff in konzentrierter und wirksamer .Form darbieten.

Beispiel 1 : . '

Zur Herstellung von hochwertigem Kunstdruckpapier mit eingebauter Trocknungsbeschleunigung für Buchdruck- und ; Offsetdruckfarben wurde der Aktivstoff in Form von Kobalt-Octoat (saizartige Verbindung von Kobalt mit 2-Äthylhexansäure) der fertigen Streichmasse für den Deckstrich ' zugegeben.

Holzfreies Streichrohpapier. mit einem Quadratmetergewicht von 75 g\ wurde in einer Glättwalzenstreichmaschine mit einer wässrigen Streichmasse von 40 - 50 Λ Feststoffanteil

. beidseitig auf 100· g/m2 (trocken) gestrichen,, Die Streichmasse bestand j5igmentmäßig zu etwa gleichen Teilen aus*· Kalziumkarbonat, Satinweiß und englischem China Clay und

bezüglich Bindemittel zu annähern gleichen Teilen aus

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Natrium-Kaseinat und einem Acrylat-Polyvinylacetat Copolymer (Handelsname: Acronal der BASF), Diese gestrichene" Papierbahn wurde neuerlich in einer Glättwalzenstreichmaschine mit einem Deckstrich von 10 g/m2_>f pro Seite versehen. Verwendet wurde eine Streichmasse von oben angegebener Zusammensetzung und Peststoffgehalt, der jedoch --bezogen auf den Feststoff - ..zusätzlich 0,02 ■$ aktives Kobalt in Form von Kobalt-Ocotcat zugegeben wurde. Eine homogene Einarbeitung des Aktivstoffes wurde durch vorherige Verdünnung des Kobalt-Octoates mit der zehnfachen Menge von technischem IsopxLopylalkohol ermöglicht. Bei Einarbeitung des phasenfremden ,Kobalt-Qctoates unter starkem Rühren separierte das Material in feinster Verteilung und wurde durch die in der Streichmasse vorhandenen Bindemittel, die auch als Schutzkolloide wirken, am Koaleszieren verhindert. Im gegebenen Falle wurde der Aktivstrich innerhalb von 7 Sekunden völlig getrocknet, bei welcher Trocknungsgeschwindigkeit erfahrungsgemäß eine teilweise Migration von phasenfremden Tröpfchenemulsionen in die oberen Strata des Deckstriches (d.h. nicht mehr als einige Mikron Abstand von der Oberfläche) vor sich geht. Das gestrichene Papier

wurde auf einem 16-Walzen-Kalander bei einem Liniendruck von 160 kg/cm satiniert und in Bogen geschnitten.

Solche Bogen wurden in einer gewerblichen Druckerei im Buchdruck bei 4-4'.500 Druck pro Stunde mit Autotypien im 60er Raster einfarbig (schwarz) mit einer handelsüblichen · dosenreinen Druckfarbe beidseitig bedruckt. Als Vergleich wurde ein handelsübliches hochwertiges Original-Künstdruckpapier mit gleichem Qüadratmetergewicht und gleichem Strich auftrag für den gleichen Druck gewählt, . · .

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Die auf Kobalt-Octoat aktivierte"!?. Papier ausgeführten Drucke zeigten kein Abliegen und der Stapel konnte umgehend umgeschlagen werden.. Auf Stauben konnte verzichtet ₍werden, während im Vergleichs-Korcrcerzdruck mir leichtem Stauben gearbeitet werden mußte. Es wurde festgestellt,· daß W-egschla.gzeit (Wischfestigkeit gleich nach dem Druck)

.verkürzt und das Durchtrocknen (Nagelprobe nach 5 und 24 Stunden) verbessert wurden. Die.verwendete Druckfarbe war eine billige und langsam trocknende Akzidenzdruckfarbe,

Eine Woche nach erfolgtem Druck wurde eine vergleichende Prüfung der Scheuerfestigkeit von bedrucktem Kobalt-Octoatbehandeltem Kunstdruckpapier durchgeführt: Nach 3 min Scheuerzeit wurde im Bcheuerapparat bei einer Belastung von 1 kp und einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 500 Umdrehungen pro Minute ein eindeutighöherer Abrieb· widers rjfifd j^Jes⁰ ifo^altaktivierten Papieres attestiert. ,

Beispiel, 2: ·

Die aktivierte Streichmasse wurde durch mechanisches Einarbeiten im Kneter von Mangan-Naphtenat (oder Octoat) zum Pignentteig bei 65 % Feststoff gehalt in Anifesfenheit · von nicht-ionischen Netzmitteln hergestellt. Der Pigmentteig bestand zu 75 % aus Kaolin und 25 % gemahle.ner Kreide; der Aktiv-Mangangehalt wurde auf 0,07 %_% bezögen auf Feststoff der Streichmasse, ^eingestellt, Die fertige'streichmasse enthielt als Bindemittel oxydativ abgebaute Stärke und eine · handelsübliche karboxyliertc Styrol-Butadien Tröfpchen-. emulsion, im Handel erhältlich unter der Bezeichnung:· ■ Dow^Latex, im Gewiehtsvcrhältnis Ti 2, Diese Masse wurde -mit einem Melaminformaldehyd-Vorkondensat versetzt und bei einem Peststoffgehalt von 40 -50 \ auf einer Glättwaizen-

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BAD ORIGINAL

Streichmaschine auf leicht holzhaltiges Streichrohpapier (JHolzschliff-Faseranteiikunter 15 %) "bei einer Gesamttrockenzeit von 12 Sekunden gestrichen. Sodann wurde das Papier auf einem 14-Walzen-Superkalander satiniert und in Bogen geschnitten/

Die Bogen wurden bei einer Gleichgewichtsfeuchtigkeit im Stapel von 55 % relativ, im Offsetverfahren auf einer Vierfarben-Druckmaschine im Format 78 χ 122 cm /bei 6.000 Druck pro** Stunde ohne Bestäubung bedruckt. Die Druckvorlage enthielt teilweise, sehr schwere Flächen, d.h. Flächen mit übereinanderliegenden Rasterpunkten aller vier Farben. Die Farbreihenfolge war schwarz'- blau - rot - gelb. In der Ablage wurden Stapel von über 5.000 Bogen gebildet, ohne daß einAbliegen eintrat.

eingesetzten

Bei einem vergleichsweise/gestrichenen Papier ohne Mangan-Aktivierung konnte bei starker Belastung ohne Bestauben nicht zufriedenstellend gedruckt werden. Der Drucker stellte fest, daß das Mangan-aktivierte Papier im Verlaufe einer kurzen Frist ein wesentlich rascheres Auftrocknen der Farben zeigte. In einem Abriebtestgerät wurde eine sehr hohe Scheuerfestigkeit festgestellt.

Beispiel J: · ■

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Einer konventionellen Streichmasse, bestehend aus

ca. 40 °/o Streichton

20 % Satinweiß und ' '

20 % gefällter Kreide 12 % Kunststoffbinder 8 % Kasein in Form von Kaseinat .

wurde auf je 100 Teile Streichmasse 2 Teile modifiziertes Kalziumstearat eingebaut. Diese Modifizierung des Kalzium-

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stearats wurde dadurch vorgenommen, daß 11 molare Prozente von Kalzium (zugegeben in Form von Chlorid) durch Kobalt (zugegeben in Form von Sulfat) ersetzt wurden.

Ein Streichrohpapier mit einem Quadratmetergewicht von 60 g wurde auf beiden Seiten mit ..je 25 g/m (trocken)* mit der angegebenen Streichmasse gestrichen und getrocknet. Die auf hohen Glanz satinierte Papierbahn wurde auf einer Rollenoffset-Druckmaschine mit vier Farbwerken bei einer Druckgeschwindigkeit von 18.000 Druck pro Stunde beidseitig bedruckt, gefalzt, und geschnitten. Während bei Vergleichspapier, das keine trocknungsaktiven Stoffe enthielt, die Trocknungstemperatur auf 320° C eingestellt werden mußte, konnte man sich bei diesem trocknungsaktiven Papier mit einer Trocknungstemperatur von 24-5⁰C begnügen* ' \ '

Bekanntlich neigen Papiere mit starker Pigmentbeschichtung in der Verarbeitung bei modernen schneilauf enden Rollenoffset-Druckmaschinen mit Gastrocknung zur Bildung von Blasen im Bereiche von stark Druckfarben-tra^ genden Flächen. Durch die Reduktion der Ofentemperatur wird bei geringerer thermischer Beanspruchung des Papiers die Gefahr der Blasenbildung verringert, ohne den guten Glanz und die hohe Wischfestigkeit des fertigen Druckes ■"■"., zu beeinträchtigen. ;.

Als Druckträger kommen alle Arten von Pigment-gestrichenem Papier, Karton, Pappe und Folien in Betracht. Die Beschichtungen können jeden Stoff enthalten, welcher die Trocknung der aufgetragenen Farbe'begünstigt. Es genügt auch, wenn eine Komponente dieses Stoffes in der Druckoberfläche und die andere in der Druckfarbe vorhanden ist, desgleichen können·· Kombinationen solcher Stoffe oder Komponenten verwendet werden.,Bevorzugt..sollen diese Stoff im Druckträger

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in einen nichtpolaren Medium in einer öligen Phase vorliegen,"

Als Streichmasse kommen die üblichen Zusammensetzungen., in Betracht. Es'erweist sich als vorteilhaft, wenn in die gegcntlich eingesetzten Metallseifen (z.B. Stearate) stark trocknungsaktive Stoffe eingebaut werden, -Z.B. kann an Stelle eines Kalziumstearates ein Kalzium-Mangan-Stearat · verwendet werden.

Der chemisch bedingte Trocknungsvorgang beginnt mit der Berührung zwischen Druckfarbe und trocknungsaktivierter Druckträger, weshalb die Druckfarbe in ihrer Zusammensetzung vereinfacht werden kann, indem sie nun Beschleuniger und Inhibitoren nicht mehr in dem ausgewogenen Maße· enthalten muß. Es kann auf andere Eigenschaften der Druckfarbe-, wie Stabilität, Fließfähigkeit, Affinität zum' Druckträger, Intensität der Farbe, chemische Eigenschaften usw. mehr als bisher Rücksicht genommen werden. Bei Verwendung einer Druckfarbe, die oxydative Trockenstoffe nicht mehr oder ·' ' nur in geringerem Maße eingebaut enthält, besteht keine Gefahr, daß die Druckfarbe bei vorübergehendem Stillstand •der Druckmaschine zu trocknen beginnt. Andererseits kann die Wirkung der in den Druckträger eingebauten trocknungsaktiven Stoffe durch die in den Druckfarben vorhandenen metallorganischen Salzen verstärkt und ergänzt werden. Auf diese Weise kann unter Umständen eine Gesamtwirkung erreicht werden, die durch Einarbeitung der Katalysatoren allein in den Druckträger oder allein in die Druckfarbe nicht erreichbar ist, ,

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Günstig für die Anwendung der beschriebenen Erfindung sind insbesondere Papiereί die mittels mehrfachem Pigmentstrich veredelt werden. Bei diesen gelingt es, die aktive Substanz des Siccativs in der obersten Schichte zu konzentrieren. Infolge von· besonderer:. Glätte und mikroporösem Aufbau des Pigmentstriches können solche Papiere mit dünnen. Dfuckfar-' benfilmen bei höchster Druckqualität bedruckt werden, welche Filme sich für die Durchhärtung besonders gut eignen.

Die Erfindung ist jedoch nicht; auf'pigmentgestrichene Druckträger beschränkt. Die erwähnten Stoffe können bei der ^; * Papierherstellung entweder dem Faserstoff,der Maseeleimung oder .der Oberflächenleimung zugesetzt werden. Sie können ζ. Ϊ5. in der Maschinbütte vor dem Stoff auf lauf der Papiermaschine oder der Leimpressenflüssigkeit vor der Leimpresse beigegeben werderu - ^: *

Die erfindungsgemäßen Druckträger eignen sichfür3edes Druckverfahren. .■".*"'■■·■■ '■> - - -'■-'■.

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Claims (3)

193R467

Patentansprüche:

Druckträger, wie Papier, Karton, Pappe, Folien od.. dgl·, mit verbesserter Bedruckbarke it infolge trocknungsaktiver Wirksamkeit, die zumindest an der dem Druck ausge-' setzten Oberfläche Stoffe aufweisen, welche die Trocknung der aufgetragenen Druckfarbe begünstigen, wie z.B. metallorganische Siccative, dadurch gekennzeichnet, daß der die Trocknung begünstigende Stoff, eine Komponente eines solchen Stoffes oder eine Kombination solcher Stoffe oder Komponenten in der Papiermasse oder in einem PigmenUsstrich in fein disperser Form enthalten ist.

2. Druckträger nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Trocknung begünstigende Stoff Geber von aktivem Sauerstoff, wie z.B. unter normalen Verhältnissen stabile Peroxyde, ist·

3. Druckträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einseitig mehrfach bestrichen sind und der die Trocknung begünstigende Stoff im außen liegenden Pigmentstrich enthalten ist.

4-. Druckträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Trocknung begünstigende $toff in einer öligen Phase feinst verteilt vorliegt.

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