DE2406795A1

DE2406795A1 - Verfahren zum glaetten von gestrichenem papier

Info

Publication number: DE2406795A1
Application number: DE19742406795
Authority: DE
Inventors: Jay Henry Vreeland
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2217475B1; NO740376L; DE2406795B2; FR2217475A1; NO142268C; AT348328B; CA1044538A; IT1002904B; BE810823A; NL7401852A; FI57799B; JPS49110906A; FI57799C; US3873345A; ES423166A1; ATA107974A; JPS537964B2; SE413153B; NO142268B; GB1466698A

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. ·■ In». HANS RU3'"HKe
Dipl.-I.ng. OLAF RU'^."-¹KE
DiPL-LIg-KANSE-RUc-JHKE

1 BERLIN 33
Auguste-Viktoria-Straße 63

Scott Paper Company, Industrial Highway at Tinicum Island Road, Delaware County, Pennsylvania, V.St.A.

Verfahren zum Glätten von gestrichenem Papier

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hochglänzendem gestrichenem Papier mit erwärmter Kalandervorrichtung durch Verwendung von Streichmassen, die Pigmente und synthetische Polymerxsatlatices enthalten.

Hochglänzende gestrichene Papiere können durch Anwendung einer wäßrigen Streichmasse, die Pigment und thermoplastisches Bindemittel enthält, und nachfolgende Glanzentwicklung in dem gestrichenen Papier mittels Heißglätten bzw. -kalandrieren, wie z.B. durch Hochglanzkalandrieren (starkes Satinieren bzw. Superkalandrieren) oder Glanzkalandrieren, hergestellt werden. Ein Hochglanzkalander enthält einen "Stapel" von abwechselnden Stahlkalanderwalzen und federnden Unterlage- oder Stützwalzen mit Mitteln zum Erwärmen der Stahlrollen oder zur Erzeugung von Wärme durch Reibung.. Im allgemeinen wird die Papierbahn durch den Stapel geführt, wodurch die erwärmte Rolle auf einem erheblichen Teil ihres Umfangs umwickelt wird. Die Papierbahn kann andererseits direkt durch einen Walzenspalt geführt werden,

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der durch, die erwärmte Walze und die Unterlagewalze gebildet wird, und zwar unter Anwendung von Flugwalzen. Die Anwendung eines Hochglanzkalanders bringt relativ hohe Spaltdrücke mit sich, im allgemeinen in dem Bereich von 1?60 bis 3520 kg/m (1000 bis 2000 pli) und im spezielleren von 2112 bis 2816 kg/m (1200 bis 1600 pli). Die Temperaturen der Glatt- bzw. Satinierstahlwalzen betragen im allgemeinen 60 bis 82⁰C. Obwohl das Hochglanzkalandrieren unter dem Nachteil leidet, daß das gestrichene Papier während des Kalandrierens zusammengepreßt und verdichtet wird, hat das Hochglanzkalandrieren den Vorteil einer höheren Geschwindigkeit und geringerer Kosten für die Vorrichtung im Vergleich mit dem Glanzkalandrieren, das ziemlich unveränderlich in Reihe mit der Streichmasse durchgeführt wird.

Das Verfahren zum Nachbehandeln bzw. Glatten des Aufstrichs auf Papier durch Heißkalandrieren wird in der Papiertechnik "Glanzkalandrieren" genannt, wodurch eine glänzende Oberfläche auf Papier oder verwandten Bahnenmaterialien durch Inberührungbringen der Oberfläche von einem gestrichenen Substrat mit einer polierten Glätttrommel unter Temperaturbedingungen gebildet wird, die ausreichen, einen temporären Plastizitätszustand in der Oberfläche zu bewirken, um dadurch einen hohen Polituroder Glanzgrad ohne übermäßiges Zusammenpressen des Substrats zu erzielen. Dieser höhere Raumbedarf im Verhältnis zu dem, der durch Hochglanzkalandrieren erhalten wird, führt zu einem höheren Glanz und einer höheren Lichtundurchlässigkeit, d.h.

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zu erwünschten Eigenschaften bei gestrichenen Druckpapieren, und erlauben die Verwendung von Papier mit leichterem Grundgewicht zur Bildung von Papier bestimmter Stärke. Beim Glanzkalandrieren von Papier wird eine wäßrige Streichmasse auf eine Papierbahn aufgetragen, wird die Bahn in dem Spalt kalandriert, der zwischen einer Glanzkalandertrommel und der federnden Unterlagewalze gebildet wird, und wird die Papierbahn von dem Kontakt mit der Trommel entfernt, und zwar sobald sie aus dem Spalt heraustritt. Die Druckbedingungen in dem Glanzkalanderspalt sind im allgemeinen niedriger als bei den Hochglanzkalandern und liegen z.B. bei 8800 bis 1584 kg/m (500 bis 900 pll), und die Temperaturbedingungen sind im allgemeinen höher (135 bis 180⁰G).

Wäßrige PapierStreichmassen enthalten im allgemeinen einen Mineralbestandteil, der vorzugsweise überwiegend aus Ton besteht, können aber außerdem andere Mineralpigmente enthalten, wie z.B. Titandioxid, Zinksulfid oder Caleiumcarbonat, sowie ;ein thermoplastisches Bindemittel· Kürzlieh ist vorgeschlagen worden (US-Patentschrift 3 583 881, Patent erteilt am 8. Juni 1971)» sogenannte "harte" Polymerisate als Bindemittelmaterial in einer Papierstreichmasse zu verwenden, um ein hochglänzendes !gestrichenes Papier zu erhalten· Unter "hart" ist zu verstehen,

daß das thermoplastische Polymerisat eine relativ hohe scheinjbare Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder Inflektionstemiperatur hat, die gewöhnlich bei der Papierstreichmasse Glasübergangstemperatur (T ) genannt wird, die durch Auftragen des ' Elastizitätsmoduls gegen die Temperatur ermittelt wird·

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Jedes Polymerisat hat seine eigene "Glasübergangstemperatur" (T); dieser Ausdruck ist bekannt und wird im allgemeinen zur Definition oder Angabe einer Temperatur benutzt, über der das Polymerisat genügend Wärmeenergie für die holeküldrehbewegung oder eine erhebliche Torsionsschwingung gewonnen hat, die bei etwa dem Hauptteil der Bindungen in der Hauptkette auftreten. Dieser Ausdruck wird außerdem benutzt, um eine "Mindestfilmbildungstemperatur" der Polymerisatlatices zu definieren, über der die Polymerisatteilchen fähig sind, durch die Oberflächenspannung nach dem Verdampfen von Wasser unter Bildung eines Films zusammenzufließen. Im Effekt beschreibt dann der Ausdruck "Glasübergangstemperatur" oder "Mindestfilmbildungstemperatur" eine Art inneren "Schmelz"-Punkt für Polymerisatlatices, aber nicht eine Phasenänderung, bei und über dem das Polymerisat das äußere Aussehen eines festen Körpers bewahrt, aber gleichzeitig sich mehr wie eine viskose Flüssigkeit hinsichtlich seiner Fähigkeit, einem plastischen Fließen und einer elastischen Deformation zu unterliegen, verhält· Hier soll der Ausdruck "Glasübergangstemperatur" austauschbar mit der und definiert als die "Mindestfilmbildungstemperatur¹¹ eines Polymerisatlatex benutzt werden. In der Praxis findet dieser "Übergang" innerhalb eines schmalen Temperaturbereichs anstell· eines .genauen Temperaturpunkts statt.

* Aus dieser Definition ist zu ersehen, daß, wenn die Temperatur T als die ßaumtemperatur (20 bis 25°0) genommen wird, dann j

irgendein Polymerisat mit einer T wesentlich über T, z.B. von ;

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32⁰G, ein Nichtfilmbildner bei ΐ ist, während irgendein Polymerisat von einer T wesentlich unter ¹T, z.B. von 16 G, ein relativ guter Filmbildner bei T ist. Auf dem Gebiet, auf dem die Erfindung liegt, bezieht sich der Ausdruck "hart" auf Bindemittel mit einer T wesentlich über der Raumtemperatur und im allgemeinen mit einer T über 38 C.

In der oben genannten US-Patentschrift 3 583 881 ist angegeben, daß zur Verhütung eines Anklebens des Aufstrichs an der in dem Glanzkalander benutzten heißen Stahlwalze der mittlere T -Wert aller Polymerisatbestandteile des Bindemittels mindestens bei 4-3 G liegen müsse. Es ist ferner angegeben, daß das Trocknen des Aufstrichs bei einer erhöhten Temperatur vorgenommen wird, um ein Verschmelzen oder Zusammenfließen des Polymerisats sicherzustellen, wobei die Temperatur etwa 20 bis 60⁰G über der T des Polymerisats liegt, das in der Streichmasse enthalten ist.

Eine andere US-Patentschrift, die auf die Herstellung von hochglänzenden Papieren durch Streichen des Papiers mit einer Masse gerichtet ist, die ein Pigment und ein "hartes" Bindemittel enthält (Nr. 3 634 298, Patent erteilt am 11. Januar 1972), gibt eine theoretische Erklärung dafür, warum "harte" Bindemittel den Glanz fördern. Das Pigment wird während der Trocknungsdauer durch Oberflächenspannungseffekte orientiert, was die Pigmentmatrix auf ein Kleinstvolumen bringt. Dieses ist auch der Punkt der maximalen Orientierung und des höchsten Glanzes in dem nicht nachbearbeiteten bzw. geglätteten Zustand.

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Bindemittel jedoch legen das Pigment in einer willkürlichen Orientierung fest, sobald die Pigmentbindung stattfindet, was eine maximale Orientierung und einen Glanz vor dem Kalandrieren verhindert. Diese bindende V/irkung beginnt, wenn die Emulsion beim Trockenvorgang gebrochen wird und die Filmbildung stattfindet. Wenn die hindestfilmbildungstemperatur erhöht wird, wird die Zeit bis zum Zusammenfließen beim Trocknen erhöht, wodurch die Zeit verlängert wird, bei der die Orientierung stattfindet. Aus diesem Grunde ist der Glanz eine Funktion der Glasübergangstemperatur.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist, ist ein solcher Schluß nur teilweise zutreffend. Außerdem lehren die beiden oben genannten Patentschriften, daß das Bindemittel während des Trocknungsvorgangs zusammenfließen soll, um das Pigment an Ort und Stelle zu halten (US-Patentschrift 3 583 881, Spalte 4-, Zeilen 18 bis 22, US-Patentschrift 3 634- 398, Spalte 1, Zeilen 69 bis 72).

Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß durch Nichtbeachten der Lehren nach dem Stand der Technik, nämlich daß das Bindemittel während der Trocknungsstufe verschmelzen oder zusammenfließen solle, und statt dessen durch sorgfältiges Trocknen der gestrichenen Papierbahn unter T -Temperatur (wodurch ein Zusammenfließen vermieden wird) ein viel höherer Grad von Glanz nach dem anschließenden Heißkalandrieren erzielt werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Papierbahn mit

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einer Masse gestrichen, die ein "hartes" Polymerisatbindemittel enthält, dann wird der Aufstrich bei einer Temperatur unter derjenigen, bei der das Bindemittel zusammenfließt, getrocknet, und dann wird der Aufstrich bei einer Temperatur über der Verschmelzungstemperatur kalandriert. V/eil das Bindemittel in dem Aufstrich unverschmolzen oder nur teilweise verschmolzen ist, sind die Pigmente in dem Aufstrich ungebunden und ist daher die Oberfläche viel verformbarer und fähig, einen viel höheren Glanzgrad zu erzielen, als wenn das Bindemittel über die T -Temperatur erwärmt worden ist, bevor die Bahn den Kalanderspalt erreicht hat.

Ein weiteres Herkmal der Erfindung beruht auf der bedeutenden Feststellung (bei der Verwendung von harten Bindemitteln) der Beziehung zwischen Härte und Temperatur. Der Verlauf der erhaltenen Kurve, wenn die Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird, ist, wie gefunden wurde, von Bedeutung für die Leichtigkeit und Wirksamkeit von harten Bindemitteln zur Erhöhung des Glanzes.

Die Figur 1 ist ein Diagramm, das für ein typisches hartes Bindemittel nach der Erfindung den Kurvenverlauf wiedergibt, j wenn die Shore Α-Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird;

■Die Figur 2 ist ein Diagramm, das für ein typisches weiches !Bindemittel den Kurvenverlauf wiedergibt, wenn die Shore A- ^!Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird;

die Figur 3 ist ein Diagramm, das für ein anderes hartes Bindemittel den Kurvenverlauf wiedergibt, wenn die Shore A-

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Härte gegen die Temperatur aufgetragen wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird anhand der Figur 1 festgestellt, daß der T -Bereich sehr kurz ist und die Schleife der Kurve in dem Übergang von der Sprödigkeit zur Weichheit sehr steil ist. So sind Polymerisate mit den Härte/Temperatur-Charakteristiken, die durch den in der Figur 1 dargestellten Kurvenverlauf veranschaulicht werden, für die Durchführung der Erfindung bevorzugt, und Beispiele für solche Polymerisate werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen 1, 2, 4 und angegeben. Solche Polymerisate werden bevorzugt, weil sie beginnen, leichter zu fließen nach dem Berühren einer erwärmten Glättfläche und außerdem schneller fest werden, wenn sich die Bahn nach dem Verlassen der Glättfläche abkühlt, weil der Übergang zurück zur Härte innerhalb eines sehr schmalen Temperaturbereichs stattfindet. Diese schnelle Rückkehr zur Härte ermöglicht, daß der Aufstrich seine starke Politur oder seinen hohen Glanz beibehält, die er in dem Spalt erhalten hat·

Die in der Figur 2 dargestellte Kurve ist für ein weiches Polymerisat typisch, wie es in dem nachfolgenden Beispiel 3 erläutert wird, das eine T unter dem in der Figur dargestellten Temperaturbereich hat. In dem dargestellten Temperaturbereich zeigt die Kurve nur die Flachheit der Härte/Temperatur-Beziehung des Polymerisats in dem Bereich gut über der T des PoIy-

merisats. Es kann ersehen werden, daß die in der Figur 1 dargestellte Härte des Bindemittels bei einer genügend hohen Temperatur tatsächlich unter diejenige des in der Figur 2 dar-

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gestellten weichen Bindemittels bei der gleichen Temperatur fällt. Es wird daher festgestellt, daß der bessere Glanz, der mit harten Bindemitteln erreicht wird, teilweise auf die l'atsache zurückzuführen ist, daß diese harten Bindemittel bei einer Temperatur über der T tatsächlich weicher sind als weiche Bindemittel und aus diesem Grunde bessere Resultate ergeben, auch wenn sie vor dem Wachbearbeiten bzw. Glätten zusammenfließen oder verschmelzen.

In dem Fall des in der Figur 3 dargestellten Bindemittels ist, obwohl der T -Bereich sehr kurz ist und die Schleife der Kurve in dem Übergangsbereich sehr steil ist, die Änderung in der Härte geringer als die in der Figur 1 dargestellte. Die in der Figur 5 dargestellte Kurve zeigt, daß, auch wenn sich dieses Polymerisat in einem "weichen" Zustand befindet, es nicht so leicht geformt wird wie das in der Figur 1 dargestellte Polymerisat. Daher ist der durch die Kurve 3 dargestellte Materialtyp weniger bevorzugt für die Zwecke der Erfindung als der in der Figur 1 dargestellte Materialtyp, und zwar weil das Material bei der Glättungs- bzw. Nachbearbeitungstemperatur härter ist und daher weniger leicht geformt werden kann.

Während die Kurven 1 bis 3 die Eigenschaften der Polymerisate selbst beschreiben, können die Härte/Temperatur-Charakteristiken einer Masse, die Pigment und das Bindemittel enthält, auch gemessen werden. Die Form der erhaltenen Kurve kann in Be-'Ziehung gesetzt werden zu dem Glanz, der durch die Verwendung der Streichmasse erzielt wird.

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Das wesentliche der Erfindung liegt darin, daß die Wirksamkeit eines harten Bindemittels bei der Erzeugung eines hohen Glanzes, wenn es in Papierstreichmassen verwendet wird, nicht nur eine !funktion der chemischen Zusammensetzung des Bindemittels oder dessen Glasübergangstemperatur ist, sondern hauptsächlich eine funktion von der Steilheit und Tiefe des Übergangs in den harten Zustand bei der T , der Glasübergangstemperatur, ist. Die bevorzugten Bindemittel für die Verwendung gemäß der Erfindung sind bei Temperaturen unter der T hart und bei Temperaturen über der T sehr weich.

Gemäß der Erfindung wird eine wäßrige Streichmasse, die Papierstreichpigment in einem Bindemittel enthält, das im wesentlichen aus einem Polymerisat latex mit einer T₀. über 38°C bets

steht, auf eine Papierbahn aufgetragen und unter solchen Bedingungen getrocknet, daß die Temperatur der Oberfläche des Aufstrichs unter der T bleibt, und wird dann die gestrichene Papierbahn bei einer Temperatur über der T nachbearbeitet bzw. geglättet. Wie festgestellt werden kann, kann die Temperatur der zum Trocknen des Aufstrichs benutzten Temperatur auf eine Temperatur wesentlich über der T erhöht werden. Obwohl das Phänomen nicht allgemein geklärt ist, ist festgestellt worden, daß die tatsächliche Temperatur der Oberfläche einer Papierbahn während des Trocknens z.B. in einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Lufttrockner etwa 38°C unter der Temperatur der in dem Trockner zirkulierenden Luft liegt. Die Erklärung dieser Temperaturdifferenz kann darin gesehen werden,

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daß der Aufstrich durch Verdampfen von Wasser aus demselben abgekühlt wird (Kühlung durch Verdampfen). Die Temperatur der Oberfläche der Bahn erreicht nicht die Temperatur der zirkulierenden Luft, bis praktisch die gesamte Feuchtigkeit von der gestrichenen Bahn verdampft ist. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, braucht die gestrichene Bahn nicht bis zu einem solchen Trockengrad im Feuchtigkeitsgehalt vermindert zu werden, um kalandriert werden zu können. Demnach kann ein schnelles Trocknen durch einen sehr heißen Luftstrom bewirkt werden, wobei das Trocknen dennoch gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann, d.h. bei einer Temperatur unter der T , durch Entfernen der gestrichenen Bahn von dem Trockner, bevor ein Kühlen durch Verdampfen aufgehört hat.

Der hier benutzte Ausdruck "bestehend im wesentlichen" oder dergleichen besagt, daß praktisch das gesamte Bindemittel vom harten, thermoplastischen Typ ist. Der Bindemittelbestandteil kann einen kleineren Teil Bindemittel, das anders ist als der harte, thermoplastische Typ, enthalten, vorausgesetzt, daß die Menge davon geringer ist, als sie zum Binden des Pigments erforderlich ist. Im allgemeinen beträgt diese erforderliche Menge weniger als 5 #» bezogen auf 100 Teile Pigment, kann aber , schwanken je nach der Bindemittelmenge, die von der Papierbahn adsorbiert wird. Wenn eine Menge von weichem Polymerisat benutzt wird, die zum Binden des Pigments ausreicht, wird der maximale Glanz nicht erreicht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Entwicklung

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von mehreren einmaligen und erwünschten Eigenschaften von dem geglätteten Aufstrich. Es wird angenommen, daß die endgültige Filmstruktur, die bei der Durchführung der Erfindung erzielt wird, sich von der unterscheidet, die mit üblichen weichen Bindemitteln erhalten wird. Das Heißglätten kann nicht vollständig die Latexteiichen zu einem festen undurchlässigen Film verschmelzen, sondern führt eher zu einem sogenannten "mikroporösen" Film, in dem die Latexteilchen zusammengeflossen sind, aber eine halb-kontinuierliche Struktur bilden.

Ein solcher Ulm verleiht, abgesehen davon, daß er fest genug ist, um das Pigment sicher binden zu können, dem Papier bestimmte sehr erwünschte Eigenschaften. Z.B. ist eine der Funktionen von gestrichenem Papier, eine glatte Oberfläche für das nachfolgende Bedrucken mit Glanzdruckfarbe zur Verfugung zu stellen. Eine erforderliche Eigenschaft des Aufstrichs ist, daß er außerdem eine feine Porenstruktur besitzt, die bewirkt, daß die Druckfarbe abbinden kann, und zwar über die Kapillarwirkung des Aufstrichs auf die Druckfarbe oder bestimmte beweglichere 'Teile derselben. Diese Fähigkeit vermindert die Neigung des gedruckten Bilds, sich "abzusetzen" oder auf die Rückseite des nachfolgenden Blatts übertragen zu werden, das sich in einem Stapel befindet, so wie die Blätter von der 'Druckerpresse gesammelt werden. Nach der Erfindung wird ein gestrichenes Papier mit ausgezeichneten "Druckfarbenabbindefähigkeiten" im Vergleich zu herkömmlichen gestrichenen Papieren gebildet.

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Ein anderer Vorteil einer solchen Struktur liegt in der Bildung von Papieren für den Offsetdruck auf Bahnen. Damit ein Papier eine geeignete Beulsteifigkeit bzw. 'Widerstandsfähigkeit gegenüber Blasenbildung hat, muß es eine genügende Porösität besitzen, um das Entweichen von Feuchtigkeit von dem Blatt zu ermöglichen, die durch die hohen Temperaturen der Ofentrockner abgetrieben wird. Die Durchführung der Erfindung führt zu einem Produkt mit außergewöhnlicher Beulsteifigkeit im Vergleich zu einem ähnlichen gestrichenen Papier, das mit herkömmlichen weichen Bindemitteln zubereitet worden ist.

Die nachfolgend beschriebenen Arbeitsweisen dienen dem Fachmann zur Erläuterung der Erfindung. Das Grundmaterial oder faserige celluloseartige Substrat, das mit der Streichmasse gemäß der Erfindung versehen werden soll, kann eines von den vielen Typen sein, und zwar je nach dem Verwendungszweck, für den das Produkt vorgesehen ist. Es kann ein innen geschlichtetes oder oberflächengeschlichtetes Material sein und hinsichtlich des Gewichts von einem Papier mit -leichtem Gewicht, wie z.B. einem Papiergewicht für Zeitschriften, bis zu dem Gewicht von Pappe schwanken. Wie für den Fachmann ersichtlich'ist, ist es für einen Oberflächenzustand hoher Qualität vorteilhaft, die zu glättende Oberfläche mit einer Grundierschicht zu versehen. Die Zusammensetzung einer solchen Grundierschicht oder auch deren Vorhandensein ist kein wesentliches Merkmal der Erfindung.

Obwohl hier das Streichen einer Oberfläche des Papiers be-

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schrieben wird, können gegebenenfalls beide Oberflächen gestrichen werden. Der hier benutzte Ausdruck "Ries"· bedeutet 304,3 m (5300 sqft). Alle Gewichte beziehen sich, falls es nicht anders angegeben ist, auf das Trockengewicht. Alle hier angegebenen Glanzmessungen bzw. -bewertungen wurden bei 24⁰G (75°) gemäß ΤΑΙΡΙ T-480 ts-65 vorgenommen.

Die Prinzipien, Merkmale und Vorteile werden anhand der nachfolgenden speziellen Beispiele noch leichter verständlich sein.

Beispiel 1

Ein innen geschlichtetes Papiermaterial wurde auf beiden Seiten mit einer herkömmlichen Papierstreichmasse von Stärke und Ton

in einer Menge je Seite von 3,8 g/m grundiert. Eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:

Gewichtsteile

ixineralpigment 100

Tetranatriumpyrophosphat (Dispergiermittel) 0,15

Poly(vinylacetat)-Emulsion^v ' 20 T = 49°C

Wasser in einer zur Bildung einer Streichmasse mit 65 % Feststoffen ausreichenden Menge

E-900", von Consent ο erhältlich.

Die Streichmasse wurde mit einer Geschwindigkeit von 457 m je Minute auf eine Seite einer mit einer Grundierungsschicht versehenen Bahn mittels einer Flügelblattauftragsvorrichtung

mit Stauspalt (flooded-nip) mit einer Dicke von 10 g/m aufge-

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tragen. Unmittelbar nach dem Auftragen der Streichmasse wurde diese durch Löiten der Bahn durch eine Belüftungskappe getrocknet, die schnell zirkulierende, auf etwa 113 G erwärmte Luft enthielt, und zwar unter solchen Bedingungen, daß die Temperatur des Aufstrichs aufgrund von Kühlung durch Verdampfen 4-0 G nicht überstieg.

Das getrocknete Blatt wurde nacheinander durch 4- Glanzkalanderspalte geführt, wobei Schwunghebelwalzen benutzt wurden, um die Bahn zwischen die Spalte zu führen. Die Kalandertrommeltemperatur betrug 160 G, und der Spaltdruck betrug etwa 8929 kg/m. Der Oberflächenaufstrich hatte einen Glanz von 77 his 78 nach dem Durchgang durch die 4- Glanzkalander spalte.

Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels bei einer Temperatur über der T , wie z.B. bei 150°C, getrocknet wurde, und zwar, unter Konditionierung bei einer relativen Feuchte von 4-5 # und wie oben geglättet wurde, betrug der Glanzwert etwa 10 Einheiten weniger«

Wenn die gestrichene und getrocknete Papierbahn dieses Beispiels durch Hochglanzkalandrieren anstelle von Glanzkalandrieren geglättet wurde, hatte die Oberfläche des geglätteten Aufstrichs einen Glanz von 80. Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels bei einer Temperatur über der T , wie z.B. bei 15O⁰C, getrocknet, bei einer relativen leuchte von 4-5 % konditioniert und durch Hochglanzkalandrieren geglättet wurde, betrug der Glanzwert etwa

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Beispiel 2

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsteile

I-iineralpigment 100

!Tetranatriumpyrophosphat 0,15

(p) Styro-Isopren-Copolymerisat-Emulsion^ ^J 20

T = 50°C

XD 3709.08", von Dow Chemical Company mit einem Feststoffgehalt von 44 % erhältlich.

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 1 aufgetragen. Nach dem Auftragen des Aufstrichs wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet und geglättet. Die Oberfläche des Aufstrichs hatte einen Glanz von 76 nach dem Kalandrieren.

Wenn das gestrichene Papier dieses Beispiels "bei einer Temperatur über T , z.B. bei 150⁰C, getrocknet, wie oben konditioniert und geglättet wurde, betrug der Glanzwert etwa 10 Einheiten weniger.

Beispiel $

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

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Gewi clit st eile

Mineralpigment 100

Tetranatriumpyrophosphat 0,15

Styrol-Butadien-Latex^ 18

T = 18⁰G

Wasser in einer zur Bildung einer Streichmasse mit 62 % Feststoffen ausreichenden Menge

^wy"620", von Dow Chemical Company erhältlich.

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 in der gleichen Weise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 1 aufgetragen. Nach dem Auftragen des Aufstrichs wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet (über der T) und geglättet. Der Glanz des glanzkalan-

drierten Papiers betrug 50.

Wie oben angegeben ist, stellt die Erfindung ein gestrichenes Papier mit ausgezeichneten "Druckfarbenabbindevermögen" im Vergleich zu herkömmlichen gestrichenen Papieren zur Verfügung, Dieses Druckfarbenabbindevermögen kann durch einen Test erläutert werden, der zwar kein Standardtest ist, aber trotzdem für Vergleichszwecke geeignet ist und folgendermaßen beschrieben werden kann. Eine vorgeschriebene Menge von einer speziellen im Handel erhältlichen Druckfarbe wird in Form einer gleichmäßigen Schicht auf das zu testende Papier aufgetragen. In regelmäßigen Zeitintervallen nach dem Auftragen der Farbe auf das Papier wird die mit Farbe versehene Probe gegen eine Fläche (deren Zusammensetzung bei jedem Intervall gleich bleibt) unter gleichmäßigen Bedingungen gepreßt. Die Dichte

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der auf die Fläche übertragenen Farbe wird optisch gemessen und stellt die Abdruckmenge dar. Der Endpunkt des Tests liegt ■an dem Zeitpunkt, an dem die Dichte der Farbe einen vorbestimmten niedrigen Wert erreicht hat. Die Zeitdauer zwischen dem Auftragen der Farbschicht auf das zu testende Papier und dem Zeitpunkt, an dem der Farbabdruck einen annehmbaren Wert erreicht, ist die sogenannte "Farbabbindezeit".

Beispielsweise ergibt das in dem Beispiel 1 glanzkalandrierte Blatt eine Farbabbindezeit von 275 Sekunden bei einer Messung nach dem vorstehend beschriebenen Test, während das glanzicalandrierte Blatt nach dem Beispiel 3 einen Wert von 1075 Bekunden ergibt.

wie oben angegeben ist, stellt die Erfindung außerdem ein Produkt mit ungewöhnlicher Beulsteifigkeit im Vergleich mit Papieren, die mit Streichmassen, die herkömmliche weiche Bindemittel enthalten, gestrichen worden sind, zur Verfügung. Die Beulsteifigkeit kann unter Durchführung des folgenden Vergleichs ermittelt werden. Eine gleichmäßige Farbschicht wird auf jede Seite des zu testenden Blatts aufgetragen, das bei Kormalbedingungen für die relative Feuchte und Temperatur konditioniert worden ist. Um den Bedingungen auf handelsmäßigen Papierbahn-Offsettdruckpressen zu entsprechen, wurde das eingefärbte Blatt dann sofort durch einen heißen Ofen geführt, um die Neigung des Blatts zur Beulen- bzw. Blasenbildung zu testen. Es wurde für eine Kontrolle der Oberflächentemperatur der Probe gesorgt, und die Beulen- bzw. Blasenbildung wurde visuell beobachtet.

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Beispielsweise zeigte das glanzkslandrierte Blatt des Beispiels 1 keinen Anschein von Beulen- bzw. Blasenbildung, wenn es bei einer Temperatur von 149 G getestet wurde, während das glanzkalandrierte Blatt des Beispiels 3 bei 14-2⁰C eine deutliche Beulen- bzw. Blasenbildung zeigte.

Beispiel 4

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsteile

Ton 100

Tetranatrxumpyrophosphat 0,15

(Ll)

Acrylpolymerisatemulsion^ ^J ■ 16

.T- = 68⁰G

Wasser in einer zur Bildung einer Streichmasse mit 63 % Feststoffen ausreichenden Menge

B-83", von Rohm & Haas Company mit 44 %igem Feststoffgehalt erhältlich.

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 1 mittels einer Flügelblattauftragsvorrichtung mit

2 Stauspalt mit einer Dicke von 12 g/m aufgetragen. Nach dem Auftragen der Streichmasse wurde das Material in zwei Teile geteilt. Ein Teil wurde bei Raumtemperatur über Nacht luftgetrocknet, und der andere Teil wurde 1 Minute bei 150°C getrocknet.

Nach dem Trocknen wurde jeder Teil durch Glanzkalandrieren geglättet. Das Glanzkalandrieren bestand aus einem Durchgang des trocknen, gestrichenen Blatts durch drei aufeinanderfol-

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gen.de Glanzkalanderspalte. Die Kalandertrommeltemperatur betrug 118⁰O, und der Spaltdruck betrug 7148 kg/m. Die Oberfläche des luftgetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 63 nach dem Kalandrieren, und die Oberfläche des im Ofen getrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 57·

Beispiel 5

Es wurde eine Streichmasse mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsteile

Ton 100

Tetranatriumpyrophosphat 0,05

Acrylpolymerisatemulsion^-^ 16

Wasser in einer zur Bildung einer Streichmasse mit 63 i> Feststoffen ausreichenden Menge

C 5) »jB_85», erhältlich von Rohm & Haas Company

Die Streichmasse wurde auf das grundierte Grundmaterial des Beispiels 4 in der gleichen V/eise und mit dem gleichen Gewicht wie in dem Beispiel 4 aufgetragen. Nach dem Auftragen der Streichmasse wurde das Papier dann wie in dem Beispiel 1 getrocknet und geglättet.

Die Oberfläche des luftgetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 64 nach dem Kalandrieren, und die Oberfläche des ofengetrockneten Aufstrichs hatte einen Glanz von 56.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen der Erfindung weitere Ab-

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Wandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Z.B, können die kürzlich eingeführten "Kunststoff-Pigmente, beispielsweise Polystyrolkugeln, anstelle der hineralpigmente verwendet werden. Die oben beschriebenen und in den dazugehörenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sollen die Erfindung nur erläutern und nicht begrenzen.

Patentansprüche

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Claims

s 1527

Patentansprüche

π. Verfahren zum Nachbearbeiten bzw. Glätten einer Papierbahn, auf die eine wäßrige Streichmasse aufgetragen worden ist mittels erwärmter Kalandervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) auf die Oberfläche von mindestens einer Seite der Papierbahn eine wäßrige Masse aufträgt, die Papierstreichpigment und ein im wesentlichen aus einem Polymerisatlatex mit einer T über 38⁰G bestehendes Bindemittel enthält,

(2) den Aufstrich bei einer Temperatur unter der T trocknet und

(3) den Aufstrich bei einer Temperatur über der T glättet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Härte/Temperatur-Beziehung hat, wie sie in. der in der Figur 1 dargestellten Kurve angegeben ist·
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Vinylacetat, Styrol-Isopren- oder Acrylpolymerisatlatex ist.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstrich durch Glanzkalandrieren geglättet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstrich durch Hochglanzkalandrieren geglättet wird^.
6. Zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 Ms geeignete wäßrige Papierstreichmasse mit Papierstreichpigment und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel im wesentlichen aus einem Polymerisatlatex mit einer T über 38⁰O und einer Härte/Temperatur-Beziehung "besteht, wie sie in der in der 3?igur 1 dargestellten Kurve angegeben ist.
7. Streichmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Vinylacetat-, Styrol-Isopren- oder Acrylpolymerisatlatex ist.
8. Gestrichene Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder unter Verwendung der Streichmasse nach den Ansprüchen 6 oder 7 hergestellt worden ist_o

Dr_oVe/He

409841/06 49