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Diese
Erfindung betrifft ein hochglänzendes
beschichtetes Papier, das eine ausgezeichnete Bedruckbarkeit bietet.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung ein beschichtetes Druckpapier mit einer durch
Aufbringen und Trocknen einer Mischlösung eines thermoplastischen
Copolymers und eines Oberflächenleimungsmittels
gebildeten Oberflächenschicht,
welches keinen fleckigen (engl. mottled) Ausdruck liefert, eine
hinsichtlich des Farbtrocknungsverhaltens und der Oberflächenschälfestigkeit
für die
Praxis ausreichende Bedruckbarkeit bietet und keine Ablagerungen
auf den Kalanderwalzen zurücklässt.
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Beschichtete
Papiere, die eine Deckschicht, umfassend ein Pigment und ein Bindemittel,
aufweisen, werden als hochwertige Druckpapiere verwendet. Für die beschichteten
Papiere als solche ist es auch wichtig, dass sie zusätzlich zur
Bedruckbarkeit, in Bezug auf Farbaufnahmevermögen und Festigkeit der Deckschicht, auch
einen ausreichenden Glanz auf der Oberfläche der Deckschicht erreichen.
Das Druckglätten
der Oberfläche
der Deckschicht zu dem Zweck, einen höheren Glanz zu erreichen, wird
jedoch unvermeidlich die Poren in der Deckschicht zerdrücken und
dadurch das Farbaufnahmevermögen
des Papiers reduzieren. Daneben wird durch die Verwendung einer
großen
Menge eines wasserlöslichen
oder wasserdispergierbaren Polymermaterials, wie z. B. eines Copolymerlatex,
als Pigmentbindemittel zwar die Festigkeit und der Glanz der Deckschicht
verbessert, es werden aber auch die Poren der Deckschicht vermindert
und dadurch das Farbaufnahmevermögen
des Papiers reduziert. In diesem Sinne schließen sich Glanz und Bedruckbarkeit
gegenseitig aus. Demgemäß werden
bei beschichteten Papieren die Arten und Mischungsverhältnisse
von Pigment und Klebstoff, das Gewicht des Beschichtungsmaterials,
der Glättungsgrad
und andere Faktoren so festgelegt, dass eine optimale Ausgeglichenheit
zwischen Glanz und Bedruckbarkeit erreicht wird. Um ein Hochglanzpapier
zu erhalten, das eine ausgezeichnete Bedruckbarkeit bietet, werden
jedoch andersartige Technologien gebraucht. Im allgemeinen verbessert
sich der Glanz eines beschichteten Papiers in der Reihenfolge fein
beschichtetes Papier, beschichtetes Papier, Kunstpapier, Kunstpapier
höchster
Qualität
und gussgestrichenes Papier, wobei gussgestrichenes Papier den höchsten Glanz
bietet. In der vorliegenden Erfindung steht der Ausdruck „Hochglanz" für einen
Glanzgrad gleich dem oder besser als der von Kunstpapier der höchsten Qualität. Als Hochglanzpapier
wird deshalb ein beschichtetes Papier mit einem Glanz gleich dem
oder besser als der von Kunstpapier der höchsten Qualität bezeichnet.
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Die
herkömmlichen
Herstellungsverfahren für
Hochglanzpapier schließen
eines ein, das eine Guss-Streichmaschine verwendet. Bei diesem Verfahren
wird eine feuchte Deckschicht, umfassend ein Pigment und ein Bindemittel,
unter Verwendung eines verspiegelten Guss-Zylinders durch Druck verklebt und dann
erhitzt und getrocknet. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin,
dass die Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu üblichem
Kunstpapier, beschichtetem Papier und fein beschichtetem Papier
wesentlich geringer ist.
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Es
ist auch ein Verfahren bekannt, das anstelle des Guss-Zylinders
einen Thermokalander verwendet. Die offengelegte japanische Patentanmeldung
Nr. 56-68188 und die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 64-10638
und 64-11758 beschreiben z. B. Verfahren, um eine Deckschicht durch
Mischen eines Pigments mit einem Polymerlatex oder einem wasserlöslichen
Polymerharz, Aufbringen und Trocknen der Deckschicht und dann Behandeln
der Deckschicht durch Heißkalandrieren
herzustellen. Bei diesen veröffentlichten
Technologien wird ein Polymerlatex mit einer Glasübergangstemperatur
von 5 °C,
oder 38 °C
oder darüber,
auf ein Trägermaterial
aufgebracht und die erhaltene Deckschicht wird mit einem Thermokalander
bei einer Temperatur über
der Glasübergangstemperatur
des verwendeten Latex' behandelt.
Damit wird ein einfaches und produktives Verfahren bereitgestellt,
das zur Herstellung von normalem beschichtetem Papier geeignet ist.
Das Verfahren liefert jedoch einen ungenügenden Glanz, der geringer
ist als der von guss-gestrichenem
Papier und sogar Kunstpapier. Durch Heißkalandrieren kann ein Glanzgrad,
der dem von guss-gestrichenem Papier vergleichbar ist, deshalb nicht
erreicht werden.
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Ein
wiederum anderes Verfahren ist das in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. 59-22683 beschriebene. Bei diesem Verfahren
werden zwei oder mehr Copolymerlatices mit unterschiedlichen minimalen
Filmbildungstemperaturen auf ein Flächengebilde oder ein Flächengebilde
mit einer Pigmentdeckschicht aufgebracht und dann getrocknet, wonach erforderlichenfalls
eine Kalandrierung angewandt wird, um die Oberfläche zu glätten. Beim Trocknen erzeugen
die Latices mit unterschiedlichen minimalen Filmbildungstemperaturen
winzige Risse auf der Oberfläche
des beschichteten Papiers, wodurch ein gutes Farbaufnahmevermögen erreicht
wird, ohne den Glanz zu verringern. Der Schlüsselpunkt dieser Technologie
besteht darin, winzige Risse auf der Oberfläche des beschichteten Papiers
zu erzeugen, wobei den Trocknungsbedingungen gebührende Beachtung geschenkt
werden muss, um diesen Effekt zu erzielen. Mit anderen Worten, die
Trocknungsbedingungen müssen
so festgelegt werden, dass der Latex mit der niedrigeren minimalen
Filmbildungstemperatur vollständig
schmilzt, während
der mit der höheren
minimalen Filmbildungstemperatur nur teilweise schmilzt. Es ist
jedoch allgemein bekannt, dass Trocknungsbedingungen gewöhnlich Schwankungen
unterliegen, die durch eine Reihe von Faktoren bedingt sind. Wenn
es möglicherweise
zur industriellen Anwendung dieser Technologie kommt, ist es praktisch
unmöglich,
während
des ganzen Herstellungsprozesses gleichmäßige, konstante Trocknungsbedingungen
aufrechtzuerhalten. Deshalb ist es extrem schwierig, unter Verwendung
dieser Technologie Papiere mit stabiler Qualität herzustellen.
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Wie
in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr.3-167396 und
8-13390 offenbart, haben die Erfinder herausgefunden, dass ein Glanz
gleich dem von beschichtetem Papier erreicht werden kann, ohne zu
glätten,
und dass auch eine hinsichtlich des Farbaufnahmevermögens und
der Oberflächenfestigkeit
ausgezeichnete Bedruckbarkeit erreicht werden kann, indem ein beschichtetes
Druckpapier entwickelt wird, umfassend ein Grundmaterial, das ein
Trägermaterial
und eine darauf aufgetragene Pigmentdeckschicht aufweist, wobei
die Pigmentdeckschicht eine aus einem thermoplastischen Polymer
(Emulsion, umfassend ein Polymer oder Copolymer, das Thermoplastizität zeigt)
mit einer Temperatur des Phasenübergangs
zweiter Ordnung von 80 °C
hergestellte Oberflächenschicht
aufweist; und die Erfinder haben auch herausgefunden, dass durch
Kalandrieren der vorstehend erwähnten
Oberflächenschicht
bei Temperaturen, die die Temperatur des Phasenübergangs zweiter Ordnung des
Copolymerlatex nicht übersteigen,
ein hoher Glanz gleich dem oder besser als der von Kunstpapier der
höchsten
Qualität
zusammen mit einer für
die Praxis ausreichenden Bedruckbarkeit, hinsichtlich des Farbaufnahmevermögens, der
Oberflächenfestigkeit
und des Punktfehleranteils, erzielt werden kann, während Ablagerungen
auf den Kalanderwalzen verhindert und dadurch eine höhere Produktivität und Produktionsleistung
erreicht werden. Bei diesem Verfahren gab es jedoch Probleme in
der Bogendruckmaschine, wie z. B. einen fleckigen Ausdruck, eine
schlechte Bedruckbarkeit und eine mangelhafte Trennung von den Kalanderwalzen.
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In
US-A-5,360,657 wird ein beschichtetes Druckpapier beschrieben, welches
einen Träger,
eine auf den Träger
aufgebrachte pigmentierte Schicht und darüber angeordnet, eine Oberflächenschicht,
umfassend einen Latex eines thermoplastischen Polymers mit einer
Temperatur des Phasenübergangs
zweiter Ordnung von mindestens 80 °C und einer mittleren Teilchengröße von weniger
als 100 nm, umfasst. US-A-4,317,489 offenbart ein bestimmtes Verfahren
zur Herstellung eines hochglänzenden
beschichteten Papiers, wobei eine wässrige Beschichtungslösung, umfassend
einen Latex eines synthetischen Polymers (A) mit einer Glasübergangstemperatur
von mindestens 38 °C,
einen Latex eines synthetischen Polymers (B) mit einer Glasübergangstemperatur,
die unter der von (A) liegt, und ein Pigment für beschichtete Papiere, verwendet
wird.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Sachlagen besteht der Zweck der vorliegenden
Erfindung in der Bereitstellung eines hochglänzenden beschichteten Papiers,
das einen hohen Flächenglanz,
ein ausgezeichnetes Farbannahmevermögen und eine ausgezeichnete
Oberflächenfestigkeit,
keinen fleckigen Ausdruck von Farbe, und zwar insbesondere bei Bogendruckmaschinen,
ein gutes Farbtrocknungsverhalten und eine ausgezeichnete Bedruckbarkeit
bietet, sowie eines Verfahrens, um ein solches beschichtetes Papier leicht
und zu erschwinglichen Kosten sowie unter Sicherstellung einer konstanten,
stabilen Qualität
herzustellen.
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Die
vorstehenden Probleme wurden gelöst,
indem ein beschichtetes Druckpapier bereitgestellt wurde, welches
ein Grundpapier, eine Deckschicht, welche ein Pigment und einen
Klebstoff umfasst und auf dem Grundpapier gebildet ist, und eine
Oberflächenschicht,
welche ein thermoplastisches Polymer und ein Oberflächenleimungsmittel
umfasst und auf der Deckschicht gebildet ist, umfasst, wobei das
thermoplastische Polymer Emulsionsteilchen eines Polymers oder Copolymers
mit Thermoplastizität
und einer Glasübergangstemperatur
von 80 °C
oder darüber
umfasst, wobei die Teilchen nach dem Warmlufttrocknen und Kalandrieren
ihre Form behalten, das Polymer oder Copolymer aus Monomeren, ausgewählt aus
Styrol und seinen Derivaten, Vinylidenchlorid, Etheracrylat und
Ethermethacrylat, aufgebaut ist und wobei das Oberflächenleimungsmittel vom
Lösungs-
oder Emulsionstyp ist und aus einem Copolymer ausgewählt aus
einem vom Styrol-Acryl-, Styrol-Maleinsäure-, Styrol-Methacrylat- und
Urethan-Typ, aufgebaut ist, oder vom Lösungstyp ist und aus einem Copolymer
vom Olefin-Typ aufgebaut ist, wobei das Oberflächenleimungsmittel nach dem
Warmlufttrocknen und Kalandrieren nicht seine Teilchenform behält. Dies
ergibt ein beschichtetes Druckpapier, das einen hohen Flächenglanz,
ein ausgezeichnetes Farbannahmevermögen und eine ausgezeichnete
Oberflächenfestigkeit, keinen
fleckigen Ausdruck von Farbe und eine ausgezeichnete Bedruckbarkeit
bietet. Die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Oberflächenschicht
sollte vorzugsweise 100 Gewichtsteile thermoplastisches Polymer
und 3 bis 100 Gewichtsteile oder stärker bevorzugt 3 bis 50 Gewichtsteile
oder am meisten bevorzugt 3 bis 20 Gewichtsteile Oberflächenleimungsmittel
umfassen, um eine gute Ausgeglichenheit von hohem Glanz, fleckigem
Ausdruck von Farbe und Farbtrocknungsverhalten zu erreichen.
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Die
Verwendung eines thermoplastischen Polymers mit einer hohen Glasübergangstemperatur
und eines Oberflächenleimungsmittels
ist ein wahrscheinlicher Grund für
den hohen Glanz, der durch die Bereitstellung der von der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagenen Oberflächenschicht
erzielt wird, da sie die konkaven Hohlräume in der Pigmentdeckschicht
füllen
und dadurch die Oberflächenschicht
im Ganzen optisch glätten.
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Besteht
eine Oberflächenschicht
nur aus thermoplastischem Polymer, führt das dazu, dass die Farbe ungleichmäßig aufgenommen
wird, wenn sie auf das Papier übertragen
wird. Daher trocknet die Farbe nicht gleichmäßig und verursacht ein „Überfüllen" (engl. trapping),
oder eine ungleichmäßige Farbübertragung,
in nachfolgenden Druckdurchgängen,
was einen fleckigen Ausdruck auf der bedruckten Oberfläche ergibt.
Andererseits bietet eine Oberflächenschicht,
die nur aus Oberflächenleimungsmittel
besteht, eine schlechte Druckeffizienz, da die Farbe, nachdem sie
auf das Papier übertragen
wurde, nicht schnell trocknet. Die vorliegende Erfindung verhindert
einen fleckigen Ausdruck, während
sie gleichzeitig ein gutes Farbtrocknungsverhalten erzielt, ohne
die Eigenschaften zu opfern, die die Qualität des Papiers bestimmen, indem
ein thermoplastisches Polymer mit einer hohen Glasübergangstemperatur
und ein Oberflächenleimungsmittel
kombiniert werden.
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Der
Grund wird wie folgt dargelegt: Eine Oberflächenschicht, die nur aus thermoplastischem
Polymer besteht, weist winzige Risse auf, die ungleichmäßig auf
der Oberfläche
der Oberflächenschicht
vorhanden sind, wobei die Teilchen aus thermoplastischem Polymer
ihre Form behalten und eine solche Oberflächenschicht die Farbe daher
ungleichmäßig aufnimmt;
wohingegen die gleiche Oberflächenschicht,
wenn ein Oberflächenleimungsmittel
zugefügt
wird, die Risse, gefüllt
oder abgedeckt mit dem Oberflächenleimungsmittel, aufweisen
wird, was es der Farbe erlaubt, gleichmäßiger einzudringen und schneller
zu trocknen.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Grundmaterial muss ein
Grundpapier und eine darauf gebildete Pigmentdeckschicht, die ein
Pigment und einen Klebstoff enthält,
umfassen. Das Grundpapier kann ein gewünschtes Papier sein, solange
darauf eine Pigmentdeckschicht gebildet werden kann. Beispiele schließen unbeschichtete
Papiere, wie z. B. Papier mittlerer Qualität, Papier mit Premiumqualität, Zeitungspapier, einseitig
glänzendes
Papier und spezielles Tiefdruckpapier ein. Eine Pigmentdeckschicht
kann auf unbeschichtetem Papier leicht unter Verwendung des normalen
Herstellungsverfahrens für
pigmentbeschichtetes Papier gebildet werden. Erforderlichenfalls
sollten in Abhängigkeit
von der gewünschten
Qualität
jedoch die Arten und Volumenverhältnisse
von Pigment und Klebstoff in dem Beschichtungsmaterial geändert werden.
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Pigmente,
die in der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Pigmentdeckschicht
verwendet werden können,
schließen
herkömmliche
Pigmente ein, die anorganische Pigmente, wie z. B. Kaolin, Ton,
delaminierten Ton, gemahlenes Calciumcarbonat, gefälltes Calciumcarbonat,
Talk, Titandioxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinkoxid, Kieselsäure, Silicat,
kolloidales Siliciumdioxid und Satinweiß, sowie organische Pigmente,
wie z. B. Kunststoffpigmente, einschließen. Diese Pigmente können allein
oder in Kombination verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, 50 Gewichtsteile oder mehr Kaolin mit 100 Gewichtsteilen
Pigment zu mischen, um eine bessere Bedruckbarkeit zu erreichen,
während
der hohe Glanz aufrechterhalten wird.
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Klebstoffe,
die in der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Pigmentdeckschicht
verwendet werden können,
schließen
die üblicherweise
bei der Herstellung von normal beschichtetem Papier verwendeten
Klebstoffe, einschließlich
verschiedener Copolymere, wie z. B. Styrol-Butadien-, Styrol-Acryl-,
Ethylen-Vinylacetat-, Butadien-Methylmethacrylat- und Vinylacetat-Butylacrylat-Copolymere;
synthetische Klebstoffe, wie z. B. Polyvinylalkohol, Maleinsäureanhydridcopolymer
und Acrylmethylmethacrylatcopolymer; Proteine, wie z. B.
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Casein,
Sojabohnenprotein und synthetisches Protein; Stärken, wie z. B. oxidierte Stärke, kationische Stärke, Harnstoffphosphat-veresterte
Stärke,
Hydroxyethyl-veresterte Stärke
und andere veresterte Stärken, und
Dextrin; und Cellulosederivate, wie z. B. Carboxyethylcellulose,
Hydroxyethylcellulose und Hydroxymethylcellulose, ein. Je nach Erfordernis
können
ein oder mehrere dieser Klebstoffe ausgewählt und verwendet werden. Der
Klebstoff sollte 5 bis 50 Gewichtsteile oder vorzugsweise 5 bis
25 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Pigment, ausmachen.
Besonders bevorzugt ist eine Kombination aus 13 Gewichtsteilen oder weniger
Styrol-Butadien-Copolymerlatex mit 100 Gewichtsteilen Pigment, welche
ein gutes Farbtrocknungsverhalten liefert. Erforderlichenfalls können geeignete
Mengen an Dispergiermittel, viskositätserhöhendem Mittel, Wasserhaltemittel,
Schaumverhinderungsmittel, wasserfestmachendem Mittel, farbgebendem
Stoff, Mittel zur Verbesserung der Bedruckbarkeit und verschiedenen
anderen Mitteln, die in den Beschichtungsmaterialzusammensetzungen
zur Verwendung bei normal beschichtetem Papier verwendet werden,
angewendet werden.
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Es
können
eine oder mehrere Pigmentdeckschichten auf einer oder beiden Seiten
des Grundpapiers gebildet werden. Das Gewicht der in der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagenen Deckschicht sollte vorzugsweise 2 bis
40 g/m2 oder stärker bevorzugt 5 bis 25 g/m2 oder am meisten bevorzugt 8 bis 20 g/m2 pro Seite des Grundpapiers betragen.
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Die
Verfahren, um eine Pigmentdeckschicht auf das Grundpapier aufzubringen,
schließen
eine Zweiwalzen-Leimpresse oder Gate-Roll Beschichtungsmaschine,
eine Leimpresse mit Rakeldosierung oder Leimpresse mit Stabdosierung,
eine Sym-Sizer Beschichtungsmaschine oder eine andere Walzenbeschichtungsmaschine
mit Filmauftrag, eine Beschichtungsmaschine mit geflutetem Walzenspalt/Rakel,
eine Beschichtungsmaschine mit Jetauftrag/Rakel und eine Beschichtungsmaschine
mit kurzzeitigem Stiftauftrag (engl. short-dowel time application
coater) ein. Auch eine Beschichtungsmaschine mit Stabdosierung,
die gerillte oder glatte Stäbe
anstelle von Rakeln verwendet, eine Florstreichbeschichtungsmaschine,
eine Beschichtungsmaschine mit Düse
oder eine beliebige andere bekannte Beschichtungsmaschine können verwendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird, nachdem auf dem Grundpapier eine
Pigmentdeckschicht gebildet wurde, eine Mischlösung eines thermoplastischen
Polymers und eines Oberflächenleimungsmittels
als Oberflächenschicht
auf die Pigmentdeckschicht aufgebracht. Vor dem Aufbringen der Mischlösung kann
die Pigmentdeckschicht durch einen Superkalander, einen Glanzkalander,
einen Hochtemperatur-Softnip-Kalander usw. geglättet werden.
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Jedes
thermoplastische Polymer, das in der vorstehenden durch die vorliegende
Erfindung vorgeschlagenen Oberflächenschicht
verwendet wird, sollte Emulsionsteilchen eines Polymers oder Copolymers
mit Thermoplastizität
und einer Glasübergangstemperatur
von 80 °C
oder darüber
umfassen, so dass die Teilchenform nach dem Warmlufttrocknen und
Kalandrieren erhalten bleibt. Im Falle eines Kern-Hülle-Polymers oder
-Copolymers sollte die Glasübergangstemperatur
der Hülle
80 °C oder
darüber
betragen. Solange eine Glasübergangstemperatur
von 80 °C
oder darüber
erreicht wird, ist das Herstellungsverfahren für das Polymer oder Copolymer
nicht von Bedeutung. Die Arten von Monomeren, die das Zielpolymer
oder -copolymer umfasst, sind aus Styrol und seinen Derivaten, Vinylidenchlorid
und Etheracrylat oder -methacrylat ausgewählt. Es gibt keine Einschränkung hinsichtlich
dessen, wie hoch die Glasübergangstemperatur
des thermoplastischen Polymers sein kann. Die maximal erlaubte Glasübergangstemperatur
des thermoplastischen Polymers wird vor allem von den Arten der
Monomere und Additive, wie z. B. Weichmacher, die in der Herstellung
des thermoplastischen Polymers verwendet werden, bestimmt und beträgt normalerweise
ungefähr
130 °C.
Wenn ein Polymer oder Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur unter 80 °C verwendet
wird, wird das erhaltene beschichtete Papier einen schwachen Glanz
aufweisen und während
des Kalandrierens Ablagerungen auf den Kalanderwalzen zurücklassen.
Jedes thermoplastische Polymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, sollte Idealerweise eine mittlere Teilchengröße von 100
nm oder weniger aufweisen, um einen hohen Glanz und eine hohe Oberflächenfestigkeit
zu erreichen.
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Oberflächenleimungsmittel,
die in der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Oberflächenschicht
verwendet werden können,
schließen
Oberflächenleimungsmittel
vom Copolymertyp, wie z. B. Styrol-Acryl-, Styrol-Maleinsäure-, Styrol-Methacrylat-,
Olefin- und Urethantyp ein. Diese Leimungsmittel können allein
oder in Kombination verwendet werden. Die Leimungsmittel sollten
vom Lösungs-
oder Emulsionstyp sein und dürfen
ihre Teilchenform nach dem Warmlufttrocknen und Kalandrieren nicht
behalten. Ein bevorzugtes mittleres Molekulargewicht des Copolymers
ist 1000 bis 500.000. Von den Oberflächenleimungsmitteln vom Copolymertyp,
die diese Bedingungen erfüllen,
sind jene vom Styrol-Acryl-, Olefin- oder Styrol-Maleinsäure-Typ
wünschenswert.
Insbesondere ein Leimungsmittel vom Styrol-Acryl-Typ wird einen
hohen Flächenglanz erzielen.
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In
der vorliegenden Erfindung wird eine Mischlösung eines thermoplastischen
Polymers und eines Oberflächenleimungsmittels
als Oberflächenschicht
auf die Pigmentdeckschicht aufgebracht. Solange der Zweck der vorliegenden
Erfindung nicht in irgendeiner Form gefährdet wird, kann die Oberflächenschicht-Beschichtungslösung hergestellt
werden, indem je nach Erfordernis ein auf natürlichem oder synthetischem
Harz basierender Klebstoff für
eine übliche
Papierbeschichtung zum Zwecke des Einstellens der Festigkeit der
aufgetragenen Schicht, ein Mittel zum Einstellen der Fließfähigkeit
oder ein Antischaummittel zum Zwecke des Einstellens der Auftragbarkeit
des Beschichtungsmaterials, ein Gleitmittel zum Zwecke der Reduzierung
von Ablagerungen, die auf den Kalander- oder anderen Zylinderwalzen
hinterlassen werden, und ein farbgebendes Mittel oder geringe Mengen
eines Pigments zu dem Zweck, der Oberfläche der Deckschicht Farbe zu
geben, zugegeben werden. Vorzugsweise sollten das thermoplastische
Polymer und das Oberflächenleimungsmittel 80
bis 100 Gew.-% der gesamten Oberflächenschicht, bezogen auf den
Feststoffgehalt, ausmachen. Die so erhaltene Oberflächenschicht-Beschichtungslösung wird
dann als Oberflächenschicht
auf die Pigmentdeckschicht aufgebracht. Das Schichtgewicht kann
so eingestellt werden, wie es erforderlich ist, um die gewünschten
Eigenschaften zu erzielen. Eine übermäßige Erhöhung des
Schichtgewichts wird jedoch nicht nur die Kosten erhöhen, sondern
auch das Farbaufnahmevermögen
verringern, was zu einer ungenügenden
Farbbindung führt,
und außerdem
die Festigkeit der Oberfläche
verringert. Angesichts dieser unerwünschten Tendenzen empfiehlt
es sich nicht, eine übermäßige Menge
der Oberflächenschicht
aufzubringen. Normalerweise ist ein Schichtgewicht von etwa 0,1
g/m2 oder vorzugsweise 0,3 bis 3,0 g/m2 pro Seite des Grundpapiers ausreichend.
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Die
Oberflächenschicht-Beschichtungslösung kann
unter Verwendung einer Rakelbeschichtungsmaschine, einer Walzenbeschichtungsmaschine,
einer Luftrakel-Beschichtungsmaschine,
einer Beschichtungsmaschine mit Auftragschiene, einer Gravurstreichmaschine
oder Flexo-Beschichtungsmaschine, welche alle üblicherweise bei der Papierbeschichtung
verwendet werden, aufgebracht werden. Wenn das thermoplastische
Polymer und das Leimungsmittel aufgebracht sind, wie in der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, sind beim Trocknungsvorgang nach dem Auftragen
keine speziellen Bedingungen erforderlich. Die normalen Trocknungsbedingungen,
die bei der Herstellung von beschichtetem Papier verwendet werden,
werden eine optimale Oberflächenschicht
bereitstellen. Das so erhaltene beschichtete Druckpapier wird nach
dem Kalandrieren einen hohen Glanz gleich dem von Kunstpapier höchster Qualität oder besser
bieten. Beim Kalandrieren können
ein Superkalander, ein Glanzkalander oder ein Hochtemperatur-Softnip-Kalander allein oder
in Kombination verwendet werden. Diese Kalandermaschinen werden
normalerweise zum Glätten
von beschichtetem Papier verwendet. In der vorliegenden Erfindung
wird es, wenn das Kalandrieren mit einer Metallwalzentemperatur
von 100 °C
oder darüber,
oder sogar 150 °C
oder darüber,
erfolgt, noch bei einer guten Trennung der beschichteten Oberfläche von
den Kalanderwalzen bleiben. Selbst ohne Kalandrieren kann ein beschichtetes
Druckpapier, das einen guten Flächenglanz
gleich dem von glänzendem
Papier bietet, erreicht werden.
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Beispiele
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Es
folgt eine ausführliche
Erläuterung
der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen. Es ist jedoch
zu beachten, dass die Erfindung keineswegs auf die bereitgestellten
Beispiele beschränkt
ist. Solange nicht anders angegeben, geben die in den Beispielen
verwendeten Ausdrücke „Teile" und „%" „Gewichtsteile, bezogen auf
den Feststoffgehalt" bzw. „Gewichtsprozente,
bezogen auf den Feststoffgehalt" an.
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Herstellung
des thermoplastischen Copolymers A
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Es
wurde ein Vierhalskolben, ausgerüstet
mit einem Rührer,
einem Thermometer, einer Kühleinrichtung,
einem Tropftrichter und einem Stickstoffeinlassrohr vorbereitet,
in welchen 300 Teile Wasser, 9 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat
und 4 Teile Polyoxyethylenphenolether (enthaltend 10 mol Ethylenoxid)
gegeben und gemischt wurden. Als nächstes wurde ein Monomergemisch,
umfassend 80 Teile Styrol, 10 Teile α-Methylstyrol, 100 Teile Methylmethacrylat
und 10 Teile Methacrylat, hergestellt und 60 Teile des Gemisches
wurden in den Kolben gegeben. Die Temperatur wurde auf 60 °C gesteigert,
wobei gleichzeitig ein Stickstoffaustausch erfolgte, und es wurden
7,2 Teile einer 20-%igen wässrigen
Ammoniumperoxidlösung
und 4,8 Teile einer 20-%igen Natriumbischwefligsäureanhydrid lösung zugegeben
und 60 min polymerisiert. Dann wurden 10 Teile einer 20-%igen wässrigen
Ammoniumperoxidlösung
zugegeben und die restlichen 140 Teile des Monomergemisches über einen
Zeitraum von 1 h zugetropft. Das erhaltene Gemisch wurde 4 h bei
90 °C gehalten, um
die Polymerisation zu vervollständigen,
und so wurde eine Emulsion des thermoplastischen Copolymers A erhalten.
Diese Emulsion wies einen Feststoffgehalt von 39 %, eine Glasübergangstemperatur
von 107 °C
und eine mittlere Teilchengröße von 75
nm auf.
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Thermoplastisches
Copolymer B
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Es
wurde ein Vierhalskolben, ausgerüstet
mit einem Rührer,
einem Thermometer, einer Kühleinrichtung
und einem Stickstoffeinlassrohr vorbereitet, in welchen 310 Teile
Wasser, 5,6 Teile HITENOL N-08 (ein Polyoxyethylennonylphenolethersulfat,
hergestellt von Dai-ichi Kogyo Seiyaku), 48 Teile Styrol, 19 Teile
Methylmethacrylat, 8 Teile Ethylmethacrylat, 2,5 Teile Divinylbenzol
und 2,5 Teile Methacrylat gegeben wurden. Die Temperatur wurde auf
70 °C gesteigert,
wobei gleichzeitig ein Stickstoffaustausch erfolgte, wonach 5 Teile einer
16-%igen wässrigen
Natriumperoxidlösung
zugegeben wurden und die Temperatur 4 h auf 85 °C gehalten wurde, um die Polymerisation
zu vervollständigen,
und so wurde eine Emulsion des thermoplastischen Copolymers B erhalten.
Diese Emulsion wies einen Feststoffgehalt von 21 %, eine Glasübergangstemperatur
von 85 °C
und eine mittlere Teilchengröße von 75
nm auf.
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Thermoplastisches
Copolymer C
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Polystyrolemulsion
mit einer Glasübergangstemperatur
von 100 °C
und einer mittleren Teilchengröße von 60
nm: Lytron 604 von OMNOVER
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Thermoplastisches
Copolymer D
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Es
wurde das gleiche Verfahren wiederholt, wie es verwendet wurde,
um das thermoplastische Copolymer A zu erhalten, außer dass
88 Teile Styrol, 38 Teile Methylmethacrylat, 70 Teile n-Butylmethacrylat
und 4 Teile Methacrylat als Monomere verwendet wurden, und es wurde
eine Emulsion des thermoplastischen Copolymers D erhalten. Diese
Emulsion wies einen Feststoffgehalt von 39 % und eine Glasübergangstemperatur von
72 °C auf.
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Oberflächenleimungsmittel A
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- Styrolacryl-Leimungsmittel (Lösungstyp): POLYMARON-NS-15-2
von Arakawa Chemical Industries
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Oberflächenleimungsmittel B
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- Styrolacryl-Leimungsmittel (Emulsionstyp): POLYMARON-NS-15-1
von Arakawa Chemical Industries
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Oberflächenleimungsmittel C
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- Olefin-Leimungsmittel (Lösungstyp):
POLYMARON 482S von Arakawa Chemical Industries
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Oberflächenleimungsmittel D
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- Styrol-Maleinsäure-Leimungsmittel:
K-4 von Harima Chemicals
- Herstellung des Grundmaterials (pigmentbeschichtetes Papier)
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Aus
70 Teilen erstklassigem Kaolin, 30 Teilen teilchenförmigem gemahlenem
Calciumcarbonat, 11 Teilen Styrol-Butadien-Copolymerlatex und 5
Teilen Stärke
wurde eine Beschichtungslösung
für beschichtetes Papier
mit einem Feststoffgehalt von 64 % hergestellt.
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Unter
Verwendung einer Rakelstreichmaschine, die mit einer Auftragegeschwindigkeit
von 500 m/min betrieben wurde, wurde die erhaltene Beschichtungslösung auf
beide Seiten eines Beschichtungsgrundpapiers von Premiumqualität mit einer
Flächenmasse
von 127 g/m2 aufgebracht, so dass das Trockengewicht
der Deckschicht auf einer Seite 14 g/m2 betragen
würde.
Nach dem Trocknen wurde ein Grundmaterial vor der Oberflächenbeschichtung
(pigmentbeschichtetes Papier), das eine Pigmentdeckschicht mit einem
Feuchtigkeitsgehalt von 5,5 % aufweist, erhalten.
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Beispiel 1
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Aus
100 Teilen des thermoplastischen Copolymers A, 15 Teilen des Styrolacryl-Oberflächenleimungsmittels
A, 5 Teilen eines Gleitmittels vom Typ Polyethylenwachsemulsion
und 10 Teilen eines Gleitmittels vom Typ Fettsäurederivat wurde eine Oberflächenschicht-Beschichtungslösung mit
einem Feststoffgehalt von 30 % hergestellt.
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Unter
Verwendung einer Rakelstreichmaschine, die mit einer Auftragegeschwindigkeit
von 500 m/min betrieben wurde, wurde die erhaltene Beschichtungslösung auf
beide Seiten des vorstehend erwähnten Grundpapiers
(pigmentbeschichtetes Papier) aufgebracht, so dass das Trockengewicht
der Deckschicht auf einer Seite 1,0 g/m2 betragen
würde.
Nach dem Trocknen wurde ein beschichtetes Papier mit einer Deckschicht
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6,5 % erhalten. Dann wurde das
Papier auf einem Superkalander, umfassend gekühlte Walzen (65 °C) und Baumwollwalzen,
mit einem Nipdruck von 180 kg/cm und einer Geschwindigkeit von 10
m/min bei 2 Nips behandelt, um ein beschichtetes Druckpapier zu
erhalten.
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Beispiel 2
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das Oberflächenleimungsmittel
A durch das Styrolacryl-Oberflächenleimungsmittel
B ersetzt wurde.
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Beispiel 3
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das thermoplastische Copolymer A durch das thermoplastische Copolymer
B ersetzt wurde.
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Beispiel 4
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das Papier nicht superkalandriert sondern auf einem Softkalander,
umfassend Metallwalzen (Oberflächentemperatur:
180 °C)
und elastische Walzen, mit einem Nipdruck von 130 kg/cm und einer
Geschwindigkeit von 270 m/min bei zwei Nips behandelt wurde.
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Beispiel 5
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das Oberflächenleimungsmittel
A durch das Olefin-Oberflächenleimungsmittel
C ersetzt wurde.
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Beispiel 6
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das thermoplastische Copolymer A durch das thermoplastische Copolymer
C ersetzt wurde.
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Beispiel 7
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das Oberflächenleimungsmittel
A durch das Styrol-Maleinsäure-Oberflächenleimungsmittel
D ersetzt wurde.
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Beispiel 8
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
die Menge des Oberflächenleimungsmittels
A auf 50 Teile geändert
wurde.
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Beispiel 9
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
die Menge des Oberflächenleimungsmittels
A auf 110 Teile geändert
wurde.
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Vergleichsbeispiel 1
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
nur 100 Teile des thermoplastischen Copolymers A verwendet wurden.
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Vergleichsbeispiel 2
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
nur 100 Teile des Leimungsmittels A verwendet wurden.
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Vergleichsbeispiel 3
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
das thermoplastische Copolymer A durch das thermoplastische Copolymer
D ersetzt wurde.
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Vergleichsbeispiel 4
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
die 10 Teile des Oberflächenleimungsmittels
A durch 1 Teil eines Mittels zur Einstellung des Viskosität ersetzt
wurden.
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Vergleichsbeispiel 5
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
die Oberflächenschicht-Beschichtungslösung nicht
auf das Grundmaterial (pigmentbeschichtetes Papier) aufgetragen
wurde.
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Beispiel 10
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
keine Superkalandrierung erfolgte.
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Vergleichsbeispiel 6
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Ein
beschichtetes Druckpapier wurde auf die gleiche Art und Weise wie
in Beispiel 1 erhalten, außer dass
die Oberflächenschicht-Beschichtungslösung nicht
auf das Grundmaterial (pigmentbeschichtetes Papier) aufgetragen
wurde und auch keine Kalandrierung erfolgte.
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Tabelle
1 zeigt die Ergebnisse der Tests zur Qualitätsbewertung, die an den vorstehend
erhaltenen Papieren durchgeführt
wurden.
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Nachstehend
werden die in Tabelle 1 aufgeführten
Bewertungskriterien und die jeweiligen Testverfahren erläutert:
- * Glasübergangstemperatur – Von jeder
Probe wurde bei 20 °C
und 65 % (relativer Luftfeuchte) ein Film hergestellt und unter
Verwendung der charakteristischen Kurve, aufgenommen von 20 mg des
Films auf einem Differential-Scanning-Calorimeter (DSC6200R von
Seiko Instruments) durch Steigern der Temperatur mit 5 °C pro Minute
von 0 auf 100 °C,
dessen Glasübergangstemperatur
berechnet.
- * Flächenglanz – Gemessen
auf einem Murakami Glanzmessgerät,
basierend auf dem 75 ° – Reflektionsverfahren.
- * Farbtrocknungsverhalten – Jede
Probe wurde unter Verwendung eines RI-II Druck-Testers bedruckt,
wonach ein weißes
Papier gegen die bedruckte Oberfläche gepresst wurde, um visuell
die Übertragung
von Farbe auf das weiße
Papier zu beurteilen. Die Farbübertragung
wurde in drei Grade eingestuft, wobei „o" eine sehr geringe Farbübertragung
auf das weiße
Papier anzeigt „Δ" eine geringe Farbübertragung
anzeigt und „X" eine erhebliche
Farbübertragung
anzeigt.
- * Fleckiger Ausdruck – Jede
Probe wurde mit einer Geschwindigkeit von 8.000 Blatt/Stunde auf
einer Vierfarb-Bogenoffsetdruckmaschine (R304 von MAN ROLAND) unter
Verwendung von HYECOO M (von Toyo Ink) in der Reihenfolge Schwarz,
Blau, Rot und Gelb gedruckt und der fleckige Ausdruck der blauen
Farbe visuell beurteilt. Der fleckige Ausdruck wurde in drei Grade
eingestuft, wobei „o" keinen fleckigen
Druck anzeigte, „Δ" einen leicht fleckigen
Druck anzeigte und „X" einen erheblichen
fleckigen Druck anzeigte.
- * Trennung von den Kalanderwalzen – Die zurückgelassenen Ablagerungen auf
der Metallwalzenoberfläche
nach dem Kalandrieren wurden visuell bewertet.
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„o" zeigt eine gute
Trennung ohne zurückgelassene
Ablagerungen auf der Metallwalzenoberfläche an, „Δ" zeigt eine ungenügende Trennung mit geringfügigen auf
der Metallwalzenoberfläche
zurückgelassenen Ablagerungen
an und „X" zeigt eine schlechte
Trennung mit erheblichen auf der Metallwalzenoberfläche zurückgelassenen
Ablagerungen an.
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Wie
Tabelle 1 zeigt, erreichten die erfindungsgemäß erhaltenen beschichteten
Druckpapiere alle einen hohen Glanz. Die Bedruckbarkeit in Bezug
auf einen fleckigen Ausdruck und das Farbtrocknungsverhalten ist auch
ausgezeichnet oder auf einem praktikablen Niveau.
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Hingegen
wiesen die in den Vergleichsbeispielen erhaltenen Fehler, wie z.
B. einen ungenügenden Glanz,
einen fleckigen Ausdruck und ein langsames Trocknen der Farbe, auf
und erfüllen
daher nicht den Zweck der vorliegenden Erfindung.
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Ein
durch die vorliegende Erfindung bereitgestelltes beschichtetes Druckpapier
umfasst ein Grundmaterial und eine darauf gebildete Pigmentdeckschicht,
wobei auf der Deckschicht eine Oberflächenschicht, gebildet durch
Aufbringen einer Mischlösung
eines thermoplastischen Copolymers mit einer Glasübergangstemperatur
von 80 °C
oder darüber
und eines Oberflächenleimungsmittels,
gebildet ist. Ein durch die vorliegende Erfindung bereitgestelltes
beschichtetes Druckpapier bietet einen hohen Glanz, keinen fleckigen
Ausdruck und eine hinsichtlich des Farbtrocknungsverhaltens und
der Oberflächenschälfestigkeit
für die
Praxis ausreichend gute Bedruckbarkeit und verhindert außerdem Ablagerungen
auf den Kalanderwalzen und führt
dadurch zu einer guten Produktivität.
