EP0016465A1 - Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton und Streichmasse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton und Streichmasse zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0016465A1
EP0016465A1 EP80101472A EP80101472A EP0016465A1 EP 0016465 A1 EP0016465 A1 EP 0016465A1 EP 80101472 A EP80101472 A EP 80101472A EP 80101472 A EP80101472 A EP 80101472A EP 0016465 A1 EP0016465 A1 EP 0016465A1
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EP
European Patent Office
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coating
coating slip
weight
slip
cardboard
Prior art date
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EP80101472A
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French (fr)
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EP0016465B1 (de
EP0016465B2 (de
Inventor
Kurt Werner Dr. Dipl.-Chem. Bergmann
Popko Julius Westerhuis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Feldmuehle AG
Original Assignee
Feldmuehle AG
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Application filed by Feldmuehle AG filed Critical Feldmuehle AG
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Publication of EP0016465A1 publication Critical patent/EP0016465A1/de
Publication of EP0016465B1 publication Critical patent/EP0016465B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/56—Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/60—Polyalkenylalcohols; Polyalkenylethers; Polyalkenylesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/56—Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/58—Polymers or oligomers of diolefins, aromatic vinyl monomers or unsaturated acids or derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing coated paper and cardboard, in which an aqueous coating slip with particles of at least one aqueous plastic dispersion and inorganic pigments is applied to coating paper or cardboard and dried.
  • LWC light weight coated
  • Penetration of the coating slips also has another disadvantage.
  • the proportion of the coating slip penetrating into the paper can no longer contribute to improving the quality of the paper surface. It is therefore generally desirable that only a certain proportion of the coating slip penetrates into the substrate and causes the surface coating to be anchored there.
  • the larger part, on the other hand, should remain on the surface and improve printability. Coating compounds that penetrate too deep therefore cause loss of quality even in those papers and cardboard types in which streaking through of the coating compound does not lead to the operational disruptions described above due to its higher basis weight.
  • the object of the present invention is to eliminate these known difficulties and to provide a method for producing coated paper and cardboard in which the coating slip is only to a small extent penetrates into the substrates.
  • the coating composition should be prevented from bleeding through and a smooth and trouble-free coating process should be ensured.
  • Another important task is the production of LWC papers with a reduced basis weight, whereby a smaller amount of valuable raw materials and less energy is used to produce a constant amount of paper with the same quality level.
  • the object of the invention is also to provide a coating slip which can be prepared using conventional coating color components, in particular conventional plastic dispersions and pigments, and which can be prepared and processed using the usual equipment, but which penetrates to a significantly lesser extent into the substrates and when used to coat LWC papers, punch-through is largely avoided.
  • plastic particles with a non-cationic charge should be understood to mean those plastic dispersions which have an anionic emulsifier system or are nonionically stabilized. Many plastic dispersions whose emulsifier system consists of both anionic and non-ionic substances also fall under the term mentioned. However, the selected formulation also includes dispersions in which the ionic charge state is determined by certain groups of the polymer itself.
  • plastic dispersions the particles of which carry a cationic charge and also which are not so stable in their stability when added to a coating slip under the influence of a weakly cationic substance that problem-free manufacture, storage and Further processing of the coating slip is no longer possible.
  • a weakly cationic substance that problem-free manufacture, storage and Further processing of the coating slip is no longer possible.
  • an influence on the degree of stabilization is often already noticeable by an increase in the biscuitity which is above the usual level.
  • Plastic dispersions which have such a high degree of stabilization are also unsuitable that when a weakly cation-active substance is added to a coating slip under the influence of an acidic paper surface, their degree of stabilization is not influenced or is influenced only to such an extent that solidification of the coating slip occurs the points of contact between the line and paper did not occur.
  • weakly cationic substances They are therefore referred to below as weakly cationic substances.
  • the cationic effect they emanate is so low. that it has no significant influence on the stability of the coating slips.
  • Their characteristic effect only occurs at an acidic pH. When they come into contact with an acid-produced paper, their cationic effect increases and causes the coating slip to solidify at the points where there is contact between the coating slip and acidic paper.
  • the paper coating slip can also fulfill its intended purpose, which consists in improving the surface, far better than such a coating slip, which has penetrated the paper to a considerable extent.
  • a base paper or cardboard with a pH between 4.5 and 6.0 has proven to be particularly advantageous.
  • Base paper and cardboard are often produced in this pH range and can therefore be used without additional measures be used in the method according to the invention.
  • it is also particularly advantageous that the use of such substrates results in very rapid and complete destabilization in the interface area.
  • such base papers or cardboards are used in which the pH was adjusted to a value of 4.5 to 6.0 by adding a sulfuric acid compound of aluminum to the pulp pulp.
  • a sulfuric acid compound of aluminum to the pulp pulp.
  • aluminum sulfate and potassium aluminum sulfate have proven to be suitable. If an even lower pH value setting is desired, this is expediently also carried out using sulfuric acid.
  • Aqueous coating slips are mostly produced and processed in the alkaline range.
  • the adjustment of the coating slip to a pH value between 7.5 and 11 has proven to be expedient. With coating slips in this pH range, sufficient stability during production and processing as well as safe solidification of the coating slip in the interface area is guaranteed when the coating slip is applied to the substrate.
  • plastic dispersions whose particles have a nonionic charge state are also suitable for carrying out the process according to the invention, plastic dispersions in which the particles are anionically charged have proven to be particularly useful. These dispersions have a Destabilisierun g is particularly easy to reach by the more cation becoming active in the acidic pH range substance.
  • plastic dispersions are used in which the anion-active charge state of the particles is brought about by anionic groups of the plastic molecule.
  • plastic dispersions in which the anionic charge state of the particles is due to an anionic emulsifier or stabilizer system have proven to be very particularly advantageous.
  • the substance added to the coating slip is reinforced by its contact with the acidic surface of the substrate.
  • Substances which are only weakly cation-active in the coating slip are particularly suitable in this regard. Such substances can be changed particularly well in their charge state by a shift in their pH.
  • the cationic substances to be added to the coating slip merely have to have the property of becoming strongly cationic at a pH ⁇ 6.5.
  • Water-soluble amino compounds which have two or more alkyl, aryl or aralkyl radicals on the nitrogen atom and belong to the group of tertiary and quaternary amino compounds have proven to be particularly suitable.
  • the quaternary amino compounds are preferably suitable.
  • the destabilization of the coating slip in the interface area with the substrate depends on the type which is strongly cation-active in a pH range below 6.5 expecting substance, the stability of the binder used and the amount in which this substance is added to the coating slip. The addition is advantageously carried out only in such an amount that it does not impair the stability of the coating slip.
  • the process according to the invention is characterized in that an S-rich mass with a solids content of 30 to 35% by weight is applied on one side to a coating base paper or cardboard with an air brush coating device in such an amount that the weight of the dried coating 10 - 12 g / m 2 . It can be seen that the coating slip penetrates less deeply into the substrate and a larger amount of the coating remains on the surface and contributes to improving the quality.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the production of LWC papers. Through its use, the feared streaking of the coating slip is avoided and a trouble-free coating process is made possible. The elimination of costly machine downtimes and the substantially better utilization of the machines and aggregates, which are subject to high capital expenditures, creates a considerable economic advantage if the process is used while maintaining the previous basis weights of the base paper or the coat weight. The use of the method according to the invention offers further significant advantages while consistently taking advantage of the advantages which result from the lower penetration of the coating slips.
  • LWC papers that were produced by the coating process according to the invention are considerably better printable in the gravure printing process.
  • the improved quality is noticeable by the greatly reduced number of "missing dots" (tiny, unprinted places), which occur in comparison to the previously usual coating methods.
  • "missing dots” do not even occur if, when using the coating method according to the invention, the coat weight is reduced at the same time as the previously used methods. This is a clear indication that the coating slip penetrates less deeply into the coating base and remains on the surface to a considerably greater extent than before.
  • Another important advantage that is made possible by the invention is the reduction in the basis weight of the coating base paper to a basis weight of up to 32 g / m 2 . So far, the lower basis weight limit for LWC base papers was 36 g / m 2 . Falling below this limit led to increased streaking of the coating slips.
  • the use of a lighter coating base paper is of particular economic interest because the paper is the expensive raw material component compared to the coating slip.
  • the present invention makes it possible to determine the ratio of coating base paper and line application to shift the weight beyond the existing limits and to adapt the products better to the respective requirements. Another advantage is that additional raw material costs can be saved by reducing the coat weight. Whereas previously a coat weight of 8 g / m 2 was considered the lower limit, coat weights of 6 to 7 g / m 2 and side can now be achieved. In order to achieve these low coat weights, the solids content of the coating slip is reduced in a simple manner. The lowering of the solids content is in direct contrast to the previously known proposals to prevent the coating slips from streaking through by increasing the solids content.
  • a coating slip with a solids content of 45 to 62% by weight is used.
  • This coating slip is applied to a wood-free coating base paper with a basis weight of 32-38 g / m 2 , preferably of 34-36 g / m 2 , with a Squeegee coating device applied on both sides, the weight of the dry coating being 6 to 7 g / m 2 and side.
  • a coating slip has been found to be particularly suitable for carrying out the process according to the invention, which is characterized in that it is adjusted to a pH of 8.1 to 10.1 and, with a solids content of 48-62% by weight, the following composition having:
  • the preparation of the coating slip is not subject to any particular restrictions, but it has proven expedient to first add the cationic substance and then to correct the pH after dispersing the pigments in the alkaline range and adding the plastic dispersion (s).
  • Examples 1 to 5 of the coating slip compositions according to the invention represent those which are preferably suitable for the production of lightweight papers which are very suitable for rotogravure printing. Comparative Example 1 describes a coating slip composition without the added substances, which become strongly cationic at pH ⁇ 6.5.
  • Examples 6 to 8 describe coating slip compositions according to the invention which are preferably suitable for the production of lightweight papers which are very suitable for web offset printing. Comparative Example 2 again describes corresponding coating slip compositions without the added substances, which become strongly cationic at a pH ⁇ 6.5.
  • Example 9 gives a typical example of the production of coated paper using the coating slips of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2.
  • a mixture of pigment and plastic dispersion corresponding to Example 1 is added with 1716 parts by weight of the solution of tertiary dimethylhexylammonium base used in Example 1.
  • the coating slip is diluted to 50% solids content and a pH of 8.4 is set.
  • a coating slip is prepared in accordance with Example 1, the solution used in Example 1 being replaced by 857 parts by weight of a 2.3% strength aqueous solution of a quaternary trimethylbenzylammonium compound.
  • the coating slip is adjusted to a solids content of 50% by weight and a pH of 8.6.
  • a coating slip is prepared in accordance with Example 1, 1287 parts by weight of the solution used in Example 3 being added.
  • the coating slip is adjusted to a solids content of 50% by weight and a pH of 8.6.
  • Example 4 a coating slip is produced, the solids content of which is adjusted to 46% by weight and which has a pH of 8.2.
  • a coating slip is prepared in accordance with Example 1 and adjusted to a solids content of 50% and a pH of 8.5. In contrast to Examples 1 to 5, however, no solution of a cation-active substance is added to this coating slip.
  • an aqueous slurry is prepared from 9300 parts by weight of china clay.
  • a solution is prepared from 800 parts by weight of water and 200 parts by weight of casein by adding 19 parts by weight of 33% sodium hydroxide solution and 12 parts by weight of 25% ammonia, which solution is added to the pigment slurry.
  • a coating slip is prepared in accordance with Example 6, but instead of the one added in Example 6 Solution 1516 parts by weight of a 15.1% solution of the same substance as in Example 6 are added. The coating slip is adjusted to a solids content of 50% and a pH of 8.2.
  • a coating slip is prepared in accordance with Example 6, but to which 1312 parts by weight of a 12.5% strength solution of the same substance as in Example 6 are added instead of the solution added in Example 6.
  • the coating slip is adjusted to a solids content of 60% and a pH of 9.6.
  • a coating slip is prepared in accordance with the recipes of Examples 6 to 8, but no solution of a cation-active substance has been added.
  • the coating slip is adjusted to a pH of 10 and a solids content of 50%.
  • a coating slip according to Example 5 is applied to a wood-containing coating base paper with a Basis weight of 35 g / m 2 and a surface pH of 4.6 applied and dried, the weight of the dried coating is 6.5 g / m 2 and side.
  • 1 and 2 show schematic side views of a part of the device
  • Fig. 3 is an overall view of the device in perspective.
  • Fig. 1 illustrates the principle in a simple manner.
  • a paint sump 17 is formed from the coating slip to be examined. Due to the pressure of the squeeze rollers 4, 5, the coating slip is pressed through the test track 12 and thereby produces more or less strong markings on a contrast material 16. The bigger and bigger the richer the markings, the more the coating slip tends to strike through.
  • a paper that differs in color from the coating slip can be used as contrast material.
  • FIGS. 2 and 3 An improved test method used in the present case can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • the squeeze roller 5 is covered with a moving film web 11 made of polyethylene.
  • the film web prevents the test web 12 from sticking to the squeeze roller 5.
  • An LWC base paper of 38 g / m 2 is used as the test web.
  • On the test track 12, an initial mark 18 is attached, which is immediately in front of the line of contact of the two squeeze rollers 4, 5 and above the start of the contrast material 16 a.
  • a black paper is used as contrast material 16 a, which is glued to the nip roller 4 with its beginning.
  • the length of the contrast material 16 a corresponds to the circumference of the squeeze roller 4.
  • the length of the test track 12 is chosen so that it corresponds to 6 times the circumference of the squeeze roller 4 and thus 6 times the length of the contrast material 16 a. This measure ensures that the markings on the contrast paper are produced in 6 times reproduced form.
  • the end of the test web 12 is connected by an adhesive seam 14, which also represents the end marking, to a material web 13 made of polyethylene film that is impenetrable for the coating slip. Thereby, it is possible to perform the scan path to behind the end of the glue line 14 through the sump color, without more marks correspond than the metered fürn e g, appear on the contrast material.
  • the width of the contrast material 16 a is approximately 3 cm less than the width of the nip rollers 45.
  • the film web 11 and the impenetrable material web 13 are unwound from unwinding rolls 2 and 3.
  • the unwinding rollers 2, 3 are mounted in bearing blocks 15 attached to frame 1 and are braked by band brakes 6.
  • the width of the film web 11 corresponds to the width of the contrast material 16 a.
  • the steering roller 9 for guiding the film web 11 is arranged below the squeeze roller 5.
  • the collecting trough 10 is attached below the squeeze rollers 4, 5 to receive dripping coating slip.
  • the squeeze rollers 4, 5 are driven by hand crank 7 onto the permanently mounted squeeze roller 5.
  • the squeeze roller 4 can be pressed against the squeeze roller 5, the contact pressure being adjustable via the rotary knob 8 and being readable on a scale (not shown).
  • the squeeze roller 4 is driven by a squeeze roller 5 via a gear pair, not shown.
  • Level 1 indicates a very low breakdown behavior and level 8 a very strong breakdown behavior.
  • the informative value of this test result is additionally supported when samples of the finished papers are examined using the Heliotest method.
  • the Heliotest process is a process used in the paper and printing industry and was developed by the Center Technique de l'Industrie des Textils, Cartons et Celluloses; Grenoble, France.
  • the heliotest is used to determine the number of "missing dots". Compared to the previously known coating methods, the "missing dots" are reduced by between 30 and 40%.

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Abstract

Bei einem vorwiegend für LWC-Papiere (12) angewendeten Papierstreichverfahren wird eine wässrige Streichmasse (17) enthaltend anorganische Pigmente und zumindest eine Kunststoffdispersion, auf ein Streichrohpapier mit einem pH-Wert kleiner als 6,5 aufgetragen. Der pH-Wert der Streichmasse selbst ist größer als 6,5. Die Teilchen der Kunststoffdispersion tragen eine nicht kationaktive Ladung, vorzugsweise sind sie anionaktiv. Die Streichmasse enthält eine Substanz, die bei Berührung mit dem Streichrohpapier stark kationaktiv wird und im Grenzflächenbereich von Streichrohpapier und Streichmasse eine Erstarrung der Streichmasse bewirkt. Durch die Erstarrung der Streichmasse wird ein zu tiefes Eindringen bzw. Durchschlagen der Streichmasse verhindert

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton, bei dem eine wässrige Streichmasse mit Teilchen mindestens einer wässrigen Kunststoffdispersion und anorganischer Pigmente auf Streichrohpapier oder -karton aufgetragen und getrocknet wird.
  • Den hohen Qualitätsanforderungen der Druckpapiere stehen die ständigen Forderungen entgegen, eine Kostensenkung herbeizuführen. Von besonderer Dringlichkeit ist die Lösung dieses Problems bei den sogenannten LWC-(light weight coated) Papieren, die für Versandhauskataloge, illustrierte Magazine u.ä. verwendet werden. Nachdem die Möglichkeiten über den Einsatz kostengünstigerer Rohstoffe ohne gleichzeitige Qualitätseinbußen noch eine Kostensenkung herbeizuführen, weitestgehend erschöpft sind, werden LWC-Papiere heute mit extrem niedrigen Flächengewichten hergestellt. Die Streichrohpapiere liegen dabei zwischen 36 und 40 g/m2, der Strichauftrag beträgt 8 - 12 g/m2 und Seite. Diese Gewichte bilden eine technologische Grenze, die man trotz größter Bemühungen nicht mehr unterschreiten kann. Vielmehr führt bereits das Arbeiten in diesem Grenzbereich zu enormen Schwierigkeiten während des Streichprozesses. Infolge des geringen Flächengewichtes kommt es vielfach zum "Durchschlagen" der Streichmasse. Die Streichmasse durchdringt dabei das Substrat und baut sich auf der Coater-Walze auf. Dabei enstehen zunächst Strichfehler und bei stärkerem Absetzen Abrisse der Papierbahn. Die Streichanlage muß abgestellt und gesäubert werden. Die Stillstandzeiten und der anfallende Ausschuß führen zu erhöhten Fertigungskosten.
  • Das Durchschlagen der Streichmassen hat aber auch noch einen weiteren Nachteil. Der in das Papier eindringende Anteil der Streichmasse kann nicht mehr zur Qualitätsverbesserung der Papieroberfläche beitragen. Es ist daher generell erwünscht, daß nur ein gewisser Anteil der Streichmasse in das Substrat eindringt und dort die Verankerung der Oberflächenbeschichtung bewirkt. Der grössere Anteil soll dagegen auf der Oberfläche verbleiben und die Bedruckbarkeit verbessern. Zu tief eindringende Streichmassen verursachen daher auch bei solchen Fapieren und Kartonsorten Qualitätsverluste, bei denen das Durchschlagen der Streichmasse auf Grund ihres höheren Flächengewichtes nicht zu den oben beschriebenen Betriebsstörungen führt.
  • Es hat in der Vergangenheit nicht an Bemühungen gefehlt, das zu tiefe Eindringen der Streichmassen und insbesondere das Durchschlagen der Streichmassen bei LWC-Papieren zu unterbinden. Die bekannten Vorschläge durch Erhöhung des Feststoffgehaltes oder der Viskosität das Durchschlagverhalten der Streichmassen zu beeinflussen, haben aber nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Die Erhöhung des Feststoffgehaltes wird bei einer Streichmasse durch den Wasserbedarf limitiert, der zur Dispergierung der verwendeten Pigmente erforderlich ist. In der Regel sind Streichmassen mit einem Feststoffgehalt von mehr als 60 % nicht herstellbar oder zumindest unter praxisnahen Bedingungen nicht verarbeitbar. Ein Durchschlagen der Streichmasse wird jedoch lediglich bei solchen Streichmassen in geringem Umfang vermieden, die einen noch höheren Feststoffgehalt aufweisen. Als zusätzliche Schwierigkeit kommt bei LWC-Papieren noch hinzu, daß sich Strichauftragsgewichte im interessierenden Bereich unter 12 g/m2 mit Streichmassen, die einen Feststoffgehalt von über 60 % aufweisen, kaum erzielen lassen. Lediglich in ihrer Viskosität erhöhte Streichmassen zeigen ebenfalls kein geringeres Durchschlagverhalten. Es wurde auch schon der Zusatz von Elektrolyten und kationischen Substanzen zur Streichmasse vorgeschlagen. Zumeist wird die Streichmassenrheologie dadunh aber so ungünstig beeinflußt, daß auch diese Vorschläge keinen Eingang in die Praxis gefunden haben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannten schwierigkeiten zu beseitigen und ein Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton zu schaffen, bei dem die Streichmasse nur in geringem Umfang in die Substrate eindringt. Insbesondere soll bei LWC-Papieren das Durchschlagen der Streichmasse verhindert und ein problemloser und störungsfreier Streichprozeß gewährleistet werden.
  • Eine weitere wichtige Aufgabe besteht in der Herstellung von LWC-Papieren mit verringertem Flächengewicht, wobei aus einer geringeren Menge wertvoller Rohstoffe und unter Energieeinsparung eine flächenmäßig gleichbleibende Papiermenge mit unverändertem Qualitätsniveau hergestellt werden soll.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Streichmasse zu schaffen, die unter Verwendung üblicher Streichfarbenkomponenten, insbesondere üblicher Kunststoffdispersionen und Pigmente, hergestellt werden kann und die sich mit den üblichen Einrichtungen herstellen und verarbeiten läßt, dabei jedoch in wesentlich geringerem Umfang in die Subtrate eindringt und bei deren Anwendung zum Streichen von LWC-Papieren das Durchsc hlagen weitestgehend vermieden wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier oder Karton, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • auf ein Streichrohpapier bzw. einen Streichrohkarton mit einem pH-Wert < 6,5
    • eine Streichmasse aufgetragen wird, deren pH-Wert > 6,5 ist,
    • bei der die Teilchen der Kunststoffdispersion eine nicht kationaktive Ladung tragen und
    • die eine Subtanz enthält, die während der Herstellung und Lagerung der Streichmasse deren Stabilität nicht beeinträchtigt, im pH-Bereich unterhalb 6,5 jedoch stark kationaktiv wird und daß bei Kontakt mit dem sauer eingestellten Papier bzw. Karton die Streichmasse an der Grenzfläche zum Streichrohpapier bzw. Streichrohkarton erstarrt.
  • Für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von entscheidender Bedeutung, daß alle Verfahrensbedingungen eingehalten werden. Die Verwendung eines Streichrohpapiers bzw. -kartons mit einem pH-WErt unterhalb .6,5 und die Einstellung der Streichmasse auf einen pH-Wert oberhalb 6,5 ermöglichen dabei zunächst ein Arbeiten im pH-Bereich der üblichen Streichmassen. Erst beim Kontakt der Streichmasse mit dem Substrat wird die der Streichmasse zugegebene Substanz stärker kationaktiv. Die Auswahl und Einsatzmöglichkeiten der stärker kationaktiv werdenden Substanzen und der Kunststoffdispersion sind dabei sorgfältig aufeinander abzustimmen. Die Einsatzmöglichkeiten der verwendbaren Kunststoffdispersionen sind dabei nicht an das Vorliegen eines bestimmten Polymerisats gebunden. Es können vielmehr alle Kunststoffdispersionen verwendet werden, die auch bisher zur Herstellung von Streichmassen Verwendung fanden, wie z.B. Butadienstyrol-Copolymerisate, Acrylsäureester-Mischpolymerisate mit z.B. Polyvinylacetat o.ä., sofern sie die erhobene Forderung nach einem nicht kationaktiven Ladungszustand ihrer Kunststoffteilchen erfüllen.
  • Unter dem Ausdruck Kunststoffteilchen mit einer nicht kationaktiven Ladung sollen gemäß der vorliegenden Anmeldung solche Kunststoffdispersionen verstanden werden, die über ein anionaktives Emulgatorsystem verfügen oder nichtionisch stabilisiert sind. Viele Kuntstoffdispersionen, deren Emulgatorsystem sowohl aus anionischen als aich aus nichtionischen Substanzen besteht, fallen ebenfalls unter den genannten Begriff. Es werden aber auch solche Dispersionen von der gewählten Formulierung umfaßt, bei denen der ionogene Ladungszustand durch bestimmte Gruppen des Polymerisats selbst bestimmt wird.
  • Nicht geeignet für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die Kunststoffdispersionen, deren Teilchen eine kationaktive Ladung tragen und auch die nicht, die bei Zugabe zu einer Streichmasse unter dem Einfluß einer schwach kationaktiven Substanz in ihrer STabilität so beeinträchtigt werden, daß eine problemlose Herstellung, Lagerung und Weiterverarbeitung der Streichmasse nicht mehr möglich ist. Um von einer empfindlichen Störung des Stabilisierungsgrades zu sprechen, bedarf es nicht einer Koagulation der Streichmasse, vielmehr macht sich eine Beeinflussung des Stabilisierungsgrades oftmals schon durch eine über dem üblichen Maß liegende Steigerung der Biskosität bemerkbar.
  • Es sind auch die Kunststoffdispersionen nicht geeignet, die über einen derart hohen STabilisierungsgrad verfügen, daß sie bei Zugabe einer schwach kationaktiven Substanz zu einer Streichmasse unter dem Einfluß einer sauren Papieroberfläche in ihrem Stabilisierungsgrad nicht oder nur so gering beeinflußt werden, daß ein Erstarren der Streichmasse an den Berührungspunkten zwischen Strich und Papier nicht erfolgt.
  • Die Substanzen, die der Streichmasse zugegeben werden und erst im pH-Bereich unterhalb 6,5 stark kationaktiv werden, besitzen im allgemeinen auch bei höheren pH-Werten einen schwach kationaktiven Charakter, sie werden deshalb nachfolgend als schwach kationische Substanzen bezeichnet. Die von ihnen ausgehende kationische Wirkung ist jedoch so gering. daß sie ohne nennenswerten Einfluß auf die Stabilität der Streichmassen bleibt. Ihre charakteristische Wirkung tritt erst bei einem sauren pH-Wert ein. Bei Kontakt mit einem sauer hergestellten Papier verstärkt sich ihre kationaktive Wirkung und bewirkt eine Erstarrung der Streichmasse an den Stellen, an denen Kontakt zwischen Streichmasse und saurem Papier besteht.
  • Durch das Erstarren der Streichmasse an dem genannten Grenzflächenbereich wird ein weiteres Eindringen der Streichmasse in das Innere des Streichrohpapiers verhindert und bei LWC-Papieren das Durchschlagen unterbunden. Die Papierstreichmasse kann aber auch ihre vorgesehene Aufgabe, die in der Verbesserung der Oberfläche besteht, weitaus besser erfüllen, als eine solche Streichmasse, die in einem erheblichen Umfang in das Papier eingedrungen ist.
  • Wenn auch noch nicht restlos geklärt ist, wie es im Einzelfall zum Erstarren der Streichmasse im Grenzflächenbereich kommt, kann die Wirkungsweise jedoch voraussichtlich wie folgt erklärt werden:
    • Die der Streichmasse zugegebenen Substanzen beeinträchtigen die Stabilität der auf einen pH-Wert > 6,5 eingestellten Streichmasse zunächst nicht. Herstellung und Verarbeitung der Streichmassen sind daher keinen Beschränkungen unterworfen und können in der üblichen Art und Weise erfolgen. Wird die Streichmasse jedoch auf die Oberfläche eines Streichrohpapiers oder Streichrohkartons aufgetragen, dessen Oberfläche einen sauren pH-Wert aufweist, so werden die Substanzen stark kationisch und beeinträchtigen den Stabilisierungsgrad des verwendeten Kunststoffbindemittels. Der verringerte Stabilisierungsgrad der Kunststoffdispersion kann sowohl in einer vollkommenen Koagulation im Grenzflächenbereich des Substrats und der Streichmasse begründet sein, wobei in der Regel eine Wasserabspaltung zu beobachten ist, es kann sich aber auch um die Überführung der Kunststoffdispersion in einen nicht reversiblen, gelartigen Zustand handeln. In jedem Fall wird es infolge der verringerten Stabilität der Kunststoffdispersion im Grenzflächenbereich zu einem Erstarren der Streichmasse kommen. In diesem Grenzflächenbereich wirkt die erstarrte Streichmasse quasi als Sperrschicht und verhindert ein weiteres Eindringen des Streichmassenanteils, der mit der Oberfläche des Substrats nicht in Kontakt gekommen ist, infolgedessen über einen unveränderten pH-Wert verfügt und dessen Stabilität nicht beeinträchtigt ist.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich die Verwendung eines Streichrohpapiers oder -kartons mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 6,0 als besonders vorteilhaft herausgetellt.Streichrohpapiere und -kartons werden vielfach in diesem pH-Bereich hergestellt und können daher ohne zusätzliche Maßnahmen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist es dabei aber auch, daß durch die Verwendung solcher Substrate eine sehr schnelle und vollkommene Destabilisierung im Grenzflächenbereich erfolgt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden solche Streichrohpapiere oder -kartons verwendet, bei denen die Einstellung des pH-Wertes durch Zusatz einer Schwefelsäureverbindung des Aluminiums zum Faserstoffbrei auf einen Wert von 4,5 bis 6,0 erfolgte. Es haben sich sowohl Aluminiumsulfat als auch Kalium-Aluminiumsulfat als geeignet erwiesen. Wenn eine noch niedrigere pH-Wert-Einstellung erwünscht ist, wird diese zweckmäßigerweise zusätzlich durch Schwefelsäure vorgenommen.
  • Wässrige Papierstreichmassen werden zumeist im alkalischen Bereich hergetellt und verarbeitet. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich die Einstellung der Streichmasse auf einen pH-Wert, der zwischen 7,5 und 11 liegt, als zweckmäßig erwiesen. Bei Streichmassen in diesem pH-Wert-Bereich ist sowohl eine ausreichende Stabilität während der Herstellung und Verarbeitung als auch ein sicheres Erstarren der Streichmasse im Grenzflächenbereich gewährleistet, wenn die Streichmasse auf das Substrat aufgetragen wird.
  • Wenn für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch solche Kunststoffdispersionen geeignet sind, deren Teilchen einen nichtionischen Ladungszustand aufweisen, so haben sich doch solche Kunststoffdispersionen als besonders zweckmäßig erwiesen, bei denen die Teilchen anionaktiv geladen sind. Bei diesen Dispersionen ist eine Destabilisierung durch die im sauren pH-Bereich stärker kationaktiv werdende Substanz besonders gut erreichbar.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dabei solche Kunststoffdispersionen verwendet, bei denen der anionaktive Ladungszustand der Teilchen durch anionische Gruppen des Kunststoffmoleküls bewirkt wird.
  • Als ganz besonders vorteilhaft haben sich jedoch sollche Kunststoffdispersionen erwiesen, bei denen der anionaktive Ladungszustand der Teilchen auf ein anionaktives Emulgatoren- oder Stabilisatorensystem zurückgeht.
  • Zur wirksamen Durchführung des Verfahrens kommt es darauf an, daß die der Streichmasse zugegebene Substanz durch die Berührung mit der sauren Oberfläche des Substrates eine Verstärkung ihres kationaktiven Ladungszustandes erfährt. Besonders geeignet sind in dieser Hinsicht solche Substanzen, die in der Streichmasse nur schwach kationaktiv sind. Solche Substanzen lassen sich durch eine Verschiebung in ihrem pH-Wert besonders gut in ihrem Ladungszustand verändern.
  • Die der Streichmasse zuzugebenden kationaktiven Substanzen müssen lediglich die Eigenschaft haben, bei einem pH-Wert < 6,5 stark kationisch zu werden. Als bevorzugt geeignet haben sich in Wasser lösbare Aminoverbindungen erwiesen, die zwei oder mehr Alkyl-, Aryl-oder Aralkylreste am Stickstoffatom tragen und zur Gruppe der tertiären und quaternären Aminoverbindungen gehören. Dabei sind bevorzugt geeignet die quaternären Aminoverbindungen. Die Destabilisierung der Streichmasse im Grenzflächenbereich zum Substrat hängt ab von der Art der in einem pH-Bereich unterhalb 6,5 stark kationaktiv werdenden Substanz, von der Stabilität des verwendeten Bindemittels und von der Menge, in der diese Substanz der Streichmasse zugegeben wird. Vorteilhaft erfolgt die Zugabe nur in einer solchen Menge, daß sie die Stabilität der Streichmasse nicht beeinträchtigt.
  • Als besonders zweckmäßig hat sich eine Zugabemenge von 2 bis 20 Gew.% bezogen auf die Trockenteile der Kunststoffdispersion in der Streichmasse erwiesen.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine S-reichmasse mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 35 Gew.% mit einer Luftbürstenstreicheinrichtung einseitig auf ein Streichrohpapier oder -karton in einer solchen Menge aufgetragen wird, daß das Gewicht des getrockneten Striches 10 - 12 g/m2 beträgt. Es zeigt sich dabei, daß die Streichmasse weniger tief in das Substrat eindringt und eine größere Menge des Striches auf der Oberfläche verbleibt und zur Verbesserung der Qualität beiträgt.
  • Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung vom LWC-Papieren geeignet. Durch seine Anwendung wird das gefürchtete Durchschlagen der Streichmasse vermieden und ein störungsfreier Streichprozeß ermöglicht. Durch den Wegfall kostspieliger Maschinenstillstandzeiten und die wesnetlich bessere Ausnutzung der mit hohem Investitionsaufwand belasteten Maschinen und Aggregate entsteht also schon ein beträchtlicher wirtschaftlicher Vorteil, wenn das Verfahren unter Beibehaltung der bisherigen Flächengewichte des Streichrohpapieres bzw. des Strichgewichtes angewendet wird. Unter konsequenter Ausnutzung der Vorteile, die durch das geringere Eindringen der Streichmassen entstehen, bietet die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitere bedeutende Vorteile.
  • LWC-Papiere, die nach dem erfindungsgemäßen Streichverfahren hergestellt wurden, sind im Tiefdruckverfahren erheblich besser bedruckbar. Die verbesserte Qualität macht sich durch die stark verringerte Anzahl von "missing dots" (winzige, unbedruckte Stellen) bemerkbar, die im Vergleich zu den bisher üblichen Streichverfahren auftreten. In vielen Fällen treten "missing dots" nicht einmal dann auf, wenn bei Anwendung des erfindungsgemässen Streichverfahrens im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen Verfahren gleichzeitig das Strichgewicht verringert wird. Dies ist ein eindeutiges Anzeichen dafür daß die Streichmasse weniger tief in das Streichrohpapiff eindringt und in erheblich größerem Umfang als bisher an der Oberfläche verbleibt.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil, der durch die Erfindung ermöglicht wird, ist die Reduzierung des Flächengewichtes des Streichrohpapieres auf ein Flächengewicht bis zu 32 g/m2. Bisher lag die untere Flächengewichtsgrenze bei LWC-Rohpapieren bei 36 g/m2. Ein Unterschreiten dieser Grenze führte zum verstärkt auftretenden Durchschlagen der Streichmassen. Die Verwendung eines leichteren Streichrohpapieres ist deswegen von besonderem wirtschaftlichen Interesse, weil das Papier im Vergleich zur Streichmasse die teuere Rohstoffkomponente ist.
  • Durch die vorliegende Erfindung besteht die Möglichkeit, das Verhältnis von Streichrohpapier und Strichauftragsgewicht über die bisher bestehenden Grenzen hinaus zu verschieben und die Produkte den jeweiligen Anforderungen besser anzupassen. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß durch die Reduzierung des Strichgewichtes zusätzliche Rohstoffkosten eingespart werden können. Während bisher ein Strichgewicht von 8 g/m2 als untere Grenze galt, sind nunmehr Strichgewichte von 6 bis 7 g/m2 und Seite erzielbar. Zur Erzielung dieser niedrigen Strichauftragsgewichte wird in einfacher Weise der Feststoffgehalt der Streichmasse abgesenkt. Die Senkung des Feststoffgehaltes steht dabei im direkten Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen, ein Durchschlagen der Streichmassen durch höhere Einstellung des Feststoffgehaltes zu verhindern. Die bereits erwähnte untere Grenze von 8 g/m2 im Strichgewicht je Seite war darin begründet, daß bei den hohen Feststoffgehalten und so geringem Strichgewicht ein gleichmäßiger Auftrag nicht mehr zu erzielen war. Eine weitere Absenkung des Strichgewichtes wäre nur durch Streichmassen mit noch weiter verringertem Feststoffgehalt möglich, die dann jedoch zum Durchschlagen der Streichmassen führen würden. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und das dadurch bedingte Erstarren der Streichmasse an der Grenzfläche zum Streichrohpapier ist jedoch die Möglichkeit gegeben, das Strichgewicht und den Feststoffgehalt der Streichmasse'weiter abzusenken.
  • In einer ganz besonderes vorteilhaften Ausführungsform zum Herstellen von leichtgewichtigem gestrichenem Papier wird eine Streichmasse mit einem Feststoffgehalt von 45 bis 62 Gew.% verwendet. Diese Streichmasse wird auf ein holzfreies Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 32 - 38 g/m2, bevorzugt von 34 - 36 g/m2, mit einer Rakelstreicheinrichtung beidseitig aufgetragen, wobei das Gewicht des trockenen Striches 6 bis 7 g/m2 und Seite beträgt.
  • Die in der Praxis der Papierstreicherei beliebte Maßnahme, bei der Herstellung einer Streichmasse nicht nur eine Kunststoffdispersion, sonderen mehrere, gegebenenfalls auch Bindemittel auf Stärke- oder Eiwasbasis einzusetzen, muß bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Streichmassen nicht aufgegeben werden. Es ist zur Erreichung des Erfindungszieles nicht in jedem Fall notwendig, daß alle verwendeten Bindemittel koagulieren bzw. in einen gelartigen Zustand übergeführt werden. Vielmehr genügt es meistens, wenn eine der verwendeten Kunststoffdispersionen - in der Regel ist das diejenige, deren Anteil in der Streichmasse am größten ist - in ihrer STabilität so beeinträchtigt wird, daß eine weitestgehende Erstarrung der Streichmasse bewirkt wird. Auch eine teilweise Erstarrung im Grenzflächenbereich erfüllt bereits die Aufgabe, ein weiteres Durchschlagen bzw. Eindringen der Streichmasse in das Streichrohpapier zu verhindern.
  • Als besonders geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine STreichmasse erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie auf einen pH-Wert von 8,1 bis 10,1 eingestellt ist und bei einem Feststoffgehalt von 48 - 62 Gew.% die folgende Zusammensetzung aufweist:
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
  • Zwischen pH-Wert, Feststoffgehalt und Menge bzw. Art der schwach kationaktiven Substanz besteht dabei ein Zusammenhang. Werden in einer Streichmasse alle übrigen Komponenten in ihrer Art und Menge unverändert gelassen, kann bei gleichzeitiger Absenkungdes pH-Wertes der Anteil der schwach kationaktiven Substanz verringert werden. Eine Reduzierung kann ebenfalls erfolgen, wenn der Feststoffgehalt der Streichmasse erhöht wird. Im Einzelfall sind alle Streichmassekomponenten aufeinander abzustimmen. Für Streichmassen von 55 - 62 % Feststoffgehalt haben sich pH-Werte von 9 - 10 als besonders gut geeignet herausgestellt. Sie verfügen dabei über ein Fließverhalten, das sich nicht von den bisher üblichen Streichmassen unterscheidet.
  • Die Herstellung der Streichmasse ist keinen besonderen Beschränkungen unterworfen, es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, nach der Dispergierung der Pigmente im alkalischen Bereich und der Zugabe des oder der Kunststoffdispersionen zunächst die kationaktive Substanz zuzugeben und dann den pH-Wert zu korrigieren.
  • Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken.
  • Dabei stellen die Beispiele 1 bis 5 erfindungsgemäße Streichmassezusammensetzungen dar, die bevorzugt für die Herstellung von leichtgewichtigen Papieren geeignet sind, die sich sehr gut für den Tiefdruck eignen. Das Vergleichsbeispiel 1 beschreibt eine Streichmassezusammensetzung ohne die zugegebenen Substanzen, die bei einem pH < 6,5 stark kationaktiv werden.
  • Die Beispiele 6 bis 8 beschreiben Streichmassezusammensetzungen gemäß der Erfindung, die bevorzugt für die Herstellung leichtgewichtiger Papiere geeignet sind, die sich sehr gut für den Rollenoffsett-Druck eignen. Das Vergleichsbeispiel 2 beschreibt wiederum entsprechende Streichmassezusammensetzungen ohne die zugegebenen Substanzen, die bei einem pH < 6,5 stark kationaktiv werden.
  • Beispiel 9 gibt ein typisches Beispiel für die Herstellung von gestrichenem Papier unter Verwendung der Streichmassen der Beispiele 1 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2.
    • Beispiel 1:
  • Einerunter Zusatz eines Dispergiermittels hergestellten wässrigen Aufschlämmung von 10444 Gew.Teilen China Clay, die mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 8,8 einge- stellt wurde, werden 80 Gew.Teile einer 50 %igen Calziumstearatlösung und 1106 Gew.Teile einer anionaktiven Kunststoffdispersion auf Basis eines Acrylsäureesterhaltigen Mischpolymerisats mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.% zugemischt.
  • 857 Gew.Teile einer 2,3 %igen wässrigen Lösung einer tertiären Dimethyl-Hexylammoniumbase werden in die Mischung von Pigment und Kunststoffdispersion eingerührt. Die Streichmasse wird auf einen Feststoffgehalt von 50 Gew.% verdünnt und auf einen pH-Wert von 8,7 eingestellt .
    • Beispiel 2:
  • Einer Beispiel 1 entsprechenden Mischung von Pigment und Kunststoffdispersion werden 1716 Gew.Teile der in Beispiel 1 verwendeten Lösung an tertiärer Dimethyl-Hexylammoniumbase zugegeben. Die Streichmasse wird auf 50 % Feststoffgehalt verdünnt und ein pH-Wert von 8,4 eingestellt.
    • Beispiel 3:
  • Entsprechend Beispiel 1 wird eine Streichmasse hergestellt, wobei die in Beispiel 1 verwendete Lösung durch 857 Gew.Teile einer 2,3 %igen wässrigen Lösung einer quaternären Trimethyl-Benzyl-Ammoniumverbindung ersetzt wird. Die Streichmasse wird auf einen Feststoffgehalt von 50 Gew.% und einen pH-Wert von 8,6 einge-stellt.
    • Beispiel 4:
  • Entsprechend Beispiel 1 wird eine Streichmasse hergestellt, wobei 1287 Gew.Teile der in Beispiel 3 verwendeten Lösung zugegeben werden. Die Streichmasse wird auf einen Feststoffgehalt von 50 Gew.% und einen pH-Wert von 8,6 eingestellt.
    • Beispiel 5:
  • Entsprechend Beispiel 4 wird eine Streichmasse hergestellt, deren FEststoffgehalt auf 46 Gew.% eingestellt wird und die einen pH-Wert von 8,2 hat.
    • Vergleichsbeispiel 1:
  • Entsprechend Beispiel 1 wird eine Streichmasse hergestellt, und auf einen Feststoffgehalt von 50 % und einen pH-Wert von 8,5 eingestellt. Im Gegensatz zu den Beispielen 1 bis 5 wird dieser Streichmasse jedoch keine Lösung einer kationaktiven Substanz zugegeben.
    • Beispiel 6:
  • Unter Zugabe von 9 Gew.Teilen eines Dispergiermittels, 20 Gew.Teilen 33 %ige Natronlauge und 15 Gew.Teilen Natriumcarbonat wird eine wässrige Aufschlämmung aus 9300 Gew.Teilen China Clay hergestellt.
  • Aus 800 Gew.Teilen Wasser und 200 Gew.Teilen Kasein wird unter Zugabe von 19 Gew.Teilen 33 %iger Natronlauge und 12 Gew.Teilen 25 %igem Ammoniak eine Lösung hergestellt, die der Pigmentaufschlämmung zugegeben wird.
  • 1440 Gew.Teile einer anionischen Kunststoffdispersion auf Basis eines Acrylsäureesters und Styrolmischpolymerisates mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.% und 600 Gew.Teile einer anionischen Kunststoffdispersion auf Basis eines Polyvinvlacetatmischpolymerisats mit einem Feststoffgehalt von 45 Gew.% werden nacheinander zugegeben und mit der Mischung aus Pigment und Kasein gut vermischt.
  • Zum Schluß werden 1515 Gew.Teile einer 12,5 %igen Lösung einer Trimethyl-benzyl-ammoniumverbindung zugemischt und die Streichmasse auf einen Feststoffgehalt von 50 % und einen pH-Wert von 8,4 eingestellt.
    • Beispiel 7:
  • Entsprechend Beispiel 6 wird eine Streichmasse hergestellt, der jedoch anstatt der in Beispiel 6 zugefügten Lösung 1516 Gew.Teile einer 15,1%igen Lösung der gleichen Substanz wie in Beispiel 6 zugefügt werden. Die Streichmasse wird auf einen Feststoffgehalt von 50 % und einen pH-Wert von 8,2 eingestellt.
    • Beispiel 8:
  • Entsprechend Beispiel 6 wird eine Streichmasse hergestellt, der jedoch anstatt der in Beispiel 6 zugegebenen Lösung 1312 Gew.Teile einer 12,5 %igen Lösung der gleichen Substanz wie in Beispiel 6 zugegeben werden. Die STreichmasse wird auf einen Feststoffgehalt von 60 % und einen pH-Wert von 9,6 eingestellt.
    • Vergleichsbeispiel 2:
  • Entsprechend den Rezepturen der Beispiele 6 bis 8 wird eine Streichmasse hergestellt, der jedoch keine Lösung einer kationaktiven Substanz zugegeben ist. Die Streichmasse wird auf einen pH-Wert von 10 und einen Feststoffgehalt von 50 % eingestellt.
    • Beispiel 9:
  • Auf einer Versuchsstreichanlage werden bei einer Maschinengeschw-indigkeit von 85 m/min. mit einer Rakelstreicheinrichtung die Streichmassen entsprechend den Beispielen 1 bis 4 , 6 bis 8 und Vergleichsbeispiel 1 und 2 auf ein leichtgewichtiges, holzhaltiges Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 39 g/m2 und einem Oberflächen-pH von 4,8 einseitig aufgestrichen und wie üblich getrocknet. Das Gewicht des getrockneten Striches beträgt 11 g/m2.
  • Unter gleichen Versuchsbedingungen an der Versuchsstreichanlage wird eine Streichmasse gemäß Beispiel 5 auf ein holzhaltiges Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 35 g/m2 und einem Oberflächen-pH von 4,6 aufgetragen und getrocknet, wobei das Gewicht des getrockneten Striches 6,5 g/m2 und Seite beträgt.
  • Mit den Streichmassen entsprechend den Beispielen 1 bis 8 wurde während einer zweistündigen Versuchsdauer kein Durchschlagen der Streichmasse beobachtet, während es bei den Versuchen mit den Streichmassen entsprechend Vergleichsbeispielen 1 und 2 zum Durchschlagen von Streichmasse und Belegen der Coaterwalzen kam.
  • Um eine exakte Beurteilung und Einstufung des Durchschlagverhaltens der beschriebenen Streichmassen gemäß den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zu ermöglichen, wurde eigens für diesen Zweck eine neuartige Untersuchungsroethode und eine dafür geeignete Prüfvorrichtung entwickelt und damit die einzelnen Streichmassen untersucht. Im wesentlichen werden dabei als Beschichtungsträger geeignete Substrate unter Scherung und Druck mit den Streichmassen beaufschlagt und das Durchschlagverhalten sichtbar gemacht. Die dazu verwendete Prüfvorrichtung ist in den Fig. 1 - 3 dargestellt.
  • Es zeigen Fig. 1 und 2 schematische Seitenansichten eines Teiles der Vorrichtung,
  • Fig. 3 eine Gesamtansicht der Vorrichtung in perspektivischer Darstellung.
  • Fig. 1 verdeutlicht dabei in einfacher Weise das Prinzip. Aus der zu untersuchenden Streichmasse wird ein Farbsumpf 17 gebildet. Durch den Druck der Quetschwalzen 4,5 wird die Streichmasse durch die Prüfbahn 12 gedrückt und erzeugt dabei auf einem Kontrastmaterial 16 mehr oder weniger starke Markierungen. Je größer und zahlreicher die Markierungen sind, desto mehr neigt die Streichmasse zum Durchschlagen. Als Kontrastmaterial kann ein in seiner Farbe von der Streichmasse abweichendes Papier verwendet werden.
  • Eine verbesserte und im vorliegenden Fall angewandte Prüfmethode wird aus den Fig. 2 und 3 erkennbar. Dabei ist die Quetschwalze 5 mit einer mitlaufenden Folienbahn 11 aus Polyäthylen abgedeckt. Die Folienbahn verhindert ein Festkleben der Prüfbahn 12 mit der Quetschwalze 5. Als Prüfbahn findet ein LWC-Rohpapier von 38 g/m 2 Verwendung. Auf die Prüfbahn 12 ist eine Anfangsmarkierung 18 angebracht, die unmittelbar vor der Berührungslinie der beiden Quetschwalzen 4,5 und über dem Anfang des Kontrastmaterials 16 a liegt. Als Kontrastmaterial 16 a wird ein schwarzes Papier verwendet, das mit seinem Anfang auf Quetschwalze 4 festgeklebt ist. Die Länge des Kontrastmaterials 16 a entspricht dem Umfang der Quetschwalze 4. Die Länge der Prüfbahn 12 ist so gewählt, daß sie dem 6-fachen Umfang der Quetschwalze 4 und damit der 6-fachen Länge des Kontrastmaterials 16 a entspricht. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Markierungen auf dem Kontrastpapier in 6-fach vervielfältigter Form entstehen. Das Ende der Prüfbahn 12 ist durch eine Klebenaht 14, die gleichzeitig die Endmarkierung darstellt, mit einer für die Streichmasse undurchdringlichen Materialbahn 13 aus Polyäthylenfolie verbunden. Dadurch ist es möglich, die Prüfbahn bis hinter das Ende der Klebenaht 14 durch den Farbsumpf zu führen, ohne daß mehr Markierungen, als der abgemessenen Prüflänge entsprechen, auf dem Kontrastmaterial erscheinen. Die Breite des Kontrastmaterials 16 a ist ca. 3 cm geringer als die Breite der Quetschwalzen 45. Zur Erzielung einer einwandfreien Bahnführung wird die Folienbahn 11 und die undurchdringliche Materialbahn 13 von Abwickelrollen 2 und 3 abgewickelt. Die Abwickelrollen 2,3 sind in auf Gestell 1 angebrachten Lagerböcken 15 gelagert und werden durch Bandbremsen 6 abgebremst. Die Breite der Folienbahn 11 entspricht der Breite des Kontrastmaterials 16 a. Unterhalb der Quetschwalze 5 ist die Lenkwalze 9 zur Führung der Folienbahn 11 angeordnet. Zur Aufnahme herabtropfender Streichmasse ist unterhalb der Quetschwalzen 4,5 die Auffangwanne 10 angebracht. Der Antrieb der Quetschwalzen 4,5 erfolgt über Handkurbel 7 auf die fest gelagerte Quetschwalze 5. Die Quetschwalze 4 ist gegen Quetschwalze 5 anpreßbar, wobei der Anpreßdruck über den Drehknopf 8 eingestellt werden kann und an einer nicht gezeigten Skala ablesbarist . Die Quetschwalze 4 wird über ein nicht gezeigtes Zahnradpaar von Quetschwalze 5 angetrieben.
  • Versuchsdurchführung und Auswertung: Nachdem Walze 4 wie beschrieben, mit Kontrastpapier umwickelt ist, werden die mit der Mäerialbahn 13 verbundene Prüfbahn 12 und die Folienbahn 11 eingeführt und die Quetschwalzen 4,5 zusammengepreßt. Anschließend wird aus der Streichmasse ein Farbsumpf 17 gebildet. Durch Betätigung der Handkurbel 7 wird die Prüfbahn 12 in der abgemessenen Länge durch den Farbsumpf geführt. Anschließend wird das Kontrastmaterial 16 a entfernt und mit einer Bewertungsskala verglichen, die aus acht unterschiedlichen Durchschlagstufen besteht.
  • Mit Stufe 1 ist dabei ein sehr geringes Durchschlagverhalten und mit Stufe 8 ein sehr starkes Durchschlagverhalten gekennzeichnet.
  • Die Auswertung der in den Beispielen beschriebenen Streichmassen ergab dabei die folgenden Werte:
    Figure imgb0003
  • Die Aussagekraft dieses Versuchsergebnisses wird zusätzlich gestützt, wenn Proben der fertigen Papiere nach dem Heliotest-Verfahren untersucht werden. Das Heliotest-Verfahren ist ein in der Papier- und Druckindustrie gebräuchliches Verfahren und wurde entwickelt vom Centre Technique de l'Industrie des Papiers, Cartons et Celluloses; Grenoble, Frankreich. Der Heliotest dient der zahlenmäßigen Feststellung von "missing dots". Gegenüber den bisher üblichen Streichverfahren ergibt sich dabei eine Verringerung der "missing dots" zwischen 30 und 40 %.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton, bei dem eine wässrige Streichmasse mit Teilchen mindestens einer wässrigen Kunststoffdispersion und anorganischer Pigmente wie Kreide, Titandioxid, Talkum und Kaolin auf ein Streichroh-papier bzw. einen Streichrohkarton aufgetragen und anschliessend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
auf ein Streichrohpapier bzw. einen Streichrohkarton mit einem pH-Wwrt < 6,5 eine Streichmasse aufgetragen wird, deren pH-Wert > 6,5 ist,
die Teilchen der Kunststoffdispersion eine nicht kationaktive Ladung tragen und
die Streichmasse eine Substanz enthält, die während der Herstellung und Lagerung der Streichmasse deren Stabilität nicht beeinträchtigt, im pH-Bereich unterhalb 6,5 jedoch stark kationaktiv wird
und daß beim Kontakt mit dem sauer eingestellten Papier bzw. Karton die Streichmasse an der Grenzfläche zum Streichrohpapier bzw. Streichrohkarton erstarrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streichrohpapier oder -karton mit einem pH-Wert zwischen 4,5 bis 6,0 verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streichrohpapier oder -karton verwendet wird, dessen pH-Mert durch Zusatz einer Schwefelsäureverbindung des Aluminiums zum Faserstoffbrei auf 4,50 bis 6,0 eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streichrohpapier oder -karton verwendet wird, bei dem die pH-Wert-Einstellung zusäztlich durch Zugabe von Schwefelsäure erfolgte.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, deren pH-Wert zwischen 7,5 und 11 liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, die eine Kunststoffdispersion enthält, deren Teilchen eine anionaktive Ladung tragen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, bei der die anionaktive Ladung der Kunststoffdispersion durch anionische Gruppen des Kunststoffmoleküls selbst bewirkt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, bei der die anionaktive Ladung der Kunststoffdispersion durch Stabilisatoren bzw. Emulgatoren bewirkt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, bei der die im pH-Bereich unterhalb 6,5 stark kationaktiv werdende Substanz schwach kationaktiv ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, deren schwach kationaktive Substanz aus einer oder mehreren wässrigen und in Wasser lösbaren Verbindungen besteht, die aus der Gruppe der tertiären und quaternären Aminoverbindungen ausgewählt sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, in der die in einem pH-Bereich unterhalb 6,5 stark kationaktiv werdende Substanz in einer solchen Menge vorliegt, daß die Stabilität der Streichmasse oberhalb eines pH-Wertes von 6,5 nicht beeinträchtigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse verwendet wird, in der die schwach kationaktive Substanz in einer Menge von 2 bis 20 Gewichtsteilen Feststoff, bezogen auf 100 Gewichtsteile Trockensubstanz der Kunststoffdispersion enthalten ist.
13. Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 35 Gewichtsprozent mit einer Luftbürstenstreicheinrichtung einseitig auf ein Streichrohpapier oder -karton in einer solchen Menge aufgetragen und getrocknet wird, daß das Gewicht des getrockneten Striches 10 bis 12 g/m2 beträgt.
14. Verfahren zum Herstellen von gestrichnem Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmasse, die einen Feststoffgehalt von 45 bis 67 Gew.% aufweist, auf ein holzhaltiges Streichrohpapier, das ein Flächengewicht von 32 - 38 g/m2hat, mit einer Rakelstreicheinrichtung beidseitig aufgetragen und getrocknet wird, und daß das Gewicht des getrockneten Striches 6 bis 7 g/m2 und Seite beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein holzhaltiges Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 34 bis 36 g/m2 verwendet wird.
16. Streichmasse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Streichmasse auf einen pH-Wert von 8,1 bis 10,1 eingestellt ist und bei einem Feststoffgehalt von 45 bis 62 Gew.% die folgende Zusammensetzung aufweist:
Figure imgb0004
und bis 3 Gew.Teile sonstige Hilfsstoffe, wie Dispergiermittel, Entschäumer und Verdickungsmittel, wobei sich die angegebenen Mengen auf 100 Trockengewichtsteile ergänzen.
EP80101472A 1979-03-24 1980-03-20 Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier und Karton und Streichmasse zur Durchführung des Verfahrens Expired EP0016465B2 (de)

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