EP0192252A1 - Verfahren zur Verbesserung des Holdouts von Druckfarben, Lacken und Beschichtungsmassen auf Flächengebilden aus Fasern sowie zur Verbesserung des De-Inkings der Fasern sowie Masse zur Durchführung des Verfahrens und damit erzeugte Flächengebilde - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung des Holdouts von Druckfarben, Lacken und Beschichtungsmassen auf Flächengebilden aus Fasern sowie zur Verbesserung des De-Inkings der Fasern sowie Masse zur Durchführung des Verfahrens und damit erzeugte Flächengebilde Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for improving the holdout of printing inks, lacquers and coating compositions, on fabrics made of fibers, in particular on paper, and for improving the de-inking of the fibers.
- the printing ink strikes the paper and diffuses, i.e. it spreads out in the paper, which leads to a non-uniform and fuzzy and mostly matt print image.
- the main reason for the improved color level is seen in the fact that the hydratable, film-forming, colloidal clays contain a considerable proportion of bound water. This water cannot escape at the drying temperatures normally used in a paper machine and, since it is immiscible with the solvent of the gravure printing ink, causes a kind of rejection of the printing ink.
- the present invention aims at an improvement of the H oldouts organic solvent systems, such as printing inks, paints and coating compositions, in other ways.
- the problem of holdouts is particularly pronounced in gravure printing processes, since gravure inks have to have a much lower viscosity compared to other inks (for high pressure or offset printing).
- the invention is therefore primarily applicable in the field of gravure printing, which is why the explanations below relate primarily to this field.
- the fabrics made of fibers to be printed according to the invention are primarily those made of paper, although nonwovens or textiles (for example silk, cotton and linen fabrics) can also be printed using the present invention.
- the line of the coated varieties In order to have a good level of gravure ink on the paper surface, the line of the coated varieties must have a minimum thickness of about 6.5 to 7 g / m 2 and page; with double-sided coated low
- Printing paper with a total weight of 50 g / m 2 results in a base paper of approximately 36 g / m2. From today's perspective, this is a lower limit, since it is only the fibers of the coating base paper that contribute to the physical strength values of the printing paper.
- the uncoated rotogravure papers are not equivalent to the coated rotogravure papers neither in the whiteness nor in the gloss of the print products that can be produced.
- the consumption of gravure printing ink is about two and a half to three times that of the coated paper, because the porosity and thus the absorbency of the gravure printing paper is much greater.
- the shining through of the print on the back (the so-called print opacity) is a particular problem with these papers when the basis weight is further reduced.
- the invention has for its object to treat the surface of fabrics made of fibers, in particular paper, so that the coating composition or printing ink or the lacquer, in particular a low-viscosity gravure printing ink, dispersed or dissolved in an organic solvent, as little as possible into the Paper strikes.
- the invention therefore primarily relates to a method for improving the holdout of printing inks, lacquers and coating compositions, containing organic solvents, on fabrics made of fibers, in particular on paper, and for improving the de-inking of the fibers by introducing water-insoluble substances into the fiber mass or in the surface of the fiber structure.
- the organophilic complex with the organic solvent gives a more or less strong swelling reaction.
- This swelling reaction is surprisingly so strong and so fast that the capillary forces of the fibrous sheet or even a line, especially a sheet of natural paper, do not take effect. That possibly also an adsorption of the colors or their binders on the particles of the organophilic complex takes place, is of minor importance, since the holdout behavior of the treated surface for the pure solvent is practically as great as for the solution or dispersion of the printing ink of the Paint or the coating composition.
- the organophilic complex for example, a fully hydrated, cation-exchangeable, colloidal film-forming smectic layered silicate with an ion exchange capacity of 50 to 130, preferably 70 to 100 meq / 100 g is used.
- an exchange of the cations in the vicinity of 100% is preferred.
- the degree of exchange is preferably about 20 to 60%.
- Montmorillonite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite and / or nontronite are preferably used as smectitic layered silicate to produce the organophilic complex.
- Bentonite which is available as a mineral substance with different exchangeable cations (Na, Ca, Mg) and whose main constituent is montmorillonite, is generally used as a smectitic layered silicate for practical purposes.
- the organophilic complexes are preferably reaction products of the inorganic sheet silicate with an organic ammonium compound, preferably a quaternary ammonium compound; instead of the quaternary ammonium compound, other organic compounds with a quaternary onium ion, e.g. quaternary phosphonium compounds can be used. Further usable organophilic complexes are also the partially reacted complexes of the layered inorganic silicates with quaternary onium compounds.
- organophilic complexes with partially converted inorganic phyllosilicates can often still be colloidal solutions.
- the converted part reacts with the organic solvents of the printing ink, the lacquer or the coating compound.
- the suitable organophilic complex will become an integral part of the gravure printing ink or the coating composition or the lacquer after drying. This is important for the so-called de-inking, since the organophilic complex separates from the fiber together with the color, the lacquer or the coating material.
- the wettability of the printing inks, especially gravure printing inks, is particularly favorably influenced by the oleophilic character of the organic residues of the organophilic complex which face outwards.
- organic solvents used for dissolving or dispersing printing inks, lacquers, coating compositions or adhesives are suitable as organic solvents.
- An organic solvent from the group of toluene is preferably used in gravure printing inks, Xylene or petrol, possibly in a mixture with higher-boiling components. Such components are common in printing technology and serve to influence the evaporation behavior when the printing ink dries.
- the usual coating solvents such as esters, acetone, alcohols, etc. are used for coating compositions.
- the invention can also be used to improve the holdout of pressure-sensitive adhesive coating compositions.
- These coating compositions contain sticky resins such as polyacrylates and polyisobutylene, some of which are mixed with plasticizers.
- Preferred solvents for such coating compositions are those based on hydrocarbons, such as gasoline.
- the reactive organophilic complex is preferably in the form of a 1.5 to 10% dispersion.
- the dispersions of the reactive organophilic complexes according to the invention in organic solvents are strongly thixotropic, which is important for application, e.g. is cheap in a gravure printing unit with an anilox roller.
- the organophilic complex can either be introduced into the fiber mass or into the surface of the fiber structure.
- the process according to the invention can be used, in particular for the production of satined papers, in such a way that the reactive organophilic complex is introduced into the suspended fiber mass in aqueous dispersion before the sheet is produced, with or without the fillers.
- a variant of the process according to the invention is characterized in that the organophilic complex is generated in situ in the fiber mass by reacting the inorganic layered silicate with the organic compound before the fabric is produced.
- the filler suspension can also be provided instead of the fiber mass (pulp), or fibers and filler are already present as a total.
- the advantage of generating in situ, e.g. B. In the paper mill, is particularly the fact that the paper machine also acts as a dryer for the organophilic complex, so energy is saved.
- the usual fillers can be partially replaced by the organophilic complex.
- the usual retention aids and other additives, such as paints, can also be used.
- a process variant which is particularly suitable for the production of coated, highly satinized papers is characterized in that the reactive organophilic complex, optionally with a binder, a surfactant and / or an inert coating pigment, in aqueous suspension in or on the surface of the fabric brings.
- the reactive organophilic complex optionally with a binder, a surfactant and / or an inert coating pigment, in aqueous suspension in or on the surface of the fabric brings.
- the usual white pigments which improve the opacity can be used as inert coating pigments.
- a line or a surface preparation is not expected to contribute to the opacity of a sheet of paper, but if only the print opacity is in the foreground and thus the ink consumption and gloss of the print, then a variant of this process can be used to situate the organophilic complex in situ generate the surface of the fabric by making the inorganic layered silicate in the form of an aqueous colloidal dispersion which optionally contains binders, surfactants and / or coating pigments, introduces them into the surface and then reacts with the organic compound. This is possible, for example, in all those coating machines that have two coating devices on each side, which is common today. Machines with two size presses are also particularly suitable.
- the inorganic layered silicate is introduced into the fiber mass in the form of an aqueous colloidal dispersion, which optionally contains binders, surfactants and / or pigments, and then only in the surface reacted with the organic compound to obtain the organophilic complex.
- aqueous colloidal dispersion which optionally contains binders, surfactants and / or pigments, and then only in the surface reacted with the organic compound to obtain the organophilic complex.
- aqueous colloidal dispersion which optionally contains binders, surfactants and / or pigments
- the organophilic complex in situ in the surface can also be produced by reacting the inorganic sheet silicate with the organic compound in the presence of binders, surfactants and / or coating pigments and bringing the reaction product as a coating composition into or onto the surface of the fiber material.
- a further method variant is characterized in DAB, if appropriate, with a binder and / or an inert coating pigment, for example an opacity enhancing pigment rganischen in a D solvent as a pre-preparation by means of a solvent coating machine or a printing press in D of the reactive organophilic complex brings the surface of the fabric, after which the printing ink (s), the lacquer or the coating composition are applied after an intermediate drying.
- a binder and / or an inert coating pigment for example an opacity enhancing pigment rganischen in a D solvent as a pre-preparation by means of a solvent coating machine or a printing press in D of the reactive organophilic complex brings the surface of the fabric, after which the printing ink (s), the lacquer or the coating composition are applied after an intermediate drying.
- the reactive organophilic complex according to the invention can in principle be applied from the organic solution or dispersion to a so-called solvent coater at high speeds and in the widths of modern paper machines (about 7 to 8 meters).
- the method according to the invention can advantageously also be carried out in the printing house.
- a printing unit e.g. a simple screen gravure printing unit, can therefore be used in the process variant described above to produce an invisible form of the organophilic complex, which is dried as usual before the actual gravure begins.
- the costs for gravure printing are limited if, as usual, 92 to 96% of the solvent is recovered. Since, according to the invention, the organic dispersant for the organophilic complex is the same as for the solvent for the subsequent printing inks, the joint recovery makes no problems.
- the pre-stretching unit i.e. the first printing unit used here, can retain its function as such, because the form with the reactive organophilic complex can be printed over the entire surface and without registering.
- the same or similar organic solvents can be used as dispersants for the reactive organophilic complex and the printing ink (s) or the lacquer or the coating composition.
- the invention further relates to a mass for carrying out the method variants described above, which is applied to the surface of the fiber structure.
- This mass is characterized in that it is in the form of a dispersion of a reactive organophilic complex in an aqueous or organic medium.
- the reactive organophilic complex is preferably in the form of a 1.5 to 10% dispersion, in particular in an organic solvent such as toluene or xylene. In an aqueous medium, the reactive organophilic complex is preferably in a 2 to 20% dispersion.
- the invention further relates to fabrics made of fibers, in particular paper, which are characterized in that they contain in the surface and / or in the fiber mass a reactive organophilic complex which can be obtained by the process according to the invention.
- the organophilic complex is in the surface of the flat structures according to the invention, it is preferably present in a finely divided amount in an amount of 0.1 to 3, preferably 0.2 to 0.8 g / m 2 and side. If it is in the fiber mass, it is preferably present in an amount of about 1.5 to 12% by weight.
- the invention can also be used, for example, for the production of zinc oxide papers. With these papers, a toluene varnish, which is filled with photoconductive zinc oxide and non-conductive binders, is spread onto the surface of a conductive base paper. The conductivity of the base paper is obtained by adding a conductive polymer (coneuctie polymer) to the size press preparation from starch ethers or starches or from polyvinyl alcohol.
- the toluene coating behaves analogously to a printing ink. Because of the barrier effect of the reactive organophilic complex in the fiber mass or in the surface of the fiber structure, the toluene lacquer filled with zinc oxide is prevented from penetrating into the fiber mass. Until now, it was only possible to achieve a holdout for toluene that is hole-free, only with great effort, partly double size press coating, partly pre-coating with the conductive polymer and the colloidal binder. By adding the reactive organophilic layered silicate in the size press preparation and / or in the primer, it is possible to achieve a spot-free toluene density for the subsequent coating.
- the conductive base paper has a flaw, i.e. If toluene is absorbed, a defect in the image reproduction occurs in the surface of the zinc oxide paper.
- the present invention can also be used to prevent the penetration of lacquers such as nitro lacquer, zapon lacquer, plastic lacquer, spirit lacquer etc. into fiber structures.
- lacquers such as nitro lacquer, zapon lacquer, plastic lacquer, spirit lacquer etc.
- label papers are coated with a so-called protective label varnish after printing so that the labels on the bottles are scrub-resistant and not unsightly due to the absorption of moisture.
- a label paper In order for a label paper to be paintable, it usually has to be coated on one side. So-called natural label papers cannot be varnished because the varnish does not remain on the surface but penetrates into the fiber material.
- the reactive barrier layer made of the organophilic complex according to the invention prevents the label lacquer from penetrating into the fiber material.
- the precoating of a paper surface or another sheet-like fiber structure with the spontaneously reacting organophilic complex materials can make it printable, in particular paintable and coatable from organic solution, for which this was previously not possible.
- this includes the simple wood-containing and wood-free natural papers, including those that are not or hardly filled and that have not been satined.
- the invention is particularly important for cardboard, where, whether coated or not, every satin finish and smoothing in a smoothing unit leads to an undesirable loss of volume and thus a loss of rigidity.
- the invention is also suitable for the production of adhesive labels.
- PSA coatings are made from an organic solution of the adhesives.
- the impact behavior of the adhesive coating masses in the paper plays an important role. This is because they should hit the paper as little as possible. So far, in such cases, expensive glue press preparations such as Casein, or polyvinyl alcohol, tries to improve holdout.
- coating with the reactive organophilic complex not only leads to a reduction in the application of pressure-sensitive adhesive, but also enables the use of previously little or unsuitable fabrics, such as nonwovens or textiles. According to the invention, these materials can also be made printable.
- quaternary ammonium compounds are contained in the organophilic complexes, they influence the electrical properties of the fabrics according to the invention, e.g. the surface or volume resistance. These values play a role in printability.
- the modification according to the invention reduces the surface and volume resistances and thereby eliminates interference caused by electrostatic charges.
- a semi-bleached needle sulfate pulp is pulped in a pulper at a consistency of 5% and at a pH of 7 to 7.8 and then brought to a degree of grinding of 26 ° SR (Schopper-Riegler) in a refiner.
- This pulp is mixed in a ratio 25: 75 in a pulping center with a splinter-free wood pulp with a freeness of 78 ° SR.
- a separately produced kaolin slurry of 40% at a pH of 7 to 7.8 is mixed into the fiber mixture in a ratio of 70 parts of fibers to 30 parts of kaolin (all air dry).
- a slurry of 3.5% solids of a pre-swollen sodium bentonite with an ion exchange capacity of 90 mVal / 100 g is mixed into this total substance until, based on fibers and filler, 4% by weight of the bentonite has been introduced. The whole thing will take about 10 min. well mixed.
- a 4% strength aqueous solution of dimethyl-benzyl-alkyl- (C12-C22) ammonium chloride is then mixed in in an amount equimolar to the complete ion exchange.
- a commercially available organophilic bentonite coated with quaternary ammonium ions (Tixogel VZ ( R ) from F a. Süd-Chemie AG) is mixed in a high-speed mixer with high shear forces as a dispersion with a solids content of 20% by weight in the presence of a nonylphenol ethoxylate type 15 min. sheared.
- This dispersion is admixed to the fibers produced as in Example 1 and then the kaolin slurry is added in an amount such that, based on the total, 6% by weight of the reactive organophilic clay are in the total.
- a coated rotogravure paper is produced which, after satinizing, has a Bekk smoothness of 1500 to 1600 seconds and a toluene holdout of 65 seconds.
- a comparable coated rotogravure paper has a toluene holdout of 40 seconds.
- Example 1 a wood-containing, kaolin-filled, satined, gravure printing paper without bentonite or quaternary ammonium compound is produced in bulk.
- a 5% slurry of a commercially available bentonite, the exchangeable cations of which are 40% Na and 60% Ca is applied in the first and third coating unit.
- the order is about 1.5 g / m 2 and side.
- a 4% solution of the quaternary ammonium compound from Example 1 is applied in the coating units 2 and 4 in the relation given there.
- This solution reacts by ion exchange in the surface with the bentonite to form the reactive organophilic complex. Since both the hydrated bentonite is film-forming and the reactive organophilic complex forms a film, even if it adheres poorly, the use of colloidal and / or disperse binders is not necessary.
- a wood-containing, highly filled paper which, according to EU-PS 0 017 793, was produced with a film-forming colloidal bentonite, the sodium-magnesium atomic ratio of which was 60:40, and, based on the paper, contains 2.5% by weight of the film-forming bentonite , is treated at the end of the dryer section of a paper machine using a conventional size press with the dilute 3% aqueous solution of the quaternary ammonium compound from Example 1. Since the fibers and fillers of this paper in any case carry a film of bentonite, albeit a thin one, this enters into ion exchange with the quaternary ammonium compound and results in the reactive organophilic complex according to the invention being present especially in the surface after renewed drying. The resulting sodium and magnesium chloride does not interfere.
- So-called solvent coaters are found in many factories that deal with the finishing of paper. These are coating machines that use various organic solvents as solvents or dispersants instead of water and usually recover them from the exhaust air.
- a wood-containing gravure printing paper with a basis weight of 40 g / m 2 has a filler content of 18% by weight. Its opacity and print opacity are unsatisfactory.
- a commercial bentonite (Tixogel VP ( R ) from Süd-Chemie AG) coated with quaternary ammonium ions is in the form of a dispersion with a solids content of 3.5% by weight in a solvent mixture of 99 parts by weight of toluene and 1 Part by weight of ethanol 10 min. dispersed in a high shear high-speed mixer. This dispersion is applied to both sides of the paper by means of a reverse roll coater, so that 0.5 g / m 2 of application (air-dry calculated) result on each side.
- the paper pretreated in this way has a toluene holdout of 60 seconds.
- Printing with a black gravure ink shows almost no show through on the back and an increased print gloss.
- a colorless pre-printing ink is pre-printed with a 3% by weight colloidal dispersion in toluene, produced analogously to Example 6, using a screen roller with a 70 screen and an engraving depth of 65 ⁇ m over the entire surface and regardless of registration.
- this form applies an application of 0.3 g / m 2 to the paper to be printed. While sec at a lightly filled wood-containing N aturpapier the absorption time for dyed toluene solution is about 6., It yields at the "preprinted" paper at a coating of 0.3 g / m 2 has a value of 70 sec.
- a further increase of the order of reactive organophilic complex from the toluene solution, for example 0.6 g / m 2 does not give a higher value nor a sharper level of the colored toluene drop, since with a coating of only 0.3 g / m 2 the printing paper was already fully sealed against toluene is.
- a wood-free label paper is made from 60 parts by weight of highly bleached needle sulfate pulp with a freeness of 30 ° SR and 40 parts by weight of bleached birch sulfate pulp with a freeness of 45 ° SR.
- 10 parts by weight of kaolin, 5 parts by weight of TiO 2 and 5 parts by weight of aluminum hydroxide are added.
- the paper is taken out with 2.5 parts by weight of resin glue with the addition of a melamine-formaldehyde resin to improve the wet strength at a pH of 4.6 as smooth paper on one side and heated to 136 ° C. at the end of the drying section in order to crosslink the melamine. Ensure formaldehyde resin.
- This label paper should be coated with a scouring varnish after printing.
- the label printing is carried out in gravure printing, a dispersion of the reactive organophilic complex according to Example 6 in toluene being pre-printed in the first gravure printing unit.
- the protective label varnish is applied as a nitro varnish. It does not penetrate the natural printing paper treated according to the invention, although it has not been deleted.
- a non-coated chromo replacement cardboard with a basis weight of 300 g / m 2 was printed with a dispersion according to Example 6 by gravure printing, the dried application being only 0.2 g / m 2 .
- a nitro lacquer, which would otherwise be knocked off, remains shiny on the pre-treated cardboard.
- a nonwoven fabric made of 80% polyester fiber and 20% bleached needle sulfate pulp as a dispersing fiber is impregnated with a plastic dispersion of polyacrylic acid ester after it has been produced in an aqueous suspension on a steep sieve machine.
- This nonwoven is to be prepared for textile screen printing. Similar to gravure inks, screen printing inks are low-viscosity and contain toluene as a solvent.
- a 3.5% by weight suspension of the organophilic complex according to Example 6 which is blended with a further 5% by weight of a fine calcium carbonate and contains a 2% by weight polyvinyl acetate additive, spread out. It is advisable to choose the knife coating process so that the large pores of the nonwoven material close.
- a toluene-containing screen printing ink has a toluene holdout of 10 to 15 seconds for an untreated nonwoven, the holdout is improved by the line to about 40 seconds.
- the print gloss that can be achieved is increased and the consumption of screen printing ink is reduced.
- a swollen Na-Mg-bentonite slurry with 5% by weight solids is mixed into a suspension of bleached needle sulfate pulp of 4.5% by weight consistency and a freeness of 23 ° SR until a 10th, based on the pulp wt .-% share is reached.
- a 3% by weight solution of the quaternary ammonium compound according to Example 1 is prepared in a separate dissolving vessel.
- the wood-free paper thus produced using standard methods has a Bekk smoothness of 1100 sec. At 80 g / m 2 , a density of 1.35 g / cm 2 and a toluene holdout by the drop method (toluene colored with Ceres red) of 15 sec compared to 3 seconds for untreated paper.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Holdouts von Druckfarben, Lacken und Beschichtungsmassen, auf Flächengebilden aus Fasern, insbesondere auf Papier sowie zur Verbesserung des De-Inkings der Fasern.
- Es ist beispielsweise aus der EU-PS 0 017 793 bekannt, die Bedruckbarkeit von Papier dadurch zu verbessern, daß hydratisierbare filmbildende, kolloidale Tone, z.B. Bentonite, Attapulgit oder Sepiolith in die Papiermasse eingearbeitet werden. An diese kolloidalen Tone können auch Makromoleküle von Polyglykol mit einem Molekulargewicht von 5000 bis 100 000 angehängt werden. Die durch diese Maßnahmen bedingte Verbesserung der Satinierbarkeit und Bedruckbarkeit besteht in einem verbesserten "Farbstand", d.h. die Druckfarbe schlägt kurzzeitig (zwischen ihrem Auftrag auf das Papier und ihrer Trocknung) nicht so schnell weg, sondern es liegen die gleichen Farbkonturen, wie sie auf das Papier aufgebracht werden, auch auf dem fertig bedruckten und getrockneten Papier vor. Bei einem schlechten "Farbstand" schlägt die Druckfarbe dagegen in das Papier ein und diffundiert, d.h. sie breitet sich im Papier aus, was zu einem uneinheitlichen und unscharfen und meist matten Druckbild führt. Der wesentliche Grund für den verbesserten Farbstand wird darin gesehen, daß die hydratisierbaren, filmbildenden, kolloidalen Tone einen erheblichen Anteil an gebundenem Wasser enthalten. Dieses Wasser kann bei den Trockentemperaturen, wie sie in einer Papiermaschine üblicherweise angewendet werden, nicht entweichen und bewirkt, da es mit dem Lösungsmittel der Tiefdruckfarbe nicht mischbar ist, gewissermaßen eine Abstoßung der Druckfarbe.
- Bei der Verwendung eines Gemisches von kolloidalen Tonen und Polyglykolen wird davon ausgegangen, daß die Polyglykole sich wie das Wasser zwischen die kolloidalen Tone einlagern, also keine Reaktionsprodukte bilden, und wegen ihrer wachsartigen Beschaffenheit nach der Trocknung die Satinierbarkeit verbessern. Eine Reaktion mit dem organischen Lösungsmittel, in dem die Druckfarbe gelöst oder dispergiert ist, tritt nicht ein.
- Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Holdouts organischer Lösungsmittelsysteme, wie Druckfarben, Lacke und Beschichtungsmassen, auf andere Weise. Das Problem des Holdouts ist bei Tiefdruckverfahren besonders ausgeprägt, da Tiefdruckfarben, verglichen mit anderen Druckfarben (für den Hochdruck bzw. für den Offsetdruck) eine wesentlich geringere Viskosität haben müssen. Die Erfindung ist also in erster Linie auf dem Gebiet des Tiefdruckes anwendbar, weshalb sich die nachstehenden Ausführungen vorwiegend auf dieses Gebiet beziehen. Ferner handelt es sich bei den erfindungsgemäß zu bedruckenden Flächengebilden aus Fasern in erster Linie um solche aus Papier, obwohl auch Vliesstoffe oder Textilien (z.B. Seiden-, Baumwolle- und Leinenstoffe) unter Benutzung der vorliegenden Erfindung bedruckt werden können.
- Der Tiefdruck gehört zu den am meisten verbreiteten Druckarten bei Massendrucksachen aller Art. Zum Einsatz kommen im wesentlichen zwei Papierarten, nämlich
- 1. das hochgefüllte, satinierte, meist holzhaltige Tiefdruckpapier in Flächengewichten zwischen 40 bis etwa 80 g/m2 und
- 2. das gestrichene, holzhaltige oder holzfreie hochsatinierte Tiefdruckpapier in Flächengewichten zwischen 45 und etwa 135 g/m 2.
- Aus wirtschaftlichen sowie aus postalischen Gründen besteht seit Jahren die Tendenz, die Flächengewichte derartiger Papiere zu verringern. Diesem Wunsch sind insbesondere beim gestrichenen Tiefdruckpapier, aber auch beim Naturtiefdruckpapier Grenzen gesetzt.
- Um einen guten Stand der Tiefdruckfarbe auf der Papieroberfläche zu haben, muß bei den gestrichenen Sorten der Strich eine Mindeststärke von etwa 6,5 bis 7g/m2 und Seite haben; bei doppelseitig gestrichenem Tief-
- druckpapier resultiert hieraus bei 50 g/m2 Gesamtgewicht ein Streichrohpapier von etwa 36 g/m2. Dies istaus heutiqer Sicht eine Untergrenze, da es nur die Fasern des Streichrohpapiers sind, die zu den physikalischen Festigkeitswerten des Druckpapiers beitragen. Andererseits sind die ungestrichenen Naturtiefdruckpapiere weder in der Weiße noch im Glanz der erzeugbaren Drucksachen den gestrichenen Tiefdruckpapieren gleichwertig. Besonders der Verbrauch an Tiefdruckfarbe liegt größenordnungsmäßig bei etwa dem zweieinhalb- bis dreifachen des der gestrichenen Papiere, weil die Porosität und damit die Saugfähigkeit der Naturtiefdruckpapiere wesentlich größer ist. Demzufolge ist auch das Durchscheinen des Druckes auf der Rückseite (die sogenannte Druckopazität) bei diesen Papieren bei weiterer Absenkung des Flächengewichts ein besonderes Problem.
- Durch die in der vorstehend genannten EU-PS 0 017 793 beschriebene Anwendung von hydratisierbaren filmbildenden kolloidalen Tonen gelang es zwar in einem gewissen Grad, die Oberfläche der ungestrichenen Naturtiefdruckpapiere etwas zu schließen, und die Bedruckbarkeit zu verbessern. Die so behandelten Tiefdruckpapiere sind jedoch noch nicht mit den gestrichenen Tiefdruckpapieren auch nur annähernd in der Farbaufnahme vergleichbar. Eine Verwendung der in der EU-PS 0 017 793 beschriebenen hydratisierten filmbildenden Tone in Streichrezepturen oder als Oberflächenbeschichtung ist aber aus rheologischen Gründen unmöglich.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberfläche von Flächengebilden aus Fasern, insbesondere von Papier, so zu behandeln, daß die in einem organischen Lösungsmittel dispergierte oder gelöste Beschichtungsmasse oder Druckfarbe bzw. der Lack, insbesondere eine niedrigviskose Tiefdruckfarbe, so wenig wie möglich in das Papier hineinschlägt.
- Je weniger diese eindringen, umso geringer ist der ver-brauch und umso schöner ist der Glanz der behandelten Fläche (Druckglanz).
- Gegenstand der Erfindung ist somit in erster Linie ein Verfahren zur Verbesserung des Holdouts von Druckfarben, Lacken und Beschichtungsmassen, enthaltend organische Lösungsmittel, auf Flächengebilden aus Fasern, insbesondere auf Papier, sowie zur Verbesserung des De-Inkinns der Fasern, durch Einbringen von wasserunlöslichen Substanzen in die Fasermasse oder in die Oberfläche des Fasergebildes.
- Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen organophilen Komplex aus
- (a) einem wasserunlöslichen hydratisierten kationenaustauschfähigen filmbildenden smektitischen Schichtsilikat mit einer lonenaustauschfähigkeit von wenigstens 50 mVal/100 g und
- (b) einem daran gebundenen, aus einer Oniumverbindung abgeleiteten organischen Rest in die Fasermasse oder in die Oberfläche des Fasergebildes einbringt, wobei der organophile Komplex durch Reaktion mit dem organischen Lösungsmittel eine Sperrschicht bildet.
- Der organische Rest, der in der Regel ein Molekulargewicht von weniger als 1000 hat, ist in einer Ionenbindung an das anorganische Schichtsilikat gebunden. Die Eigenschaft des anorganischen Schichtsilikats, in wäßriger Phase ein Gel zu bilden, ist offenbar wichtig, damit auch der organophile Komplex mit dem organischen Lösungsmittel reagiert und unter Gelbildung aufquillt. Da der organische Rest über eine Ionenbindung an das anorganische Schichtsilikat gebunden werden soll, hat das anorganische Schichtsilikat zweckmäßig ein hohes Ionenaustauschvermögen.
- Man nimmt an, daß der organophile Komplex mit dem organischen Lösungsmittel eine mehr oder weniger starke Quellreaktion ergibt. Diese Quellreaktion ist überraschenderweise so stark und auch so schnell, daß die kapillaren Kräfte des faserigen Flächengebildes oder auch eines Striches, insbesondere eines Naturpapierblattes, nicht wirksam werden. Daß möglicherweise auch eine Adsorption der Farben oder ihrer Binder an den Teilchen des organophilen Komplexes stattfindet, dürfte von untergeordneter Bedeutung sein, da das Holdout-Verhalten der behandelten Oberfläche für das reine Lösungsmittel praktisch genau so groß ist wie für die Lösung oder Dispersion der Druckfarbe des Lackes oder der Beschichtungsmasse.
- Zur Herstellung des organophilen Komplexes verwendet man beispielsweise ein vollhydratisiertes, kationenaustauschfähiges kolloidales filmbildendes smektitisches Schichtsilikat mit einer Ionenaustauschfähigkeit von 50 bis 130, vorzugsweise von 70 bis 100 mVal/100g. Zur Erzeugung des organophilen Komplexes werden vorzugsweise mindestens 50 % der austauschfähigen Kationen durch organische Reste ausgetauscht. Soll der organophile Komplex in organischer Phase weiterverarbeitet werden, wird ein Austausch der Kationen in der Nähe von 100 % bevorzugt. Soll der organophile Komplex in einer wäßrigen Phase dispergiert werden, so beträgt der Austauschgrad vorzugsweise etwa 20 bis 60 %.
- Als smektitisches Schichtsilkat verwendet man zur Herstellung des organophilen Komplexes vorzugsweise Montmorillonit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Beidellit und/oder Nontronit.
- Für praktische Zwecke verwendet man als smektitisches Schichtsilikat im allgemeinen Bentonit, der als mineralische Substanz mit unterschiedlichen austauschfähigen Kationen (Na, Ca, Mg) zur Verfügung steht und dessen Hauptbestandteil Montmorillonit ist.
- Es ist aus der Literaturstelle "Das Papier", 35. Jahrgang, Heft 9, Seiten 407 und 416 (1981) bekannt, Kaolin mit kationischen Polymeren zu behandeln, um den Füllstoffgehalt bei gleicher Festigkeit im Papier zu erhöhen. Der Kaolin hat jedoch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein zu geringes Ionenaustauschvermögen. Außerdem ist Kaolin in wäßriger Phase nicht filmbildend und nicht zu einem Gel hydratisierbar.
- Bei den organophilen Komplexen handelt es sich vorzugsweise um Reaktionsprodukte des anorganischen Schichtsilikats mit einer organischen Ammoniumverbindung, vorzugsweise einer quaternären Ammoniumverbindung; statt der quaternären Ammoniumverbindung können für die Umsetzung mit dem anorganischen Schichtsilikat auch andere organische Verbindungen mit einem quaternären Oniumion, z.B. quaternäre Phosphoniumverbindungen, verwendet werden. Weitere brauchbare organophile Komplexe sind auch die teilumgesetzten Komplexe der anorganischen Schichtsilikate mit quaternären Oniumverbindungen.
- Während bei voller Ausnützung der reaktionsfähigen Valenzen der organophile Komplex zur Flockung neigt, können organophile Komplexe mit teilumgesetzten anorganischen Schichtsili- katen, besonders in wäßrigen Dispersionen oft noch kolloidale Lösungen sein. Natürlich reagiert nur der umgesetzte Anteil mit den organischen Lösungsmitteln der Druckfarbe, des Lacks oder der Beschichtungsmasse.
- Da aber die Feinverteilung in einem Papierblatt oder in seiner Oberfläche für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung ist, um auch im Mikrobereich die kapillaren Saugkräfte aufzuheben, liegt eine bevorzugte Anwendung bei allen wäßrigen Systemen in der Teilumsetzung, was in der Konsequenz zu einem höheren Eintrag oder Auftrag führt.
- Man kann wahrscheinlich davon ausgehen, daß der geeignete organophile Komplex nach dem Trocknen integraler Bestandteil der Tiefdruckfarbe bzw. der Beschichtungsmasse oder des Lacks wird. Dies ist für das sogenannte De-Inken von Bedeutung, da sich hierbei der organophile Komplex zusammen mit der Farbe, dem Lack oder der Beschichtungsmasse von der Faser trennt.
- Die Benetzbarkeit der Druckfarben, insbesondere Tiefdruckfarben, wird durch den oleophilen Charakter der nach außen weisenden organischen Reste des organophilen Komplexes besonders günstig beeinflußt.
- Als organische Lösungsmittel eignen sich erfindungsgemäß alle zum Auflösen oder Dispergieren von Druckfarben, Lacken, Beschichtungsmassen oder Klebmassen verwendeten Lösungsmittel. Vorzugsweise verwendet man bei Tiefdruckfarben ein organisches Lösungsmittel aus der Gruppe Toluol, Xylol oder Benzin, gegebenenfalls im Gemisch mit höhersiedenden Komponenten. Derartige Komponenten sind in der Drucktechnik üblich und dienen zur Beeinflussung des Abdampfverhaltens beim Trocknen der Druckfarbe. Bei lackartigen Beschichtungsmassen verwendet man die üblichen Lacklösungsmittel wie Ester, Aceton, Alkohole usw.
- Die Erfindung ist auch zur Verbesserung des Holdouts von Haftkleber -Beschichtungsmassen anwendbar. Diese Beschichtungsmassen enthalten klebrige Harze, wie Polyacrylate und Polyisobutylen, die zum Teil mit Weichmachern vermischt sind. Bevorzugte Lösungsmittel für derartige Beschichtungsmassen sind solche auf Kohlenwasserstoffbasis, wie Benzin.
- Da die organophilen Komplexe in organischen Lösungsmitteln quellen und/oder in kolloidalen Dispersionen vorliegen, kann man im allgemeinen nur begrenzte Feststoffgehalte bis zu 10 Gew.-% erreichen. Vorzugsweise liegt der reaktive organophile Komplex in Form einer 1,5 bis 10%igen Dispersion vor. Die Dispersionen der erfindungsgemäßen reaktiven organophilen Komplexe in organischen Lösungsmitteln sind stark thixotrop, was für das Auftragen, z.B. in einem Tiefdruckwerk mit einer Rasterwalze günstig ist.
- Der organophile Komplex kann entweder in die Fasermasse oder in die Oberfläche des Fasergebildes eingebracht werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann, insbesondere zur Herstellung von satinierten Papieren, in einer solchen Weise angewendet werden, daß der reaktive organophile Komplex vor der Erzeugung des Flächengebildes in wäßriger Dispersion in die suspendierte Fasermasse eingebracht wird, und zwar mit den oder ohne die Füllstoffe.
- Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man den organophilen Komplex vor der Erzeugung des Flächengebildes in situ in der Fasermasse durch Umsetzung des anorganischen Schichtsilikats mit der organischen Verbindung erzeugt. Auch bei dieser Umsetzung, z.B. mit einer quaternären Ammoniumverbindung, kann statt der Fasermasse (Pulpe) auch die Füllstoffsuspension vorgelegt sein, oder es liegen Fasern und Füllstoff bereits als Gesamtstoff vor.
- Der Vorteil der Erzeugung in situ, z.B.in der Papierfabrik, liegt besonders darin, daß die Papiermaschine als Trockner auch für den organophilen Komplex wirkt, also Energie gespart wird.
- Wenn die beiden vorstehend angegebenen Verfahrensvarianten in der Papierfabrik durchgeführt werden, können die üblichen Füllstoffe teilweise durch den organophilen Komplex ersetzt werden. Es können auch die üblichen Retentionsmittel und weitere Zusätze, wie Farben, verwendet werden.
- Eine Verfahrensvariante, die insbesondere zur Herstellung von gestrichenen, hochsatinierten Papieren geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß man den reaktiven organophilen Komplex, gegebenenfalls mit einem Bindemittel, einem Tensid und/oder einem inerten Streichpigment, in wäßriger Suspension in oder auf die Oberfläche des Flächengebildes bringt. Als inerte Streichpigmente können beispielsweise die üblichen Weißpigmente, welche die Opazität verbessern, verwendet werden.
- Wenn von einem Strich oder einer Oberflächenpräparation kein Beitrag zur Opazität eines Papierblattes erwartet wird, sondern wenn nur die Druckopazität im Vordergrund des Interesses steht und damit der Druckfarbenverbrauch und der Glanz des Druckes, so kann man nach einer Variante dieses Verfahrens den organophilen Komplex in situ in der Oberfläche des Flächengebildes erzeugen, indem man das anorganische Schichtsilikat in Form einer wäßrigen kolloidalen Dispersion die gegebenfalls Bindemittel, Tenside und/oder Streichpigmente enthält, in die Oberfläche einbringt und anschließend mit der organischen Verbindung umsetzt. Dies ist z.B. in allen denjenigen Streichmaschinen möglich, die je Seite zwei Streicheinrichtungen haben, was heute üblich ist. Besonders geeignet sind auch Maschinen mit zwei Leimpressen. Dabei wird z.B. in der ersten Leimpresse ein filmbildender hydratisierter hochquellfähiger Bentonit aufgegeben. Ein eigener Binder ist nicht erforderlich. In der zweiten Leimpresse wird dann die verdünnte Lösung einer quaternären Ammoniumverbindung aufgetragen.
- Eine weitere Möglichkeit, die nur eine Leimpresse oder eine ähnliche Auftragseinrichtung erfordert, besteht darin, daß man das anorganische Schichtsilikat in Form einer wäßrigen kolloidalen Dispersion,die gegebenenfalls Bindemittel, Tenside und/oder Pigmente enthält, in die Fasermasse einbringt und anschließend nur in der Oberfläche mit der organischen Verbindung umsetzt, um den organophilen Komplex zu erhalten. In diesem Fall setzt man vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-% des hydratisierten anorganischen filmbildenden Schichtsilikat bezogen auf den Gesamtstoff in der Papiermasse, zu.
- Anstatt den organophilen Komplex in situ in der Oberfläche zu erzeugen, kann man ihn auch durch Umsetzung des anorganischen Schichtsilikats mit der organischen Verbindung in Gegenwart von Bindemitteln, Tensiden und/oder Streichpigmenten erzeugen und das Umsetzungsprodukt als Streichmasse in oder auf die Oberfläche des Fasermaterials bringen.
- Alle diese Verfahrensvarianten zur Herstellung von gestrichenen Papieren werden in der Papierfabrik durchgeführt.
- Eine weitere Verfahrensvariante ist dadurch gekennzeichnet, daB man den reaktiven organophilen Komplex gegebenenfalls mit einem Bindemittel und/oder einem inerten Streichpigment, z.B. einem die Opazität erhöhenden Pigment, in einem Drganischen Lösungsmittel als Vorpräparation mittels einer Lösungsmittel-Streichmaschine oder eine Druckmaschine in Dder auf die Oberfläche des Flächengebildes bringt, worauf man nach einer Zwischentrocknung die Druckfarbe(n), den Lack bzw. die Beschichtungsmasse aufbringt.
- Das Aufbringen des erfindungsgemäßen reaktiven organophilen Komplexes aus der organischen Lösung oder Dispersion kann grundsätzlich auf einen sogenannten Solvent-Coater bei hohen Geschwindigkeiten und in den Breiten moderner Papiermaschinen (etwa 7 bis 8 Meter) erfolgen.
- Der Vorteil solcher Lösungsmittelstreichmaschinen liegt unter anderem darin, daß bezüglich des Strichauftrages sowie der Zumischung eventuell opazifierender Pigmente jeder Freiheitsgrad besteht.
- Da bei den Druckern im Rollentiefdruck in vielen Fällen im ersten Druckwerk keine Farbe läuft, sondern das Papier nur "vorgestreckt"wird, da weiterhin in manchen Großdruckereien pro Seite 4, 5 oder 6 Druckwerke vorgesehen sind, die nicht in allen Fällen zum Einsatz kommen, z.B. bei Werbedrucksachen, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil auch in der Druckerei durchgeführt werden.
- Ein Druckwerk, z.B. ein einfaches Rastertiefdruckwerk, kann also bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante dazu verwendet werden, um einen unsichtbaren Vordruck des organophilen Komplexes herzustellen, der wie üblich zwischengetrocknet wird, bevor der eigentliche Tiefdruck beginnt.
- Die Kosten für die Tiefdruckerei liegen in bescheidenen Grenzen, wenn, wie üblich, das Lösungsmittel zu 92 bis 96 % zurückgewonnen wird. Da erfindungsgemäß das organische Dispergiermittel für den organophilen Komplex dasselbe ist wie für das Lösungsmittel für die nachfolgenden Druckfarben, macht die gemeinsame Rückgewinnung keine Probleme. Das Vorstreckwerk, also das hier zum Einsatz kommende erste Druckwerk, kann seine Funktion als solches beibehalten, denn der Vordruck mit dem reaktiven organophilen Komplex kann vollflächig und ohne Passerhaltung gedruckt werden.
- Bei dieser Verfahrensvariante ist es auch möglich, den organophilen Komplex nur partiell in die Oberfläche des Flächengebildes einzubringen. An diesen Stellen erscheint die Druckfarbe glänzend, während sie an den anderen Stellen, die in der Oberfläche keinen organophilen Komplex enthalten, wegschlägt und deshalb matt erscheint.
- Im allgemeinen kann man als Dispergiermittel für den reaktiven organophilen Komplex und die Druckfarbe(n) bzw. den Lack oder die Beschichtungsmasse gleiche oder gleichartige organische Lösungsmittel verwenden.
- Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Masse zur Durchführung des vorstehend beschreibenen Verfahrensvarianten, die auf die Oberfläche des Fasergebildes aufgebracht wird. Diese Masse ist dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Dispersion eines reaktiven organophilen Komplexes in einem wäßrigen oder organischen Medium vorliegt.
- Vorzugsweise liegt der reaktive organophile Komplex in Form einer 1,5 bis 10%igen Dispersion vor, insbesondere in einem organischen Lösungsmittel, wie Toluol oder Xylol. In einem wäßrigen Medium liegt der reaktive organophile Komplex vorzugsweise in einer 2 bis 20%igen Dispersion vor.
- Gegenstand der Erfindung sind ferner Flächengebilde aus Fasern, insbesondere Papier, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in der Oberfläche und/oder in der Fasermasse einen reagierenden organophilen Komplex enthalten, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.
- Wenn sich der organophile Komplex in der Oberfläche der erfindungsgemäßen Flächengebilde befindet, so liegt er vorzugsweise feinverteilt in einer Menge von 0,1 bis 3, vorzugsweise von 0,2 bis 0,8 g/m2 und Seite vor. Wenn er sich in der Fasermasse befindet, so liegt er vorzugsweise in einer Menge von etwa 1,5 bis 12 Gew.-% vor. Die Erfindung kann außerdem z.B. zur Herstellung von Zinkoxidpapieren angewendet werden. Bei diesen Papieren wird ein Toluollack, der mit photohalbleitendem Zinkoxid und nichtleitenden Bindern gefüllt ist, auf die Oberfläche eines leitfähigen Rohpapiers aufgestrichen. Die Leitfähigkeit des Rohpapiers wird dadurch gewonnen, daß ein leitfähiges Polymer (conäuctiiepolymer) der Leimpressenpräparation aus Stärkeäthern oder -estern oder aus Polyvinylalkohol zugesetzt wird. Der Toluollack verhält sich analog wie eine Druckfarbe. Wegen der Sperrwirkung des reaktiven organophilen Komplexes in der Fasermasse bzw. in der Oberfläche des Fasergebildes wird der mit Zinkoxid gefüllte Toluollack daran gehindert, in die Fasermasse einzudringen. Bisher war es nur durch großen Aufwand, teilweise doppelte Leimpressenbeschichtung, teilweise Vorstreichen mit dem leitfähigen Polymer und dem kolloidalen Binder, möglich, einen Holdout für Toluol, der lochfrei ist, zu erzielen. Durch Zusatz des reaktiven organophilen Schichtsilikats in die Leimpressenpräparation und/oder in den Vorstrich ist es möglich, für die nachfolgende Beschichtung eine punktfreie Toluoldichte zu erreichen.
- An allen den Stellen, an denen das leitfähige Rohpapier eine Fehlstelle hat, d.h. Toluol aufsaugt, tritt in der Oberfläche des Zinkoxidpapiers eine Fehlstelle in der Bildwiedergabe ein. Durch die erfindungsgemäße Mitverwendung der reaktiven organophilen Schichtsilikate können diese Fehlstellen ausgeschaltet werden.
- Die vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden, um das Eindringen von Lacken, wie Nitrolack, Zaponlack, Kunststofflack, Spirituslack usw. in Fasergebilde zu verhindern. Beispielsweise werden Etikettenpapiere nach dem Druck mit einem sogenannten Etikettenschutzlack überlackiert, damit die Etiketten auf den Flaschen scheuerfest und nicht durch Aufnahme von Feuchtigkeit unansehnlich werden.
- Damit ein Etikettenpapier lackierfähig wird, muß es meist einseitig gestrichen sein. Sogenannte Naturetikettenpapiere lassen sich nicht lackieren, da der Lack nicht auf der Oberfläche bleibt, sondern in das Fasermaterial eindringt. Durchdie erfindungsgemäße reaktive Sperrschicht aus dem organophilen Komplex wird ein Eindringen des Etikettenlacks in das Fasermaterial vermieden.
- Zusätzlich sei bemerkt, daß durch die Vorbeschichtung einer Papieroberfläche oder eines anderen flächenförmigen Fasergebildes mit den spontan reagierenden organophilen komplexen Materialienbedruckbar, insbesondere lackierbar und aus organischer Lösung beschichtbar gemacht werden können, bei denen dies bisher praktisch nicht möglich war. Hierzu gehören neben den Vliesstoffen die einfachen holzhaltigen und holzfreien Naturpapiere, und zwar auch diejenigen, die nicht oder kaum gefüllt sind und die nicht satiniert wurden.
- Unter diesem Aspekt ist die Erfindung insbesondere für Karton wichtig, wo, ob gestrichen oder nicht, jede Satinage und jede Glättung in einem Glättwerk zu einem unerwünschten Volumenverlust und damit Steifigkeitsverlust führt.
- Die Erfindung ist ferner für die Herstellung von Haftetiketten geeignet.
- Haftklebebeschichtungen erfolgen in den meisten Fällen aus einer organischen Lösung der Klebstoffe. Dabei spielt das Einschlagverhalten der Klebebeschichtungsmassen in das Papier eine große Rolle. Sie sollen nämlich so wenig wie möglich in das Papier hineinschlagen. Bisher hat man in solchen Fällen mit teuren Leimpressenpräparationen, wie z.B. Casein oder Polyvinylalkohol, versucht, den Holdout zu verbessern. Auch hier führt eine Beschichtung mit dem reaktiven organophilen Komplex nicht nur zu einer Verminderung des Haftkleberauftrages, sondern ermöglicht auch den Einsatz bisher wenig oder ungeeigneter Flächengebilde, wie Vliesstoffe oder Textilien. Diese Materialien können erfindungsgemäß auch bedruckbar gemacht werden.
- Wenn in den organophilen Komplexen quaternäre AmmonlumveLbindungen enthalten sind, so beeinflussen diese die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Flächengebilde, z.B. den Oberflächen- oder Durchgangswiderstand. Diese Werte spielen eine Rolle für die Bedruckbarkeit. Durch die erfindungsgemäße Modifizierung werden die Oberflächen- und Durchgangswiderstände reduziert und dadurch Störungen, die durch elektrostatische Aufladungen bedingt sind, ausgeschaltet.
- Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele in nicht einschränkender Weise erläutert.
- Ein halbgebleichter Nadelsulfatzellstoff wird in einem Pulper bei einer Stoffdichte von 5 % und bei einem pH-Wert von 7 bis 7,8 zerfasert und anschließend in einem Mahlgerät (Refiner) auf einen Mahlgrad von 26° SR (Schopper-Riegler) gebracht.
- In einer Stoffmischzentrale wird dieser Zellstoff im Verhältnis 25 : 75 mit einem splitterfreien Holzschliff von einem Mahlgrad von 78°SR gemischt. Eine getrennt hergestellte Kaolin-Slurry von 40 % bei einem pH-Wert von 7 bis 7,8 wird dem Fasergemisch im Verhältnis 70 Teile Fasern zu 30 Teile Kaolin (alles lufttrocken gerechnet) zugemischt. Diesem Gesamtstoff wird eine Slurry von 3,5 % Feststoff eines vorgequollenen Natriumbentonits mit einem Ionentauschvermögen von 90 mVal/100g zugemischt, bis, bezogen auf Fasern und Füllstoff, 4 Gew.-% des Bentonits eingetragen sind. Das Ganze wird etwa 10 min. gut gemischt. Darauf wird eine 4%ige wäßrige Lösung von Dimethyl-Benzyl-Alkyl-(C12-C22)-Ammoniumchlorid in einer für den vollständigen Ionenaustausch äquimolaren Menge zugemischt.
- Nach einer Mischzeit von 15 min. wird aus diesem Stoff nach Verdünnung auf 0,6 % auf einer Papiermaschine Papier mit einem Flächengewicht von 40 g/m2 erzeugt und bei der Trocknung auf eine Restfeuchte von 8,5 Gew.-% herausgefahren. Danach wird das Papier auf einem Superkalander satiniert. Es hat eine Bekk-Glätte von 900 sec. bei einer Dichte von 1,10 g/cm3. Es enthält etwa 5 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtstoffeintrag, reaktiven organophilen Bentonit. Es hat einen Toluol-Holdout (gemessen nach der Auftropfmethode, mit 0,05 ml Toluol, das mit Ceresrot angefärbt ist) von 65 sec., verglichen mit 36 sec. bei einem ansonsten gleichen Papier ohne den organophilen Bentonit. Der organophile Bentonit haftet gut an den Fasern und Füllstoffen. Die geringe Menge von NaCl stört im Abwasser nicht.
- Ein handelsüblicher, mit quaternären Ammoniumionen belegter organophiler Bentonit (Tixogel VZ(R) der Fa. Süd-Chemie AG) wird in einem Schnellmischer mit hohen Scherkräften als Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% in Gegenwart eines nichtionogenen Tensids von Nonylphenolethoxylattyp 15 min. geschert. Diese Dispersion wird den wie nach Beispiel 1 hergestellten Fasern zugemischt und dann die Kaolinslurry dazugegeben, und zwar in einer Menge, daß, bezogen auf den Gesamtstoff, 6 Gew.-% des reaktiven organophilen Tons im Gesamtstoff sind. Das auf konventionelle Weise nach Verdünnung, Einstellen des pH-Wertes auf 5,8 hergestellte Blatt von 60 g/m2 hat einen Gehalt von 5,5 bis 6 Gew.-% des organophilen Tons. Nach der Satinage mit geheizten Stahlwalzen bei 90°C hat es eine Glätte von 1300 Bekk.-sec. und einen Toluol-Holdout von 50 sec.
- Ein holzhaltiges Streichrohpapier mit 55 Gew.-% Anteil an halbgebleichtem Nadelsulfatzellstoff und 45 Gew.-% Anteil an Holzschliff und einem Flächengewicht von 38 g/m2 wird mit einer Streichmasse folgender Zusammensetzung gestrichen:
- 96 Teile Streichkaolin
- 4 Teile feindispergierter reaktiver organophiler Bentonit in Form einer 20 gew.-%igen wäßrigen Dispersion nach Beispiel 2
- Diese Bestandteile werden in einem Caddy-Mischer intensiv gemischt. Anschließend werden 4,5 Teile einer Kunststoffdispersion aus einem Copolymer von Styrol und Acrylsäure als Tiefdruckbinder sowie zusätzlich 1,5 Teile eines vollverseiften mittelviskosen Polyvinylalkohols zugegeben. Der pH-Wert wird auf 8,5 eingestellt. Der Feststoffgehalt der Streichmasse wird auf 50 Gew.-% eingestellt.
- Nach dem Strich von je 7 g/m2 und Seite wird ein gestrichenes Tiefdruckpapier erzeugt, das nach Satinage eine Bekk-Glätte von 1500 bis 1600 sec. und einen Toluol-Holdout von 65 sec. hat. Ein vergleichbares gestrichenes Tiefdruckpapier hat einen Toluol-Holdout von 40 sec.
- Gemäß Beispiel 1 wird ein holzhaltiges, kaolingefülltes satiniertes Naturtiefdruckpapier ohne Bentonit oder quaternäre Ammoniumverbindung in der Masse hergestellt. In einer Streichmaschine mit zwei Streichköpfen je Seite und jeweiliger Zwischentrocknung wird im ersten und im dritten Streichwerk eine 5 %ige Slurry eines handelsüblichen Bentonits, dessen austauschfähige Kationen zu 40 % aus Na- und zu 60 % aus Ca-Kationen bestehen, aufgetragen. Der Auftrag beträgt etwa 1,5 g/m2 und Seite.
- In den Streichwerken 2 und 4 wird nach Zwischentrocknung eine 4%ige Lösung der quaternären Ammoniumverbindung von Beispiel 1 in der dort angegebenen Relation aufgetragen. Diese Lösung reagiert durch Ionenaustausch in der Oberfläche mit dem vorgelegten Bentonit unter Bildung des reaktiven organophilen Komplexes. Da sowohl der hydratisierte Bentonit filmbildend ist und auch der reaktive organophile Komplex einen wenn auch schwach haftenden Film bildet, ist die Mitverwendung kolloidaler und/oder disperser Binder nicht erforderlich.
- Ein holzhaltiges hochgefülltes Papier, das gemäß der EU-PS 0 017 793 mit einem filmbildenden kolloidalen Bentonit, dessen Natrium-Magnesium-Atomverhältnis 60:40 betrug, gefertigt wurde und, bezogen auf das Papier 2,5 Gew.-% des filmbildenden Bentonits enthält, wird am Ende der Trockenpartie einer Papiermaschine mittels einer konventionellen Leimpresse mit der verdünnten 3%igen wäßrigen Lösung der quaternären Ammoniumverbindung von Beispiel 1 behandelt. Da auf jeden Fall Fasern und Füllstoffe dieses Papiers einen wenn auch dünnen Überzug von filmbildendem Bentonit tragen, tritt dieser mit der quaternären Ammoniumverbindung in Ionenaustausch und führt dazu, daß besonders in der Oberfläche nach erneutem Trocknen der erfindungsgemäße reaktive organophile Komplex vorliegt.
Das dabei entstehende Natrium- und Magnesiumchlorid stört nicht. - In vielen Fabriken, die sich mit dem Veredeln von Papier beschäftigen, stehen sogenannte Solvent-Coater. Es sind dies Streichmaschinen, die als Lösungs- oder Dispergiermittel statt Wasser verschiedene organische Lösungsmittel verwenden und diese meist aus der Abluft wiedergewinnen.
- Ein holzhaltiges Naturtiefdruckpapier mit einem Flächengewicht von 40 g/m2 hat einen Füllstoffgehalt von 18 Gew.-%. Seine Opazität und seine Druckopazität sind unbefriedigend.
- Ein handelsüblicher, mit quaternären Ammoniumionen belegter Bentonit (Tixogel VP (R) der Fa. Süd-Chemie AG) wird in Form einer Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 3,5 Gew.-% in einem Lösungsmittelgemisch aus 99 Gew.-Teilen Toluol und 1 Gewichtsteil Ethanol 10 min. in einem stark scherenden Schnellmischer dispergiert. Diese Dispersion wird mittels eines Reverse-Roll-Coaters beidseitig auf das Papier aufgetragen, so daß je Seite 0,5 g/m2 Auftrag (lufttrocken gerechnet) resultieren.
- Während das nicht gestrichene Papier einen Toluol-Holdout von 5 sec. hat, hat das so vorbehandelte Papier einen Toluol-Holdout von 60 sec. Der Druck mit einer schwarzen Tiefdruckfarbe zeigt fast kein Durchscheinen auf der Rückseite und einen erhöhten Druckglanz.
- In einer Tiefdruckmaschine bestehen pro Seite vier Druckwerke. Es soll aber nur ein Dreifarbentiefdruck gedruckt werden. Üblicherweise läßt man das erste Druckwerk ohne Farbe mitlaufen, um die Papierbahn vorzustrechen.
- In diesem ersten Druckwerk wird mittels einer Rasterwalze mit einem 70er Raster und einer Gravurtiefe von 65 µm eine farblose Vordruckfarbe vollflächig und ohne Rücksicht auf Passerhaltigkeit mit einer 3 Gew.-%igen kolloidalen Dispersion in Toluol, hergestellt analog Beispiel 6, vorgedruckt. Dieser Vordruck bringt nach der üblichen Trocknung einen Auftrag von 0,3 g/m2 auf das zu bedruckende Papier auf. Während bei einem wenig gefüllten holzhaltigen Naturpapier die Wegschlagzeit für angefärbte Toluollösung etwa 6 sec. beträgt, ergibt sie auf dem "vorgedruckten" Papier bei einer Beschichtung von 0,3 g/m2 einen Wert von 70 sec. Eine weitere Erhöhung des Auftrages des reaktiven organophilen Komplexes aus der Toluollösung, z.B. 0,6 g/m2 ergibt keinen höheren Wert und auch keinen schärferen Stand des angefärbten Toluoltropfens, da bei einem Auftrag von nur 0,3 g/m2 bereits eine volle Versiegelung des Druckpapieres gegen Toluol eingetreten ist.
- Da die Verbesserung des Holdouts für lösungsmittelhaltige Druckfarben mit einer Erhöhung des Glanzes der Druckfarbe auf ihrem maximalen Wert verbunden ist, ergibt sich die Möglichkeit, im ersten Druckwerk partiell bedruckte Flächen mit der 3 gew.-%igen kolloidalen Dispersion in Toluol gemäß Beispiel 7 zu erhalten. Alle nachfolgenden Drucke, die auf nicht vorbehandelte Flächenteile treffen, schlagen weg und ergeben einen matten Druck.
- Alle Tiefdruckfarben, die auf die vorbehandelten Flächenteile treffen, bleiben auf der Druckoberfläche stehen und entwickeln ihren maximal möglichen Druckglanz. Man kann so z.B. in einer Werbedrucksache den anzupreisenden Artikel hochglänzend auf einem matten Fond herausstellen.
- Betont sei nochmals zu den Beispielen 7 und 8, daß beim Vordrucken einer kolloidalen Dispersion des reaktiven organophilen Komplexes ein Bindemittel deswegen nicht notwendig ist, weil die Filmbildungsfähigkeit dieser Produkte groß genug ist, um eine ausreichende Haftung zu gewährleisten.
- In all den Fällen, in denen eine oder mehrere weitere Druckfarben ebenfalls mit Toluol auf den Vordruck gedruckt werden,muß man annehmen, daß dieser Vordruck integraler Bestandteil des gesamten Druckes wird.
- Ein holzfreies Etikettenpapier wird aus 60 Gewichtsteilen hochgebleichtem Nadelsulfatzellstoff mit einem Mahlgrad von 30°SR und 40 Gewichtsteilen gebleichtem Birkensulfatzellstoff mit einem Mahlgrad von 45°SR hergestellt. Zur Verbesserung der Opazität werden 10 Gewichtsteile Kaolin, 5 Gewichtsteile Ti02 und 5 Gewichtsteile Aluminiumhydroxid zugegeben. Das Papier wird mit 2,5 Gewichtsteilen Harzleim unter Zusatz eines Melamin-Formaldehydharzes zur Verbesserung der Naßfestigkeit bei einem pH-Wert von 4,6 als einseitig glattes Papier herausgefahren und am Ende der Trockenpartie auf 136°C erhitzt, um die Vernetzung des Melamin-Formaldehydharzes sicherzustellen. Dieses Etikettenpapier soll nach dem Druck mit einem Scheuerschutzlack überzogen werden.
- Der Etikettendruck wird im Tiefdruck durchgeführt, wobei im ersten Tiefdurckwerk eine Dispersion des reaktiven organophilen Komplexes gemäß Beispiel 6 in Toluol vorgedruckt wird. Nach dem graphischen Druck wird der Etikettenschutzlack als Nitrolack aufgebracht. Er dringt in das erfindungsgemäß behandelte Naturdruckpapier nicht ein, obwohl dieses nicht gestrichen ist.
- Es empfiehlt sich, in allen Fällen der Beispiele 7, 8 und 9 dasselbe organische Lösungsmittel zu verwenden, gegebenenfalls auch mit Beimischungen von Hochsiedern, damit das aus einer Lösungsmittelrückgewinnungsanlage erhaltene Kondensat gleichmäßig wiederverwendet werden kann.
- Ein nicht gestrichener Chromoersatz-Karton mit einem Flächengewicht von 300 g/m2 wurde mit einer Dispersion gemäß Beispiel 6 im Tiefdruck bedruckt, wobei der getrocknete Auftrag nur 0,2 g/m2 betrug. Auf dem so vorbehandelten Karton bleibt ein Nitrolack, der sonst weggeschlagen würde, glänzend stehen.
- Ein Vliesstoff aus 80 % Polyesterfaser und 20 % gebleichtem Nadelsulfatzellstoff als Dispergierfaser wird mit einer Kunststoffdispersion von Polyacrylsäureester imprägniert, nachdem er auf einer Steilsiebmaschine in wäßriger Suspension hergestellt worden war.
- Dieser Vliesstoff soll für einen textilen Siebdruck vorbereitet werden. Die Siebdruckfarben sind ähnlich wie die Tiefdruckfarben niedrigviskos und enthalten als Lösungsmittel Toluol.
- In einer konventionellen Streichmasse für organische Lösungsmittel wird eine 3,5gew.-%ige Suspension des organophilen Komplexes nach Beispiel 6, die mit weiteren 5 Gew.-% eines feinen Calciumcarbonats verschnitten ist und einen Polyvinylacetat-Zusatz von 2 Gew.-% enthält, aufgestrichen. Dabei empfiehlt es sich, das Rakelstreichverfahren zu wählen, damit die großen Poren des Vliesstoffes sich schließen.
- Während eine toluolhaltige Siebdruckfarbe bei einem unbehandelten Vliesstoff einen Toluol-Holdout von 10 bis 15 sec. hat, wird der Holdout durch den Strich auf etwa 40 sec. verbessert. Der erzielbare Druckglanz wird erhöht und der Verbrauch an Siebdruckfarbe wird vermindert.
- Einer Suspension von gebleichtem Nadelsulfat-Zellstoff von 4,5 Gew.-% Stoffdichte und einem Mahlgrad von 23°SR wird eine ausgequollene Na-Mg-Bentonit-Slurry mit 5 Gew.-% Feststoff zugemischt bis, auf den Zellstoff bezogen, ein 10 gew.-%iger Anteil erreicht ist.
- Dann wird ein gebleichter Birkensulfatzellstoff von ebenfalls 4,5 Gew.-% Stoffdichte mit einem Mahlgrad von 40°SR dazugemischt, und zwar im Verhältnis 1:2 Nadelzellstoff zu Birkenzellstoff. Der Gehalt an Na-Mg-Bentonit beträgt nunmehr, auf Gesamtfasern berechnet, 3,3 Gew.-%.
- In einem getrennten Lösegefäß wird eine 3 gew.-%ige Lösung der quaternären Ammoniumverbindung gemäß Beispiel 1 hergestellt.
- Diese Lösung wird in einer Menge, die zum Austausch von 30 % der austauschfähigen Kationen ausreicht, unter intensiver Vermischung der Faser-Bentonit-Mischung zugerührt. Das so nach Standardmethoden erzeugte holzfreie Papier hat bei 80 g/m2 eine Bekk-Glätte von 1100 sec., eine Dichte von 1,35 g/cm2 und einen Toluol-Holdout nach der Tropfenmethode (mit Ceresrot gefärbtes Toluol) von 15 sec. gegenüber 3 sec. bei nichtbehandeltem Papier.
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