FI119946B - Päällystetty painopaperi - Google Patents

Description

Päällystetty painopaperi Keksinnön ala Käsiteltävänä oleva keksintö koskee korkeakiiltopääilystettyä paperia, 5 jonka painettavuus on parantunut.

Keksinnön tausta Päällystettyä paperia, jonka päällyste käsittää pigmentin ja sideaineen, käytetään hyvälaatuisena painopaperina, jossa päällystepinnan kiilto on tärkeää painettavuusominaisuuksien kuten absorptiokyvyn ja lujuuden lisäksi.

10 Kun päällysteen pintaa kiillotetaan paineen avulla kiillon parantamiseksi, päällysteessä olevat ontelot luhistuvat ja kyky absorboida painoväriä pienenee. Lisättäessä suuria määriä vesiliukoista tai veteen dispergoituvaa, pigmentin sideaineena käytettävää polymeeristä ainetta kuten poiymeerilateksia, päällysteen lujuus ja kiilto paranevat edelleen, mutta päällysteessä olevien onteloiden määrä vä-15 henee, mikä pienentää kykyä absorboida painoväriä. Kiiltoja painettavuus ovat siis ristiriidassa keskenään. Pigmentin ja liiman tyyppi ja koostumus, päällystys-lietteen päällystysainemäärä, kiillotusaste ja vastaavat valitaan päällystettävää paperia varten siten, että kiillon ja painettavuuden välillä vallitsee hyvä tasapaino. Mutta hyvän painettavuuden omaavan korkeakiiltopaperin saamiseksi on 20 tarpeen käyttää toisenlaista tekniikkaa. Parantuneen kiillon järjestyksessä päällystetyiksi papereiksi luetaan yleensä vähän päällystetty paperi, päällystetty paperi, taidepainopaperi, supertaidepainopaperi ja valupäällystetty paperi. Korkea-kiillolla tarkoitetaan käsiteltävänä olevassa keksinnössä kiiltoa, joka on yhtä hyvä tai parempi kuin supertaidepainopaperin. Korkeakiiltopaperilla tarkoitetaan si-25 ten päällystettyä painopaperia, jonka kiilto on parempi kuin supertaidepainopaperin.

Korkeakiiltopaperin valmistamiseksi on tähän saakka käytetty vaiu-päällystysmenetelmää. Tässä menetelmässä pigmenttejä ja sideaineita käsittävä kostea päällyste puristetaan peilipintaista valurumpua vastaan ja kuivataan 30 kuumentamalla. Menetelmä on tuotantonopeudeltaan olennaisesti hitaampi kuin tavanomaisen taidepainopaperin, päällystetyn paperin tai vähän päällystetyn paperin tuotantonopeus.

Tunnetaan lisäksi menetelmä, jossa käytetään kuumennettua kalan-teria, eikä valurumpua. Esim. JP-patenttijulkaisu (OPI) 56-68 188 ja JP-patentti-35 julkaisut 64-10 638 ja 64-11 759 koskevat menetelmiä, joissa pigmentistä ja po- lymeerilateksista tai vesiliukoisesta hartsista muodostuva seos levitetään pääl- j 2 lysteenä ja kuivataan ja päällystettä käsitellään kuumennetulla kalanterilla. Näissä menetelmissä substraatti päällystetään polymeerilateksilla, jonka lasittumislämpötila on vähintään 5 °C korkeampi kuin 38 °C, ja päällystettä käsitellään kuumennetulla kalanterilla, jonka kuumennuslämpötila säädetään siten, että 5 päällysteen lämpötila on korkeampi kuin käytetyn lateksin lasittumislämpötila.

Tämä menetelmä on yksinkertainen, sen tuottavuus on hyvä ja se sopii siten yleisesti päällystetyn paperin valmistamiseen, mutta sillä ei voida aikaansaada riittävä kiilto siten, että kiilto olisi parempi kuin valupäällystetyn paperin tai super-taidepainopaperin kiilto ja verrattavissa valupäällystetyn paperin kiiltoon, to Toinen menetelmä on JP-patenttijulkaisussa OP! 59-22 683. Tämä menetelmä edustaa tekniikkaa, jossa pelkkä arkki tai pigmenttipäällysteellä varustettu arkki päällystetään kahden tai useamman, minimikalvonmuodostusläm-pötilaltaan toisistaan eroavan polymeerirakenteen seoksella ja kuivataan, jolloin päällystetyn paperin pinnalle muodostuu hienoja säröjä, jotka parantavat paino-15 värin imeytymistä vaikuttamatta kiiltoon. Tässä tekniikassa on tärkeää synnyttää hienoja säröjä päällystetyn paperin pinnalle. Säröjen aikaansaamiseksi on kui-vausolosuhteet säädettävä huolella. Tämä tarkoittaa sitä, että kuivausolosuhteet on säädettävä siten, että lateksi, jonka minimikalvonmuodostuslämpötila on alempi, sulaa täysin, mutta lateksi, jonka minimikalvonmuodostuslämpötila on 20 korkeampi, sulaa osaksi. Mutta kuivausolosuhteet pyrkivät tunnetusti yleensä vaihtelemaan erilaisista tekijöistä johtuen. Tämän tekniikan teollisissa sovellutuksissa on lähes mahdotonta pitää kuivausolosuhteet aina tasaisina ja vakioituina koko tuotantoprosessin aikana. Tasaisen vakiolaadun ylläpitäminen on siten äärimmäisen hankalaa.

25 Yllä kuvatun tilanteen valossa käsiteltävänä olevan keksinnön eräänä tehtävänä on tarjota päällystetty painopaperi, jonka painettavuus on käytännössä riittävä ja kiilto on hyvä, ja menetelmä päällystetyn painopaperin valmistamiseksi, joka mahdollistaa helposti ja halvalla vakiona säilyvän laadun.

Keksinnön yhteenveto 30 Keksijät ovat ehdottaneet aikaisemmin JP-patenttihakemuksessa j 01-307 888 (japanilainen OPI 03-167 396), että yllä esitetty tehtävä on ratkaista- j

vissa menetelmällä, jossa perusmateriaalin, joka käsittää substraatin ja sillä ole- J

van pigmenttipäällysteen, pigmenttipäällyste päällystetään pintakerroksella, joka käsittää lämpömuovautuvan polymeerilateksin, jonka lasittumislämpötila on yli 35 80 °C, ja pintakerros kalanteroidaan lasittumislämpötilan alittavassa lämpötilassa. Jatkettuaan tämän jälkeen tutkimuksia ovat keksijät havainneet, että yllä esi- 3 tetty tehtävä voidaan ratkaista käyttämällä lämpömuovautuvaa lateksia, Jonka hiukkasläpimitta on hyvin pieni, tarvitsematta välttämättä kalanteroida.

Käsiteltävänä oleva keksintö koskee erityisesti päällystettyä painopaperia, jossa ainakin substraatin toisella puolella on pigmenttipitoinen kerros, tun-5 nettu siitä, että pigmenttipitoiselie kerrokselle levitetään pintakerros, joka sisältää lämpömuovautuvia polymeeiilateksihiukkasia, joiden keskimääräinen hiukkasläpimitta on alle 100 nm ja joiden lasittumislämpötila on yli 80 öC, ja pintakerrosta ei kalanteroida.

Painoperusmateriaalina käytetään yleensä paperia, synteettistä palo periä, muovikalvoja, kuitukankaita ja vastaavia ja näistä materiaaleista on paperi yleisimmin käytetty. Paperiksi lasketaan pigmenttipäällysteiset paperit kuten tai-depainopaperi, päällystetty paperi, vähän päällystetty paperi ja päällystetty, valkoinen kartonki ja päällystämättömät paperit kuten hienopaperi, keskilaatuinen paperi, sanomalehtipaperi, toispuolisesti kiillotettu paperi ja erikoissyväpainopa-15 peri.

Perusmateriaalin, jota käytetään sekä hyvin kiillon että painettavuu-den saavuttamiseksi, on oltava jokin yllä luetelluista painoperusmateriaaleista, jossa substraatti on päällystetty pigmenttipitoisella kerroksella. Substraattiin, jolle voidaan levittää pigmenttipitoinen kerros, ei liity erityisiä rajoituksia ja edullinen 20 on päällystämätön paperi kuten keskilaatuinen paperi tai hienopaperi. Pigmenttipitoinen kerros voidaan muodostaa päällystämättömälle paperille riittävän hyvin tavanomaisen pigmenttipäällysteisen paperin valmistusmenetelmällä, jossa pigmentin ja sideaineen suhde säädetään asianmukaisesti halutun laadun mukaan. Pigmenttipäällysteinen paperi on yksi- tai kaksipuolinen paperi, jossa pääl-25 lysteen päällystyspaino yhdellä puolella on 2 - 40 g/m2. Pigmentillä päällystämisen jälkeen pigmenttipäällysteelle levitetään lämpömuovautuva polymeerilateksi muodostamaan pintakerros. Pigmenttipäällyste voidaan kuitenkin kiillottaa su-perkalanteroimalla tai kiiltokalanteroimalla ennen pintakerroksen levittämistä.

Muodostettaessa lämpömuovautuvaa polymeerilateksia sisältävä 30 kerros suoraan päällystämättömälle paperille käyttämättä pigmenttipitoista kerrosta, voidaan saavuttaa haluttu painettavuus, mutta odotettu hyvä kiilto ei ole saavutettavissa.

Käytettäessä substraattina synteettistä paperia tai muovikalvoa ja muodostettaessa lämpömuovautuva polymeeriiateksikerros suoraan matriisille 35 käyttämättä pigmenttipitoista kerrosta voidaan myös saavuttaa haluttu kiilto, mutta painoväri ei kuivu riittävän hyvin ja painettavuus jää saavuttamatta.

4 Käsiteltävänä olevassa keksinnössä käytettävä lämpömuovautuva polymeerilateksi on lämpömuovautuvasta polymeeristä tai kopolymeeristä muodostuva emulsio, jonka lasittumislämpötila on yii 80 °C ja keskimääräinen hiukkasläpimitta alle 100 nm (lämpömuovautuvasta polymeeristä tai kopolymeeristä 5 muodostuvaa emulsiota kutsutaan seuraavassa yksinkertaisuuden vuoksi "po-lymeerilateksiksi"). Ydin/ kuorityyppisen lateksin kuoriosan lasittumislämpötilan on oltava yli 80 °C. Polymeeriiateksin muodostavan monomeerin tyyppiin ja valmistusmenetelmään ei liity erityisiä rajoituksia, jos lasittumislämpötila on yli 80 °C. Edullisia monomeerejä ovat styreeni ja sen johdannaiset, vinylideenikloridi, 10 akryylihappo tai metakryylihappoesterit.

Polymeeriiateksin lasittumislämpötilan ylärajaan ei liity erityisiä rajoituksia. Se määräytyy lähinnä polymeeriiateksin valmistuksessa käytetyn monomeerin ja pehmitteen tyypin mukaan ja on normaalisti noin 130 °C.

Käytettäessä polymeerilateksia, jonka lasittumislämpötila on alle 80 15 °C, paperi pyrkii tarttumaan kalanteritelaan kalanteroinnin aikana, jolloin seura uksena on päällystetyn paperin kiillon heikkeneminen, pintakerroksen pintalu-juuden huononeminen, painettavuuden puuttuminen ja käsiteltävänä olevan keksinnön tavoitteen saavuttamatta jääminen.

Paperin päällystämisessä käytettyjen polymeerirakenteiden hiukkas-20 läpimitta on yleensä pienempi kuin muussa käytössä, esim. maalissa, ja keskimääräinen hiukkasläpimitta on yleensä noin 200 - 1 000 nm. Käytettäessä lateksia, jonka keskimääräinen hiukkasläpimitta on alle 100 nm, voidaan saavuttaa korkeakiilto ilman erityistä kiillotuskäsittelyä, jolloin kiilto on verrattavissa kiiltoon, joka voidaan saavuttaa kiillotuskalanteroimalla tai superkalanteroimalla.

25 Mikäli kuitenkin käsiteltävänä olevan keksinnön polymeeriiateksin pintakerros kiillotetaan, saadaan erittäin korkeakiiitoinen painopaperi. Kiillotuskäsittely voidaan suorittaa superkalanteriila tai kiiilotuskalanterilla, joita käytetään yleensä päällystetyn paperin käsittelyssä, ja voidaan käyttää kalanterien yhdistelmää.

Mutta kalanteroinnissa on tärkeää, että se suoritetaan pintakerroksessa käytetyn j 30 polymeeriiateksin lasittumislämpötilan alittavassa lämpötilassa. Kalanterointi-lämpötilaan ei liity erityisiä rajoituksia, mikäli se alittaa lasittumislämpötilan siten, että se on enemmän kuin 5 °C alempi, edullisesti 10 - 30 °C alempi kuin polymeeriiateksin lasittumislämpötila. Jos käsittelylämpötila on korkeampi kuin käytetyn polymeeriiateksin lasittumislämpötila, lateksi sulaa kalvoksi, painovärin 35 vastaanotettavuus huononee erittäin voimakkaasti ja käsiteltävänä olevan keksinnön tavoite jää saavuttamatta. Kun lateksi alkaa sulaa, myös päällysteen tart- 5 tuvuus kasvaa, päällyste pyrkii tarttumaan kalanteritelaan ja kiillotus käy mahdottomaksi.

Niinpä on toivottavaa lisätä asianmukainen määrä irrotteita käsiteltävänä olevan keksinnön polymeeriiateksiin. Käsiteltävänä olevassa keksinnössä 5 on muovipuristuksessa käytettävistä irrotteista yleisesti ottaen sopiva irrotetyyp-pi, jota käytetään ulkoisena irrotteena. Ulkoisina irrotteina käytetään sellaisia, jotka on selitetty teoksessa "Handbook of Plastic and Rubber Additives, Revised and Enlarged Edition", s. 945 ja seuraavat {julkaisija Kagakukogyosha, heinäkuu 1989). Käsiteltävänä olevassa keksinnössä käytetään edullisesti yhtä tai use-10 ampaa irrotetta ryhmästä steariinihappo ja sen johdannaiset, öljyhappo ja sen johdannaiset ja poiyeteenivahaemulsio yksinään tai yhdistelmänä. Irrotteiden pitoisuus riippuu irrotetyypistä ja käsiteltävänä olevan keksinnön poiymeeriiatek-sista, kiiIlotuskäsittelyn laadusta ja asteesta, muiden lisäaineiden määrästä ja tyypistä jne. Irrotteiden käyttömäärä on käsiteltävänä olevassa keksinnössä 15 edullisesti noin 5-40 paino-%, edullisemmin 10-25 paino-% laskettuna käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksihiukkasia sisältävästä pintapääflyste-lietteestä.

Käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksi levitetään normaalisti yksinään pigmenttipäällysteelle. Irrotteiden lisäksi voidaan sopivasti myös li-20 sätä muovipigmenttejä, luonnon- tai synteettisiä hartsisideaineita, virtauksen muunto- ja deformointiaineita, väriaineita, epäorgaanisia valkoisia pigmenttejä ja vastaavia, mikäli ne eivät haittaa käsiteltävänä olevan keksinnön kohdetta eli pintapäällystelietteen aikaansaamista.

Käsiteltävänä olevassa keksinnössä käytettävä muovipigmentti muo-25 dostuu synteettisistä, pääasiassa polystyreenin käsittävistä polymeerihiukkasis-ta, joiden keskimääräinen hiukkasiäpimitta on yli 100 nm, mukaan lukien tyyppi, jolla ei olennaisesti ole sitomiskykyä, ja tyyppi, joka on jossain määrin sitomisky-kyinen. Esimerkki edellisestä tyypistä on onttomuovipigmentti Rohpaque OP84, valmistaja Rohm & Haas Co., ja esimerkki jälkimmäisestä tyypistä on Nipol 30 LX407BP, valmistaja Nippon Zeon. Käytettäessä näitä pigmenttejä yhdistelmänä käsiteltävänä olevan polymeerilateksin kanssa muovipigmentin asianmukainen lisäysmäärä käsiteltävänä olevan keksinnön polymeeriiateksiin on alle 60 paino-%, edullisesti 20 - 40 paino-%. Muovipigmentin käytöllä voidaan säädellä kiiltoa ja pinnan lujuutta.

35 Käsiteltävänä olevassa keksinnössä ei periaatteessa käytetä ns. si deainetta. Mutta voidaan käyttää pientä määrää päällystämisessä yleisesti käy- 6 tettyä luonnon- tai synteettistä hartsisideainetta päällysteen pinnan lujuuden säätelemiseksi, mutta määrän on oltava sellainen, että pinta ei tule tarttuvaksi.

Seurannan muuntoaineet, vaahdonestoaineet, väriaineet ja päällystyslietteessä käytettävät epäorgaaniset valkoiset pigmentit ovat paperissa yleisesti käytettäviä 5 lisäainetyyppejä ja niiden määrän on oltava sellainen, että ne eivät haittaa kiillon ja pinnan lujuuden syntyä.

Näin saatu pinta pää I lysteliete levitetään pigmenttipäällysteelle muodostamaan pintakerros. Päällysteen määrää voidaan säädellä asianmukaisesti siten, että saavutetaan halutut ominaisuudet, mutta jos päällysteen määrä on tii-10 an suuri, eivät vain kustannukset kasva, vaan myös painovärin imeytyvyys pienenee. Tuloksena on painovärin kuivumisen huonontuminen ja pinnan lujuuden väheneminen. Liian suuri päällystemäärä ei siten ole toivottava ja päällysteen paino yli 0,1 g/mz, edullisesti 0,3 - 3 g/m2 yhdellä puolella on normaalisti riittävä.

Pintapäällysteliete levitetään teräpäällystimellä, teiapäällystimellä, il-15 makaavinpäällystimellä, sauvakaavinpäällystimellä, fleksopainopäällystimellä ja vastaavilla, joita käytetään normaalisti paperinpäällystyksessä. Käytettäessä käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksia kuivaus päällystämisen jälkeen ei edellytä erityisolosuhteita ja optimaalinen pintakerros voidaan saada kuivattaessa samalla tavoin kuin valmistettaessa tavalliseen tapaan päällystettyä pape-20 ria. Esim. kuumailmakuivattaessa 150 °C:ssa pintakerroksen lämpötila on enintään 80 °C ja jos käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksin lasittumis-lämpötila on yli 80 °C, lateksi ei koskaan sula kalvoksi.

Syytä siihen, että käsiteltävänä olevan keksinnön päällystetty painopaperi on painettavuudeltaan käytännössä riittävä ja omaa hyvän kiillon, on vielä 25 tutkittava, mutta syy on pääteitävissä havaintojen nojalla, jotka tehtiin tutkittaessa seuraavassa kuvatulla tavalla elektronimikroskooppisesti käsiteltävänä olevan keksinnön avulla saadun päällystetyn paperin kiiltävää pintakerrosta.

Kuvio 1 on elektronimikroskooppikuva käsiteltävänä olevan keksinnön päällystetyn painopaperin pintakerroksesta. Kuten kuviosta 1 käy ilmi, pin- i 30 takerros ei ole sulasta polymeeriiateksista muodostuva yhtenäinen, tasainen kalvo, vaan se muodostuu tiiviisti pakkautuneista polymeerifateksihiukkasista, joiden läpimitta on useita kymmeniä nanometrejä. Tämä johtuu siitä, että käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksin iasittumislämpötila on yli 80 DC, jolloin se ei sula normaaleissa kuivausoiosuhteissa ja polymeerihiukkaset säilyttä-35 vät muotonsa ja lateksihiukkaset, mahdollisen kalanteroinnin jälkeen, eivät sula yhtenäiseksi kalvoksi, vaan kiinnittyvät siten, että niiden hiukkasmuoto säilyy, 7 mikäli pintakerroksen lämpötila on alempi kuin polymeerilateksin lasittumisläm-pötila. Tuloksena on lukuisten onteloiden syntyminen polymeerilateksihiukkas-ten väliin, jolloin painoväri pysyy onteloiden välissä, kulkee hiukkasten väliin syntyneiden kapillaarien läpi ja tunkeutuu pigmenttipäällysteeseen, jossa se imey-5 tyy.

Tunnetun teorian mukaan lateksi, joka kuvion 1 osoittamalla tavalla ei ole sulanut ja joka on säilyttänyt hiukkasmuotonsa, ei voi muodostaa lujaa kalvoa, mutta käsiteltävänä olevan keksinnön kiiltävän pintakerroksen pinnan lujuus on käytännössä riittävä. Syy tähän on tällä hetkellä tuntematon, mutta ole-10 tetaan, että käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksi, jonka lasittumis-iämpötila on yli 80 °C, muuttuu kalanteroinnin vaikutuksesta jossain määrin kovaksi levitettäessä tällainen lateksi pigmenttipäällysteelie ja kalanteroitaessa.

Tämä johtuu todennäköisesti polymeerilateksin fysikaalisista ominaisuuksista, jotka johtuvat ominaisuuksista kuten pigmenttipäällysteen tiheydestä ja eiasti-15 suudesta ja polymeerirakenteiden välisestä kemiallisesta affiniteetista.

Normaalijärkeilyn perusteella, jonka mukaan korkeakiilion saaminen edellyttää mahdollisimman tasaista ja yhtenäistä pintaa, on odottamatonta ja yllättävää, että korkeakiilto on saavutettavissa siitäkin huolimatta, että käsiteltävänä olevan keksinnön polymeerilateksipääliysteen pinta säilyttää hiukkasmuoton-20 sa. Voidaan olettaa, että tämä johtuu mahdollisesti polymeerilateksin pienestä hiukkasiäpimitasta, polymeerilateksin kyvystä täyttää suuressa määrin pigment-tipääilysteessä olevat syvennykset ja koko pintakerroksen optisesta kiiilottumi-sesta.

Joskin päällystetyn painopaperin, joka selitetään alempana, pintaker-25 roksen tiia yllä pitää kuvion 1 osoittamalla tavalla polymeerilateksin hiukkas-muodon, esitetään vahvana hypoteesina, että toinenkin tekijä vaikuttaa käsiteltävänä olevalla keksinnöllä saavutettavan vaikutuksen syntyyn, mutta tätä tekijää ei ole vielä selvitetty.

Koska kuivatusolosuhteet ja kalanterointioiosuhteet ovat samat kuin j 30 tavanomaisen päällystetyn paperin valmistuksessa, voidaan päällystetyn painopaperin valmistuksessa saavuttaa vakiolaatuisuus huonontamatta tuottavuutta.

Piirustuksen kuvaus

Kuviossa 1 nähdään elektronimikroskooppikuva esimerkin 1 päällystetyn painopaperin pinnasta.

35 8

Edullisten esimerkkien yksityiskohtainen selitys Käsiteltävänä oleva keksintö selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla esimerkkeihin. Käsiteltävänä oleva keksintö ei kuitenkaan rajoitu näihin esimerkkeihin. Jollei toisin ilmoiteta, ovat esimerkeissä käytetyt osat ja prosenttiar-5 vot paino-osia ja vastaavasti painoprosentteja.

Polymeerilateksin valmistus

Valmistusesimerkki 1

Sekoittimeila, lämpömittarilla, jäähdyttimellä, tiputussuppilolla ja typpikaasun syöttöputkella varustettuun nelikaulakolviin asetettiin 300 osaa vettä, 9 10 osaa natriumdidekyylibentseenisuifonaattia ja 4 osaa polyoksietyleenifenolieet-teriä (johon oli lisätty 10 moolia etyleenioksidia), mukaan sekoitettiin 60 osaa monomeeriseosta, jossa oli 80 osaa styreeniä, 10 osaa alfa-metyleenistyreeniä, 100 osaa metyylimetakrylaattia ja 10 osaa metakryylihappoa, lämpötila kohotettiin 60 °C:seen typpisuojassa, mukaan sekoitettiin 7,2 osaa ammoniumpersul-15 faatin 20-prosenttista vesiliuosta ja 4,8 osaa natriumbisulfiitin 20-prosenttista vesiliuosta ja polymeroitiin 60 minuuttia. Kun oli lisätty 10 osaa ammoniumpersul-faatin 20-prosenttista vesiliuosta, loput 140 osaa monomeeriliuosta lisättiin tiputtaen yhden tunnin aikana. Reaktioseosta pidettiin 4 tuntia 90 °C:ssa polyme-roinnin saattamiseksi loppuun, jolloin saatiin etyleeninen monomeeri/kopolymee-20 rilateksi (A), jonka lasittumislämpötila oli 107 °C, keskimääräinen hiukkasläpimit-ta 75 nm ja kiintoainepitoisuus 39 %.

Valmistusesimerkki 2

Sekoittimeila, lämpömittarilla, jäähdyttimellä ja typpikaasun syöttö-putkeila varustettuun nelikaulakolviin asetettiin 310 osaa vettä, 5,6 osaa Hl-25 TBNOL N-68:aa {polyoksietyleeninonyylifenyylieetterisulfaattiesterisuola, Daiichi

Kogyo Seiyaku), 48 osaa styreeniä, 19 osaa metyylimetakrylaattia, 8 osaa etyyli- j metakrylaattia, 2,5 osaa divinyylibentseeniä ja 2,5 osaa metakryylihappoa. Läm- j pötila kohotettiin 70 °C:seen typpisuojassa, mukaan sekoitettiin 5 osaa ammo-niumpersulfaatin 16-prosenttista vesiliuosta ja pidettiin 4 tuntia 85 °C:ssa poly-30 meroinnin saattamiseksi loppuun, jolloin saatiin etyleeninen monomeeri/kopoiy-meerilateksi (B), jonka lasittumislämpötila oli 85 °C, keskimääräinen hiukkaslä-pimitta 75 nm ja kiintoainepitoisuus 21,2 %.

9

Valmlstusesimerkki 3 Käytettiin samaa menetelmää kuin vaimistusesimerkissä 1 sillä erolla, että monomeerit korvattiin 88 osalla styreeniä, 38 osalla metyylimetakrylaat-tia, 70 osalla nbutyylimetakrylaattia ja 4 osalla metakryylihappoa, jolloin saatiin 5 kopolymeerilateksi (C) jonka lasittumislämpötila oli 68 °C, keskimääräinen hiuk-kasläpimitta 70 nm ja kiintoainepitoisuus 39 %.

Perusmateriaalin (pigmenttipäällysteisen paperin) valmistus

Valmistettiin paperinpäällystyksessä käytettävä, 64 % kiintoainesta sisältävä pää I lystys I iete, joka käsitti 70 osaa US nro 1 kaoliinia, 30 osaa hienoja-10 koiseksi jauhettua kalsiumkarbonaattia, 13 osaa (kiintoaineesta) styreeni/butadi-eenilateksia ja 5 osaa (kiintoaineesta) 35-prosenttista tärkkelysliuosta. Muodostunut päällystysliete levitettiin päällystettävälle hienopohjapaperille, jonka neliö-massa oli 127 g/m2, teräpäällystimeiiä päällystysnopeudelia 500 m/min siten, että kuivan päällysteen painoksi tuli 14 g/m2, ja kuivattiin, jolloin saatiin pintapääl-15 lystettävä perusmateriaali (pigmenttipäällystetty paperi), joka oli varustettu pig-menttipäällysteellä ja jonka kosteuspitoisuus oli 5,5 %.

Esimerkki 1

Valmistettiin 30 % kiintoainesta sisältävä pintapäällysteliete laimentamalla vedellä 100 osaa (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (A), jonka lasittu-20 mislämpötila oli 107 °C ja keskimääräinen hiukkasläpimitta 75 nm. Muodostunut päällysteliete levitettiin yllä kuvatulle pohjapaperille (pigmenttipäällysteiselle paperille) teräpääliystimellä päällystysnopeudelia 500 m/min siten, että kuivan päällysteen paino yhdellä puolella oli 1,6 g/m2, ja kuivattiin ja saatiin päällystetty painopaperi, jonka kosteuspitoisuus oli 6,5 %.

25 Vertailuesimerkit 1 ja 2

Vertailuesimerkissä 1 käytettiin pigmenttipääilysteistä paperia, jota käytettiin pohjapaperina esimerkissä 1, päällystettynä painopaperina. Vertailu-esimerkissä 2 käytettiin superkalanteria, joka käsitti jäähdytetyn telan ja puuvilla-telan, siten, että esimerkin 1 pigmenttipäällysteisen paperin pigmenttipäällystei-30 nen pinta saatettiin kosketukseen metailitelan kanssa ja suoritettiin kaksinippiajo nippipaineessa 180 kg/cmja saatiin päällystetty painopaperi.

Esimerkit 2 ja 3

Esimerkissä 2 valmistettiin päällystetty painopaperi käyttäen esimerkin 1 menetelmää sillä erolla, että esimerkissä 1 käytetyn pintakerroksen pääl- 10 lystysliete korvattiin 30 % kiintoainesta sisältävällä koostumuksella, joka käsitti 70 osaa (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (A), jonka lasittumislämpötila oli 107 °C ja keskimääräinen hiukkasläpimitta 75 nm, ja 30 osaa (kiintoaineesta) muovipigmenttiä (ROHPAQUE OP84, valmistaja Rohm & Haas Co.).

5 Esimerkissä 3 käytettiin samaa menetelmää kuin esimerkissä 1 sillä erolla, että esimerkissä 1 käytetyn pintakerroksen päällystyslietteen koostumus korvattiin 30 osalla kopolymeerilateksia (A) ja 70 osalla (kiintoaineesta) muovi-pigmenttiä (ROHPAQUE P84, valmistaja Rohm & Haas Co.).

Esimerkit 4 ja 5 10 Valmistettiin 30 % kiintoainesta sisältävä pintakerroksen päällystys- liete sekoittamalla 65 osaa (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (A), jonka lasittumislämpötila oli 107 °C j a keskimääräinen hiukkasläpimitta 75 nm, 25 osaa (kiintoaineesta) muovipigmenttiä (ROHPAQUE OP84, valmistaja Rohm & Haas Co.) ja irrotetta, joka käsitti 5 osaa (kiintoaineesta) polyetyleenivahaemulsiota ja 15 5 osaa (kiintoaineesta) kalsiumstearaattia. Muodostunut päällystysliete levitettiin yllä kuvatulle pohjapaperille (pigmenttipäällysteiselle paperille) teräpääliystimellä pääilystysnopeudella 500 m/min siten, että kuivan päällysteen paino yhdellä puolella oli 1,6 g/m2, ja kuivattiin ja saatiin päällystetty paperi, jonka pintakerroksen kosteuspitoisuus oli 6,5 %. Käyttäen superkalanteria, joka käsitti jäähdytetyn 20 telan ja puuvillatelan, päällystetty pinta saatettiin kosketukseen metallitelan kanssa ja suoritettiin kaksinippiajo nippipaineessa 180 kg/cm ja jäähdytetyn telan lämpötilassa 82 °C ja saatiin esimerkin 4 päällystetty painopaperi.

Esimerkissä 5 valmistettiin päällystetty painopaperi käyttäen esimerkin 4 menetelmää sillä erolla, että esimerkissä 4 käytetyn pintakerroksen pääi-25 lystysliete korvattiin 25 osalla (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (A) ja 65 osalla (kiintoaineesta) muovipigmenttiä (ROHPAQUE OP84, valmistaja Rohm & Haas Co.).

Esimerkit 6,7 ja 8, vertaituesimerkki 3

Valmistettiin 30 % kiintoainesta sisältävä pintakerroksen päällystys-30 liete sekoittamalla 90 osaa (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (A), jonka lasittumislämpötila oli 107 °C ja keskimääräinen hiukkasläpimitta 75 nm, ja irrote, joka käsitti 5 osaa (kiintoaineesta) polyetyleenivahaemulsiota ja 5 osaa (kiintoaineesta) kalsiumstearaattia. Muodostunut päällystysliete levitettiin yllä kuvatulle pohjapaperille (pigmenttipäällysteiselle paperille) teräpääliystimellä päällystys-35 nopeudella 500 m/min siten, että kuivan päällysteen paino yhdellä puolella oli 11 1,6 g/m2, ja kuivattiin ja saatiin päällystetty paperi, jonka pintakerroksen kosteuspitoisuus oli 6,5 %. Käyttäen superkaianteria, joka käsitti jäähdytetyn telan ja puuvillatelan, päällystetyn paperin päällystetty pinta saatettiin kosketukseen me-taliitelan kanssa ja suoritettiin kaksinippiajo nippipaineessa 180 kg/cm ja jäähdy-5 tetyn telan lämpötilassa 65 °C ja saatiin esimerkin 6 päällystetty painopaperi, lisäksi käytettiin jäähdytetyn telan lämpötilaa 82 °C ja saatiin esimerkin 7 päällystetty painopaperi.

Käyttäen kiillotuskalanteria, joka käsitti jäähdytetyn telan ja lämpöä kestävän kumitelan, saatettiin pintapäällystetyn paperin päällystetty pinta erik-10 seen kosketukseen metallitelan kanssa ja suoritettiin kaksinippiajonippipainees-sa 100 kg/cm ja saatiin korkeakiiitoinen päällystetty painopaperi. Jäähdytetyn telan lämpötila säädettiin 95 °C:seen esimerkin 8 päällystetyn painopaperin saamiseksi ja jäähdytetyn telan lämpötila säädettiin 120 °C:seen, joka on korkeampi kuin kopolymeerilateksin iasittumislämpötila, vertailuesimerkin 3 päällystetyn 15 painopaperin saamiseksi.

Esimerkit 9,10 Ja 11

Pintakerroksen päällysteen paino esimerkissä 7 säädettiin arvoon 0,7 g/m2, 2,8 g/m2 ja 5,5 g/m2 vastaavasti esimerkkien 9, 10 ja 11 saamiseksi.

Esimerkit 12 ja 13, vertailuesimerkki 4 20 Valmistettiin 20 % kiintoainesta sisältävä pintakerroksen päällystys- liete sekoittamalla 80 osaa (kiintoaineesta) kopolymeerilateksia (B), jonka lasit-tumislämpötila oli 85 °C ja keskimääräinen hiukkasläpimitta 67 nm, ja irrote, joka käsitti 10 osaa (kiintoaineesta) polyetyleenivahaemulsiota ja 10 osaa (kiintoaineesta) kaisiumstearaattia. Muodostunut päällystysliete levitettiin yllä kuvatulle 25 pohjapaperille (pigmenttipääliysteiselle paperille) teräpäällystimellä päällystys-nopeudella 500 m/min siten, että kuivan päällysteen paino yhdellä puolella oli 1,2 g/m2, ja kuivattiin ja saatiin päällystetty paperi, jonka pintakerroksen kosteuspitoisuus oli 6,5 %. Käyttäen superkaianteria, joka käsitti jäähdytetyn telan ja j puuvillatelan, päällystetty pinta saatettiin kosketukseen metallitelan kanssa ja j 30 suoritettiin kaksinippiajo nippipaineessa 180 kg/cm ja saatiin päällystetty painopaperi. Lisäksi käytettiin jäähdytetyn telan lämpötilaa 65 °c esimerkin 12 päällystetyn painopaperin saamiseksi ja lämpötilaa 82 °C esimerkin 13 päällystetyn painopaperin saamiseksi.

Käyttäen kiillotuskalanteria, joka käsitti jäähdytetyn telan ja lämpöä 35 kestävän kumitelan, saatettiin päällystetty pinta erikseen kosketukseen metallite- 12

Ian kanssa, jäähdytetyn telan lämpötila säädettiin 120 °C:seen, joka oli korkeampi kuin kopolymeerilateksin lasittumislämpötila, ja suoritettiin kaksintppiajo nippipaineessa 100 kg/cm vertailuesimerkin 4 saamiseksi.

Vertaituesimerkit 5 ja 6 5 Saatiin päällystetty painopaperi käyttämällä esimerkin 6 menetelmää sillä erolla, että pintakerroksen päällystyskopolymeerilateksina käytettiin kopo-lymeerilateksia (C), jonka lasittumislämpötila oli 68 °C ja keskimääräinen hiuk-kasläpimitta 70 nm, ja pintapäällysteen kuivan päällysteen paino säädettiin arvoon 1,4 g/m2. Jäähdytetyn telan lämpötila säädettiin 65 eC:seen, joka oli alempi 10 kuin lasittumislämpötila, vertailuesimerkin 5 saamiseksi, ja lämpötila säädettiin 95 °C:seen, joka oli korkeampi kuin lasittumislämpötila, vertailuesimerkin 6 saamiseksi.

Vertailuesimerkki 7

Saatiin päällystetty painopaperi käyttämällä esimerkin 13 menetellä mää sillä erolla, että kopolymeerilateksi <B) levitettiin suoraan hienopaperille, jonka neliömassa oli 127 g/m2 ja jolla ei ollut pigmenttipäällystekerrosta, ja pintakerroksen päällystysiiete levitettiin siten, että kuivan päällysteen painoksi tuli 2,6 g/m2.

Esimerkeissä ja vertailuesimerkeissä kalanteroinnissa käytetyt kopo-20 lymeerirakenteet ja metallitelapinnan lämpötilat ilmenevät taulukoista 1 ja 2. Näin saadun päällystetyn paperin laadunarvostelutestin tulokset ilmenevät taulukoista 3 ja 4. Taulukoissa 3 ja 4 selitetyt arvosteltavat näytteet ja testausmenetelmät on esitetty alla.

Valkoisen paperin kiilto: Mitataan 60:n asteen heijastusmenetelmällä 25 käyttäen Murakami-tyyppistä kiiltomittaria. Koska korkeakiilto oli hankala määrittää tarkasti 75:n asteen heijastuksella, jota käytetään normaalisti kiiltotestauk-sessa, käytettiin 60:n asteen heijastusta. Valkoisen paperin kiillon standardeina on esitetty tavalliseen tapaan päällystetyn paperin CT = NPi Coat, Nippon Paper Co.), supertaidepainopaperin (SA = SA KANEFUJi, Kanzaki Seishi) ja valupääF 30 lystetyn paperin (CC = MIRROR COAT PLATINA, Kanzaki Seishi) 60:n ja 75:n asteen heijastusarvot. Käsiteltävänä olevan keksinnön kiilto oli parempi kuin tavalliseen tapaan päällystetynpaperin kiilto.

13 (60:n asteen (75:n asteen heijastus) heijastus) CT: 22,0 % 63,5 % 5 SA: 54,1 % 83,6 % CC: 63,6 % 84,7 %

Painokiilto: Painatus tapahtui Rl-ll-tyyppiseilä pajnotestauslaitteeiia ja kiilto mitattiin 75:n asteen heijastuksella Murakami-tyyppisellä kiiltomittarilla.

10 Painovärin kuivuminen: Painatus tapahtui Rl-lltyyppiseliä painotes- tauslaitteella ja painetulle pinnalle painettiin valkoinen paperi, jolloin voitiin arvostella visuaalisesti painovärin siirtyminen valkoiseen paperiin.

Arvostelukriteerit: A osoittaa, että valkoiseen paperiin ei ole siirtynyt painoväriä, B osoittaa osittaista painovärin siirtymistä ja C osoittaa huomatta-15 vaa painovärin siirtymistä.

Kuivanukkautuminen: Tällä testillä osoitetaan päällystetyn painopaperin pinnan nukkauslujuus. Painatus tapahtui Ri-ll-painotestauslaitteella käyttäen painoväriä Ink Tack nro 20, joka nukkautuu voimakkaasti, ja nukkautu-misaste arvosteltiin visuaalisesti. Arvostelukriteerit: A osoittaa, että nukkautu-20 mistä ei ole tapahtunut, B osoittaa osittaista nukkautumista ja C osoittaa huomattavaa nukkautumista.

Sopivuus syväpainopainatukseen: Käyttäen syväpainotestauslaitet-ta (Kumagaya Riki) painettiin pistesyväpainolaatalla ja laskettiin syntyneiden virheellisten pisteiden prosentuaalinen osuus pisteiden kokonaismäärästä.

25 j 14

Taulukko 1

Pohjapaperi Pintapääl- Pintapääl- Muovipig- Irrote Päällystys- Kalenteri- lystyshartsi- lystyshartsi mentti paino-% lietteen tyyppi tyyppi paino-% paino-% paino (telan iäm- ___(Tq°C1_____(aim2) pöBIa °C1

Esimerkki 1 Pig.pääll.paperi A (107) 100 0 0 1,6

Vertesim. 1 Pig.pääil.paperi - - 0

Vertesim. 2 Pig.pääil.paperi - - - 0 Super (82)

Esimerkki 2 Pig.pääil.paperi A (107) 70 30 0 1,6

Esimerkki 3 Pig.pääll.paperj A (107) 30 70 0 1,6

Esimerkki 4 Pig.pääll.paperi A (107) 65 25 10 1,6 Super (82)

Esimerkkiä . Pig.pääll.paperi A(107) 25 65 10 1,6 Super(82)

Esimerkki 6 Pig.pääll.paperi A (107) 90 0 10 1,6 Super (65)

Esimerkki 7 Pig.pääll.paperi A (107) 90 0 10 1,6 Super (82)

Esimerkki 8 Pjg.pääil .paperi A (107) 90 0 10 1,6 Super(95)

Vertesim. 3 Pig.pääll.paperi A (107) 90 0 10 1,6 Super(120)

Esimerkki 9 Pig.pääil.paperi A (107) 90 0 10 0,7 Super (82)

Esimerkki 10 Pig.pääll.paperi A (107) 90 0 10 2,8 Super (82)

Esimerkki 11 Pig.pääll.paperi A (107) 90 0 10 5,5 Super (82)

Taulukko 2

Pohjapaperi Pintapääl- Pintapääl- Muovipig- Irrote Päällystys- Kalenteri-lystyshartsi- lystyshartsi mentti paino-% lietteen tyyppi tyyppi paino-% paino-% paino (telan läm- ___f To °C1_____(q/itP) oötila °C1

Esimerkkiä Pig.pääil.paperi B(85) 80 0 20 1,2 Super (65)

Esimerkki 13 PigpaälLpaperi B (85) 80 0 20 1,2 Super (82)

Vertesim. 4 Pig..pääll.paperi B (85) 80 0 20 1,2 Kiillotus (120)

Vertesim. 5 Pig.pääll.paperi C (68) 90 0 10 1,4 Super (65)

Vertesim 6 Pig..pääll,paperi C (68) 90 0 10 .1,4 Kiillotus (95) j

Vertesim. 7 Pig.pääll.paperi B (85) 80 0 20 2,6 Super (82) ] ___;_____| 15

Taulukko 3

Tarttuvuus Valkoisen Paino- Paino- Kuiva- Virheellisten kalanterin paperin jäljen värin nukkau- pisteiden kiilto 60° : kiilto 75° kuivu- luminen osuus (%) heij. (%) ; heij. (%) minen syväpaino- _:______painatuksessa

Esimerkki 1 - 21,5 70,2 A A

Vert.esim. 1 - 7,3 45,6 A A

Vert.esim. 2 Irtoaa hyvin 20,3 71,5 A A

Esimerkki 2 - 22,2 72,2 A A

Esimerkki 3 - 20,8 71,8 B B

Esimerkki 4 irtoaa hyvin 71,8 93,1 A A

Esimerkki 5 Irtoaa hyvin 67,1 86,6 A B

Esimerkki 6 Irtoaa hyvin 63,9 89,0 A A 0,11

Esimerkki 7 Irtoaa hyvin 71,5 92,2 A A

Esimerkki 8 Irtoaa hyvin 62,9 88,6 A A

Vert.esim. 3 Täyspintainen tarttuminen 44,7 64,1 A B 4,30

Esimerkki 9 Irtoaa hyvin 68,4 90,8 AA

Esimerkki 10 Irtoaa hyvin 72,3 93,0 B A

Esimerkki 11 Osittainen tarttuminen 58,4 87,5 B A 1,25

Taulukko 4

Tarttuvuus Valkoisen Paino- Paino- Kuiva- Virheellisten kalanterin paperin jäljen värin nukkau- pisteiden kiilto 60° kiilto 75° kuivu- tuminen osuus (%) heij. (%) heij. (%) minen syväpaino- _______painatuksessa

Esimerkki 12 Irtoaa hyvin 65,1 87,6 A A 0,11 ί

Esimerkki 13 Irtoaa hyvin 73,4 95,4 A A j

Vert.esim. 4 Täyspint.tarttum. 38,8 56,8 B B

Veitesim. 5 Ositt.tarttuminen 51,3 70,4 B C 3,22

Veitesim. 6 Täyspinltarttum. 32,2 49,5 C C

Veitesim. 7 Irtoaa hyvin 15,8 35,5 A C 8,51 16

Kuten taulukoista 1 - 4 käy ilmi, on käsiteltävänä olevan keksinnön päällystetyn painopaperin kiilto kalanteroimattomanakin vertailukelpoinen päällystetyn paperin kiillon kanssa ja sen painettavuusominaisuudetkin kuten painovärin kuivuminen ja kuivanukkautuvuus ovat paljon parempia. Kalanteroi-5 maila voidaan saada korkeakiiltopaperi, jonka korkeakiilto on parempi kuin su-pertaidepainopaperin. Painettavuusominaisuudet kuten painovärin kuivuminen, kuivanukkautuvuus ja virheellisten pisteiden osuus ovat paljon parempia tai käyttökelpoisella tasolla. Polymeerilateksin tarttuminen kalanteritelaan ka-lanteroinnin aikana, joka on eräs mitta tuotantovaikeuksille, on irtoamisena mi-10 tattuna hyvä tai käyttökelpoinen.

Toisaalta kaikkien vertailuesimerkkien kiilto on riittämätön ja lisäksi jokin niiden painettavuutta mittaavista arvoista on heikko tai niiden kyky irrota kalenteriteiasta kalanteroinnin aikana on riittämätön ja niillä ei voida ratkaista käsiteltävänä olevan keksinnön asettamaa tehtävää.

15 Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti perusmateriaalille levite tään pigmenttipäällyste, polymeerilateksi, jonka lasittumisiämpötila on yli 80 °C, levitetään pigmenttipäällysteelie ja kuivataan, jolloin saavutetaan kiilto, joka on vertailukelpoinen päällystetyn paperin kiillon kanssa. Lisäksi voidaan käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti valmistaa päällystetty paperi, jonka 20 painettavuusominaisuudet kuten painovärin absorboituvuus ja pinnan lujuus ovat parantuneet. Kalanteroimalla pintakerros lämpötilassa, joka on alempi kuin polymeerilateksin lasittumisiämpötila, voidaan edellisen lisäksi saada korkeakiiltopaperi, joka on yhtä hyvä tai parempi kuin supertaidepainopaperi ja samalla painettavuusominaisuudet kuten painovärin absorboituvuus, pinnan 25 irtoamislujuus ja virheellisten pisteiden osuus ovat käytännössä riittäviä ja tarttuminen kalanteritelaan on eliminoitu, jolloin tuottavuus paranee ja aikaansaada tehokas tuotanto.

Piirustuksen kuvaus

Kuvio 1 on elektronimikroskooppikuva käsiteltävänä olevan keksin-30 non päällystetyn painopaperin pintakerroksesta.

Claims (4)

1. Päällystetty painopaperi, joka käsittää substraatin, jonka ainakin toisella puolella on pigmenttipitoinen kerros, tunnettu siitä, että pigmentti- 5 pitoiselle kerrokselle on levitetty pintakerros, joka sisältää lämpömuovautuvia polymeerilateksihiukkasia, joiden keskimääräinen hiukkasläpimitta on alle 100 nm ja joiden lasittumislämpötila on yli 80 °C, ja pintakerrosta ei kalanteroida.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystetty painopaperi, tunnettu siitä, että pintakerros sisältää seoksena lämpömuovautuvia polymee- 10 rilateksihiukkasia ja muovihiukkasia, joiden keskimääräinen hiukkasläpimitta on yli 100 nm, ja että lämpömuovautuvien polymeerilateksihiukkasten pitoisuus on yli 40 paino-% seoksesta laskettuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen päällystetty painopaperi, tunnettu siitä, että pintakerroksen päällysteen paino on 0,3 - 4 g/m2

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen päällystetty painopaperi, tunnettu siitä, että pintakerros sisältää irrotetta määränä 5-40 paino-% mainitusta pintakerroksesta laskettuna. ·> f '1 \