WO2007033953A2 - Coating composition used for the production of paper - Google Patents

Coating composition used for the production of paper Download PDF

Info

Publication number
WO2007033953A2
WO2007033953A2 PCT/EP2006/066474 EP2006066474W WO2007033953A2 WO 2007033953 A2 WO2007033953 A2 WO 2007033953A2 EP 2006066474 W EP2006066474 W EP 2006066474W WO 2007033953 A2 WO2007033953 A2 WO 2007033953A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating composition
composition according
kaolin
barium sulfate
paper
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/066474
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2007033953A3 (en
Inventor
Thomas Rentschler
Michael Stefan
Jochen Winkler
Original Assignee
Sachtleben Chemie Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sachtleben Chemie Gmbh filed Critical Sachtleben Chemie Gmbh
Publication of WO2007033953A2 publication Critical patent/WO2007033953A2/en
Publication of WO2007033953A3 publication Critical patent/WO2007033953A3/en

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/18—Reinforcing agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52—Additives of definite length or shape

Definitions

  • the invention relates to a coating composition for paper coatings, the preparation of this coating composition and their use.
  • European cartonboard production amounts to approximately 12 million tonnes annually with an average growth rate of 2.4%.
  • Customers are placing increasing demands on packaging materials as an advertising medium, which are geared to high whiteness, high line and print gloss, best printability and low odor.
  • Product improvements in cost competition are therefore the daily challenges for manufacturers of papers, board and cardboard.
  • the object of the invention is to provide a coating composition for paper coating slips which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the object of the invention is to provide a coating composition for paper coating inks, which enables a uniform, provided with sharp edges printed image.
  • the object is surprisingly achieved by the features of the main claim. Preferred embodiments can be found in the subclaims.
  • the object is surprisingly achieved by the coating composition according to the invention, which contains both barium sulfate and kaolin.
  • kaolin can be used according to the invention only a kaolin variety or kaolin types.
  • the kaolin preferably has a particle size of 0.4 to 3 ⁇ m.
  • the kaolin is used as a mixture of different kaolin types with different particle sizes.
  • the kaolin is used as a mixture of two kaolin types with different particle sizes.
  • the barium sulfate is preferably synthetic barium sulfate. However, it is also possible according to the invention to use barium sulfate of natural origin, in particular ground baryte.
  • the barium sulfate according to the invention preferably has a particle size of from 0.02 to 10 .mu.m, particularly preferably from 0.4 to 2 .mu.m, very particularly preferably from 0.4 to 1 .mu.m.
  • the coating composition contains 30 to 95, preferably 50 to 95, particularly preferably 70 to 95 wt .-% kaolin, 5 to 30, preferably 7 to 20, particularly preferably 8 to 12 wt .-% barium sulfate and 0 to 65, preferably 1 to 50, more preferably 1 to 5 wt .-% further pigments.
  • titanium dioxide rutile and / or anatase
  • zinc sulfide zinc oxide
  • calcium carbonate ground calcium carbonate (GCC) and / or precipitated calcium carbonate (PCC)
  • talc precipitated calcium carbonate
  • the coating composition is further provided with a binder polymer or a plurality of binder polymers selected from polyacrylate, polystyrene or copolymers such as styrene-acrylonitrile-butadiene or mixtures thereof of two or more of these polymers.
  • a binder polymer or a plurality of binder polymers selected from polyacrylate, polystyrene or copolymers such as styrene-acrylonitrile-butadiene or mixtures thereof of two or more of these polymers.
  • starch can be added to the coating composition.
  • the preparation of the coating composition according to the invention is carried out according to the prior art.
  • the coating composition according to the invention is preferably used for the production of a top coat for paper, board and cardboard, more preferably for the production of a top coat for paper, board and cardboard previously pre-painted at least once, preferably once or twice, preferably with calcium carbonate as pigment.
  • the precoat or precursors are made, for example, with 100 parts of caclium carbonate (GCC, for example Omyalith, Hydrocarb 90, use as a slurry), 10 parts of styrene-acrylate binder, and 3 parts of starch.
  • GCC caclium carbonate
  • the precoat or primer and the top coat are preferably applied according to the invention with about 8 to 9 g / m 2 .
  • the top coat according to the invention preferably consists of 90 parts of kaolin and 10 parts of barium sulfate. Calcium carbonate and barium sulfate can optionally be used as slurry.
  • the coating composition according to the invention is preferably used for producing a top coat for carton boxes as printed, promotional packaging.
  • the coating composition of the invention results in a paper coating having a particularly smooth surface and reduced capillarity. This improves the printability, which is reflected in the fact that the printed image is uniform and provided with sharper edges, but above all, has a significantly reduced cloud formation.
  • the following remarks and examples are intended to illustrate the invention without limiting it thereto.
  • Cardboards are pre-painted twice at 8 g / m 2 using only calcium carbonate (CaCO 3) as the pigment.
  • the topcoat applied with about 9 g / m 2 contains a mixture of 90% by weight of kaolin and 10% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) or the coating composition according to the invention with 90% by weight of kaolin and 10% by weight of Barium sulfate (BaSO 4 ) described above.
  • FIG. 1 (a) shows a scanning electron micrograph of the cross-sectional area of the board coated with the coating composition according to the invention.
  • Fig. 1 (b) shows the distribution of aluminum
  • Fig. 1 (c) that of silicon
  • Fig. 1 (d) that of calcium
  • Fig. 1 (e) that of barium
  • Fig. 1 (b) is shown for better comparability in both the first and second image lines. From Fig. 1 it can be seen that the element peaks of aluminum and silicon, which originate from kaolin, are locally exactly superimposed and are separated from the calcium distribution, which results from the CaCO 3 .
  • the spatial distribution of barium originating from BaSO 4 occurs at the level of calcium and silicon in the kaolin / BaS0 4 topcoat.
  • a barium distribution at the level of calcium, ie also in the pre-coat is also found with practically the same intensity. Overall, the intensities of barium are lower, as well as a much smaller amount of barium was used.
  • BaSO 4 also has to be partially diffused with the liquid into the precoat during coat application.
  • Table 2 Optical data of boxes with different top coat.
  • the subsequently performed test prints differ greatly in their printed image:
  • the cardboard containing TiO 2 has, compared to the cardboard provided with the coating composition according to the invention, a very restless print image with heavy cloud formation.
  • the coating surface is obliquely illuminated from different directions and the light / dark contrasts resulting from the surface topography are recorded with a camera.
  • the relative scar index is a measure of the uniformity of the coating surface.
  • the determined values which are listed in Table 3, show clear differences between the samples.
  • Cardboard provided by the use of the coating composition according to the invention has been able to produce on the board a much more uniform surface with a finer line structure.
  • the quality differences in terms of gloss, color level and optical uniformity (mottling) clearly identified in the two printed samples are the result of this different surface topography and fine structure of the coating.
  • FIG. 2 shows SEM images of the surface of cardboard with kaolin / Ti0 2 (Fig. 2 (a) and (c)) and kaolin / BaS0 4 (Fig. 2 (b) and (d)) in the top coat at different Magnification, wherein the images (a) and (b) or (c) and (d) each have the same magnification.
  • FIG. 3 shows SEM images of the surface of boxes with kaolin / Ti0 2 (FIGS. 3 (a) and (c)) and kaolin / BaS0 4 (FIGS. 3 (b) and (d)) in the top coat at different magnifications. wherein the images (a) and (b) or (c) and (d) each have the same magnification.
  • n-heptane behaves absolutely neutral to natural papers and its ingredients, so that the absorption or penetration of n-heptane characterizes the capillary system and its dynamics.
  • the results of dynamic penetration measurements on coated boxes with n-heptane are plotted in FIG. 4.
  • the increasing deviation over time between the two coated cartons can be clearly seen.
  • the level detected in the sample containing the coating composition of the present invention corresponds to reduced color drift occurring only after a certain time, due to a reduction in capillarity at the interface from the topcoat to the precoat. As a result, the color strikes more slowly into the precoat, so it is more concentrated and more evenly bound in the topcoat, resulting in higher color strength and less cloud formation.

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

The invention relates to a coating composition for paper paints, the production of said coating composition, and the use thereof.

Description

Beschichtungszusammensetzung für die Papierherstellung Coating composition for papermaking
Gegenstand der Erfindung ist eine Beschichtungszusammensetzung für Papierstreichfarben, die Herstellung dieser Beschichtungszusammensetzung und deren Verwendung.The invention relates to a coating composition for paper coatings, the preparation of this coating composition and their use.
Die europäische Kartonproduktion beläuft sich auf jährlich ca. 12 Mio. Tonnen mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 2,4 %. Kunden stellen an Verpackungsmaterialien als Werbeträger wachsende Anforderungen, die auf hohe Weiße, hohen Strich- und Druckglanz, beste Bedruckbarkeit und Geruchsarmut ausgerichtet sind. Produktverbesserungen im Kostenwettbewerb sind daher die täglichen Herausforderungen für die Hersteller von Papieren, Pappen und Kartonagen.European cartonboard production amounts to approximately 12 million tonnes annually with an average growth rate of 2.4%. Customers are placing increasing demands on packaging materials as an advertising medium, which are geared to high whiteness, high line and print gloss, best printability and low odor. Product improvements in cost competition are therefore the daily challenges for manufacturers of papers, board and cardboard.
Ein Weg, die Bedruckbarkeit von Papieren, Pappen und Kartonagen zu verbessern, liegt in der Verbesserung der Papierstreichfarben bzw. der Verbesserung der Zusammensetzung der Papierstreichfarben. Herkömmliche Papierstreichfarben lassen oftmals ein einheitliches, mit scharfen Rändern versehenes Druckbild vermissen. Dies liegt insbesondere in einem unkontrollierten Wegschlagen der Druckfarbe begründet. Außerdem kommt es oftmals zu einer ausgeprägten Wolkenbildung, auch „mottling" genannt. Diese Effekte werden zumeist aufwendig durch den Einsatz von Bindemitteln und Additiven ausgeglichen, was aber unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten unbefriedigend ist.One way to improve the printability of papers, cardboard and cardboard is to improve the paper coating colors or to improve the composition of the paper coating colors. Traditional paper-based paints often lack a uniform, sharp-edged print image. This is due in particular to an uncontrolled knocking off of the printing ink. In addition, it often comes to a pronounced cloud formation, also called "mottling." These effects are usually lavishly compensated by the use of binders and additives, but this is unsatisfactory from a technical and economic point of view.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungszusammensetzung für Papierstreichfarben bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The object of the invention is to provide a coating composition for paper coating slips which overcomes the disadvantages of the prior art.
Insbesondere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungszusammensetzung für Papierstreichfarben bereitzustellen, die ein einheitliches, mit scharfen Rändern versehenes Druckbild ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe überraschenderweise durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.In particular, the object of the invention is to provide a coating composition for paper coating inks, which enables a uniform, provided with sharp edges printed image. According to the invention, the object is surprisingly achieved by the features of the main claim. Preferred embodiments can be found in the subclaims.
Insbesondere wird die Aufgabe überraschenderweise durch die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung gelöst, die sowohl Bariumsulfat als auch Kaolin enthält.In particular, the object is surprisingly achieved by the coating composition according to the invention, which contains both barium sulfate and kaolin.
Als Kaolin kann erfindungsgemäß nur eine Kaolinsorte oder mehrere Kaolinsorten eingesetzt werden. Das Kaolin hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,4 bis 3 μm. Erfinderisch bevorzugt wird das Kaolin als Mischung verschiedener Kaolinsorten mit unterschiedlicher Teilchengröße eingesetzt. Erfinderisch besonders bevorzugt wird das Kaolin als Mischung zweier Kaolinsorten mit unterschiedlicher Teilchengröße eingesetzt.As kaolin can be used according to the invention only a kaolin variety or kaolin types. The kaolin preferably has a particle size of 0.4 to 3 μm. Preferably, the kaolin is used as a mixture of different kaolin types with different particle sizes. Particularly preferably, the kaolin is used as a mixture of two kaolin types with different particle sizes.
Beim Bariumsulfat handelt es sich vorzugsweise um synthetisches Bariumsulfat. Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, Bariumsulfat natürlichen Ursprungs, insbesondere aufgemahlenen Schwerspat, einzusetzen. Das Bariumsulfat hat erfinderisch bevorzugt eine Teilchengröße von 0,02 bis 10 μm, besonders bevorzugt von 0,4 bis 2 μm, ganz besonders bevorzugt von 0,4 bis 1 μm.The barium sulfate is preferably synthetic barium sulfate. However, it is also possible according to the invention to use barium sulfate of natural origin, in particular ground baryte. The barium sulfate according to the invention preferably has a particle size of from 0.02 to 10 .mu.m, particularly preferably from 0.4 to 2 .mu.m, very particularly preferably from 0.4 to 1 .mu.m.
Erfindungsgemäß enthält die Beschichtungszusammensetzung 30 bis 95, bevorzugt 50 bis 95, besonders bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% Kaolin, 5 bis 30, bevorzugt 7 bis 20, besonders bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% Bariumsulfat und 0 bis 65, bevorzugt 1 bis 50, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% weitere Pigmente.According to the invention, the coating composition contains 30 to 95, preferably 50 to 95, particularly preferably 70 to 95 wt .-% kaolin, 5 to 30, preferably 7 to 20, particularly preferably 8 to 12 wt .-% barium sulfate and 0 to 65, preferably 1 to 50, more preferably 1 to 5 wt .-% further pigments.
Unter „weitere Pigmente" sind beispielsweise zu verstehen: Titandioxid (Rutil und/oder Anatas), Zinksulfid, Zinkoxid, Calciumcarbonat (gemahlenes Calciumcarbonat (GCC) und/oder gefälltes Calciumcarbonat (PCC)), Talkum oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Stoffe.By "further pigments" are meant for example: titanium dioxide (rutile and / or anatase), zinc sulfide, zinc oxide, calcium carbonate (ground calcium carbonate (GCC) and / or precipitated calcium carbonate (PCC)), talc or mixtures of two or more of these substances.
Die Beschichtungszusammensetzung wird noch mit einem Bindemittelpolymer oder mehreren Bindemittelpolymeren versehen, ausgewählt aus Polyacrylat, Polystyrol oder Copolymeren wie Styrol-Acrylnitril-Butadien oder Mischungen dieser aus zwei oder mehreren dieser Polymere.The coating composition is further provided with a binder polymer or a plurality of binder polymers selected from polyacrylate, polystyrene or copolymers such as styrene-acrylonitrile-butadiene or mixtures thereof of two or more of these polymers.
Zusätzlich zum Bindemittelpolymer oder an Stelle des Bindemittelpolymers kann der Beschichtungszusammensetzung Stärke zugegeben werden.In addition to the binder polymer or in place of the binder polymer, starch can be added to the coating composition.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erfolgt nach Verfahren des Standes der Technik.The preparation of the coating composition according to the invention is carried out according to the prior art.
Die Beschichtungszusammensetzung wird erfindungsgemäß bevorzugt zur Herstellung eines Deckstriches für Papier, Pappen und Kartonagen verwendet, besonders bevorzugt zur Herstellung eines Deckstriches für Papier, Pappen und Kartonagen, die zuvor mindestens einfach, bevorzugt einfach oder zweifach vorgestrichen wurden, bevorzugt mit Calciumcarbonat als Pigment.The coating composition according to the invention is preferably used for the production of a top coat for paper, board and cardboard, more preferably for the production of a top coat for paper, board and cardboard previously pre-painted at least once, preferably once or twice, preferably with calcium carbonate as pigment.
Der Vorstrich bzw. die Vorstriche erfolgen beispielsweise mit 100 Teilen Cacliumcarbonat (GCC, beispielsweise Omyalith, Hydrocarb 90, Einsatz als Slurry), 10 Teilen Styrolacrylat-Bindemittel, und 3 Teilen Stärke. Der Vorstriche bzw. die Vorstriche und der Deckstrich werden erfindungsgemäß bevorzugt mit ca. jeweils 8 bis 9 g/m2 aufgetragen. Der Deckstrich besteht erfindungsgemäß bevorzugt aus 90 Teilen Kaolin und 10 Teilen Bariumsulfat. Calciumcarbonat und Bariumsulfat können wahlweise als Slurry eingesetzt werden.The precoat or precursors are made, for example, with 100 parts of caclium carbonate (GCC, for example Omyalith, Hydrocarb 90, use as a slurry), 10 parts of styrene-acrylate binder, and 3 parts of starch. The precoat or primer and the top coat are preferably applied according to the invention with about 8 to 9 g / m 2 . The top coat according to the invention preferably consists of 90 parts of kaolin and 10 parts of barium sulfate. Calcium carbonate and barium sulfate can optionally be used as slurry.
Insbesondere wird die Beschichtungszusammensetzung erfindungsgemäß bevorzugt zur Herstellung eines Deckstriches für Faltschachtelkartons als bedruckte, werbetragende Verpackungen verwendet.In particular, the coating composition according to the invention is preferably used for producing a top coat for carton boxes as printed, promotional packaging.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung führt zu einem Papierstrich, der eine besonders glatte Oberfläche und eine verringerte Kapillarität aufweist. Dadurch wird die Bedruckbarkeit verbessert, was darin zum Ausdruck kommt, dass das Druckbild einheitlich und mit schärferen Rändern versehen ist, vor allen Dingen aber eine signifikant verringerte Wolkenbildung aufweist. Die nachfolgenden Ausführungen und Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie darauf einzuschränken.The coating composition of the invention results in a paper coating having a particularly smooth surface and reduced capillarity. This improves the printability, which is reflected in the fact that the printed image is uniform and provided with sharper edges, but above all, has a significantly reduced cloud formation. The following remarks and examples are intended to illustrate the invention without limiting it thereto.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung wurde ein gefälltes Bariumsulfat mit spezieller Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung verwendet. Die physikalischen Eigenschaften dieses Bariumsulfates sind in Tabelle 1 aufgeführt.To prepare the coating composition of the present invention, a precipitated barium sulfate having a specific particle size and particle size distribution was used. The physical properties of this barium sulfate are listed in Table 1.
Tabelle 1 : Physikalische Eigenschaften des eingesetzten BariumsulfatesTable 1: Physical properties of the barium sulfate used
Merkmal WertCharacteristic value
Gehalt Bariumsulfat 99 Gew.-%Content barium sulfate 99% by weight
Brechungsindex 1 ,6Refractive index 1, 6
Helligkeit L* (CIE) 99Brightness L * (CIE) 99
Tappi Weiße 97Tappi White 97
Teilchengröße Median - dso 0,7 μmParticle size median - dso 0.7 μm
Verteilungsbreite d-io-dgo 1 μmDistribution width d-io-dgo 1 μm
Spezifische Oberfläche 3 m2/gSpecific surface 3 m 2 / g
pH-Wert 9pH 9
Festkörpergehalt Slurry 70 Gew.-%Solids content slurry 70% by weight
Es werden Kartons zweifach mit je 8 g/m2 vorgestrichen, wobei ausschließlich Calciumcarbonat (CaCOs) als Pigment verwendet wurde. Der mit ca. 9 g/m2 applizierte Deckstrich enthält eine Mischung von 90 Gew.-% Kaolin und 10 Gew.-% Titandioxid (TiO2) oder die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung mit 90 Gew.-% Kaolin und 10 Gew.-% des oben beschriebenen Bariumsulfates (BaSO4). Fig. 1 (a) zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Darstellung der Querschnittsfläche des mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammen- setzung gestrichenen Kartons.Cardboards are pre-painted twice at 8 g / m 2 using only calcium carbonate (CaCO 3) as the pigment. The topcoat applied with about 9 g / m 2 contains a mixture of 90% by weight of kaolin and 10% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) or the coating composition according to the invention with 90% by weight of kaolin and 10% by weight of Barium sulfate (BaSO 4 ) described above. FIG. 1 (a) shows a scanning electron micrograph of the cross-sectional area of the board coated with the coating composition according to the invention.
Deck- und Vorstrich sind darin deutlich voneinander zu unterscheiden. Mit Hilfe einer elementspezifischen Analyse (EDX) lässt sich auch die räumliche Verteilung der enthaltenen Komponenten bildlich darstellen. Fig. 1 (b) zeigt die Verteilung des Aluminiums, Fig. 1 (c) die des Siliciums, Fig. 1 (d) die des Calcium und Fig. 1 (e) die des Bariums. Die Fig. 1 (b) ist der besseren Vergleichbarkeit halber sowohl in der ersten als auch in der zweiten Bildzeile abgebildet. Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, dass die Element-Peaks von Aluminium und Silicium, die von Kaolin stammen, örtlich genau übereinander liegen und getrennt sind von der Calcium-Verteilung, die vom CaCO3 herrührt. Die vom BaSO4 stammende, räumliche Verteilung des Bariums tritt erwartungsgemäß auf der Höhe von Calcium und Silicium im Kaolin/BaS04- Deckstrich auf. Überraschenderweise findet man aber mit praktisch gleicher Intensität zusätzlich eine Barium-Verteilung auf Höhe von Calcium, also auch im Vorstrich. Insgesamt sind die Intensitäten von Barium geringer, da auch eine wesentlich geringere Menge Barium eingesetzt wurde.Cover and primer are clearly distinguishable from each other. With the help of element-specific analysis (EDX), the spatial distribution of the contained components can be visualized. Fig. 1 (b) shows the distribution of aluminum, Fig. 1 (c) that of silicon, Fig. 1 (d) that of calcium and Fig. 1 (e) that of barium. Fig. 1 (b) is shown for better comparability in both the first and second image lines. From Fig. 1 it can be seen that the element peaks of aluminum and silicon, which originate from kaolin, are locally exactly superimposed and are separated from the calcium distribution, which results from the CaCO 3 . As expected, the spatial distribution of barium originating from BaSO 4 occurs at the level of calcium and silicon in the kaolin / BaS0 4 topcoat. Surprisingly, however, a barium distribution at the level of calcium, ie also in the pre-coat, is also found with practically the same intensity. Overall, the intensities of barium are lower, as well as a much smaller amount of barium was used.
Dieser Befund ist auch in der REM-Abbildung an den hellen, von BaSO4 herrührenden Punkten erkennbar, verursacht durch die Rückstreuung des schweren Bariums. Im Gegensatz dazu ist für Kaolin eine deutlichere räumliche Abgrenzung zum CaCθ3 vorhanden.This finding is also recognizable in the SEM image at the bright points originating from BaSO 4 , caused by the backscattering of the heavy barium. In contrast, for kaolin a clearer spatial delimitation to CaCθ3 is available.
Das bedeutet, dass BaSO4 beim Strichauftrag auch teilweise mit der Flüssigkeit in den Vorstrich diffundiert sein muss.This means that BaSO 4 also has to be partially diffused with the liquid into the precoat during coat application.
Da diese Diffusion entlang der Poren und Kapillaren stattfindet, müssen diese nach der Trocknung mit BaSO4 teilweise gefüllt vorliegen. Es findet also eine Verdichtung des Materials im Vorstrich statt, verbunden mit einer Verringerung der Kapillarität.Since this diffusion takes place along the pores and capillaries, they must be partially filled after drying with BaSO 4 . So there is a compression of the material in the precursor, combined with a reduction in capillarity.
Nach dem Glätten werden die optischen Eigenschaften ermittelt, die vergleichend in Tabelle 2 aufgeführt sind. Der Ersatz von Titandioxid durch Bariumsulfat führt nur zu einem geringfügigen Rückgang der Helligkeit L* bzw. Tappi Weiße. Dieser Austausch ergibt einen geringeren Gelbstich, wodurch die BaSO4-haltigen Kartons optisch etwas heller oder frischer wirken als die tatsächlich gemessenen Helligkeitswerte. Der Hauptunterschied resultiert jedoch in den signifikant gestiegenen Glanzwerten. Der 75°-Glanz wird durch den TiCVErsatz durch BaSO4 um über 30 % auf 59 gesteigert.After smoothing, the optical properties are compared, which are listed in Table 2. The replacement of titanium dioxide by barium sulfate only leads to a slight decrease in brightness L * or Tappi whites. This exchange results in a lower yellowness, so that the BaSO4 -containing cartons visually slightly lighter or fresh act as the actual measured luminance values. The main difference, however, results in the significantly increased gloss values. The 75 ° gloss is increased by more than 30% to 59 with the addition of TiSO 4 by BaSO 4 .
Tabelle 2: Optische Daten von Kartons mit unterschiedlichem Deckstrich.Table 2: Optical data of boxes with different top coat.
Deckstrich Kaolin/Ti02 Kaolin/BaS04 Cover coat kaolin / Ti0 2 kaolin / BaS0 4
L* (CIE) 92,75 92,09 a* (CIE) -0,1 0,22 b* (CIE) 0,46 0,07L * (CIE) 92.75 92.09 a * (CIE) -0.1 0.22 b * (CIE) 0.46 0.07
Gelbstich 0,79 0,27Yellowness 0.79 0.27
Tappi Weiße (457nm) 82,7 81 ,4Tappi White (457nm) 82.7 81, 4
65°-Glanz 12 2265 ° gloss 12 22
75°-Glanz 44 5975 ° gloss 44 59
Die anschließend durchgeführten Testdrucke unterscheiden sich stark im ihrem Druckbild: Der Tiθ2-haltige Karton weist gegenüber dem mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung versehenen Karton ein sehr unruhiges Druckbild mit starker Wolkenbildung auf.The subsequently performed test prints differ greatly in their printed image: The cardboard containing TiO 2 has, compared to the cardboard provided with the coating composition according to the invention, a very restless print image with heavy cloud formation.
Mit einem Narbigkeitstester wird die Strichoberfläche aus verschiedenen Richtungen schräg beleuchtet und die aus der Oberflächentopographie resultierenden Hell-/ Dunkel-Kontraste die mit einer Kamera festgehalten. Der relative Narbigkeitsindex ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit der Strichoberfläche. Die ermittelten Werte, die in Tabelle 3 aufgeführt sind, zeigen deutliche Unterschiede zwischen den Proben. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung versehenen Karton ist es gelungen, auf dem Karton, eine wesentlich gleichmäßigere Oberfläche mit einer feineren Strichstruktur zu erzeugen. Die bei den beiden bedruckten Mustern eindeutig festgestellten Qualitätsunterschiede bezüglich Glanz, Farbstand und optischer Gleichmäßigkeit (mottling) sind das Resultat dieser unterschiedlichen Oberflächentopographie und Feinstruktur des Strichs.With a scar tester, the coating surface is obliquely illuminated from different directions and the light / dark contrasts resulting from the surface topography are recorded with a camera. The relative scar index is a measure of the uniformity of the coating surface. The determined values, which are listed in Table 3, show clear differences between the samples. Cardboard provided by the use of the coating composition according to the invention has been able to produce on the board a much more uniform surface with a finer line structure. The quality differences in terms of gloss, color level and optical uniformity (mottling) clearly identified in the two printed samples are the result of this different surface topography and fine structure of the coating.
Mit Hilfe von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (REM) der Oberflächen wird dieser Sachverhalt dargestellt. In Fig. 2 sind die beiden Muster einander gegenübergestellt. Fig. 2 zeigt REM-Aufnahmen der Oberfläche von Kartons mit Kaolin/Ti02 (Fig. 2 (a) und (c)) bzw. Kaolin/BaS04 (Fig. 2 (b) und (d)) im Deckstrich bei unterschiedlicher Vergrößerung, wobei die Aufnahmen (a) und (b) bzw. (c) und (d) jeweils die gleiche Vergrößerung haben.With the help of scanning electron micrographs (SEM) of the surfaces this situation is shown. In Fig. 2, the two patterns are juxtaposed. Fig. 2 shows SEM images of the surface of cardboard with kaolin / Ti0 2 (Fig. 2 (a) and (c)) and kaolin / BaS0 4 (Fig. 2 (b) and (d)) in the top coat at different Magnification, wherein the images (a) and (b) or (c) and (d) each have the same magnification.
Dabei wird durch die Rückstreuelektronen ein elementspezifischer Kontrast erzeugt, der die BaSO4-Partikel in Fig. 2 (b) und (d) als helle Teilchen erscheinen lässt. Die Teilchen liegen als Primärpartikel vor, sind also nicht agglomeriert. Mit den größeren, eher plättchenförmigen Kaolinen bilden sie ein dichtes, gleichmäßiges Gefüge. Hier hat sich also eine optimierte geometrische Packung von Teilchen unterschiedlicher Größe und Morphologien ausgebildet. Im Vergleich dazu sind die Tiθ2-Partikel in Fig. 2 (a) und (c) als kleine, helle Flöckchen zwischen der recht groben Oberflächenstruktur der Kaoline zu erkennen.In this case, an element-specific contrast is generated by the backscattered electrons, which makes the BaSO 4 particles in Fig. 2 (b) and (d) appear as bright particles. The particles are present as primary particles, so they are not agglomerated. With the larger, rather platelet-shaped kaolins they form a dense, uniform structure. Here, therefore, an optimized geometric packing of particles of different sizes and morphologies has formed. By comparison, the TiO 2 particles in FIGS. 2 (a) and (c) can be recognized as small, light speckles between the rather coarse surface structure of the kaolins.
Zur Untersuchung der Oberflächentopographie wurde zusätzlich mit niedriger Energie eingestrahlt und die Bilder unter einem Winkel von 45° aufgenommen. In Fig. 3 sind die beiden Muster gegenübergestellt. Sie zeigt REM-Aufnahmen der Oberfläche von Kartons mit Kaolin/Ti02 (Fig. 3 (a) und (c)) bzw. Kaolin/BaS04 (Fig. 3 (b) und (d)) im Deckstrich bei unterschiedlicher Vergrößerung, wobei die Aufnahmen (a) und (b) bzw. (c) und (d) jeweils die gleiche Vergrößerung haben.To study the surface topography was additionally irradiated with low energy and the images taken at an angle of 45 °. In Fig. 3, the two patterns are juxtaposed. It shows SEM images of the surface of boxes with kaolin / Ti0 2 (FIGS. 3 (a) and (c)) and kaolin / BaS0 4 (FIGS. 3 (b) and (d)) in the top coat at different magnifications. wherein the images (a) and (b) or (c) and (d) each have the same magnification.
Die geringere Welligkeit und höhere Glätte der mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung behandelten Versuchskartons ist deutlich zu erkennen. AIIe R EM-Aufnahmen bestätigen also die Ergebnisse des Narbigkeitstesters durch die feinere und gleichmäßigere Oberflächenstruktur der mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung behandelten Muster. Die Ergebnisse des Narbigkeitstesters sind in Tabelle 3 aufgeführt.The lower waviness and higher smoothness of the test cartons treated with the coating composition according to the invention can be clearly seen. Thus, all R EM images confirm the results of the scar tester by the finer and more uniform surface structure of the samples treated with the coating composition according to the invention. The results of the scar tester are listed in Table 3.
Tabelle 3: Oberflächencharakterisierung mittels Narbigkeitstester (Fa. emco)Table 3: Surface characterization by means of scarring tester (emco)
Deckstrich Kaolin/TiO2 Kaolin/BaSO4 Top coat kaolin / TiO 2 kaolin / BaSO 4
Narbigkeitsindex Nlreι 38,7 12,8Narkigkeitsindex Nl re ι 38.7 12.8
Rauigkeitsindex Rlges 5,3 5,0Roughness R tot 5.3 5.0
Zusätzlich werden an bedruckten und unbedruckten Faltschachtelkarton-Mustern dynamische Penetrationsmessungen durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Ultraschall-Messmethode zur Bestimmung der Oberflächenkapillarität und des dynamischen Farbwegschlagens. Von besonderem Interesse sind dabei Aussagen zur Oberflächenporosität gegenüber Flüssigkeiten und der Dynamik der Flüssigkeitsaufnahme durch das Kapillarsystem.In addition, dynamic penetration measurements are carried out on printed and unprinted folding carton samples. This is an ultrasound measurement method for determining surface capillarity and dynamic color path impact. Of particular interest are statements on the surface porosity to liquids and the dynamics of liquid absorption by the capillary system.
Beide Striche zeigen gleiches Verhalten gegenüber Wasser. Im relevanten Zeitbereich für Drucken ist das dynamische Verhalten und damit das Farbwegschlagen wässriger Systeme identisch.Both lines show the same behavior towards water. In the relevant time range for printing, the dynamic behavior and thus the ink-wiping of aqueous systems is identical.
Jedoch verhält sich n-Heptan gegenüber Naturpapieren und seinen Inhaltsstoffen absolut neutral, so dass die Absorption bzw. Penetration von n-Heptan das Kapillarsystem und seine Dynamik charakterisiert.However, n-heptane behaves absolutely neutral to natural papers and its ingredients, so that the absorption or penetration of n-heptane characterizes the capillary system and its dynamics.
Die Ergebnisse der dynamischen Penetrationsmessungen an gestrichenen Kartons mit n-Heptan sind in Fig. 4 grafisch wiedergegeben. Die mit der Zeit zunehmende Abweichung zwischen den beiden gestrichenen Kartons ist deutlich zu erkennen. Die bei der die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung enthaltenden Probe festgestellte Stufe entspricht einem erst nach einer bestimmten Zeit auftretenden, verminderten Farbwegschlagen, das auf eine Verringerung in der Kapillarität an der Grenzfläche vom Deckstrich zum Vorstrich zurückzuführen ist. Infolgedessen schlägt die Farbe langsamer in den Vorstrich weg, ist also konzentrierter und gleichmäßiger im Deckstrich gebunden, was zu einer höheren Farbstärke und geringeren Wolkenbildung führt. The results of dynamic penetration measurements on coated boxes with n-heptane are plotted in FIG. 4. The increasing deviation over time between the two coated cartons can be clearly seen. The level detected in the sample containing the coating composition of the present invention corresponds to reduced color drift occurring only after a certain time, due to a reduction in capillarity at the interface from the topcoat to the precoat. As a result, the color strikes more slowly into the precoat, so it is more concentrated and more evenly bound in the topcoat, resulting in higher color strength and less cloud formation.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Beschichtungszusammensetzung, die sowohl Bariumsulfat als auch Kaolin als auch gegebenenfalls weitere Pigmente enthält.1 . Coating composition containing both barium sulfate and kaolin and optionally other pigments.
2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie 30 bis 95, bevorzugt 50 bis 95, besonders bevorzugt 70 bis 95 Gew.-%2. Coating composition according to claim 1, characterized in that it contains from 30 to 95, preferably from 50 to 95, particularly preferably from 70 to 95% by weight
Kaolin, 5 bis 30, bevorzugt 7 bis 20, besonders bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% Bariumsulfat und 0 bis 65, bevorzugt 1 bis 50, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% weitere Pigmente enhält.Kaolin, 5 to 30, preferably 7 to 20, particularly preferably 8 to 12 wt .-% barium sulfate and 0 to 65, preferably 1 to 50, particularly preferably 1 to 5 wt .-% further pigments.
3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bariumsulfat eine Teilchengröße von 0,02 bis 10 μm, bevorzugt von 0,4 bis 2 μm, besonders bevorzugt von 0,4 bis 1 μm hat.3. Coating composition according to claim 1 or 2, characterized in that the barium sulfate has a particle size of 0.02 to 10 microns, preferably from 0.4 to 2 microns, more preferably from 0.4 to 1 micron.
4. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Bariumsulfat um synthetisches Bariumsulfat handelt.4. Coating composition according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the barium sulfate is synthetic barium sulfate.
5. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bariumsulfat natürlichen Ursprungs ist.5. Coating composition according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the barium sulfate is of natural origin.
6. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kaolin nur eine Kaolinsorte eingesetzt wird.6. Coating composition according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that as kaolin only one kaolin type is used.
7. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kaolin mehrere Kaolinsorten, bevorzugt zwei7. Coating composition according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that as Kaolin several Kaolinsorten, preferably two
Kaolinsorten eingesetzt werden.Kaolin types are used.
8. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaolin eine Teilchengröße von 0,4 bis 3 μm hat.8. Coating composition according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the kaolin has a particle size of 0.4 to 3 microns.
9. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaolin eine Mischung verschiedener Kaolinsorten mit unterschiedlicher Teilchengröße ist.9. Coating composition according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the kaolin is a mixture of different kaolin types with different particle size.
10. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den weiteren Pigmenten um Titandioxid, Zinksulfid, Zinkoxid, Calciumcarbonat, Talkum oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Stoffe handelt.10. The coating composition according to claim 1, wherein the further pigments are titanium dioxide, zinc sulfide, zinc oxide, calcium carbonate, talc or mixtures of two or more of these substances.
1 1 . Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis1 1. Coating composition according to at least one of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass ihr ein Bindemittelpolymer oder mehrere Bindemittelpolymere zugegeben werden.10, characterized in that a binder polymer or more binder polymers are added thereto.
12. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis12. Coating composition according to at least one of claims 1 to
1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelpolymer ausgewählt ist aus: Polyacrylat, Polystyrol oder Copolymeren, bevorzugt Styrol-Acrylnitril-Butadien, oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Polymere.1 1, characterized in that the binder polymer is selected from: polyacrylate, polystyrene or copolymers, preferably styrene-acrylonitrile-butadiene, or mixtures of two or more of these polymers.
13. Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis13. Coating composition according to at least one of claims 1 to
12, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungszusammensetzung Stärke zugegeben wird.12, characterized in that starch is added to the coating composition.
14. Verwendung der Beschichtungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung eines Deckstriches für Papier, Pappen und Kartonagen.14. Use of the coating composition according to at least one of claims 1 to 13 for the production of a top coat for paper, board and cardboard.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung eines Deckstriches für Papier, Pappen und Kartonagen, die zuvor mindestens einfach, bevorzugt einfach oder zweifach vorgestrichen wurden.15. Use according to claim 14, characterized in that the coating composition for producing a top coat for paper, Cardboards and cardboard previously primed at least once, preferably once or twice.
16. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass Papier, Pappen und Kartonagen zuvor mit Calciumcarbonat als Pigment vorgestrichen wurden.16. Use according to claim 14 or 15, characterized in that paper, paperboard and cardboard were previously pre-painted with calcium carbonate as a pigment.
17. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung eines Deckstriches für Faltschachtelkartons als bedruckte, werbetragende Verpackungen verwendet wird. 17. Use according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the coating composition for producing a top coat for carton boxes is used as a printed, werbetrende packaging.
PCT/EP2006/066474 2005-09-19 2006-09-19 Coating composition used for the production of paper WO2007033953A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005044713.9 2005-09-19
DE102005044713 2005-09-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007033953A2 true WO2007033953A2 (en) 2007-03-29
WO2007033953A3 WO2007033953A3 (en) 2007-08-02

Family

ID=37889162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/066474 WO2007033953A2 (en) 2005-09-19 2006-09-19 Coating composition used for the production of paper

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007033953A2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3567672A (en) * 1967-05-03 1971-03-02 Polymer Corp Coating composition and process comprising calcium sulfoaluminate pigment,a rubbery latex binder and a copolymer of styrene and maleic monomer
US6117491A (en) * 1997-01-13 2000-09-12 Metsa-Serla Oy Process and coating color for coating of paper and board
WO2001058809A2 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Sachtleben Chemie Gmbh Barium sulphate, method for producing same and the use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3567672A (en) * 1967-05-03 1971-03-02 Polymer Corp Coating composition and process comprising calcium sulfoaluminate pigment,a rubbery latex binder and a copolymer of styrene and maleic monomer
US6117491A (en) * 1997-01-13 2000-09-12 Metsa-Serla Oy Process and coating color for coating of paper and board
WO2001058809A2 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Sachtleben Chemie Gmbh Barium sulphate, method for producing same and the use thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOURIS, M: "Coating, Converting, and Specialty Processes" 1983, JOINT TEXTBOOK COMMITTEE OF THE PAPER INDUSTRY , US, ATLANTA 8 , XP002431887 Seite 17 Seite 25 - Seite 38 Seite 49 - Seite 55 Seite 73 - Seite 75 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007033953A3 (en) 2007-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4312463C1 (en) CaCO3 3 -Talkum coating pigment slurry, process for its preparation and its use
DE69826121T2 (en) EXCESSED ARAGONITE CALCIUM CARBONATE PIGMENT FOR COATING OF LOW-PRINTED PAPERS
DE2808425C2 (en)
EP0531685B1 (en) Mineral fillers and pigments containing carbonate
EP2160497B1 (en) Production of brushing-on color dispersions
EP0785307B1 (en) Roller printing paper having coldset suitability
EP0908560B1 (en) Coated roll printing paper suitable for printing with cold-set inks
DE69820563T2 (en) Process for coating fiber webs
EP2861429A1 (en) Receiving layer for digital printing methods having nanofibrillated cellulose
AU2015266246B2 (en) Calcium carbonate for rotogravure printing medium
DE3316949A1 (en) CALCIUM CARBONATE, ESPECIALLY NATURAL CALCIUM CARBONATE
WO2011154335A1 (en) Producing a coated paper
US10822514B2 (en) Stretchable coatings
WO2007033953A2 (en) Coating composition used for the production of paper
DE102006044617A1 (en) Coating composition for paper, paperboard and cardboard, useful particularly for cardboard printed with advertisements and used for packaging, comprises barium sulfate and kaolin
DE69926161T2 (en) Filler and pigment
EP2496767B1 (en) Coloured coating slip for enhancing the quality properties and running properties of print media, and production method for the slip
DE3328064A1 (en) Process for the manufacture of coated paper
DE19512663A1 (en) Release papers with pigment coats based on aluminum hydroxides
DE102010029983A1 (en) applicator
EP2325389B1 (en) Coating material for fibrous compounds
EP0755989B1 (en) Coating slurry, and coating composition having an improved performance in intaglio printing
Sood et al. Quality of indigenous coated paper and ways to improve it

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06793612

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2