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"Carbonate de calcium, en particulier, carbonate de calcium naturel". Droit de priorité : Demande de brevet en République Fédérale
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d'Allemagne P 33 16 949. 7 du 9 mai 1983
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L'invention a trait à des carbonates de calcium, en particulier, à des carbonates de calcium naturels, ainsi qu'à
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un procédé pour leur préparation et à leur mise en oeuvre préférée en guise de pigments d'enduction pour la fabrication de papier couché destiné à la rotogravure.
Les papiers couchés sont revêtus d'une couche composée essentiellement d'un liant et d'une charge minérale en guise de pigment. Une description détaillée des composants des compositions destinées au couchage du papier et de leur mise
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en oeuvre se trouve par exemple dans le manuel de James P. Casey intitulé and Paper Chemistry and Technology", chap. XIX, vol. III (1961).
"Pu1pL'industrie graphique connaît en principe trois procédés d'impression fondamentaux différents, à savoir la typographie, l'impression offset et l'héliogravure ou rotogravure.
La typographie est un procédé d'impression en relief.
Tout comme dans le cachetage, la surface d'impression se
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trouve en relief dans le cliché et est encrée au moyen de rouleaux encreurs. Dans ce procédé d'impression on emploie également des papiers couchés, comprenant du kaolin ou du carbonate de calcium.
L'impression offset est un procédé dit p1anographique, ce qui signifie que les parties imprimantes et celles non imprimantes se trouvent dans un même plan. Ces parties se distinguent par le fait que les parties imprimantes prennent et rendent facilement des compositions grasses (c'est-à-dire des encres), mais repoussent l'eau, tandis que les parties non imprimantes prennent les compositions aqueuses mais repoussent les compositions grasses (encres). Le cylindre imprimeur rotatif se met d'abord en contact avec le cylindre mouillant à l'eau et puis avec le cylindre encreur.
Il n'imprime toutefois pas directement sur le papier, mais sur une pellicule
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de caoutchouc tendue sur un cylindre, qui transmet l'image au papier, pressé par un cylindre contre le cylindre revêtu de caoutchouc.
Dans ce procédé d'impression s'emploient aussi bien
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du kaolin que du carbonate de calcium en tant que couche à base de pigments.
Dans l'héliogravure ou la rotogravure, les parties imprimantes du cylindre imprimeur se trouvent en creux par
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rapport à sa surface polie. Le cylindre imprimeur passe d'abord par le bac à encre, rempli d'encre liquide, et puis à côté de la raclette sous forme d'une latte d'acier qui supprime l'excès d'encre, l'encre destinée à l'impression étant retenue dans les creux de la surface du cylindre imprimeur jusqu'au moment où le papier à imprimer est mis en contact avec ce dernier par le rouleau presseur et la transmission de l'encre au papier à partir des creux s'effectue par simple aspiration.
Pour la rotogravure ne s'emploie pratiquement que du
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kaolin dans la couche de revêtement des papiers à imprimer concernés. Bien que dans la littérature (DE-OS 31 32 841 et DE-OS 29 43 653) le carbonate de calcium est déjà décrit en rapport avec des papiers destinés à l'impression en creux, le carbonate de calcium n'est en fait pratiquement pas employé pour l'impression en creux en raison de l'opinion répandue jusqu'à présent dans les milieux professionnels concernés que le kaolin donne des résultats sensiblement meilleurs que le carbonate de calcium dans les papiers couchés pour la rotogravure.
En plus, l'emploi du carbonate de calcium en tant que pigment d'enduction pour des papiers d'impression employés dans la rotogravure est même fortement déconseillé à l'homme de métier dans la littérature en raison de l'assertion qu'il donne de mauvais résultats d'impression. En tant qu'exemple référence est faite ci-après à deux passages de
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la littérature dans cet ordre d'idées.
1. n. ECC International", revue éditée par la firme concernée, 1981 :"How developments in coating pigments affect paper
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printability"du Dr. Ken Beazley, Research and Development, pages 1 et 2 : Dans cette publication est affirmé littéralement qu'il est un fait solidement établi que le carbonate de calcium finement broyé est un pigment de qualité moindre que le kaolin pour les couches de revêtement des papiers d'impression employés dans la rotogravure et à la page 2 est répété que l'imprimabilité des papiers au carbonate de calcium laisse beaucoup à désirer.
2."Tappi Coatings Proceedings 1979":"Possibilities and
Limitations of High Solids Colours", page 39 :
Sous le point 4 "Conclusions" No. 3 est dit que la qualité des textes imprimés lorsque du carbonate de calcium broyé est employé est nettement inférieure à celle obtenue lorsque du kaolin est employé à teneur égale ou supérieure en matière solide.
L'emploi du kaolin comme pigment dans la couche de revêtement des papiers destinés à l'impression en creux présente cependant toute une série d'inconvénients plus ou moins sérieux, tels que surtout : - un mauvais comportement rhéologique, qui s'oppose à l'enduction avec des compositions à forte teneur en composants solides et provoque ainsi une consommation d'énergie excessive pour le séchage des couches ainsi appliquées,
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- forte consommation de liant, et - inconvénients économiques dus aux frais élevés.
La présente invention se propose de porter remède à ces inconvénients et de mettre à point, à cet effet, un pigment
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uned'enduction pour les papiers destinés à la rotogravure, qui se laisse appliquer avec une haute teneur en composants
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solides et une faible teneur en liant, qui se prête à des économies énergétiques et qui donne des papiers d'impression présentant un lustre impeccable et une grande opacité et accusant de meilleures propriétés concernant le transpercement de l'encre et la transparence que les pigments selon l'état antérieur de la technique.
Ce n'est qu'après des recherches expérimentales étendues et poursuivies pendant de longues années qu'il a été trouvé d'une manière inattendue que, contrairement à l'opinion répandue dans les milieux professionnels concernés,
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la mise en oeuvre du carbonate de calcium se prête à résoudre le problème susmentionné à condition de présenter les caractéristiques selon la revendication 1.
L'invention est ainsi caractérisée par une association strictement déterminée de trois caractéristiques, à savoir une granulométrie suivant laquelle 50 à 70 % des particules sont plus petites que ovum, moins de la % (en particulier entre 1 et la %) des particules sont plus petites que 0, 2 pm, et la o superficie spécifique BET est inférieure à Le diamètre des produits selon l'invention est de préférence au plus égal à 3-10 pm.
On a trouvé que dans le cadre de l'invention, tous les carbonates alcalino-terreux, et leurs mélanges, comme la dolomite, conviennent parfaitement. Les carbonates de calcium précipités donnent d'excellents résultats. Excellents sont les carbonates naturels, tels que la pierre calcaire, la craie et le marbre ou leurs mélanges.
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Les revendications 2 à 5 ont trait à des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention. Tous les pourcentages mentionnés sont des pourcentages pondéraux et toutes les données en um concernant la grosseur des particules se rapportent au diamètre de-particules sphériques correspondantes.
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D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention ressortiront clairement de la description
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détaillée suivante ds quelques exemples de mise en oeuvre.
Exemple 1 Préparation des produits d'essai
Du carbonate de calcium naturel subit un broyage grossier préliminaire à sec par l'un ou l'autre procédé traditionnel et le broyage fin s'effectue à l'état humide au - moyen d'un broyeur à sable. Les conditions de broyage sont réglées de manière que les teneurs en particules plus fines
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que 1 um et en particules plus fines que 0, 2 um, ainsi que la superficie spécifique des particules, peuvent être variées dans de larges limites. Les mesures granulométriques s'effectuent par analyse sédimentaire et la mesure de la superficie spécifique s'effectue par la méthode BET.
On prépare ainsi trois produits à trois teneurs
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différentes en particules plus petites que 1 pm, destinés à l'étude expérimentale de l'influence de ces teneurs sur les propriétés de la composition d'enduction du papier.
L'essai de ces produits s'effectue dans une composition d'enduction de papier pour rotogravure.
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Composition du mélange d'enduction (abs. sec = absolument sec) (pp = parties pondérales) liant (copolymère à base d'acrylate) 4, 5 pp (abs. sec) agent de dispersion (polycarboxylate sodique) 0, 6 pp (abs. sec) stéarate de calcium 0, 8 pp polyéthylène-imine cationique 0, 12 pp acrylate anionique (épaississeur) 0, 3 pp pigment de revêtement 100, 0 pp La teneur en matières solides a été réglée à 65 % Conditions d'enduction papier brut à revêtir 36-37 papier à bois taux d'enduction face sup. : 7 tamis : 8 glm
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g/m2 : facesystème d'enduction Combi-Blade-Coater vitesse d'enduction : 1000 m/min séchage Air Poils 2500C satinage supercalandre ; vitesse de passage :
200 m/min ; pression linéaire :
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250 kg/cm ;
température des rouleaux : 700C Conditons lustre Tappi : mesure sous des angles d'incidence et de réflexion de 750 opacité selon DIN 53 146 d'essaiRotogravure (essai de laboratoire) appareil d'impression appareil pour essais de rotogravure cylindre imprimeur gravé vitesse d'impression. 5 m/sec encre encre spéciale pour rotogravure (noire)
Estimation visuelle de la qualité des résultats d'impression. Une cote d'appréciation a été donnée.
Mesure du lustre Mesure du lustre par la méthode Tappi sous des angles
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d'incidence et de réflexion de 750 sur toute la surface du papier imprimé au laboratoire par rotogravure.
Transpercement et transparence Détermination effectuée sur des feuilles de papier imprimées au laboratoire par rotogravure.
On mesure le degré de rémission du papier revêtu non
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imprimé (= R) et de la face postérieure de la feuille totale imprimée (= Rfr).
Le calcul s'effectue au moyen de la formule suivante
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Essais d'impression effectués dans les conditions de la pratique machine d'impression Wifag Rotomaster cylindre d'impression gravé nombre de tours 15 OOO/h séquence des encres jaune, magenta, cyan, noir
L'impression de tous les papiers s'effectue en l'absence de pression statique auxiliaire.
Estimation visuelle de la qualité des résultats d'impression. Une cote d'appréciation est donnée.
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<tb>
<tb>
Caractéristiques <SEP> VP <SEP> 50 <SEP> VP <SEP> 60 <SEP> VP <SEP> 70
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules <SEP> 1 <SEP> pm <SEP> 53 <SEP> % <SEP> 62 <SEP> % <SEP> 70 <SEP> %
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules <SEP> < <SEP> 0,2 <SEP> m <SEP> 7 <SEP> % <SEP> 9 <SEP> % <SEP> 12 <SEP> %
<tb> superficie <SEP> spécifique <SEP> 8,0 <SEP> m2/g <SEP> 9,1 <SEP> m2/g <SEP> 10,2 <SEP> m2/g
<tb> Résultats
<tb> lustre <SEP> 46 <SEP> % <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 48 <SEP> %
<tb> lustre <SEP> des <SEP> parties <SEP> imprimées <SEP> 72 <SEP> % <SEP> 74 <SEP> % <SEP> 72 <SEP> %
<tb> opacité <SEP> 90, <SEP> 8 <SEP> % <SEP> 92, <SEP> 2 <SEP> % <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP> %
<tb> transpercement <SEP> + <SEP> transparence <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 10, <SEP> 6 <SEP> Il, <SEP> 9
<tb> essais <SEP> de <SEP> rotogravure <SEP> pratiques
<tb> (cote <SEP> d'appréciation)
<SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3
<tb>
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Le produit VP 60 à teneur en particules inférieures à 1 um égale à 62 % donne les meilleurs résultats, en ce qui concerne le lustre du papier, le lustre de l'imprimé, l'opacité et le transpercement + la transparence et, en ce qui concerne la qualité de l'impression dans les essais effectués dans les conditions de la pratique. Suivent alors les produits VP 70 et VP 50 dont la teneur en particules plus petites que 1 um est respectivement égale à 70 % et 53 %. La teneur optimale en particules plus petites que 1 varie selon l'invention de 50 à 70 % et est de préférence égale à 60 %.
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Exemple 2 On prépare de la manière décrite pour l'exemple 1 deux produits ayant la même teneur en particules plus petites que 1 mais une plus grande et une plus petite teneur en particules plus petites que 0, 2 um et accusant respectivement une plus grande et une plus petite superficie spécifique pour illustrer la différence entre les résultats obtenus d'une part avec un produit selon l'invention et d'autre part avec un carbonate de calcium incapable de résoudre le problème résolu par l'invention.
Ces produits sont essayés dans une composition d'induction pour le revêtement de papier destiné à l'impression par rotogravure.
Composition du mélange d'enduction (pp ? parties pondérales) liant (copolymère à base d'acrylate) 3, 5 pp (abs. sec) agent de dispersion (polyçarboxy1ate sodique) 0, 6 pp (abs. sec) stéarate de calcium 0, 8 pp polyéthylène-imine 12 pp acrylate anionique (épaississeur) 0, 3 pp pigment de revêtement 100, 0 pp La teneur en matières solides a été réglée à 65 % Conditions d'enduction papier brut à revêtir 37 papier à bois taux d'enduction face sup. : 8 face tamis : 9 système d'enduction Combi-Blade-Coater ; vitesse d'enduction : 1000 m/min séchage Air Foi1s satinage superca1andre vitesse de passage 200 rn/min pression linéaire 250 kg/cm ; température des rouleaux : 70oC.
Les mesures faites dans les mêmes conditions que celles spécifiées pour l'exemple 1 donnent les résultats
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suivants.
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<tb>
<tb> pmCaractéristiques <SEP> VP <SEP> 5 <SEP> VP <SEP> 14
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules <SEP> l} <SEP> lm <SEP> 59 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> %
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules < 0,2 <SEP> m <SEP> 5% <SEP> 14 <SEP> %
<tb> superficie <SEP> spécifique <SEP> 8,9 <SEP> m2/g <SEP> 12,1 <SEP> m2/g
<tb>
Résultats
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<tb>
<tb> lustre <SEP> 55 <SEP> % <SEP> 47 <SEP> %
<tb> lustre <SEP> des <SEP> parties <SEP> imprimées <SEP> 82 <SEP> % <SEP> 72 <SEP> %
<tb> .
<SEP> opacité <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 90, <SEP> 8 <SEP> %
<tb> transpercement <SEP> + <SEP> transparence <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 6
<tb> essais <SEP> d'impression <SEP> par <SEP> rotogravure <SEP> effectués <SEP> au <SEP> laboratoire
<tb> (cote <SEP> d'appréciation) <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
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Tandis que le produit VP 5 donne de bons résultats, ceux obtenus avec le produit VP 14 sont insuffisants, ce qui est d'autant plus surprenant que le VP 5 est un carbonate de calcium plus grossier que le VP 14.
Exemple 3 On prépare de la manière décrite pour l'exemple 1 un produit conforme à un mode d'exécution de l'invention en ce qui concerne ses teneurs en particules plus petites que 1Fm et plus petites que 0, 2 um et sa superficie préféréspécifique.
Ce produit est essayé en comparaison avec un kaolin usuel employé dans la couche de revêtement d'un papier destiné à l'impression par rotogravure, donc un produit conformément à l'état actuel de la technique.
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<tb>
<tb>
Composition <SEP> du <SEP> mélange <SEP> d'enduction <SEP> VP <SEP> 60/6 <SEP> kaolin
<tb> liant <SEP> (copolymère <SEP> à <SEP> base <SEP> d'acrylate) <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> pp <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> pp
<tb> (abs. <SEP> sec) <SEP> (abs. <SEP> sec)
<tb> agent <SEP> de <SEP> dispersion <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp
<tb> (abs. <SEP> sec) <SEP> (abs.
<SEP> sec)
<tb> stéarate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> pp
<tb>
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<tb>
<tb> polyéthylène-imine <SEP> cationique <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> pp
<tb> acrylate <SEP> anionique <SEP> (épaississeur) <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp
<tb> pigment <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> pp <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> pp
<tb> La <SEP> teneur <SEP> totale <SEP> en <SEP> matières <SEP> solides
<tb> a <SEP> été <SEP> réglée <SEP> à <SEP> 65 <SEP> % <SEP> 56 <SEP> %
<tb>
Conditions d'enduction
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papier brut à revêtir 36 g/m2, papier à bois taux d'enduction face sup. : 8 face tamis : g/m2 système d'enduction Combi-B1ade-coater
9vitesse d'enduction :
1000 m/min séchage Air Foi1s 2500C
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satinage superca1andrevitesse de passage : 200 m/min pression linéaire : 250 kg/cm température des rouleaux : ;70 C
Résultats des mesures effectuées dans les conditions spécifiées pour l'exemple 1
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<tb>
<tb> caractéristiques <SEP> VP <SEP> 60/6 <SEP> kaolin
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules < <SEP> 1 <SEP> m <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 49 <SEP> %
<tb> teneur <SEP> en <SEP> particules < 0,2 <SEP> m <SEP> 6 <SEP> % <SEP> 17 <SEP> %
<tb> superficie <SEP> spécifique <SEP> 7,8 <SEP> m2/g <SEP> 13,0 <SEP> m2/g
<tb> Résultats <SEP> des <SEP> essais
<tb> lustre <SEP> 63 <SEP> % <SEP> 64 <SEP> %
<tb> lustre <SEP> des <SEP> parties <SEP> imprimées <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> %
<tb> opacité <SEP> 92,
<SEP> 6 <SEP> % <SEP> 90 <SEP> %
<tb> transpercement <SEP> + <SEP> transparence <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 13, <SEP> 5
<tb> essais <SEP> d'impression <SEP> par <SEP> rotogravure
<tb> effectués <SEP> au <SEP> laboratoire <SEP> (cote
<tb> d'appréciation) <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
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essais d'impression effectués dans les conditions de la pratique (cote d'appréciation) 1 1 Le carbonate de calcium selon l'invention VP 60/6, employé dans le présent exemple et ayant une teneur en particules plus petites que 1 égale à 60 %, une teneur en particules plus petites que 0, 2 um égale à 6 % et une superficie spécifique de 7, 8 donne pour le lustre du papier et le lustre des parties imprimées les mêmes humrésultats que le kaolin de comparaison,
mais de meilleurs résultats pour l'opacité ainsi que pour le transpercement et la transparence et pour les essais d'impression effectués au laboratoire. La cote d'appréciation pour les essais
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d'impression effectués dans les conditions de la pratique est la même pour les deux Ces résultats montrent qu'un carbonate de calcium produits.correspondant au produit vP 60/6 se prête tel quel à l'emploi dans une composition d'enduction destinée au revêtement d'un papier d'impression pour la rotogravure de qualité égale et en partie supérieure à celle des papiers usuels revêtus d'une couche à base de kaolin.
On voit également en examinant la composition des mélanges d'enduction de l'exemple 3 qu'avec le carbonate de
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calcium on peut utiliser environ 20 % en moins de liant pour obtenir des résultats qui sont égaux et en partie meilleurs. Cette réduction nette de la consommation de liant présente évidemment un avantage économique appréciable pour le fabricant de papier.
D'autre part, l'excellent comportement rhéologique du carbonate de calcium permet, contrairement au kaolin, la préparation de compositions d'enduction à plus forte teneur totale en matières solides (High Solids Coating),
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ce qui se traduit par une réduction sensible de la consommation d'énergie pour le séchage de la couche de revêtement, ce qui présente également une économie pour le fabricant de papier.
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"Calcium carbonate, in particular, natural calcium carbonate". Priority right: Patent application in the Federal Republic
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from Germany P 33 16 949. 7 of May 9, 1983
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The invention relates to calcium carbonates, in particular to natural calcium carbonates, as well as to
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a process for their preparation and their preferred implementation as coating pigments for the production of coated paper intended for rotogravure.
The coated papers are coated with a layer consisting essentially of a binder and a mineral filler as a pigment. A detailed description of the components of the compositions intended for coating paper and their use
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in use is found, for example, in the manual by James P. Casey entitled and Paper Chemistry and Technology ", chap. XIX, vol. III (1961).
"Pu1pThe graphic industry in principle knows three different fundamental printing processes, namely typography, offset printing and rotogravure or gravure printing.
Typography is a relief printing process.
As in sealing, the printing surface is
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found in relief in the plate and is inked by means of ink rollers. In this printing process, coated papers are also used, comprising kaolin or calcium carbonate.
Offset printing is a so-called geographic process, which means that the printing and non-printing parts are in the same plane. These parts are distinguished by the fact that the printing parts easily take and make fatty compositions (that is to say inks), but repel water, while the non-printing parts take aqueous compositions but repel the compositions. oily (inks). The rotary printing cylinder first comes into contact with the water-wetting cylinder and then with the ink cylinder.
However, it does not print directly on paper, but on film
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of rubber stretched over a cylinder, which transmits the image to the paper, pressed by a cylinder against the cylinder coated with rubber.
In this printing process are used as well
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kaolin as calcium carbonate as a layer based on pigments.
In rotogravure or rotogravure, the printing parts of the printing cylinder are recessed by
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compared to its polished surface. The printing cylinder passes first through the ink tank, filled with liquid ink, and then next to the squeegee in the form of a steel strip which removes the excess ink, the ink intended for the printing is retained in the recesses of the surface of the printing cylinder until the paper to be printed is brought into contact with the latter by the pressure roller and the transmission of ink to the paper from the recesses is effected by simple aspiration.
For rotogravure, practically only
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kaolin in the coating layer of the printing papers concerned. Although in the literature (DE-OS 31 32 841 and DE-OS 29 43 653) calcium carbonate is already described in relation to papers intended for intaglio printing, calcium carbonate is in fact practically not used for intaglio printing because of the opinion hitherto widespread in the professional circles concerned that kaolin gives significantly better results than calcium carbonate in coated papers for rotogravure.
In addition, the use of calcium carbonate as a coating pigment for printing papers used in rotogravure is even strongly discouraged by the skilled person in the literature because of the assertion he gives poor print results. As an example reference is made below to two passages of
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literature along these lines.
1. n. ECC International ", magazine published by the firm concerned, 1981:" How developments in coating pigments affect paper
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printability "by Dr. Ken Beazley, Research and Development, pages 1 and 2: In this publication it is stated literally that it is a well established fact that finely ground calcium carbonate is a lesser quality pigment than kaolin for diapers The coating of the printing papers used in rotogravure and on page 2 is repeated that the printability of the papers with calcium carbonate leaves much to be desired.
2. "Tappi Coatings Proceedings 1979": "Possibilities and
Limitations of High Solids Colors ", page 39:
Under point 4 "Conclusions" No. 3 it is said that the quality of the texts printed when ground calcium carbonate is used is considerably lower than that obtained when kaolin is used with equal or higher solid content.
The use of kaolin as a pigment in the coating layer of papers intended for intaglio printing however presents a whole series of more or less serious drawbacks, such as above all: - poor rheological behavior, which is opposed to coating with compositions with a high content of solid components and thus causes excessive energy consumption for drying the layers thus applied,
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- high consumption of binder, and - economic disadvantages due to high costs.
The present invention proposes to remedy these drawbacks and to develop, for this purpose, a pigment
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a coating for papers intended for rotogravure, which can be applied with a high content of components
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solids and a low content of binder, which lends itself to energy savings and which gives printing papers having an impeccable luster and a great opacity and showing better properties concerning the penetration of the ink and the transparency than the pigments according to the prior art.
It was only after extensive experimental research and continued for many years that it was unexpectedly found that, contrary to popular opinion in the professional circles concerned,
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the use of calcium carbonate lends itself to solving the abovementioned problem provided that it has the characteristics according to claim 1.
The invention is thus characterized by a strictly determined association of three characteristics, namely a particle size according to which 50 to 70% of the particles are smaller than ovum, less than the% (in particular between 1 and%) of the particles are more small than 0.2 pm, and the BET specific surface area is less than The diameter of the products according to the invention is preferably at most equal to 3-10 pm.
It has been found that in the context of the invention, all the alkaline earth carbonates, and their mixtures, such as dolomite, are perfectly suitable. Precipitated calcium carbonates give excellent results. Excellent are the natural carbonates, such as limestone, chalk and marble or their mixtures.
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Claims 2 to 5 relate to preferred embodiments of the invention. All the percentages mentioned are percentages by weight and all the data in μm concerning the size of the particles relate to the diameter of the corresponding spherical particles.
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Other characteristics and advantages of the system according to the invention will emerge clearly from the description
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detailed below ds some examples of implementation.
Example 1 Preparation of the test products
Natural calcium carbonate undergoes a preliminary rough coarse grinding by one or the other traditional method and the fine grinding is carried out in the wet state by means of a sand mill. The grinding conditions are adjusted so that the finer particle contents
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that 1 µm and in particles finer than 0.2 µm, as well as the specific surface area of the particles, can be varied within wide limits. The particle size measurements are carried out by sediment analysis and the specific surface area measurement is carried out by the BET method.
Three products with three contents are thus prepared
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different in particles smaller than 1 μm, intended for the experimental study of the influence of these contents on the properties of the coating composition of the paper.
The testing of these products is carried out in a rotogravure paper coating composition.
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Composition of the coating mixture (dry abs = absolutely dry) (pp = parts by weight) binder (acrylate-based copolymer) 4, 5 pp (dry abs) dispersing agent (sodium polycarboxylate) 0.6 pp ( dry abs) calcium stearate 0.8 pp cationic polyethylene imine 0.12 pp anionic acrylate (thickener) 0.3 pp coating pigment 100.0 pp The solids content has been set to 65% Coating conditions raw paper to be coated 36-37 wood paper coating rate upper side. : 7 sieve: 8 glm
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g / m2: Combi-Blade-Coater coating system coating speed: 1000 m / min Air Poils 2500C drying satin-finish supercalender; passage speed:
200 m / min; linear pressure:
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250 kg / cm;
roller temperature: 700C Conditon Tappi chandelier: measurement at angles of incidence and reflection of 750 opacity according to DIN 53 146 test Rotogravure (laboratory test) printing device device for rotogravure tests cylinder engraved printer printing speed . 5 m / sec ink special ink for rotogravure (black)
Visual assessment of the quality of the print results. An appreciation rating was given.
Measuring the chandelier Measuring the chandelier by the Tappi method from angles
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incidence and reflection of 750 over the entire surface of the paper printed in the laboratory by rotogravure.
Piercing and transparency Determination carried out on sheets of paper printed in the laboratory by rotogravure.
We measure the degree of remission of uncoated coated paper
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printed (= R) and the back side of the total printed sheet (= Rfr).
The calculation is made using the following formula
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Printing tests carried out under the conditions of practical printing machine Wifag Rotomaster engraved printing cylinder number of revolutions 15 OOO / h sequence of inks yellow, magenta, cyan, black
All papers are printed without auxiliary static pressure.
Visual assessment of the quality of the print results. An appreciation rating is given.
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<tb>
<tb>
Characteristics <SEP> VP <SEP> 50 <SEP> VP <SEP> 60 <SEP> VP <SEP> 70
<tb> <SEP> <SEP> particles <SEP> 1 <SEP> pm <SEP> 53 <SEP>% <SEP> 62 <SEP>% <SEP> 70 <SEP>%
<tb> <SEP> <SEP> particles <SEP> <<SEP> 0.2 <SEP> m <SEP> 7 <SEP>% <SEP> 9 <SEP>% <SEP> 12 <SEP>%
<tb> specific <SEP> area <SEP> 8.0 <SEP> m2 / g <SEP> 9.1 <SEP> m2 / g <SEP> 10.2 <SEP> m2 / g
<tb> Results
<tb> chandelier <SEP> 46 <SEP>% <SEP> 50 <SEP>% <SEP> 48 <SEP>%
<tb> chandelier <SEP> of the <SEP> parts <SEP> printed <SEP> 72 <SEP>% <SEP> 74 <SEP>% <SEP> 72 <SEP>%
<tb> opacity <SEP> 90, <SEP> 8 <SEP>% <SEP> 92, <SEP> 2 <SEP>% <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP>%
<tb> piercing <SEP> + <SEP> transparency <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 10, <SEP> 6 <SEP> Il, <SEP> 9
<tb> practical <SEP> tests <SEP> rotogravure <SEP>
<tb> (appreciation rating <SEP>)
<SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3
<tb>
EMI8.2
The product VP 60 with a particle content of less than 1 μm equal to 62% gives the best results, as regards the gloss of the paper, the gloss of the print, the opacity and the transparency + transparency and, in this which concerns the quality of printing in tests carried out under practical conditions. Then follow the products VP 70 and VP 50 whose content of particles smaller than 1 μm is respectively equal to 70% and 53%. The optimal content of particles smaller than 1 varies according to the invention from 50 to 70% and is preferably equal to 60%.
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EMI9.1
EXAMPLE 2 Two products having the same content of particles smaller than 1 but greater and lesser content of particles smaller than 0.2 μm and having greater and greater respectively are prepared in the manner described for Example 1. a smaller specific surface area to illustrate the difference between the results obtained on the one hand with a product according to the invention and on the other hand with a calcium carbonate incapable of solving the problem solved by the invention.
These products are tested in an induction composition for the coating of paper intended for rotogravure printing.
Composition of the coating mixture (pp? Parts by weight) binder (acrylate-based copolymer) 3, 5 pp (dry abs) dispersing agent (sodium polycarboxylate) 0, 6 pp (dry abs) calcium stearate 0 0.8 pp polyethylene imine 12 pp anionic acrylate (thickener) 0.3 pp coating pigment 100.0 pp The solids content has been set to 65% Coating conditions for raw paper to be coated 37 wood paper content top coating : 8 sieve side: 9 Combi-Blade-Coater coating system; coating speed: 1000 m / min drying Air Faiths satin-finish supercanander passage speed 200 rn / min linear pressure 250 kg / cm; roller temperature: 70oC.
The measurements made under the same conditions as those specified for example 1 give the results
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
following.
EMI10.2
<tb>
<tb> pmCharacteristics <SEP> VP <SEP> 5 <SEP> VP <SEP> 14
<tb> <SEP> <SEP> particles <SEP> l} <SEP> lm <SEP> 59 <SEP>% <SEP> 60 <SEP>%
<tb> <SEP> <SEP> particles <0.2 <SEP> m <SEP> 5% <SEP> 14 <SEP>%
<tb> specific <SEP> area <SEP> 8.9 <SEP> m2 / g <SEP> 12.1 <SEP> m2 / g
<tb>
Results
EMI10.3
<tb>
<tb> chandelier <SEP> 55 <SEP>% <SEP> 47 <SEP>%
<tb> chandelier <SEP> of the <SEP> parts <SEP> printed <SEP> 82 <SEP>% <SEP> 72 <SEP>%
<tb>.
<SEP> opacity <SEP> 91, <SEP> 4 <SEP>% <SEP> 90, <SEP> 8 <SEP>%
<tb> piercing <SEP> + <SEP> transparency <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 12, <SEP> 6
<tb> <SEP> tests <SEP> by <SEP> rotogravure <SEP> carried out <SEP> in the <SEP> laboratory
<tb> (appreciation rating <SEP>) <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
EMI10.4
While the product VP 5 gives good results, those obtained with the product VP 14 are insufficient, which is all the more surprising since VP 5 is a coarser calcium carbonate than VP 14.
EXAMPLE 3 A product conforming to an embodiment of the invention is prepared in the manner described for Example 1 with regard to its contents of particles smaller than 1 μm and smaller than 0.2 μm and its preferred specific surface area. .
This product is tested in comparison with a usual kaolin used in the coating layer of a paper intended for rotogravure printing, therefore a product in accordance with the current state of the art.
EMI10.5
<tb>
<tb>
Composition <SEP> of <SEP> coating mixture <SEP> <SEP> VP <SEP> 60/6 <SEP> kaolin
<tb> binder <SEP> (copolymer <SEP> to <SEP> acrylate base <SEP>) <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> pp <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> pp
<tb> (abs. <SEP> sec) <SEP> (abs. <SEP> sec)
<tb> <SEP> agent of <SEP> dispersion <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp
<tb> (abs. <SEP> sec) <SEP> (abs.
<SEP> sec)
<tb> <SEP> stearate <SEP> calcium <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> pp
<tb>
<Desc / Clms Page number 11>
EMI11.1
<tb>
<tb> polyethyleneimine <SEP> cationic <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> pp
<tb> anionic acrylate <SEP> <SEP> (thickener) <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> pp
<tb> pigment <SEP> of <SEP> coating <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> pp <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> pp
<tb> Total <SEP> <SEP> content <SEP> in <SEP> solid <SEP> materials
<tb> has <SEP> been <SEP> set <SEP> to <SEP> 65 <SEP>% <SEP> 56 <SEP>%
<tb>
Coating conditions
EMI11.2
raw paper to be coated 36 g / m2, wood paper coating rate upper side. : 8 sieve side: g / m2 Combi-B1ade-coater coating system
9 coating speed:
1000 m / min drying Air Faiths 2500C
EMI11.3
superca1 satin finish passage speed: 200 m / min linear pressure: 250 kg / cm roller temperature:; 70 C
Results of the measurements carried out under the conditions specified for example 1
EMI11.4
<tb>
<tb> characteristics <SEP> VP <SEP> 60/6 <SEP> kaolin
<tb> <SEP> <SEP> particles <<SEP> 1 <SEP> m <SEP> 60 <SEP>% <SEP> 49 <SEP>%
<tb> <SEP> <SEP> particle content <0.2 <SEP> m <SEP> 6 <SEP>% <SEP> 17 <SEP>%
<tb> specific <SEP> area <SEP> 7.8 <SEP> m2 / g <SEP> 13.0 <SEP> m2 / g
<tb> Results <SEP> of <SEP> tests
<tb> chandelier <SEP> 63 <SEP>% <SEP> 64 <SEP>%
<tb> chandelier <SEP> of the <SEP> parts <SEP> printed <SEP> 85 <SEP>% <SEP> 85 <SEP>%
<tb> opacity <SEP> 92,
<SEP> 6 <SEP>% <SEP> 90 <SEP>%
<tb> piercing <SEP> + <SEP> transparency <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 13, <SEP> 5
<tb> <SEP> printing tests <SEP> by <SEP> rotogravure
<tb> performed <SEP> at <SEP> laboratory <SEP> (call number
<tb> of appreciation) <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>
<Desc / Clms Page number 12>
EMI12.1
printing tests carried out under practical conditions (rating) 1 1 The calcium carbonate according to the invention VP 60/6, used in the present example and having a content of particles smaller than 1 equal to 60 %, a content of particles smaller than 0.2 μm equal to 6% and a specific surface area of 7.8 gives for the luster of the paper and the luster of the printed parts the same humresults as the comparison kaolin,
but better results for opacity as well as for transparency and transparency and for printing tests carried out in the laboratory. The rating for the tests
EMI12.2
printing carried out under the conditions of practice is the same for both These results show that a calcium carbonate products. corresponding to the product vP 60/6 is suitable as is for use in a coating composition intended for coating of a printing paper for rotogravure of equal quality and in part superior to that of the usual papers coated with a layer based on kaolin.
It is also seen by examining the composition of the coating mixtures of Example 3 that with the carbonate of
EMI12.3
calcium you can use about 20% less binder to get results that are equal and partly better. This net reduction in binder consumption obviously presents an appreciable economic advantage for the paper manufacturer.
On the other hand, the excellent rheological behavior of calcium carbonate allows, unlike kaolin, the preparation of coating compositions with a higher total solid content (High Solids Coating),
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which results in a significant reduction in the energy consumption for drying the coating layer, which also represents a saving for the paper manufacturer.