DK167939B1

DK167939B1 - Fremgangsmaade til forbedring af trykfarvers, lakkers og belaegningsmassers holdout paa ark- eller baneformede materialer af fibre og til forbedring af fibrenes afsvaertning samt ark- eller baneformede materialer, opnaaet ved fremgangsmaaden

Info

Publication number: DK167939B1
Application number: DK082986A
Authority: DK
Inventors: Guido Dessauer
Original assignee: Univ Graz Tech Inst Papier
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1994-01-03
Also published as: GR860225B; EP0192252B1; FI84382C; JPS6440695A; DE3506278A1; ATE41684T1; BR8600732A; ES8708153A1; YU26586A; NO860662L; CA1273759A; JPH0718119B2; ZA861316B; FI860769L; NO171121C; FI84382B; FI860769A0; ES552236A0; DE3662539D1; DK82986A

Description

DK 167939 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forbedring af trykfarvers, lakkers og belægningsmassers holdout på ark- eller baneformede materialer af fibre, især på papir samt til forbedring af fibrenes afsværtning. Opfindelsen angår tillige ark- eller 5 baneformede materialer, opnået ved fremgangsmåden.

Det er f.eks. fra EP-patentskrift nr. 0.017.793 kendt at forbedre papirs trykbarhed på den måde, at hydratiserbare, filmdannende, kolloide lerarter, f.eks. bentonit, attapulgit eller 10 sepiolith, indarbejdes i papirmassen. Til disse kolloide ler-arter kan der også føjes makromolekyler af polyglykol med en molekylvægt fra 5000 til 100.000. Den af disse foranstaltninger betingede forbedring af satinerbarheden og trykbarheden består i en forbedret "farvestand", dvs. trykfarven vandrer for 15 en kort tid (mellem dens påførelse på papiret og tørringen heraf) ikke så hurtigt væk, men derimod foreligger de samme farvekonturer, sådan som de blev anbragt på papiret, også på det færdigtrykte og tørrede papir. Ved en dårlig "farvestand" vandrer trykfarven derimod ind i papiret og diffunderer, dvs. 20 den udbredes i papiret, hvilket fører til et uensaret og uskarpt og for det meste mat trykbillede. Den væsentlige grund til den forbedrede farvestand synes at være, at de hydratiser-bare, filmdannende, kolloide lerarter indeholder en væsentlig andel bundet vand. Dette vand kan ved de tørretemperaturer, 25 som sædvanligvis anvendes i en papirmaskine, ikke undslippe og bevirker, da det ikke er blandbart med dybtrykfarvernes opløsningsmiddel, i et vist omfang en afstødning af trykfarven.

Ved anvendelse af en blanding af kolloide lerarter og polygly- koler går man ud fra, at polyglykolerne, ligesom vandet, ind-30 lejrer sig mellem de kolloide lerarter, altså ikke danner nogen reaktionsprodukter, og på grund af deres voksagtige beskaffenhed efter tørringen forbedrer satinerbarheden. En reaktion med det organiske opløsningsmiddel, hvori trykfarven er-opløst eller dispergeret, indtræder ikke.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en forbedring af holdout for organiske opløsningsmiddelsystemer , såsom trykfarver, lakker og belægningsmasser, på anden måde. Problemet med holdout er særligt udpræget ved dybtryks- DK 167939 B1 2 fremgangsmåder, da dybtryksfarver i sammenligning med andre trykfarver (til højtryk eller til offsettryk) skal have en væsentlig ringere viskositet. Opfindelsen er altså i første række anvendelig på dybtryks området, hvorfor de efterfølgende 5 udførelsesformer overvejende angår dette område. Desuden drejer det sig for de bane- eller arkformede materialer af fibre, der skal trykkes ifølge opfindelsen, i første række om materialer af papir, skønt også vliesstoffer eller tekstiler (f.eks. silke-, bomulds- og linnedstoffer) kan trykkes under 10 anvendelse af den foreliggende opfindelse.

Dybtryk hører til de mest udbredte trykarter ved massetryksager af alle slags. Der anvendes i det væsentlige to papirarter, nemlig 15 1. det satinerede, for det meste træholdige dybtrykspapir med højt fyldstofindhold med fladevægte (tysk: Flåchengewichten) mellem 40 og ca. 80 g/m2 og 2. det bestrøgne, træholdige eller træfrie højsatinerede dyb- 20 trykspapir med fladevægte mellem 45 og ca. 135 g/m2.

Af økonomiske såvel som af postale grunde har der i årevis været tendens til at formindske den slags papirs fladevægte.

25

Dette ønske har sat grænser, især ved bestrøget dybtrykspapir, men også ved naturdybtrykspapir.

For at have en god dybtryksfarvestand på papiroverfladen, må bestrygningen hos de bestrøgne sorter have en mindstetykkelse 30 svarende til ca. 6,5 til 7 g/m2 per side. Ved dobbeltsidigt bestrøget dybtrykspapir fremkommer der herved ved en samlet vægt på 50 g/m2 et bestrygningsråpapir med ca. 36 g/m2. Dette er ud fra dagens synspunkt en undergrænse, da det kun er bestrygningsråpapirets fibre, der bidrager til trykpapirets fy-^ siske styrkeværdier.

På den anden side har de ubestrøgne naturdybtrykspapirer ikke den samme værdi som de bestrøgne dybtrykspapirer, hverken med hensyn til de opnåelige tryksagers hvidhed eller deres glans.

DK 167939 B1 3

Især forbruget af dybtryksfarve ligger i størrelsesordenen fra ca. toenhalv til tre gange forbruget ved de bestrøgne papirer, fordi naturdybtrykspapirernes porøsitet og dermed sugeevne er væsentligt større. Som følge heraf er også trykkets gennemskin 5 på bagsiden (den såkaldte trykopacitet) ved disse papirer ved yderligere sænkning af fladevægten et særligt problem.

Ved den i det oven for nævnte EP—patentskrift nr. 0 017 793 beskrevne anvendelse af hydratiserbare, filmdannende, kolloide lerarter lykkedes det ganske vist i en vis grad at lukke overfladen af de ubestrøgne naturdybtrykspapirer noget og at forbedre trykbarheden. De således behandlede dybtrykspapirer er imidlertid endnu ikke også blot tilnærmelsesvis sammenlignelige med de bestrøgne dybtrykspapirer i farveoptagelsen. En „ _ anvendelse af de i EP—patentskrift nr. 0 017.793 hydratise- 1 o rede, filmdannende lerarter i bestrygningsrecepter eller som overfladebelægnig er imidlertid umulig af rheologiske grunde.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at behandle overfladen af ark- eller baneformede materialer af fibre, især af 20 papir, således, at den i et organisk opløsningsmiddel disper-geret eller opløst belægningsmasse eller trykfarve, henholdsvis lakken, især en lavviskos dybtryksfarve, vandrer så lidt som muligt ind i papiret.

25 Jo mindre denne trænger ind, desto ringere er forbruget, og desto smukkere er den behandlede flades glans (trykglans).

Opfindelsen angår således i første række en fremgangsmåde til forbedring af holdout hos trykfarver, lakker og belægnings-30 masser, der indeholder organiske opløsningsmidler, på arkeller baneformede materialer af fibre, især på papir samt til forbedring fibrenes af sværtning eller deinking. ved at indføre vanduopløselige stoffer i fibermassen eller i fibermaterialets overflade.

35

Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at man indfører et organo-philt kompleks af (a) et vanduopløseligt, hydratiseret kationbytningsbart, filmdannende, smektitisk lagsilikat med en ionbytnings- DK 167939 B1 4 evne på mindst 50 meq/100 g og (b) en dertil bundet organisk rest, der er afledt af en oniumforbindelse 5 i fibermassen eller i fibermaterialets overflade, hvorved det organophile kompleks danner et spærrelag ved omsætning med det organiske opløsningsmiddel.

Den organiske rest, der som regel har en molekylvægt på mindre 10 end 1000, er bundet til det uorganiske lagsilikat med en ion-.binding. Det uorganiske lagsilikats evne til i vandig fase at danne en gel er åbenbart vigtig for at også det organophile kompleks reagerer med det organiske opløsningsmiddel og kvælder op under geldannelse. Da den organiske rest skal være 15 bundet til det uorganiske lagsilikat over en ionbinding, har det uorganiske lagsilikat hensigtsmæssigt en høj ionbytningsevne .

Det antages, at det organophile kompleks giver en mere eller 2Q mindre stærk kvældningsreaktion med det organiske opløsningsmiddel. Denne kvældningsreaktion er overraskende så stærk og også så hurtig, at de kapillære kræfter i det fiberholdige „ark- eller baneformede materiale eller i en bestrygning, især i et naturpapirblad, ikke bliver virksomme. At der muligvis 2Q også finder .en adsorption sted af farverne eller deres bindemiddel til partiklerne af det organophile kompleks skulle være af underordnet betydning, da den behandlede overflades hold-out-opførsel er praktisk talt nøjagtig lige så stor for det •rene opløsningsmiddel som for opløsningen eller dispersionen 30 af trykfarven, lakken eller belægningsmassen.

Til fremstillingen af det organophile kompleks anvendes f.eks.

et fuldstændigt hydratiseret, kationbytningsbart, kolloidt, filmdannende, smektitisk lagsilikat med en ionbytningsevne fra 50 til 130, fortrinsvis fra 70 til 100 meq/100g. Til opnåelse af det organophile kompleks udbyttes fortrinsvis mindst 50¾ af de udbyttelige kationer med organiske rester. Såfremt det organophile kompleks skal videreforarbejdes i organisk fase, fo- 35 DK 167939 B1 5 retrækkes en udbytning af kationerne i nærheden af 100¾. Såfremt det organophile kompleks dispergeres i en vandig fase, så andrager udbytningsgraden fortrinsvis ca. 20 til 60¾.

_ Som smektitisk lagsilikat anvendes til fremstilling af det or- 5 ganophile kompleks fortrinsvis montmori 11onit, hectorit, sa-ponit, sauconit, beidellit og/eller nontronit.

Til praktiske formål anvendes som smektitisk lagsilikat sædvanligvis bentonit, der står til rådighed som mineralsk stof med forskellige udbyttelige kationer (Na, Ca, Mg), og hvis hovedbestanddel er montmorillonit.

Det er fra litteraturstedet "Das Papier", 35. årgang, hæfte 9, siderne 407 og 416 (1981) kendt at behandle kaolin med katio-15 niske polymerer for at forøge fyldstofindholdet ved samme styrke af papiret. Kaolin har imidlertid til den foreliggende opfindelses formål en for ringe ionbytningsevne. Desuden er kaolin i vandig fase ikke filmdannende og kan ikke hydratiser-es til en gel.

20

For de organophile kompleksers vedkommende drejer det sig fortrinsvis om reaktionsprodukter af det uorganiske lagsilikat med en organisk ammoniumforbindelse, fortrinsvis en kvaternsr ammoniumforbindelse. I stedet for den kvaternære ammoniumfor- __ bindelse kan der til omsætningen med det uorganiske lagsilikat ao også anvendes andre organiske forbindelser med en kvaternær oniumion, f.eks. kvaternære phosphoniumforbindelser. Yderligere anvendelige organophile komplekser er også de delvis omsatte komplekser af de uorganiske lagsilikater med kvaternære 30 oniumforbindelser.

Mens det organophile kompleks har tendens til flokkulering ved fuld udnyttelse af de reaktionsdygtige valenser, kan organo-•phile komplekser med delvis omsatte uorganiske lagsilikater, især i vandige dispersioner, ofte stadig være kolloide opløs- ninger. Naturligvis reagerer kun den omsatte andel med de organiske opløsningsmidler for trykfarven, lakken eller belægningsmassen .

35 DK 167939 B1 6

Da imidlertid finfordelingen i et papirblad eller i dets overflade er af betydning for fremgangsmåden ifølge opfindelsen for også i mikroområdet at ophæve de kapillære sugekræfter, ligger en foretrukket anvendelse ved alle vandige systemer i 5 den delvise omsætning, hvilket fører til en højere indførelse eller påføring.

Man kan sandsynligvis gå ud fra, at det egnede organophile kompleks efter tørringen bliver en integreret bestanddel af 0 dybtryksfarven,henholdsvis af belægningsmasen eller af lakken. Dette er af betydning for den såkaldte deinking eller afsvært-ning, da det organophile kompleks herved sammen med farven, lakken eller belægningsmassen skiller sig fra fibrene.

Trykfarvernes, især dybtryksfarvers befugtningsevne påvirkes 15 særligt gunstigt af den oleophile karakter af de udad rettede organiske rester af det organophile kompleks.

Som organiske opløsningsmidler egner sig ifølge opfindelsen alle de til opløsning eller dispergering af trykfarver, lak-20 ker, belægningsmasser eller klæbemasser anvendte opløsningsmidler. Der anvendes fortrinsvis ved dybtryksfarver et organisk opløsningsmiddel fra gruppen toluen, xylen eller benzin, eventuelt i blanding med højere kogende komponenter. Den slags komponenter er sædvanlige inden for trykketekikken og tjener 25 til påvirkning af afdampingsopførselen ved tørring af trykfarverne. Ved lakagtige belægningsmasser anvendes de sædvanlige lakopløsningsmidler såsom estere, acetone, alkoholer osv.

Opfindelsen kan også anvendes til forbedring af holdout hos 30 kontaktklæbemiddelbelægningsmasser. Disse belægningsmasser indeholder klæbrige harpikser, såsom polyacrylater og polyisobu-tylen, der delvis er blandet med blødgørende midler. Foretrukne opløsningsmidler til den slags belægningsmasser er opløsningsmidler på hydrocarbonbasis, såsom benzin.

35

Da de organophile komplekser kvælder i organiske opløsningsmidler og/eller foreligger i kolloide dispersioner, kan man sædvanligvis kun opnå begrænsede faststof indhold på indtil 10 tw. _ —-----' DK 167939 B1 7 vægtas. Det reaktive, organophile kompleks foreligger fortrinsvis i form af en 1,5 til 10¾ dispersion. Dispersionerne af det reaktive, organophile kompleks i organiske opløsningsmidler er stærkt thixotrope, hvilket er gunstigt for påføringen, f.eks. i 5 et dybtryksværk med en rastervalse.

Det organophile kompleks kan enten indføres i fibermassen eller i fibermaterialets overflade.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan, især til fremstilling af satineret papir, anvendes på en sådan måde, at det reaktive, organophile kompleks indføres i vandig dispersion i den suspenderede fibermasse før fremstillingen af det ark- eller baneformede materiale og med eller uden fyldstofferne.

15 En variant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man fremstiller det organophile kompleks før fremstillingen af det ark- eller baneformede materiale in situ i fibermassen ved omsætning af det uorganiske lagsilikat med den organiske forbindelse. Også ved denne omsætning, f.eks. med en 20 kvaternær ammoniumforbindelse, kan der i stedet for fibermassen (pulpen) også anvendes fyldstofsuspensionen, eller fibrene og fyldstoffet foreligger allerede som samlet stof.

Fordelen ved fremstillingen in situ, f.eks. i papirfabrikken, 25 ligger især i, at papirmaskinen også for det organophile kompleks virker som tørreapparat, hvorved der altså spares energi.

Når begge de oven for angivne fremgangsmådevarianter gennemføres i papirfabrikken, kan de sædvanlige fyldstoffer delvis 30 erstattes af det organophile kompleks. Der kan også anvendes de sædvanlige retentionsmidler og yderligere tilsætninger, såsom farver.

En fremgangsmådevariant, der især er egnet til fremstilling af 35 bestrøgne, højt satinerede papirer, er ejendommelig ved, at man indfører det reaktive, organophile kompleks, eventuelt sammen med et bindemiddel, et tensid og/eller et inaktivt bestrygningspigment, i vandig suspension i eller på overfladen DK 167939 Bl 8 af det ark- eller baneformede materiale. Som inaktive bestryge ningspigmenter kan der f.eks. anvendes de sædvanlige hvidpig^ menter, der forbedrer opaciteten.

Når der ikke forventes noget bidrag til et papirblads opacitet fra en bestrygning eller et overfladepræparat, men når trykopaciteten har særlig interesse og dermed trykfarvef0t^ bruget og trykkets glans, så kan man efter en variant af denpe fremgangsmåde fremstille det organophile kompleks in situ ^ det ark- eller baneformede materiales overflade ved, at man indfører det uorganiske lagsilikat i form af en vandig, koli0_ id dispersion, der eventuelt indeholder bindemiddel, tensideiw og/eller bestrygningspigmenter, i overfladen og derpå omsætte^ det med den organiske forbindelse. Dette er f.eks. muligt j . _ alle de bestrygningsmaskiner, der har to bestrygningsindret 15 ^ ^ ninger pr. side, hvilket i dag er sædvanligt. Særligt egnede er også maskiner med to limpresser. Derved påføres f.eks. ^ den første limpresse en filmdannende, hydratiseret, stærkt kvældbar bentonit. Et særligt bindemiddel er ikke nødvendigt 20 I den anden limpresse påføres derpå den fortyndede opløsning af en kvaternær ammoniumforbindelse.

En yderligere mulighed, der kun kræver en limpresse eller ejl lignende påføringsanordning, består i, at man indfører det uorganiske lagsilikat i form af en vandig, kolloid dispersion 25 ’ der eventuelt indeholder bindemiddel, tensider og/eller pig_ menter, i fibermassen og derpå kun omsætter den i overfladen med den organiske forbindelse for at opnå det organophile kompleks. I dette tilfælde tilsættes fortrinsvis 3 til 5 vægt% af det hydratiserede, uorganiske, filmdannende lagsilikat, bere^ 30 net på det samlede materiale i papirmassen.

I stedet for at fremstille det organophile kompleks in situ i overfladen kan man også fremstille det ved omsætning af det uorganiske lagsilikat med den organiske forbindelse i nærvæ-35 relse af bindemidler, tensider og/eller bestrygningspigmenter og anbringe omsætningsproduktet som bestrygningsmasse i eller på fibermaterialets overflade.

DK 167939 B1 9

Alle disse fremgangsmådevarianter til fremstilling af bestrøgne papirer gennemføres i papirfabrikken.

En yderligere fremgangsmådevariant er ejendommelig ved, at man ^ anbringer det reaktive, organophile kompleks, eventuelt sammen med et bindemiddel og/eller et inaktivt bestrygningspigment, f.eks. et opacitetsforøgende pigment, i et organisk opløsningsmiddel som forpræparat ved hjælp af en opløsningsmiddelbestrygningsmaskine eller en trykmaskine i eller på det ark-jq eller baneformede materiales overflade, hvorefter man efter en mellemtørring påfører trykfarven eller -farverne, lakken eller belægningsmassen.

Påføringen af det reaktive, organophile kompleks ifølge opfindelsen fra den organiske opløsning eller dispersion kan grund- 15 liggende foregå i en såkaldt Solvent-Coater ved høje hastigheder og i moderne papirmaskiners bredder (ca. 7 til 8 meter).

Fordelen ved sådanne opløsningsmiddelbestrygningsmaskiner ligger bl.a. i, at der med hensyn til bestrygningspåføringen 20 samt tilblandingen af eventuelle opacifierende pigmenter eksisterer enhver frihedsgrad.

Da der i trykkemaskiner med valsedybtryk i mange tilfælde ikke løber nogen farve i det første trykværk, men hvor papiret kun 25 "forstrækkes", og da der desuden i mange stortrykkerier er anbragt 4, 5 eller 6 trykværker pr. side, der ikke i alle til fælde finder anvendelse, f.eks. ved reklametryksager,kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen med fordel også gennemføres i et trykkeri.

30

Et trykværk, f.eks. et enkelt rasterdybtrykværk kan også ved den oven for beskrevne fremgangsmådevariant anvendes til at fremstille et usynligt fortryk af det organophile kompleks, der mellemtørres som sædvanligt før det egentlige dybtryk begynder.

Omkostningerne for dybtrykkeriet ligger inden for beskedne grænser, når opløsningsmidlet, som sædvanligt, genvindes 92 til 96¾. Da ifølge opfindelsen det organiske dispergeringsmid- 35 DK 167939 B1 10 del for det organophile kompleks er det samme som for opløsningsmidlet for de efterfølgende trykfarver giver den fælles tilbagevinding ingen problemer. Forstrækningsværket, altså det første trykværk, der finder anvendelse her, kan bibeholde sin 5 funktion som sådant, da fortrykket med det reaktive, organophile kompleks kan trykkes i hele fladen og uden "Passerhal-tung", dvs. skarp afgrænsning af de enkelte billeddele eller farver ved trykningen.

10 Ved denne fremgangsmådevariant er det også muligt kun at indføre det organophile kompleks partielt i det ark- eller baneformede materiales overflade. På disse steder fremtræder trykfarven med glans, mens den på de andre steder, der ikke indeholder noget organophilt kompleks i overfladen, vandrer væk og 15 derfor fremtræder mat.

Sædvanligvis kan man som dispergeringsmiddel for det reaktive, organophile kompleks og trykfarven eller trykfarverne, henholdsvis lakken eller belægningsmassen, anvende samme eller 20 samme slags organiske opløsningsmidler.

Til gennemførelse af de oven for beskrevne fremgangsmådevarianter anvendes en masse, hvilken masse påføres på overfladen af fibermaterialet. Denne masse foreligger i form af en dis-25 persion af et reaktivt, organophilt kompleks i et vandigt eller organisk medium.

Det reaktive, organophile kompleks foreligger fortrinsvis i form af en 1,5 til 10¾ dispersion, især i et organisk opløsningsmiddel, såsom toluen eller xylen. I et vandigt medium fo-30 religger det reaktive, organophile kompleks fortrinsvis i form af en 2 til 20¾ dispersion.

Opfindelsen angår yderligere ark- eller baneformede materialer af fibre, især papir, der er ejendommelige ved, at de i over-35 fladen og/eller i fibermassen indeholder et reagerende, organophilt kompleks, der kan opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Når det organophile kompleks befinder sig i overfladen af det ark- eller baneformede materiale ifølge opfindelsen, så fore- DK 167939 B1 11 ligger det fortrinsvis findelt i en mængde fra 0,1 til 3, fortrinsvis fra 0,2 til 0,8 g/m2 perside. Når det befinder sig i fibermassen, så foreligger det fortrinsvis i en mængde fra ca.

1,5 til 12 vægt%.

5

Opfindelsen kan desuden f.eks. anvendes til fremstilling af zinkoxidpapirer. Ved disse papirer påstryges en toluenlak, der er fyldt med fotohalvledende zinkoxid og ikke-ledende bindemidler, på overfladen af et ledende råpapir. Råpapirets led-10 ningsevne vindes ved, at en ledende polymer (conductive polymer) sættes til limpressepræparatet af stivelsesethere eller -estere eller af polyvinylalkohol. Toluenlakken opfører sig analogt med en trykfarve. På grund af spærrevirkningen af det reaktive, organophile kompleks i fibermassen, henholdsvis i „ _ overfladen af fibermaterialet,hindres den med zinkoxid fyldte 15 toluenlak i at trænge ind i fibermassen.

Hidtil var det kun under store omkostninger, delvis dobbelt limpressebelægning og delvis forbestrygning med den ledende polymer og det kolloide bindemiddel muligt at opnå en holdout 20 for toluen, der er hulfri. Ved tilsætning af det reaktive, organophile lagsilikat i limpressepræparatet og/eller i forbestrygningen er det muligt at opnå en punktfri toluentæthed for den efterfølgende belægning.

25 På alle de steder, hvor det ledende råpapir har et fejlsted, dvs. opsuger toluen, indtræder der i overfladen af zinkoxidpa-piret et fejlsted i billedgengivelsen. Ved hjælp af medanvendelsen ifølge opfindelsen af de reaktive, organophile lagsilikater kan disse fejlsteder udelukkes.

30

Den foreliggende opfindelse kan også anvendes til at forhindre indtrængningen af lakker såsom nitrolak, zaponlak, plastlak, spirituslak osv. i fibermateriale. F.eks. overlakeres etiket- papir efter trykket med en såkaldt etiketbeskyttelseslak, så- ledes at etiketterne forbliver gnidningsfaste på flaskerne og 3 5 ikke forringes gennem optagelse af fugtighed.

For at et etiketpapir kan lakeres, må der for det meste være bestrøget på den ene side. Såkaldte naturetiketpapirer lader DK 167939 B1 12 sig ikke lakere, da lakken ikke forbliver på overfladen, men trænger ind i fibermaterialet. Ved hjælp af det reaktive spærrelag ifølge opfindelsen af det organophile kompleks undgås indtrængningen af etiketlakken i fibermaterialet.

5

Det skal desuden bemærkes, at ved forbelægningen med de spontant reagerende, organophile komplekser kan en papiroverflade eller et andet fladeformet fibermateriale gøres trykbare, især lakerbare og kan belægges med en organisk opløsning, hvilket 10 hidtil praktisk taget ikke var muligt med disse materialer.

Hertil hører ud over vliesstofferne de enkle træholdige og træfrie naturpapirer og også de, der ikke eller næsten ikke indeholder fyldstof, og som ikke blev satineret.

Under dette aspekt er opfindelsen især vigtig for karton, 15 hvor, hvad enten den bestryges eller ikke, hver satinering og hver glitning i et glitningsværk fører til et uønsket volumentab og dermed stivhedstab.

Opfindelsen egner sig desuden til fremstilling af klæbeeti-20 ketter.

Kontaktklæbebelægninger foregår i de fleste tilfælde ud fra en organisk opløsning af klæbestoffer. Derved spiller klæbebelægningsmassernes vandringsopførsel i papiret en stor rolle. De 25 skal nemlig vandre så lidt som muligt ind i papiret. Hidtil har man i sådanne tilfælde forsøgt med dyre 1impressepræparater , som f.eks. kasein eller polyvinylalkohol, at forbedre holdout. Også her fører en belægning med det reaktive, organophile kompleks ikke blot til en formindskelse af kontaktklæbe-2Q middelpåføringen, men det muliggør også anvendelsen af hidtil dårligt egnede eller uegnede ark- eller baneformede materialer, såsom vliesstoffer eller tekstiler. Disse· materialer kan ifølge opfindelsen også gøres trykbare.

Når der i de organophile komplekser er indeholdt kvaternære 35 ammoniumforbindelser så påvirker disse de elektriske egenskaber af det ark- eller baneformede materiale ifølge opfindelsen, f.eks. overflade- eller gennemgangsmodstanden. Disse værdier DK 167939 B1 13 spiller en rolle for trykbarheden. Ved hjælp af modificeringen ifølge opfindelsen reduceres overflade- og gennemgangsmodstandene og dermed udelukkes forstyrrelser, der er betinget af elektrostatiske opladninger.

5

Opfindelsen er belyst ved hjælp af de efterfølgende eksempler på ikke-begrænsende måde.

Eksempel 1 10 En halvbleget nålesulfatce1lulose optrævles i en pulper ved en stofkoncentration på 5¾ og ved en pH-værdi fra 7 til 7,8 og bringes derpå til et maleapparat (refiner) til en formalings-grad på 26° SR (Schopper-Riegler).

I en stofblandingscentral blandes denne cellulose i forholdet 15 25:75 med splitfri træslib med en formalingsgrad på 78°SR. En separat fremstillet 40¾ kaolin-opslæmning med en pH-værdi fra 7 til 7,8 tilblandes fiberblandingen i forholdet 70 dele fibre til 30 dele kaolin ( beregnet som lufttørt). Dette samlede stof tilblandes en opslæmning med 3,5¾ faststof af et i for-

b U

vejen kvældet natriumbentonit med en ionbytningsevne på 90 meq/100 g, indtil der er indført 4 væg^ bentonit, beregnet på fibre og fyldstof. Det hele blandes godt i ca. 10 min. Derpå tilblandes en 4¾ _ vandig opløsning af dimethylbenzylal-K kyl (Ci 0-C22)~ammoniumc*1l°rid i en til den fuldstændige ion-

6 O

bytning ækvimolær mængde.

Efter en blandetid på 15 min. fremstilles på en papirmaskine af dette stof efter fortynding til 0,6¾ papir med en fladevægt på 40 g/m2· qg ved tørringen opnås en restfugtighed på 8,5 3 0 vægt%. Derpå satineres papiret på en superkalander. Det har en

Bekk-glitning på 900 sek. ved en massefylde på 1,10 g/cm3. Det indeholder ca. 5 væg^ reaktivt, organophilt bentonit, beregnet på det totale indførte stof. Det har en toluenholdout (målt efter dråbepåføringsmetoden, men 0,05 ml toluen, som er farvet 35 med kirsebærrødt) pa 65 sek., sammenlignet med 36 sek. for et ellers samme slags papir uden den organophile bentonit. Den organophile bentonit klæber godt til fibrene og fyldstofferne.

DK 167939 B1 14

Den ringe mængde NaCl forstyrrer ikke i spildevandet.

Eksempel 2

En i handelen værende organophil bentonit, der er belagt med kvaternære ammoniumioner (Tixogel VZ(§) fra Fa. Sud-Chemie AG) underkastes forskydning i 15 min. i et hurtigblandeapparat med høje forskydningskræfter som dispersion med et faststofindhold på 20 væg^ i nærværelse af et ikke-ionisk tensid af nonylphe-nolethoxylattypen. Denne dispersion tilblandes fibre, der er fremstillet ligesom i eksempel l,og derpå tilsættes kaolinopslæmningen i en mængde som, beregnet på det samlede materiale, er 6 vægt% af den reaktive, organophile lerart. Det på konventionel måde efter fortynding og indstilling af pH-værdien på 5,8 fremstillede blad med 60 g/m2 har et indhold fra 5,5 til 6 i5 vægt^ af den organophile lerart. Efter satinering med opvarmede stålvalser ved 90eC har det en glitning på 1300 Bekk.-sek. og en toluen-holdout på 50 sek.

Eksempel 3 20

Et træholdigt bestrygningsråpapir med en andel på 55 vægt* halvbleget nålesulfatcellulose og en andel på 45 vægt* træslib og en fladevægt på 38 g/m2 bestryges med en bestrygningsmasse med følgende sammensætning: 25 96 dele bestrygningskaolin 4 dele findispergeret, reaktiv,organophil bentonit i form af en 20 vægt* vandig dispersion ifølge eksempel 2.

30 pisse bestanddele blandes intensivt i et Caddy-blandeapparat. Derpå tiisættes 4,5 dele af en plastdispersion af en copolymer ^ styren og acrylsyre som dybtryksbindemiddel samt desuden I-5 dele af en fuldstændigt forsæbet, middeiviskos polyvinyl-alkohol. pH-værdien indstilles på 8,5. Faststofindholdet af 35 bestrygningsmassen indstilles på 50 vægt%

Efter bestrygningen med 7 g/»2 per side opnis et bestrøset dyb_ trykspaPjr> der efter satinering har en Bekk-glltning på 1500 DK 167939 B1 15 til 1600 sek. og en toluen-holdout på 65 sek. Et sammenligneligt bestrøget dybtrykspapir har en toluen-holdout på 40 sek.

Eksempel 4 5 I overensstemmelse med eksempel 1 fremstilles et træholdigt, satineret naturdybtrykspapir med kaolin som fyldstof og uden bentonit eller kvaternær ammoniumforbindelse i massen. I en bestrygningsmaskine med to bestrygningshoveder pr. side og hver gang mellemtørring påføres i første og tredje bestryg-ningsværk en 5¾ opslæmning af en i handelen værende bentonit, hvis udbyttelige kationer for 40¾ vedkommende består af Na-kationer og for 60¾ vedkommende af Ca-kationer. Påføringen andrager ca. 1,5 g/m2 per side.

15 I bestrygningsværkerne 2 og 4 påføres efter mellemtørring en 4¾ opløsning af den kvaternære ammoniumforbindelse fra eksempel 1 i det der angivne forhold. Denne opløsning reagerer ved ionbytning i overfladen med den anbragte bentonit under dannelse af det reaktive, organophile kompleks. Da såvel den hy-20 dratiserede bentonit er filmdannende og også det reaktive, organophile kompleks danner en om end svagt klæbende film, er medanvendelsen af kolloidt og/eller dispergeret bindemiddel ikke nødvendigt.

Eksempel 5

Et træholdigt papir med højt fyldstofindhold, der blev fremstillet ifølge EP-patentskrift nr. 0 017 793 med en filmdannende, kolloid bentonit, hvis natrium-magnesium-atomforhold androg 60:40, og som,beregnet på papiret,indeholder 2,5 væg^ 30 af den filmdannende bentonit, behandles i slutningen af tørringspartiet af en papirmaskine ved hjælp af en konventionel limpresse med den fortyndede 3¾' s vandige opløsning af den kvaternære ammoniumforbindelse fra eksempel 1. Da fibre og fyldstoffer i dette papir i alle tilfælde bærer et om end 35 tyndt overtræk af filmdannende bentonit, indtræder denne i ionbytningen med den kvaternære ammoniumforbindelse og fører til, at det reaktive, organophile kompleks ifølge opfindelsen foreligger især i overfladen efter fornyet tørring.

DK 167939 B1 16

Det derved dannede natrium- og magnesiumchlorid forstyrrer ikke.

Eksempel 6 5 I mange fabrikker, der beskæftiger sig med forædling af papir, står der såkaldte Solvent-Coater. Det er sådanne bestrygningsmaskiner, der som opløsning- eller dispergeringsmiddel anvender forskellige organiske opløsningsmidler i stedet for vand og for det meste genvinder disse fra afgangsluften.

10

Et træholdigt naturdybtrykspapir med en fladevægt på 40 g/m2 har et fyldstof indhold på 18 vægt*. Dets opacitet og dets trykopacitet er utilfredsstillende.

15 En i handelen værende og med kvaternære ammoniumioner belagt bentonit (Tixogel VP ® fra firma Sud-Chemie AG) dispergeres i form af en dispersion med et faststofindhold på 3,5 vægt* i en opløsningsmiddelblanding af 99 vægtdele toluen og 1 vægtdel ethanol i 10 min. i et hurtigtblandeapparat med stærk 2Q forskydning. Denne dispersion påføres ved hjælp af en Reverse-Roll-Coater på hegge sider af papiret, således at der pr. side opnås et overtræk på 0,5 g/m2 (beregnet lufttørt).

Mens det ikke bestrøgne papir har en toluen-holdout på 5 sek., har det således forbehandlede papir en toluen-holdout på 60 25 sek. Tryk med en sort dybtryksfarve viser næsten ingen gennemskin på bagsiden og en forøget trykglans.

Eksempel 7 g0 I en dybtryksmaskine er der pr. side fire trykværker. Der skal imidlertid kun trykkes et trefarvedybtryk. Sædvanligvis lader man det første trykværk løbe med uden farve for at forbe-stryge papirbanen.

I dette første trykværk fortrykkes ved hjælp af en raster-35 valse med en 70er raster og en graveringsdybde pa 65 pm en farveløs fortryksfarve på hele fladen og uden hensyn til "pas-serholdbarheden" med en 3 vægt* kolloid dispersion i toluen, DK 167939 B1 17 fremstillet analogt med eksempel 6. Dette fortryk påfører efter den sædvanlige tørring et lag på 0,3 g/m2 på det papir, der skal trykkes. Mens væktrængningstiden af en farvet toluen-opløsning for et træholdigt naturpapir med ringe fyldstofind-5 hold andrager ca. 6 sek.,opnås på det "fortrykte" papir ved en belægning på 0,3 g/m2 en værdi på 70 sek. En yderligere forøgelse af laget af det reaktive, organophile kompleks fra toluenopløsningen, f.eks. 0,6 g/m2> giver ingen højere værdi og heller ingen skarpere stand af de farvede toluendråber, da der 10 allerede ved et lag på kun 0,3 g/m2 er indtrådt en fuldstændig forsegling af trykpapiret mod toluen.

Eksempel 8

Da forbedringen af holdout for opløsningsmiddelholdige tryk-15 farver er forbundet med en forøgelse af trykfarvens glans på dens maksimale værdi er der mulighed for i det første trykværk at opnå delvis trykte flader med den 3 væg^'s kolloide dispersion i toluen ifølge eksempel 7. Alle efterfølgende tryk, der rammer ikke forbehandlede fladedele, trænger væk og 20 giver et mat tryk.

Alle dybtryksfarver, der rammer de forbehandlede fladedele, bliver stående på trykoverfladen og udvikler deres maksimalt mulige trykglans. Man kan således f.eks. i en reklametryksag 25 fremstille den artikel, der skal omtales rosende, med høj glans på en mat baggrund.

Det skal endnu en gang betones i eksemplerne 7 og 8, at der ved fortryk med en kolloid dispersion af det reaktive, organo-3q phile kompleks ikke er nødvendigt med et bindemiddel, fordi disse produkters filmdannelsesevne er stor nok til at sikre en tilstrækkelig vedhæftning.

I alle de tilfælde, hvor en eller flere yderligere trykfarver ligeledes trykkes med toluen på fortrykket, må man antage, at 35 dette fortryk bliver en integreret bestanddel af det samlede tryk.

DK 167939 B1 18

Eksempel 9

Et træfrit etiketpapir fremstilles ud fra 60 vægtdele stærkt bleget nålesulfatcellulose med en formalingsgrad på 30°SR og _ 40 vægtdele bleget birkesulfatcellulose med en formalingsgrad

O

. på 45°SR. Til forbedring af opaciteten tilsættes 10 vægtdele kaolin, 5 vægtdele Ti02 og 5 vægtdele aluminiumhydroxid. Papiret køres ud med 2,5 vægtdele harpikslim under tilsætning af en melamin-formaldehydharpiks til forbedring af vådstyrken ved en pH-værdi på 4,6 som glat papir på den ene side og opvarmes i slutningen af tørringspartiet til 136°C for at sikre tværbindingen af melaminformaldehydharpiksen. Dette etiketpapir skal efter trykket overtrækkes med en gnidningsbeskyttelseslak .

15

Etikettrykket gennemføres i dybtryk, hvorved en dispersion af det reaktive organophile kompleks ifølge eksempel 6 i toluen fortrykkes i et første dybtryksværk. Efter det grafiske tryk påføres etiketbeskyttelseslakken som nitrolak. Den trænger ikke ind i det ifølge opfindelsen behandlede naturtrykspapir, 20 selv om dette ikke er bestrøget.

Det anbefales i alle tilfældene i eksemplerne 7, 8 og 9 at anvende det samme organiske opløsningsmiddel, eventuelt også med iblandinger af højtkogende forbindelser, således at det fra et 25 opløsningsmiddelgenvindingsanlæg opnåede kondensat kan genanvendes ensartet.

Eksempel 10

En ikke bestrøget chromerstatningskarton med en fladevaegt på 30 0 300 g/m^ blev trykt med en dispersion ifølge eksempel 6 i dybtryk, hvorved det tørrede lag kun androg 0,2 g/m2 . På den således forbehandlede karton bliver en nitrolak, der ellers blev trængt væk, stående med glans.

35 DK 167939 B1 19

Eksempel 11

Et vliesstof af 80¾ polyesterfibre og 20¾ bleget nålesulfat-cellulose som dispergeringsfibre imprægneres med en plastdispersion af polyacrylsyreester, efter at det var blevet frem-5 stillet i vandig suspension på en silketryksmaskine, der arbejder med stor vinkel (tysk: Steilsiebmaschine).

Dette vliesstof skal forberedes til et tekstilsilketryk. Silketryksfarverne er ligesom dybtryksfarverne lavviskose og in-deholder som opløsningsmiddel toluen.

I en konventionel bestrygningsmasse til organiske opløsningsmidler påstryges en 3,5 vægt^ suspension af det organophile kompleks ifølge eksempel 6, der er tilsat yderligere 5 væg^ 15 af et fint calciumcarbonat og som indeholder en polyvinylace-tattilsætning på 2 vægt^ Det anbefales derved at vælge rakel-bestrygningsfremgangsmåden, således at vliesstoffets store porer lukker sig.

20 Medens en toluenholdig silketryksfarve har en toluenholdout på 10-15 sek. på et ubehandlet vliesstof, forbedres holdout ved bestrygningen til ca. 40 sek. Den opnåelige trykglans forøges og forbruget af silketryksfarve formindskes.

Eksempel 12 25

En suspension af bleget nålesulfatcellulose med en stofkoncentration på 4,5 væg^ og en formalingsgrad på 23°SR tilblandes en udkvældet Na-Mg-bentonitopslæmning med 5 væg^ faststof, indtil der opnås en 10 væg^ andel, beregnet på cellulosen.

30

Derpå tilblandes en bleget birkesulfatce11ulose med ligeledes en stofkoncentration på 4,5 væg^ og med en formalingsgrad på 40eSR og i forholdet 1:2 mellem nålecellulose og birkecellulose. Indholdet af Na-Mg-bentonit andrager nu, beregnet på de samlede fibre, 3,3 vægt^

O O

I en separat opløsningsbeholder fremstilles en 3 vægt%’s opløsning af den kvaternære ammoniumforbindelse ifølge eksempel 1 .

Claims

1. Fremgangsmåde til forbedring af holdout hos trykfarver, lakker og belægningsmasser, indeholdende organiske opløsnings-.midler, på ark- eller baneformede materialer af fibre, især på 15 papir, samt til forbedring af fibrenes afsværtning ved indførelse af vanduopløselige stoffer i fibermassen eller i det ark- eller baneformede materiales overflade, kendetegnet ved, at man indfører et organophilt kompleks af 20 (a) et vanduopløseligt, hydratiseret, kationbytningsbart, filmdannende, smektitisk lagsilikat med en ionbytningsevne på mindst 50 meq/100 g og (b) en dertil bundet organisk rest, der er afledt af en oni-umforbindelse 25 i fibermassen eller i fibermaterialets overflade, hvorved det organophile kompleks danner et spærrelag ved omsætning med det organiske opløsningsmiddel.

'2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 30 man anvender et anionisk lagsilikat med en ionbytningsevne på 50 til 130 meq /100 g. og til opnåelse af det organophile kompleks udbytter mindst 20¾ af de udbyttelige ka'tioner med organiske rester.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man til fremstilling af det organophile kompleks anvender montmorillonit, hectorit, saponit, sauconit, beidellit og/eller nontronit. DK 167939 Bl

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at man omsætter det uorganiske lagsilikat med en organisk ammoniumforbindelse, fortrinsvis en kva- ternær ammoniumforbindelse. 5

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, ken detegnet ved, at man anvender et organisk opløsningsmiddel fra gruppen af lakopløsningsmidler eller fra gruppen af opløsningsmidler til trykfarver. 10

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, ken detegnet ved, at man indfører det reaktive, organo-phile kompleks før fremstillingen af det ark- eller baneformede materiale i vandig dispersion i den suspenderede fiber- 15 masse.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at man fremstiller det reaktive, organo- phile kompleks før fremstillingen af det ark- eller banefor- 20 mede materiale in situ i fibermassen ved omsætning af det uorganiske lagsilikat roed den organiske forbindelse.

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at man bringer det reaktive, organo- oc phile kompleks, eventuelt sammen med et bindemiddel, et ten- åo sid og/eller et inaktivt bestrygningspigment, i vandig dispersion i eller på overfladen af det ark- eller baneformede materiale .

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, k e n -3 0 detegnet ved, at man fremstiller det reaktive, organo-phile kompleks in situ i overfladen af det ark- eller baneformede materiale ved, at man anbringer det uorganiske lagsilikat i form af en vandig, kolloid dispersion, der eventuelt indeholder bindemidler, tensider og/eller bestrygningspigmenter, i 3 5 eller på overfladen og derpå omsætter det med den organiske forbindelse. DK 167939 B1

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, ken detegnet ved, at man fremstiller det organophile kompleks in situ i overfladen af det ark- eller baneformede materiale ved, at man indfører det uorganiske lagsilikat i form af 5 en vandig, kolloid dispersion, der eventuelt indeholder binde-midler, tensider og/eller pigmenter, i fibermassen og derefter omsætter det i overfladen med den organiske forbindelse.

11. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, k e n - 10 detegnet ved, at man fremstiller det reaktive, organo phile kompleks ved omsætning af det uorganiske lagsilikat med den organiske forbindelse i nærværelse af bindemidler, tensider og/eller bestrygningspigmenter og anbringer omsætningsproduktet som bestrygningsmasse i eller på overfladen af fiber- 15 materialet.

12. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 4, ken detegnet ved, at man anbringer det reaktive,· organophile kompleks, eventuelt sammen med et bindemiddel og/eller et inaktivt bestrygningspigment, i et organisk opløsningsmid- 20 del som forpræparat ved hjælp af en opløsningsmiddelbestrygningsmaskine eller en trykmaskine i eller på overfladen af det ark- eller baneformede materiale, hvorpå man efter en mellemtørring påfører trykfarven eller -farverne, lakken eller belægningsmassen. 25

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at man som dispergeringsmiddel for det reaktive, organophile kompleks og trykfarven eller -farverne eller lakken eller belægningsmassen anvender samme eller samme slags organiske op- 30 løsningsmidler.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 12 eller 13, kendetegnet ved, at man kun anbringer det reaktive, organophile kompleks delvis på eller i overfladen af det ark- eller bane- 35 formede materiale. DK 167939 B1

15. Ark- eller baneformet materiale af fibre, især papir, kendetegnet ved, at det i overfladen og/eller i fibermassen indeholder et ifølge et af kravene 1 til 14 opnåeligt reaktivt, organophilt kompleks. 5

16. Ark- eller baneformet materiale ifølge krav 15, kendetegnet ved, at det reaktive, organophile kompleks foreligger i overfladen i en mængde fra 0,1 til 3 g/m2 , fortrinsvis 0,2 til 0,8 g/m2 per side. 10 ^

17. Ark- eller baneformet materiale ifølge krav 15, kendetegnet ved, at det reaktive, organophile kompleks foreligger i fibermassen i en mængde fra 1,5 til 12 vægt%. 15 20 25 30 35