DE4327366C1 - Papier oder Karton mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Papier oder einen Karton mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, die aus einer mineralisches Pigment, Latex, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des angegebenen Papiers oder Kartons sowie seine Verwendung.

Aus der DE-26 19 848 A1 ist eine nicht proteinartige Bindemittelzusammensetzung für die Gießbeschichtung von Papier bekannt, bei der die Bindemittelzusammensetzung modifizierte Stärke sowie zwei carboxylierte Styrol-Butadienlatices, die sich in ihrem Carboxylierungsgrad unterscheiden, umfaßt. Eine beispielhaft angegebene Pigmentmischung besteht zu 85 Teilen aus Calciumcarbonat und ungefähr 15 Teilen eines Beschichtungstons. Desweiteren kann die bekannte Zusammensetzung ein Pentaerythritesterharz sowie die an sich üblichen Dispergier- und Trennmittel enthalten. Die DE-26 19 848 A1 stellt darauf ab, Kasein als hauptsächlichen Bindemittelbestandteil für im Gußstreichverfahren zu verarbeitende Streichfarben zu ersetzen und damit dessen Nachteile, insbesondere die hohen Kosten und die begrenzte Verfügbarkeit zu umgehen. Gleichzeitig soll aber sowohl eine gute Ablöseeigenschaft der getrockneten Streichfarbe vom Hochglanzzylinder erzielt werden, als auch ein qualitativ hochwertiges Papierblatt, das über eine hervorragende Bedruckbarkeit, Blattglanz und Wasserbeständigkeit verfügt.

Auch die DE-23 02 044 C2 verweist auf die Nachteile der Verwendung von Kasein als Bindemittel und sieht daher eine Mischung von zwei Latices als Bindemittel vor, wobei der eine Latex nicht alkalilöslich oder quellbar ist und der andere Latex alkaliquellbar oder löslich gemacht werden kann. Die wäßrige Überzugsmasse muß bei einem pH-Wert < 7,0 gehalten werden und die überzogene Papierbahn in Gußhaltewalzen mit verchromter Oberfläche befördert werden, die ein Bad aus siedendem Wasser enthalten. Bei diesem bekannten Verfahren wird die auf die Papierbahn aufgetragene Überzugsmasse zunächst teilweise getrocknet, wobei jedoch keine Gelierung eintritt und der mit siedendem Wasser gefüllten Gußhaltetrommel zugeführt, während die Papierbahn mit einer Druckwalze gegen die Oberfläche der Gußhaltetrommel gedrückt wird. In dem zwischen Gußhaltetrommel und Druckwalze gebildeten Walzenspalt bildet sich ein Wasserbad. Mit diesem bekannten Verfahren soll unter Verzicht auf den Einsatz von Kasein eine gute Strichoberfläche und eine gute Ablösbarkeit der getrockneten Strichoberfläche von der Gußhaltetrommel erzielt werden.

Wenngleich die beschriebenen Nachteile von Kasein nach wie vor bestehen, wurden zwischenzeitlich weitere Rezepturvorschläge unter Einsatz von Kasein entwickelt, wozu auf die US 4,515,833 zu verweisen ist, die für die sogenannte "rewet"- Methode und das Gußstreichverfahren nach dem Gelierungsprinzip den Einsatz von 30 bis 80 Gew.% - bezogen auf Gesamtpigment - kubischen Calciumcarbonats vorsieht. Schließlich sieht auch die EP-0 331 143 A2 den Einsatz von Kasein zusätzlich zur Verwendung von zwei unterschiedlichen Latextypen vor. Auch hier wird wieder die sogenannte "rewet"-Variante des Gußstreichverfahrens beschrieben.

Die Verfügbarkeit von Kasein hat sich zwischenzeitlich nicht verbessert; die Kosten für dieses Produkt liegen nach wie vor auf einem hohen Niveau oder sind zumindest erheblichen Schwankungen unterworfen und darüberhinaus besteht der Nachteil, daß Kasein als Naturprodukt nicht unerheblichen Qualitätsschwankungen unterliegt. Ein weiterer Nachteil von Kasein besteht in seiner Bakterienempfindlichkeit. Andererseits haben sich die qualitativen Anforderungen an gußgestrichene Papiere oder Kartonsorten ständig verschärft, insbesondere werden in ständig steigendem Umfang eine gute Naßscheuerbeständigkeit und ein guter Glanzerhalt gefordert. Dabei sind die erhobenen Forderungen unter dem Blickwinkel veränderter Drucktechniken sowie moderner Lagerhaltung und Verkaufsmethoden zu sehen. So besteht insbesondere die Forderung, daß ein mit wäßrigen oder wasserverdünnbaren Flexodruckfarben bedrucktes gußgestrichenes Papier über eine ausreichend hohe Druckfarbenhaftung verfügt. Diese Forderung begründet sich darin, daß gußgestrichene Papiere mit der vor stehend angegebenen Drucktechnik bedruckt, zu Etiketten verarbeitet und zur Kennzeichnung von gekühlten oder tiefgefrorenen Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. Nach Entnahme der tiefgefrorenen Packung, z. B. beim Einkauf, bildet sich auf der Verpackungsoberfläche Kondenswasser, das insbesondere bei gleichzeitiger Beanspruchung durch Stoß oder Scheuern die Qualität des Druckbildes bis hin zur Unleserlichkeit beeinflussen kann.

Ausgehend von diesen bekannten Problemen sieht die vorliegende Erfindung ihre Aufgabe in der Entwicklung eines gußgestrichenen Papiers oder Kartons,

• - bei dessen Herstellung die durch den Einsatz von Kasein als Bindemittel eintretenden Nachteile vermieden werden,
• - das Papier oder der Karton eine Beschichtung mit verbesserter Naßscheuerfestigkeit, insbesondere einer ausreichend hohen Flexodruckfarbenhaftung aufweist,
• - die Beschichtung auf dem Papier oder Karton eine hohe Haftfestigkeit aufweist, so daß bei der Verwendung des Papiers als Etikett für Mehrwegflaschen bei der Reinigung der gebrauchten Flaschen die eingesetzten Spülflotten lange Standzeiten haben und nicht infolge einer ungenügenden Haftung des Striches auf dem Etikett vorzeitig erneuert werden müssen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Papier oder Karton entsprechend der im Gattungsbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art die im kennzeichnenden Merkmal angegebene Kombination der Merkmale vor.

Vorzugsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Papiers oder Kartons sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen gußgestrichenen Papiers oder Kartons wird durch den Patentanspruch 11 beschrieben; vorzugsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Patentansprüchen 12 und 13. In den Patentansprüchen 14 und 15 werden Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen gußgestrichenen Papiers oder Kartons beschrieben.

Aus der im Patentanspruch 11 angegebenen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ersichtlich, daß die Erfindung auf die sogenannte "direkte Methode" abstellt, d. h. das Gußstreichverfahren, bei dem die mit dem egalisierten, aber noch nassen Strich versehene Warenbahn mit der beheizten Oberfläche eines Hochglanzzylinders in Kontakt gebracht wird. Die sogenannte "rewet"-Methode und die Gelierungs- Methode werden von der vorliegenden Erfindung nicht umfaßt.

Die einzusetzenden Bindemittel aus dem im Anspruch 1 angegebenen Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C und einem Stärkeether werden durch den Zusatz der erfindungsgemäß einzusetzenden Vernetzungshilfsmittel hervorragend vernetzt, so daß im Zusammenwirken mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Pigmenten ein Gußstrich mit ausgezeichneter Haftung auf der Oberfläche von Papier oder Karton entsteht, der über eine hervorragende Druckfarbenhaftung, insbesondere auch von wäßrigen oder wasserverdünnbaren Druckfarben verfügt. Zusätzlich entsteht noch der Vorteil, daß eine Beeinträchtigung der Streichfarbe durch Erhitzung des Streichfarbensumpfes beim Eintritt der Bahn auf den Hochglanzzylinder nicht erfolgt. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz der erfindungsgemäß einzusetzenden Vernetzungshilfsmittel ergibt sich dadurch, daß keine gesundheitsschädlichen Dämpfe entweichen, wie dies z. B. bei Formaldehyd abspaltenden Vernetzungshilfsmitteln während des Trocknungsprozesses der Fall ist.

Als Substrat für den Auftrag der Gußstreichschicht kann ein lediglich durch Satinage geglättetes Streichrohpapier bzw. ein Streichrohkarton eingesetzt werden, jedoch kann auch ein mit einem Vorstrich versehener Beschichtungsträger zum Einsatz kommen. Das Mindestauftragsgewicht der Gußstreichschicht liegt auch im Fall eines vorgestrichenen Beschichtungsträgers bei 12 g/m², kommt ein nicht vorgestrichener Beschichtungsträger zum Einsatz, kann die Beschichtung bis zu einer Flächenmasse von 27 g/m² aufgetragen werden, ganz besonders bevorzugt sind Auftragsgewichte von 20 bis 25 g/m².

Die erfindungsgemäßen Beschichtungen weisen einen Glanz (nach Lehmann, Winkel 20°) von 58 bis 68% auf.

Als Gußstreichhilfsmittel kann die erfindungsgemäße Beschichtung außer den im kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 angegebenen Pigmenten und Bindemittelkomponenten ferner noch enthalten: Dispergier- und Netzmittel, Ablösemittel, wie die Stearate von Natrium und Calcium, Öle, insbesondere Türkischrotöl, optische Aufheller, Nuancierungsfarbstoffe, Verdickungshilfsmittel, z. B. auf Basis eines alkalilöslichen Acrylates, Entschäumer und Mittel zur Regulierung des pH-Wertes, wobei diese Gußstreichhilfsmittel in einer Menge von insgesamt 2 bis 4 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment der Beschichtung vorliegen.

Die Streichfarben zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Beschichtung werden auf einen pH-Wert < 8 vorzugsweise bis < 12 eingestellt. Die Viskositäten liegen im Bereich von 2000 bis 4000 m Pa s, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter bei 100 rpm und Spindel 4 bis 6 je nach Viskositätsgrad.

Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung:

Beispiel

Eine wäßrige Aufschlämmung aus 80 Gew.-Teilen Streichkaolin und 20 Gew.-Teilen gefälltem Calciumcarbonat wird unter Zusatz von 0,3 Gew.- Teilen, bezogen auf Pigment, eines polycarbonsauren Salzes als Dispergiermittel hergestellt und dieser Mischung 2 Gew.-Teile eines handelsüblichen Reaktionsproduktes aus Bisphenol A und F mit Epichlorhydrin, wie es z. B. unter der Handelsbezeichnung XZ 95381.00 Epoxy Resin von der Fa. Dow hergestellt wird, zugesetzt und mit der Pigmentaufschlämmung homogen vermischt. Der gut durchgemischten Aufschlämmung wird eine Lösung eines Hydroxypropylstärkeethers mit einem Substitutionsgrad von 0,07 in einer Menge von 8 Gew.-Teilen, bezogen auf Trockengewichtsteile des Pigmentes, zugegeben. Nach Durchmischung wird ein Butadienstyrollatex mit einer Glasübergangstemperatur von 24°C und einer Mindestfilmbildungstemperatur von 20°C in einer Menge von 12 Gew.-Teilen, gerechnet als Trockengewichtsteile, bezogen auf Pigment, zugegeben. Schließlich werden - bezogen auf Pigment - 1,2 Gew.-Teile Calciumstearat und 1 Gew.-Teil eines Netzmittels zugemischt. Die Streichfarbe wird auf einen pH-Wert von 8,6 eingestellt. Die fertige Streichfarbe hat einen Feststoffgehalt von 57 Gew.%.

Ein harzsauer geleimtes holzfreies Streichrohpapier mit einem Füllstoffgehalt von 7 Gew.%, das auf einer Leimpresse mit einer Stärkepräparation versehen wurde und eine Flächenmasse von 55 g/m² aufweist, wird auf einer Gußstreicheinrichtung mit der vorstehend angegebenen Streichfarbe zur Ausbildung einer Gußstreichschicht versehen, wobei 24 g/m² - gerechnet als Trockengewichtsteile - aufgetragen werden. Die Ablösung des getrockneten Papiers vom Hochglanzzylinder erfolgt problemlos. Die Glanzmessung (nach Lehmann bei einem Winkel von 20°) ergab einen Wert von 63%.

Zur Prüfung der Flexodruckfarbenhaftung wurde eine wäßrige Flexodruckfarbe mit einem handelsüblichen Handauftragsgerät auf eine Probe des erfindungsgemäßen Papiers aufgetragen und die "bedruckten" Proben unmittelbar nach dem Auftrag 10 Min. bei 100°C im Trockenschrank getrocknet.

Das bedruckte Prüfpapier wird a) 1 Min., b) 10 Min. in ein Wasserbad getaucht und ohne Abtropfen in die Prüfvorrichtung eines Scheuergerätes gelegt, das aus einem in Führungsschienen beweglichen scheuerschlitten besteht, der manuell über die eingespannte Papierprobe geführt wird. Dabei ist ein weißer Baumwollappen, der 1 Min. in Wasser getränkt ist, um das Belastungsgewicht des Scheuerschlittens gespannt. Die 1 Min. gewässerte Probe wird mit 100 Doppelhüben DH und die 10 Min. gewässerte Probe mit 25 Doppelhüben des Scheuerschlittens beaufschlagt.

Fig. 1 zeigt nahezu völlig intakte Proben des erfindungsgemäßen Papiers sowohl nach 1 als auch nach 10 Min. Wässerung, wobei keine Abfärbung von Druckfarbe auf dem dem Untersuchungsbericht beigefügten Baumwollappen zu sehen ist. Infolgedessen wird auf Kopien des Untersuchungsberichtes der Baumwollappen nicht sichtbar, s. Fig. 1. Eine zum Vergleich durchgeführte Untersuchung eines unter Verwendung von Kasein gußgestrichenen Papiers zeigt demgegenüber eine sehr geringe Druckfarbenhaftung und demzufolge eine starke Anfärbung des Baumwollappens, s. Fig. 2.

Claims (15)

1. Papier oder Karton mit einer im Gußstreichverfahren aufgebrachten Beschichtung, die aus einer mineralisches Pigment, Latex, ein Stärkederivat sowie in an sich üblicher Zugabemenge bekannte Gußstreichhilfsmittel umfassenden wäßrigen Zusammensetzung gebildet ist, wobei die Beschichtung durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:

• - das Pigment besteht zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum;
• - die Beschichtung enthält als Bindemittel, bezogen auf 100 Gew.-Teile Pigment: 10 bis 14 Gew.-Teile Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C, 6 bis 10 Gew.-Teile Stärkeether, 0,5 bis 3,5 Gew.-Teile eines oder mehrerer Vernetzungshilfsmittel aus der Gruppe: Polyaminepichlorhydrinharz, Polyamidepichlorhydrinharz, Epoxidharz, Polyisocyanatharz.

2. Papier oder Karton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment zusätzlich bis zu 30 Gew.-Teile gefälltes Calciumcarbonat, Satinweiß, Aluminiumhydroxid, Titandioxid oder eine Mischung dieser Pigmente enthält, wobei sich die Mischungsbestandteile zu insgesamt 100 Gew.- Teilen Pigment ergänzen.

3. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärkeether ein Hydroxypropylstärkeether ist.

4. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroxypropylstärkeether einen Substitutionsgrad < 0,2 aufweist.

5. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroxypropylstärkeether einen Substitutionsgrad von 0,04 bis 0,12 aufweist.

6. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz ein aliphatisches Epoxidharz ist.

7. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz ein Reaktionsprodukt auf Basis von Bisphenol A und F und Epichlorhydrin ist.

8. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex ein carboxylgruppenhaltiger Butadienstyrollatex, ein Mischpolymerisat von Acrylsäureestern mit anderen Vinylverbindungen oder eine Mischung dieser beiden Latextypen ist.

9. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex eine Glasübergangstemperatur von 24 bis 30°C und eine Mindestfilmbildungstemperatur von 20°C aufweist.

10. Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf eine vorgestrichene und durch Satinage geglättete Papier- oder Kartonbahn aufgetragen ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines gußgestrichenen Papiers oder Kartons nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem zur Ausbildung einer Beschichtung eine Zusammensetzung auf eine Papier- oder Kartonbahn aufgebracht, egalisiert und mit einem beheizten Hochglanzzylinder unter gleichzeitiger Trocknung zur Ausbildung eines hochglänzenden Striches kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Zusammensetzung ein Pigment umfaßt, das zu 70 bis 100 Gew.-Teilen aus Streichkaolin und/oder Talkum besteht;
die Zusammensetzung als Bindemittel - bezogen auf
100 Gew.-Teile Pigment -
10 bis 14 Gew.-Teile Latex mit einer Glasübergangstemperatur < 18°C
6 bis 10 Gew.-% Stärkeether und
0,5 bis 3,5 Gew.-Teile Epoxidharz enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pigment eingesetzt wird, welches zusätzlich bis zu 30 Gew.% gefälltes Calciumcarbonat, Satinweiß, Aluminiumhydroxid und Titandioxid oder eine Mischung dieser Pigmente enthält, wobei sich die Mischungsbestandteile zu insgesamt 100 Gew. Teilen Pigment ergänzen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Hochglanzzylinders im Bereich von 75°C bis < 100°C gehalten wird.

14. Verwendung eines gußgestrichenen Papiers oder Kartons nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Bedrucken mit wäßrigen oder wasserverdünnbaren Druckfarben.

15. Verwendung eines gußgestrichenen Papiers oder Kartons nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 14 zum Bedrucken mit wäßrigen oder wasserverdünnbaren Flexodruckfarben.