Verfahren zur Beschleunigung der Weissgradregeneration hitzebehandelter Papiere

Abstract

 Beschrieben wird ein Verfahren zur schnelleren Weißgrad­regeneration beziehungsweise zur Weißgradstabilisierung von Papierbahnen unterschiedlicher Stoffzusammensetzungen, die einer Hitzebehandlung von über 150°C unterzogen wurden, beispielsweise bei der Herstellung von Schaumtapeten indem die Papierbahn sofort nach der Hitzeeinwirkung und vor dem Aufrollen einer energiereichen ultravioletten Strahlung und/oder hoher Luftfeuchtigkeit beziehungsweise Wasser aus­gesetzt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Weißgradregeneration bzw. -stabilität von Papier­bahnen unterschiedlicher Stoffzusammensetzung, die einer Hitzebehandlung unterworfen wurden, durch Kontakt des Pa­piers nach Hitzeeinwirkung mit energiereichen UV-Strahlen und hoher Luftfeuchtigkeit bzw. mit Wasser.

[0002] In der Patentschrift "Verfahren zur Herstellung vergil­bungsresistenter Papiere, insbesondere gegenüber Hitze­einwirkung" wird erstmalig das Phänomen der teilweisen oder vollständigen Weißgradregeneration hitzebehandelter Papiere anhand von Meßdaten dargestellt und Möglichkeiten zur Verringerung der hitzeinduzierten Vergilbung bzw. zur stärkeren Weißgradregeneration vorgeschlagen.

[0003] U.a. wird in dieser Patentschrift auch dargelegt, daß der Grad der hitzeinduzierten Vergilbung und der Weißgradre­generation des Papiers nach Hitzeeinwirkung von der Höhe der einwirkenden Temperatur sowie der Lagerzeit danach ab­hängen.

[0004] Weiterhin wird in der o.g. Patentschrift der Vorteil einer Lagerung des hitzebehandelten Papiers unter Tageslicht im Vergleich zur Dunkellagerung dargestellt, um eine stärkere Weißgradregeneration zu erzielen.

[0005] Eine theoretische Deutung der dabei auftretenden komplexen physikochemischen Reaktionsmechanismen ist bisher nur teil­weise für den lichtinduzierten Vergilbungsprozeß von Holz­stoff und damit bedingt für Papier gelungen. Zu den erwähn­ten Regenerationsvorgängen nach hitzeinduzierter Papierver­gilbung fehlt bisher jegliche Bezugnahme in der Fachlitera­tur.

[0006] In "Farbe und Lack" (1976) 9, S.805 - 810 sowie in "Das Papier" (1985) 10, S.485 - 491 wird zwar auf das Problem der Vergrauung von anorganisch pigmentierten Dekorschichtpreßstoffen unter Einwirkung energiereicher UV-Strahlung und deren vollständigen Weißgradregeneration bei Lagerung während 160 Tagen, unabhängig ob die Lagerung unter Tageslicht oder im Dunkeln erfolgte, eingegangen. Licht- und hitzeinduzierte Vergilbung verlaufen jedoch nach völlig unterschiedlichen physikochemischen Reakti­onsmechanismen, wie z.B. in der erwähnten Patentschrift dargelegt wird. Erhärtet wird diese Feststellung zusätz­lich durch nachfolgende Beispiele, bei denen im Grad der Weißgradregeneration von Papieren nach Hitzeeinwirkung beachtliche Unterschiede zwischen Dunkel- und Tageslicht­lagerung festgestellt wurden.

[0007] Eine teilweise oder vollständige Weißgradregeneration des hitzeinduzierten Papiers sollte jedoch möglichst rasch er­folgen. Das gilt vor allem dann, wenn koloristische Ge­ sichtspunkte beachtet werden müssen. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Strukturschaumtapeten variierter Einfärbung ein ständiger Vergleich des Fertigproduktes mit einer konstanten Farbvorlage vorgenommen und gegebenenfalls der Farbton der verwendeten PVC-Plastisole korrigiert. Eine kontinuierliche Weißgradzunahme (Weißgradregeneration) der fertigen Schaumtapete, vor allem bei nicht vollflächigem Schaumauftrag auf das Trägerpapier, erschwert beträchtlich die Arbeit der Koloristen bei der Farbrezeptierung. Bereits eine Weißgraddifferenz von 1,5 bis 2 % absolut erfaßt das ungeübte Auge. Koloristisch geschulte Menschen dürften noch geringere Weißgraddifferenzen störend empfinden.

[0008] Aus Gründen der Produktivität muß deshalb der Kolorist so­fort regulierend auf den Produktionsprozeß eingreifen, wenn Farbtonveränderungen erkennbar werden. Das gilt ebenfalls für andere speziell beschichtete Papiere.

[0009] Abbildung 1 demonstriert die teilweise Weißgradregeneration eines üblichen bekannten Tapetenrohpapiers (Duplexpapier, Oberlage holzfrei, Unterlage holzhaltig), das als Träger­material für Schaumtapeten Anwendung findet, nach einer praxisnahen Hitzebehandlung von 220°C während 42 s. Die Lagerung des hitzebehandelten Papiers erfolgte unter Tages­licht. Einem Abfall des Weißgrades (nach Hunter) von 26,1 % absolut durch die bereits erwähnte Hitzeeinwirkung folgt die teilweise Weißgradregeneration. Diese beträgt nach 25 min 1,8 % Weißgradzuwachs (absolut), nach 5,5 h 3,6 % und nach 30 d 15,0 %. Danach ist die Weißgradregeneration nur noch minimal. Für den speziellen Fall der Herstellung und Farbkorrektur von Schaumtapeten ist diese Weißgrader­holung, vor allem innerhalb der ersten 25 min nach der hitzeinduzierten Vergilbung, problematisch.

[0010] Es galt deshalb, die teilweise oder vollständige Weißgrad­regeneration bis zum Erreichen eines konstanten Endweiß­grades des Papiers nach Hitzeeinwirkung entweder völlig zu unterdrücken oder zu beschleunigen, um aus koloristi­schen Gründen mit dem Ziel der besseren Qualitätskontrolle und -optimierung einen möglichst konstanten Weißgrad zu gewährleisten. Beide Varianten sind theoretisch möglich, doch praktisch wird hauptsächlich auf einen möglichst hohen Weißgrad des Papiers, insbesondere bei Tapetenpapie­ren, aus optischen und psychologischen Gründen orientiert.

[0011] Erfindungsgemäß wurde durch eine Bestrahlung des bereits in Abbildung 1 herangezogenen hitzeinduzierten Tapetenroh­papiers mit energiereichem UV-Licht mittels einer Xenonlampe eine nicht erwartete starke Beschleunigung der Regenerations­dauer bei gleichzeitig bedeutend höherem Endweißgrad er­reicht. Abbildung 2 belegt die Unterschiede bezüglich Weiß­gradregeneration, wenn das hitzeinduzierte Papier (220°C, 42 s) anschließend einer UV-Bestrahlung ausgesetzt wird.

[0012] Eine Weißgradkonstanz ist in diesem Fall durch UV-Be­strahlung bereits nach ca. 10 h, bei Lagerung unter Ta­geslicht erst nach ca. 45 h und bei Lagerung im Dunkeln erst nach ca. 90 h erreicht. Der Endweißgrad liegt außer­dem beim UV-bestrahlten Papier um ca. 15 % absolut höher als der des dem Tageslicht ausgesetzten hitzeinduzierten Papiers.

[0013] Dennoch ist die Zeit der Weißgradregeneration bis zum Er­reichen eines weitestgehend konstanten Endweißgrades auch mit UV-Bestrahlung für verschiedene praktische Anwendungs­fälle noch zu hoch. Erfindungsgemäß wurde deshalb das in den Abbildungen 1 und 2 bereits herangezogene hitzeindu­zierte Tapetenrohpapier unterschiedlich hoher Luftfeuch­tigkeit ausgesetzt. Das für uns überraschende Ergebnis ist in der Abbildung 3 dargestellt.

[0014] Bereits nach 10 min Lagerdauer hat das hitzeinduzierte Papier, welches einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95 % ausgesetzt wurde, die angestrebte Weißgradkonstanz erreicht. Vorhandene leichte Weißgraderhöhungen bis zu einer Lager­dauer unter Tageslicht von 90 min liegen bei max. 1 % absolut und sind mit dem menschlichen Auge nicht mehr fest­stellbar. Ähnliche Ergebnisse wurden ebenfalls durch Feuch­tung des hitzebehandelten Papiers mit Wasser erreicht.

[0015] Durch Kombination einer Behandlung des hitzeinduzierten Papiers mit energiereicher UV-Strahlung, Luft hohen Feuch­tigkeitsgehaltes oder mit Wasser unter gleichzeitiger Variierung der Temperatur ist es nun erfindungsgemäß möglich, den bisher wenig beachteten Prozeß der hitzein­duzierten Papiervergilbung und vor allem den sich an­schließenden Prozeß der Weißgradregeneration gezielt zu beeinflussen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Beschleunigung der Weißgradregeneration bzw. -stabilität von Papierbahnen unterschiedlicher Stoffzusammensetzung, insbesondere nach Hitzeeinwirkung, z.B. bei erforderlichen Trocknungsprozessen von Be­schichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier­bahn sofort nach Hitzebehandlung und vor dem Aufrollen der Papierbahn energiereichen ultravioletten Strahlen (UV-Licht) und/oder hoher Luftfeuchtigkeit bzw. Wasser ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb üblicher bekannter Beschichtungsanlagen, wie z.B. für die Beschichtung von Tapetenrohpapieren mit auf­schäumbaren PVC-Pasten mittels Tiefdruck- oder Siebdruck­verfahrens oder für sonstige spezielle Beschichtungen von Spezialpapieren mit Walzen-, Rakel- oder Luftmesser-Auf­tragsverfahren unmittelbar nach den üblichen bekannten Einrichtungen zum Trocknen der speziellen Beschichtungen, wie z.B. Infrarot-, Konvektions-, Kontakt-, Ultrahoch­frequenz- oder Mikrowellentrockner, die hitzebehandelte Papierbahn an üblichen bekannten UV-Lampen vorbeigeführt wird, bevor sie aufgerollt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-Strahlungsquellen vorzugsweise übliche be­ kannte UV-"Kaltstrahl"-Lampen mit einem vorwiegend im UV-Bereich liegenden Linienspektrum von 200 bis 400 nm, vorzugsweise 250 bis 370 nm, oder übliche bekannte Xenonlampen mit analogem Linienspektrum verwendet wer­den.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebehandelte Papierbahn durch eine übliche bekannte Konditionierstrecke, die z.B. nach dem Prinzip der Kondensation arbeitet, geführt wird, in der eine hohe Luftfeuchtigkeit von 70 bis 100 % relativer Luft­feuchtigkeit, vorzugsweise über 90 % relative Luftfeuchtig­keit, bei Temperaturen unter 150°C, vorzugsweise unter 75°C, herrscht, bevor die Papierbahn aufgerollt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebehandelte Papierbahn in einem üblichen be­kannten Feuchtwerk, wie Walzen- oder Düsenfeuchter oder mittels elektrostatischer Verfahren mit Wasser von einer Temperatur unter 75°C gefeuchtet wird, bevor sie aufge­rollt wird.

6. Verwendung dieser nach Anspruch 1 bis 5 erfindungsgemäß behandelten Papierbahnen als vergilbungsresistentes Trä­germaterial, insbesondere gegenüber Hitzeeinwirkung, z.B. für spezielle Tapeten mit PVC-Schaum-Auftrag, vorzugsweise bei nicht vollflächigem Auftrag, für mehrfach verwendbare Kunstleder-Trennpapiere oder für andere speziell be­schichtete Papiere, bei denen Temperaraturen über 150°C, vorzugsweise über 200°C, auf das Trägermaterial ein­wirken.

Zeichnung