VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG VON DRUCKPAPIEREN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Ober- und Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln.

[0002] Für den Einsatz bei großen Druckauflagen werden im Stand der Technik sogenannte SC- und LWC-Rollendruckpapiere verwendet, die die gesteigerten Ansprüche bezüglich Druckausfall erfüllen müssen. Unter SC-Papieren werden dabei Rollendruckpapiere verstanden, die bis zu 35 % mineralischen Füllstoff enthalten und durch Nachbehandlung in einem Superkalander hohen Glanz und Glätte aufweisen. Die Abkürzung SC steht dabei für "supercalendered".

[0003] Unter LWC-Papieren versteht man Rollendruckpapiere, die in der Masse bis zu 15 % mineralischen Füllstoff enthalten und innerhalb oder außerhalb der Papiermaschine beidseitig mit einer pigmenthaltigen Oberflächenbeschichtung, dem Strich, versehen sind. Diese Druckpapiere werden nach dem Streichen ebenfalls mit einem Superkalander zwecks Erzielung von hohem Glanz und Glätte behandelt. Die Abkürzung LWC steht dabei für "light weight coated".

[0004] SC- und LWC-Druckpapiere wurden zunächst auf sogenannten Langsiebpapiermaschinen hergestellt. Diese Papiere wiesen den Nachteil der sogenannten Zweiseitigkeit auf, d. h. durch die einseitige Entwässerung auf dem Sieb wurde an der Unterseite Füll- und Feinstoff ausgewaschen, so daß die Siebseite des Papiers stets rauher als die Oberseite war und die Papierbahn, in Z-Richtung gesehen, ein ungleichmäßiges bzw. schiefes Aschequerprofil aufwies. Unterschiedlicher Füllstoff- oder Aschegehalt bedingt aber zwangsläufig ungleichmäßigen Druckausfall auf Ober- und Siebseite, so daß derartige Papiere den heutigen Anforderungen nicht mehr genügen.

[0005] Zur Vermeidung derartiger Nachteile wurden daher Siebvorrichtungen mit beidseitiger Entwässerung, die sogenannten Hybridformer, entwickelt.

[0006] Die deutsche Literaturstelle "Wochenblatt für Papierfabrikation", 1987, Seite 461 bis 478, gibt einen Überblick über moderne Blattbildungssysteme, bestehend aus Stoffauflauf und Blattbildung. Unter Kapitel 3 werden insbesondere die Hybrid- und Doppelsiebformer und deren Vorteile gegenüber dem klassischen Langsieb beschrieben.

[0007] Mehrschichtige Druckpapiere, gebildet mittels Mehrschichtstoffauflauf und Doppelsiebformer werden in der deutschen Literaturstelle "Wochenblatt für Papierfabrikation", 1987, Seite 662 bis 667 beschrieben. Dort wird auch offenbart, daß die Füllstoffverteilung in der Papierbahn in den Außenschichten mittels Füllstoffzugabe in den Außenkanälen eines Mehrschichtstoffauflaufes gezielt beeinflußbar ist.

[0008] Die US-A-5482595 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der Entwässerungs charakteristik einer Pulpe in einer Papierherstellungs- Operation mit Hilfe von Alum, ionischen Polyakrylamiden und kationischer Stärke. Es gibt keinen Hinweis auf eine Verwendung von Füllstoff in diesem Dokument, noch weniger auf Einsatz von zusätzlichem Retentionsmittel zur Erhöhung eines Füllstoffsanteils in den Papieren an der Ober- und Unterseite durch Einsatz von Retentionsmitteln.

[0009] Die DE-A-4436317 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier, wobei die Retention von Mineral-Füllstoffen verbessert wird durch unter anderem Zugabe von einem anionischen wasser-löslichen Polymer-Flockungsmittel gefolgt von einem wasser- löschlichen kationischen Copolymer-Flockungsmittel mit einem hohen Molekulargewicht. Es gibt keinerlei Hinweis in diesem Dokument, daß die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.

[0010] Die DE-42 37 309 lehrt schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn, wobei eine Faserstoffsuspension mit Hilfe eines Stoffauflaufes gleichmäßig auf ein Sieb bzw. zwischen zwei Siebe verteilt wird. Zwecks Vermeidung von Schwankungen im Flächengewichtsquerprofil wird die Retention der Faserstoffsuspension auf dem Sieb sektional beeinflußt, indem Retentionsmittel im Stoffauflauf sektional dosiert wird.

[0011] Moderne Doppelsiebformer zur Herstellung von SCund LWC-Papieren werden heute mit Arbeitsqeschwindiqkeiten bis zu 1.500 m/min betrieben. Es sind auch damit hergestellte SC-Papiere bekannt geworden, die einen Füllstoffanteil von bis zu 34 % mit einer sehr gleichmäßigen Verteilung in Z-Richtung aufweisen. Diese SC-Druckpapiere stellen derzeit die Spitzenklasse in der Bedruckbarkeit dar.

[0012] Die weitere Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit auch bei Doppelsiebformern zwecks Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ist dringend erforderlich. Damit geht jedoch das Problem einher, die Entwässerung der Stoffsuspension zwischen den beiden Sieben auf einer gegebenen Wegstrecke zu intensivieren. Dies geschieht dadurch, daß die einzelnen Entwässerungselemente, die mit dem Oberund Untersieb im Eingriff stehen, mit höherem Vakuum beaufschlagt werden. Damit ist jedoch zwangsläufig der Nachteil verbunden, daß durch die höhere Wasserabfuhr und der damit verbundenen höheren Strömungsgeschwindigkeit in Z-Richtung der gebildeten nassen Papierbahn vermehrt Füllstoff ausgetragen wird. Die Folge ist ein Verarmen der Außenseiten an Füllstoff, d. h. eine wesentliche Verschlechterung der Bedruckbarkeit.

[0013] Die DE-37 20 618 A1 will hier eine Verbesserung schaffen, indem sie ein Verfahren zur Verfügung stellt, das die Füllstoffretention verbessern soll. Dabei wird die einem ggf. Mehrlagenstoffauflauf zugeführte Stoffsuspension mittels Fraktionierung zunächst in einen Langfaser- und Kurzfaseranteil, der auch alle Füllstoffe enthält, aufgeteilt. Der Langfaseranteil wird einer zusätzlichen Fibrillierung durch Mahlung unterzogen und nach Verdünnen und gleichzeitiger Zugabe von Retentionsmittel vor der Stoffpumpe mittels dieser den äußeren Kanälen eines Mehrlagenstoffauflaufes zugeführt. Der Kurzfaser und Füllstoff enthaltende Anteil wird den mittleren oder inneren Kanälen des Mehrlagenstoffauflaufes zugeführt. Bei der anschließenden Entwässerung zwischen den zwei Sieben eines Doppelsiebformers bilden dann die langen, fibrillierten Fasern ein feines Netzwerk, das als Filterschicht die Füll- und Feinstoffe der mittleren Schicht zusätzlich zurückhält und eine Erhöhung der Füllstoffe bewirkt.

[0014] Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß durch den erhöhten Fein- und Füllstoffgehalt der mittleren Schicht die Verankerung der lange Fasern enthaltenden Außenschicht verschlechtert wird und eine Erniedrigung der Z-Festigkeit eintritt. Das Papier neigt zum Spalten, wenn es, wie z. B. beim Offsetdruck, in Z-Richtung belastet wird.

[0015] Die Lösung des Problems erfolgt durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und die darauf zurückbezogenen Unteransprüche.

[0016] Das Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Oberund Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln ist dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Blattbildung auf dem oder zwischen den Sieben einer Papiermaschine die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.

[0017] Der Einsatz von an sich bekannten Retentionsmitteln bei der Papierherstellung ist seit langem bekannt und ermöglicht eine gute Füllund Faserstoffretention auf dem Blattbildungssieb. Derartige Retentionsmittel werden im allgemeinen vor einem Mischorgan, wie z. B. der Stoffauflaufpumpe der Faserstoffsuspension, zugesetzt, so daß diese vor dem Austritt aus der Lippe oder Düse des Stoffauflaufs gleichmäßig mit dem Retentionsmittel vermischt ist. Ausgehend von der Erkenntnis, daß die innere Lage einer Papierbahn aufgrund des Filtereffektes an sich schon eine ausreichende Retention für Füll- und Feinstoffe aufweist, haben die Erfinder erkannt, daß eine Anreicherung des Retentionsmittels in der Außenlage zweckdienlich ist. Somit wurde das Problem durch die zusätzliche Retentionsmitteldosierung gelöst.

[0018] Je nach Papiertyp können Retentionsmittel mit unterschiedlich starker kationischer oder anionischer Ladung eingesetzt werden. Stark qeladene Retentionsmittel verbessern zwar die Zurückhaltung von Füll- und Feinstoffen, können jedoch je nach Reaktionszeit mit der Faserstoffsuspension große Faserflocken bilden, die eine negative Auswirkung auf die Faserformation im gebildeten Papierblatt haben.

[0019] Man spricht dann von einer wolkigen Durchsicht.

[0020] Es wurde jedoch erkannt, daß dieser negative Effekt durch Verkürzung der Reaktionszeit unterdrückt werden kann. In einer zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deshalb ein eine hohe kationische Ladung aufweisendes Retentionsmittel eingesetzt.

[0021] Es sind auch sogenannte Dual-Retentionssysteme bekanntgeworden. Dabei wird die Faserstoffsuspension vor dem Stoffauflauf mit einem ersten, beispielsweise kationischem Retentionsmittel versehen und gut vermischt. Ein zweites, nunmehr anionisches Retentionsmittel, wird anschließend, aber noch vor dem Stoffauflauf der Faserstoffsuspension, zugesetzt und vermischt. Die gegensätzlich geladenen Retentionsmittel reagieren miteinander selbst und mit den Faser-, Füll- und Feinstoffen der Stoffsuspension und tragen zu einer wesentlich besseren Gesamtretention bei. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der Erfindung weist das zusätzliche Retentionsmittel eine gegenüber dem in der dem Stoffauflauf zugeführten Faserstoffsuspension bereits vorhandenen Retentionsmittel eine entgegengesetzte Ladung auf.

[0022] Als zusätzliche Retentionsmittel können die an sich bekannten Polyethylenimine, Polyacrylamide, Epichlorhydrinharze und/oder Polyvinylamine einzeln oder in Mischung zugesetzt werden.

[0023] Auch kationische Hydrokolloide werden zweckmäßig eingesetzt. Diese können aus an sich bekannter kationischer Stärke oder kationisiertem Guar bestehen. Bei der Verwendung kationischer Stärke oder Guar besteht die zusätzliche Möglichkeit, über den Kationsierungsgrad und die Kettenlänge der Stärke bzw. des Guars die Ladung und Netzwerkbildung zu beeinflussen.

[0024] Ein zweckmäßiges Verfahren zum Versehen der äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension mit zusätzlichem Retentionsmittel besteht darin, daß das Retentionsmittel in einen Stoffauflauf stromabwärts der Turbulenzerzeuger über die Breite des Faserstoffsuspensionsstromes in dessen ober- und unterseitige Randschicht injiziert wird. Ein derartiger Einschichtenstoffauflauf ist unter dem Fachbegriff Stufendiffusor bekanntgeworden.

[0025] In einem weiteren zweckmäßigen Verfahren wird das zusätzliche Retentionsmittel in einen Stoffauflauf mit Mehrlagenvorrichtung in die Kammer für Oberund Unterschicht injiziert.

[0026] Ein weiteres zweckmäßiges Verfahren besteht darin, daß bei Einsatz eines Doppelsiebformers mit Gap-Vorrichtung das zusätzliche Retentionsmittel im zurücklaufenden Trum des Ober- und Untersiebes auf das Siebgewebe gesprüht wird.

[0027] Ein Stoffauflauf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist quer zur Strömungsrichtung der Stoffsuspension Vorrichtungen zur gleichmäßigen Dosierung des zusätzlichen Retentionsmittels auf. Diese Vorrichtung besteht im einfachsten Fall aus in der Auslaufdüse in einer Linie, die sich quer zur Strömungsrichtung erstreckt, angeordneten Bohrungen, die Zuflußvorrichtungen für das Retentionsmittel aufweisen.

[0028] Eine weitere Vorrichtung, insbesondere für einen Mehrlagenstoffauflauf mit drei Lagen und mit Stufendiffusoren, besteht darin, daß stromaufwärts der jeweiligen Stufendiffusoren der obern und unteren Lagen Bohrungen zum Injizieren von Retentionsmittel angeordnet sind.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung der Tief- und Offsetbedruckbarkeit von gestrichenen und ungestrichenen Druckpapieren durch Erhöhung des Füllstoffanteils in diesen Papieren an der Oberund Unterseite bzw. in den Außenlagen der Papierbahn durch Einsatz von Retentionsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Blattbildung auf dem oder zwischen den Sieben einer Papiermaschine die äußeren Schichten der die Papierbahn bildenden Stoffsuspension zusätzlich mit Retentionsmittel versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel eine hohe positive Ladung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel eine gegenüber dem in der Stoffsuspension bereits vorhandenen Retentionsmittel entgegengesetzte Ladung aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus Polyethylenimin und/oder Polyacrylamid und/oder Epichlorhydrinharzen und/oder Polyvinylamin besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischen Hydrokolloiden besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischer Stärke besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel aus kationischem Guar besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel in einem Stoffauflauf stromabwärts der Turbulenzerzeuger über die Breite des Suspensionsstromes in dessen ober- und unterseitige Randschicht injiziert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Retentionsmittel in einem Stoffauflauf mit Mehrlagenvorrichtung in die Ober- und Unterschicht injiziert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Doppelsiebformer im zurücklaufenden Trum des Oberund Untersiebes das zusätzliche Retentionsmittel auf das Siebgewebe gesprüht wird.

11. Stoffauflauf zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er quer zur Strömungsrichtung der Stoffsuspension Vorrichtungen zur gleichmäßigen Dosierung von zusätzlichem Retentionsmittel enthält.

Claims

1. Method of improving the intaglio and offset printability of coated and uncoated printing papers by increasing the filler content in those papers on the upper and lower sides or in the outer layers of the paper web by the use of retention agents, characterised in that before or during the sheet formation on the wire or between the wires of a paper-making machine, the outer layers of the pulp suspension forming the paper web are provided additionally with retention agent.

2. Method according to claim 1, characterised in that the additional retention agent has a high positive charge.

3. Method according to claim 1, characterised in that the additional retention agent has a charge opposite to the retention agent already present in the pulp suspension.

4. Method according to claim 1 to 3, characterised in that the additional retention agent consists of polyethyleneimine and/or polyacrylamide and/or epichlorohydrin resins and/or polyvinylamine.

5. Method according to claim 1 to 3, characterised in that the additional retention agent consists of cationic hydrocolloids.

6. Method according to claim 1 to 3, characterised in that the additional retention agent consists of cationic starch.

7. Method according to claim 1 to 3, characterised in that the additional retention agent consists of cationic guar.

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that in a headbox, downstream of the turbulence generators, the additional retention agent is injected into the upper-side and lower-side boundary layers of the flow of suspension over the width thereof.

9. Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that the additional retention agent is injected into the upper and lower layers in a headbox having a multilayer device.

10. Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that in the case of a twin-wire former, the additional retention agent is sprayed onto the wire fabric in the returning run of the upper and lower wires.

11. Headbox for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8, characterised in that it comprises, transverse to the direction of flow of the pulp suspension, devices for the uniform feeding of additional retention agent.

Revendications

1. Procédé pour améliorer l'aptitude à l'impression en héliogravure et à l'impression offset de papiers d'impression couchés ou non-couché, par augmentation de la teneur en charge de ces papiers sur la face supérieure et la face inférieure ou dans les couches externes de la bande de papier grâce à l'utilisation d'agents de rétention, caractérisé en ce que, avant ou pendant la formation de la feuille sur le tamis ou entre les tamis d'une machine à papier, les couches externes de la suspension de pâte formant la bande de papier sont pourvues en plus d'un agent de rétention.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire présente une charge positive élevée.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire présente une charge opposée à celle de l'agent de rétention déjà présent dans la suspension de pâte.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire est constitué de polyéthylèneimine et/ou de polyacrylamide et/ou de résine d'épichlorhydrine et/ou de polyvinylamine.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire, est constitué d'hydrocolloïdes cationiques.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire est constitué d'amidon cationique.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire est constitué de gomme guar cationique.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire est injecté par une arrivée de pâte située en aval du générateur de turbulence, sur la largeur du courant de suspension, dans la couche marginale supérieure et la couche marginale inférieure de ce dernier.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent de rétention supplémentaire est injecté dans la couche supérieure et la couche inférieure par une arrivée de pâte munie d'un dispositif à plusieurs couches.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans le cas d'un dispositif de formage à double tamis, l'agent de rétention supplémentaire est pulvérisé sur le tissu du tamis, dans le compartiment de reflux du tamis supérieur et du tamis inférieur.

11. Arrivée de pâte pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle présente, transversalement par rapport à la direction d'écoulement de la suspension de pâte, des dispositifs pour l'addition dosée régulière de l'agent de rétention supplémentaire.