(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. D21H 11/04 ( ) D21H 13/38 ( ) D21H 17/63 ( ) D21H 17/67 ( ) D21H 19/36 ( ) D21H 19/4 ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (30) Prioritet US 3879 P US 6712 P (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver MeadWestvaco Corporation 01 South th Street Richmond VA US- USA (72) Oppfinner FUGITT Gary P. Indian Landing Drive Pittsboso NC US-USA BUSHHOUSE Steve G. 209 Piperwood Drive Cary NC 2718 US-USA HOGAN Jason Richard 220 Stonehorse Road Glen Allen VA 2309 US-USA HER Wei-hwa 8067 Torrey Pines Circle Beaumont TX US-USA PARKER Steven 3020 Hunters Bluff Drive Raleigh NC US-USA (74) Fullmektig Murgitroyd & Company Scotland Street GB-G8PL GLASGOW Storbritannia (4) Benevnelse Fremgangsmåte for bestrykning av tørrappretert kartong (6) Anførte publikasjoner JP-A US-B WO-A-02/00998 WO-A-2007/ WO-A-99/67462

2 1 FREMGANGSMÅTE FOR BESTRYKNING AV TØRRAPPRETERT KARTONG OMRÅDE Den foreliggende patentsøknad er rettet mot fremgangsmåter for bestrykning av kartong og nærmere bestemt mot fremgangsmåter for bestrykning av tørrappretert kartong som resulterer i glatte kartongstrukturer. 1 BAKGRUNN Det kreves generelt at papir- eller kartongsubstrater som anvendes til trykking og emballering har gode optiske egenskaper fremragende glatthet og fremragende trykkbarhet. Videre kreves det styrke og stivhet slik at substratene kan las passere jevnt gjennom høyhastighets trykk- og omdanningsmaskiner uten å gå i stykker eller kile seg fast. Høy stivhet er nødvendig for å bibeholde kartongproduktenes strukturelle integritet under fylling og i etterfølgende anvendelse. 20 Stivhet står i tett sammenheng med substratets basisvekt og tetthet. For en gitt kaliper (tykkelse) er den generelle tendensen at stivheten øker i takt med at basisvekten øker. Hvis man øker basisvekten for å forbedre stivheten må imidlertid mer fiber benyttes hvilket gir høyere kostnader og vekt I tillegg til de mekaniske egenskapene stivhet og styrke må papir- eller kartongsubstrater som skal trykkes ha et påkrevet nivå av glans og glatthet. Ett av de primære midler for å oppnå glatthet i et substrat er å kalandrere substratet under produksjon. Kalandrering bevirker en reduksjon i kaliper hvilket typisk resulterer i en tilsvarende reduksjon i stivhet. Dette er i særdeleshet tilfellet med prosessen wet-stack-kalandrering. Wet-stack-kalandrering krever en gjenvæting av et ark som tidligere har blitt tørket til cirka prosent fuktighet eller mindre. Det nå gjenvætede ark las passere gjennom en kalandreringsinnretning som har to eller flere valser. Fibernettet komprimeres på grunn av trykket som utøves av valsene. Gjenvætingen av substratet gjør overflatefibrene lettere å komprimere og muliggjør mer aggressiv glatthetsutvikling. Denne komprimeringen gjør imidlertid arket tettere slik at produkt som er fremstilt under anvendelse av en prosess med våt appretur («wet finish») kan ha opptil 2% økning i sin tetthet etter passering gjennom wet-stack-kalanderen. Alternativt har produsenter forsøkt å glatte kartongoverflaten ved å bestryke hele kartongoverflaten med et understrøk som omfatter en rekke pigmenter slik som leire kalsiumkarbonat og titandioksid og deretter å overbestryke dette strøk med et andre og noen

3 ganger til og med et tredje strøk hvilket generelt betegnes et toppstrøk. Jo mer pigment (i form av pigmenterte strøk) som påføres på overflaten desto bedre blir typisk den resulterende glatthet. Anvendelsen av relativt store pigmentmengder øker imidlertid vanligvis papirets eller kartongens kostnad og vekt. Forholdet mellom stivhet og glatthet er generelt omvendt proporsjonalt for en gitt mengde fiber per enhetsområde. Det vil være ønskelig å kunne produsere et papir eller kartong med appretur hvilket papir eller kartong har en glatt overflate som er utviklet uten behov for kompaktering idet maksimal tykkelse derved bibeholdes med minimal cellulosefiberbruk. I WO2007/ beskrives en fremgangsmåte for å produsere bestrøket papir som har en redusert glansuregelmessighet hvor et nett av cellulosefibrer som har en basisvekt på f.eks. 018 kg/m 2 (9 lbs/3000 ft 2 ) eller mer først kalandreres under høyt trykk deretter bestrykes med en bestrykningssammensetning deretter kalandreres ved lavt trykk. Det resulterende produkt har en Parker Print Surf-glatthet på ikke mer enn 12 μm. Bestrykningssammensetninger som inneholder pigmenter slik som kalsiumkarbonat og leire beskrives. Et hvilket som helst område av sedimenthulromsvolum i pigmentet beskrives imidlertid ikke og det angis at fuktighet av basearket under det første kalandreringstrinn ikke er spesielt begrenset og at fuktighet under det andre kalandreringstrinn er innenfor området av en konvensjonell prosess. SAMMENDRAG Oppfinnelsen tilveiebringer fremgangsmåte for fremstilling av bestrøket kartong idet den omfatter trinnene av: å fremstille et nett av cellulosefibrer idet nettet har en basisvekt på i det minste 8 pund per 3000 ft 2 (ca kg/m 2 ) av nettet; å kalandrere nettet i det minste én gang for å danne et kartongsubstrat hvor hvert av kalandreringstrinnene utføres uten i det vesentlige å tilføre fuktighet til nettet; og å påføre et undersøk på i det minste én overflate av kartongsubstratet for å danne en bestrøket kartong som har en ytterste underbestrøket overflate idet understrøket innbefatter en pigmentkomponent som inneholder i det minste ett pigment idet pigmentkomponenten har et sedimenthulromsvolum på i det minste 4 prosent når det måles ved hjelp av en teknikk som involverer å fortynne pigmentblandingen med vann til et faststoffinnhold på 0% å sentrifugere en 70 g-prøve av den resulterende slurry ved 8000 g i 90 minutter og å beregne vannvolumet som er igjen i sedimentets hulrom etter avhelling og veiing av den overskytende væske hvor den ytterste underbestrøkne overflate av den bestrøkne kartong har en Parker Print

4 3 Surf-glatthet på på det meste 3 mikrometer. Det foretrekkes at nettet ikke utsettes for en wet-stack-kalandreringsprosess. I én utførelsesform er kartongsubstratet et solid bleket sulfatkartongsubstrat. Andre foretrukne trekk er definert i kravene og vil fremgå klart av den følgende beskrivelse de vedlagte tegninger og de vedlagte krav. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE Fig. 1 er et fotografi av en ubestrøket overflate av et eksempel på et kartongsubstrat (dvs. rått); Fig. 2 er en fotografisk sammenligning av overflaten til et kartongsubstrat som er bestrøket med ulike mengder (i pund per 3000 ft 2 ; 1 lb/3000 ft 2 = 1628 g/m 2 ) grovmalt kalsiumkarbonat ifølge den kjente teknikk; Fig. 3 er en fotografisk sammenligning av overflaten til et kartongsubstrat som er bestrøket med ulike mengder (i pund per 3000 ft 2 ; 1 lb/ft 2 = 1628 g/m 2 ) av det beskrevne understrøk; Fig. 4 er en grafisk illustrasjon av prosent sedimenthulromsvolum i forhold til prosent leirekomponent for ulike pigmentblandinger som er formulert med et ekstra grovmalt kalsiumkarbonat; Fig. er en grafisk illustrasjon av prosent sedimenthulromsvolum i forhold til prosent leirekomponent for ulike pigmentblandinger som er formulert med et grovmalt kalsiumkarbonat; Fig. 6 er en grafisk illustrasjon av prosent sedimenthulromsvolum i forhold til prosent leirekomponent for ulike pigmentblandinger som er formulert med et finmalt kalsiumkarbonat; Fig. 7 er en første grafisk sammenligning av Parker Print Surface-glatthet i forhold til strøkvekt for en kartong med kun understrøk med tørr appretur; Fig. 8 er en andre grafisk sammenligning av Parker Print Surface-glatthet i forhold til strøkvekt for ulike pigmentsystemer; Fig. 9 er et sidetverrsnitt av et kartongsubstrat som er bestrøket med det beskrevne understrøk ifølge den beskrevne fremgangsmåte; Fig. er et sidetverrsnitt av kartongsubstratet i fig. 9 vist i en andre større forstørrelse; Fig. 11 er en skjematisk illustrasjon av ett aspekt av en prosess for fremstilling av et kartongsubstrat med tørr appretur; og Fig. 12 er en skjematisk illustrasjon av ett aspekt av en prosess for bestrykning av kartongsubstratet med tørr appretur tildannet ved den i fig. 11 illustrerte prosess.

5 4 DETALJERT BESKRIVELSE Det beskrives en fremgangsmåte for bestrykning av et kartongsubstrat med et strøk. Strøket kan innbefatte et understrøk og valgfritt ett eller flere mellomstrøk og ett eller flere toppstrøk. Som anvendt heri betegner «kartongsubstrat» bredt et hvilket som helst kartongmateriale som er i stand til å bli bestrøket med et understrøk. Fagfolk vil forstå at kartongsubstratet kan være bleket eller ubleket med en ubestrøket basisvekt på ca kg/m 2 (8 pund per 3000 kvadratfot) eller mer. Eksempler på egnede kartongsubstrater innbefatter kasjert kartong bølgesjiktspapir og SBS (solid bleached sulfat) I ett aspekt kan kartongsubstratet være fremstilt ved hjelp av en kontinuerlig produksjonsprosess som anvender en dry-stack-kalandar. Kartongsubstratet kan med andre ord være fremstilt uten anvendelse av en wet-stack-kalandar. Idet det henvises til fig. 11 kan ett aspekt av en prosess 20 for fremstilling av et dry-stackkartongsubstrat 37 begynne ved en innløpskasse 22 som kan levere en slurry av cellulosefiber (med slike tilsetningsstoffer som er nødvendig for å forbedre substratets integritet og funksjonelle egenskaper) ut på en Fourdrinier-maskin 24 som kan innbefatte en bevegelig sikt med særdeles fint nettverk for å danne et nett 26. Nettet 26 kan passere gjennom én eller flere valgfrie våtpresser 28 og kan deretter passere gjennom én eller flere tørkere 30. Valgfritt kan en limpresse 32 anvendes til å tilføre funksjonelle egenskaper og potensielt redusere nettet 26's kalipertykkelse og en tørker 34 kan deretter tørke nettet 26. Endelig kan nettet 26 passere gjennom en dry-stack-kalander 36 for å danne det endelige kartongsubstrat 37. Kalanderens valser kan være dampoppvarmet. Klempunktbelastninger og antall klempunkter i kalanderen kan være i det vesentlige redusert til å minimere eller unngå reduksjon i kalipertykkelse. 30 Uten at kartongsubstratet gjenvætes ved kalanderen 36 presses fibersubstratet således kun minimalt sammen i kalander-stacken. Kartongsubstratets bulk påvirkes derfor ikke i stort omfang av kalandreringshandlingen og tapene i kaliper som skyldes kompaktering er minimale forut for bestrykning. 3 I ett aspekt kan det beskrevne understrøk innbefatte et pigment eller en pigmentblanding som er formulert til å tilveiebringe relativt høy prosent sedimenthulromsvolumer (dvs. tettere partikkelpakning) og høy glatthet ved relativt lave strøkvekter. Dette høye sedimenthulromsvolum kan oppnås gjennom anvendelsen av komponenter som har relativt høye sideforhold og/eller en relativt høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse. Eksempelvis kan

6 sedimenthulromsvolumer på mer enn 4 prosent være ønskelig mens sedimenthulromsvolumer på mer enn 47 kan være enda mer ønskelig mens sedimenthulromsvolumer på mer enn 0 kan være enda mer ønskelig. I ett særlig aspekt kan det beskrevne understrøk innbefatte en pigmentblanding av leire med høyt sideforhold og kalsiumkarbonat. Pigmentblandingen kan dispergeres i en bærer slik som vann for å lette påføring av understrøket på et egnet substrat slik som et kartongsubstrat. Ytterligere komponenter slik som bindemidler stabiliseringsmidler dispersjonsmidler og ytterligere pigmenter kan kombineres med pigmentblandingen for å danne det endelige understrøk uten at det avvikes fra omfanget av den foreliggende beskrivelse Leirekomponenten til det beskrevne understrøks pigmentblanding kan være en hvilken som helst plateformet leire som har et relativt høyt sideforhold eller formfaktor (dvs. hyperplateformet leire). Som anvendt heri viser uttrykkene «sideforhold» og «formfaktor» til de individuelle leirepartiklenes geometri spesielt til en sammenligning av en første dimensjon av en leirepartikkel (f.eks. leirepartikkelens diameter eller lengde) i forhold til en andre dimensjon av leirepartikkelen (f.eks. leirepartikkelens tykkelse eller bredde). Uttrykkene «hyperplateformet» «høyt sideforhold» og «relativt høyt sideforhold» viser til sideforhold som generelt overstiger 40:1 slik som 0:1 eller mer især 70:1 eller mer og fortrinnsvis 90:1 eller mer I én utførelsesform kan pigmentblandingens leirekomponent innbefatte en plateformet leire hvor leirepartiklene gjennomsnittlig har et sideforhold på ca. 40:1 eller mer. I et annet aspekt kan leirekomponenten innbefatte en plateformet leire hvor leirepartiklene gjennomsnittlig har et sideforhold på ca. 0:1 eller mer. Et eksempel på en slik leire er CONTOUR 1180 som fås hos Imerys Pigments Inc. i Roswell Georgia USA. I et annet aspekt kan leirekomponenten innbefatte en plateformet leire hvor leirepartiklene gjennomsnittlig har et sideforhold på ca. 90:1 eller mer. Et eksempel på en slik leire er XP-60 som også fås hos Imerys Pigments Inc. Ytterligere eksempler på egnede plateformede leirer beskrives i US-patent nr til Jones et al. 3 I en annen utførelsesform kan pigmentblandingens leirekomponent innbefatte plateformet leire som har en relativt høy gjennomsnittlig partikkeldiameter. I én særlig utførelsesform kan leirekomponenten ha en gjennomsnittlig partikkeldiameter på ca. 4 μm eller mer. I en andre særlig utførelsesform kan leirekomponenten ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på ca. μm eller mer. I en tredje særlig utførelsesform kan leirekomponenten ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på ca. 13 μm eller mer.

7 6 Kalsiumkarbonatkomponenten av det beskrevne understrøks pigmentblanding kan valgfritt innbefatte et kalsiumkarbonat. I én utførelsesform kan kalsiumkarbonatkomponenten innbefatte et finmalt kalsiumkarbonat. Et eksempel på et slikt finmalt kalsiumkarbonat er CARBITAL 9 som fås fra Imerys Pigments Inc. i Roswell Georgia USA hvor ca. 9 prosent av kalsiumkarbonatpartiklene har en diameter på mindre enn ca. 2 mikroner. I et annet aspekt kan kalsiumkarbonatkomponenten innbefatte et grovmalt kalsiumkarbonat. Et eksempel på et slikt grovmalt kalsiumkarbonat er CARBITAL 60 som også fås fra Imerys Pigments Inc. hvor ca. 60 prosent av kalsiumkarbonatpartiklene har en diameter på mindre enn ca. 2 μm. I en annen utførelsesform kan kalsiumkarbonatkomponenten innbefatte et ekstra grovmalt kalsiumkarbonat. Et eksempel på et slikt ekstra grovmalt kalsiumkarbonat er CARBITAL 3 som også fås fra Imerys Pigments Inc. hvor kun ca. 3 prosent av kalsiumkarbonatpartiklene har en diameter på mindre enn ca. 2 μm. 1 I en annen utførelsesform kan pigmentblandingens kalsiumkarbonatkomponent ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på ca. 1 μm eller mer slik som ca. 1 μm fortrinnsvis 3 μm eller mer Uten å være begrenset til noen bestemt teori antas det at pigmentblandinger som formuleres med henblikk på å tilveiebringe relativt høy prosent sedimenthulromsvolum (dvs. tettere partikkelpakning) tilveiebringer høy glatthet ved relativt lave strøkvekter idet råmaterialkostnadene dermed reduseres. Videre antas det at å anvende en leirekomponent som har et relativt høyt sideforhold og/eller en relativt høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse og en kalsiumkarbonatkomponent som har en relativt høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse gir relativt høy og derfor ønskelig prosent sedimenthulromsvolumer. Sedimenthulromsvolumer på 4 prosent eller mer er påkrevet mens sedimenthulromsvolumer på mer enn 47 prosent kan være ønskelig og sedimenthulromsvolumer på mer enn 0 prosent kan være mer ønskelig Én egnet teknikk for måling av sedimenthulromsvolum innbefatter å fremstille pigmentet eller pigmentblandingen og deretter fortynne med vann til et faststoffinnhold på 0 prosent for å produsere en slurry. En 70-gramsprøve av slurryen plasseres i et sentrifugerør og sentrifugeres ved cirka 8000 g i 90 minutter. Prøven fjernes fra sentrifugen og den klare supernatante væsken separeres og veies. Sedimentet er vanligvis pakket tett nok til at den supernatante væske er enkel å helle av. Basert på vekten av fjernet vann kan mengden av vann som fremdeles inneholdes i sedimenthulrommene beregnes. Under anvendelse av partikkeltettheter kan vekten av vann i hulrommene deretter omregnes til prosent sedimenthulromsvolum.

8 7 Idet det henvises til fig. 4-6 tilveiebringes sedimenthulromsvolum i prosent for ulike pigmentblandinger i forhold til vektprosenten av leirekomponenten i pigmentblandingen. Spesifikt sammenlignes i fig. 4-6 anvendelsen av CARBITAL 3 (ekstra grov) CARBITAL 60 (grov) og CARBITAL 9 (fin) som kalsiumkarbonatkomponenten og XP-60 (sideforhold på over 90:1) CONTOUR 1180 (sideforhold på ca. 0:1) CONTOUR Xtrm (sideforhold på ca. 4:1) og KCS (sideforhold på ca. :1 (ikke en leire med høyt sideforhold)) som leirekomponenten. Fig. 4-6 indikerer at grovmalt kalsiumkarbonat (fig. 4 og ) især ekstra grovmalt kalsiumkarbonat (fig. 4) og leirer med høyt sideforhold især leirer som har et sideforhold på over 70:1 fortrinnsvis over 90:1 (XP-60-leire) tilveiebringer den høyeste prosent sedimenthulromsvolum Videre indikerer den konkave form til kurvene i fig. 4-6 i særdeleshet kurvene forbundet med XP-60-leire at den maksimale prosent sedimenthulromsvolum er oppnådd når leirekomponenten blandes med kalsiumkarbonatkomponenten. Eksempelvis idet det henvises til fig. 4 når ekstra grovmalt kalsiumkarbonat og XP-60 anvendes oppstår den maksimale prosent sedimenthulromsvolum sted mellom 60 og 90 vektprosent av leirekomponenten. Enda ytterligere indikerer kurvenes konkave form at visse blandinger av leirekomponenten og kalsiumkarbonatkomponenten tilveiebringer en prosent sedimenthulromsvolum som er lignende om ikke høyere enn ved anvendelse av 0 prosent leire med høyt sideforhold. Derfor indikerer kurvene at å blande mindre kostbar kalsiumkarbonat med mer kostbar leire med høyt sideforhold kan gi et tilsvarende om ikke bedre bestrykningsmateriale når det gjelder prosent sedimenthulromsvolum. Ved å sammenligne f.eks. fig. 4 til fig. 6 indikerer kurvene faktisk at jo grovere kalsiumkarbonat desto mindre leire med høyt sideforhold må benyttes for å oppnå høyere prosent sedimenthulromsvolum. Eksempelvis idet det henvises til fig. 4 når ekstra grovmalt kalsiumkarbonat blandes med XP-60-leire tilveiebringer en 4:-blanding av leirekomponenten i forhold til kalsiumkarbonatkomponenten den samme prosent sedimenthulromsvolum som 0 prosent av leiren med høyt sideforhold. 3 Idet det henvises til fig. 12 kan en prosess 60 for bestrykning av et dry-stack-kartongsubstrat 37 begynne ved en valgfri tørker 38. Deretter kan dry-stack-kartongsubstratet 37 passere til en første bestrykningsmaskin 40. Den første bestrykningsmaskin 40 kan være en bladbestryker eller lignende og kan påføre det beskrevne understrøk ut på dry-stackkartongsubstratet 37. En valgfri tørker 42 kan tørke i det minste delvis understrøket forut for påføring av det valgfrie toppstrøk ved den andre bestrykningsmaskin 44. En annen valgfri

9 8 tørker 46 kan avslutte tørkeprosessen før det bestrøkne dry-stack-kartongsubstrat 47 fortsetter til den valgfrie glanskalandar 48 og det bestrøkne dry-stack-kartongsubstrat 47 rulles ut på en rull 0. 1 Idet det henvises til fig. 7 og 8 presenteres PPS-glatthetsverdiene («Parker Print Surface») av kartong som er bestrøket med ulike understrøk på en pilotbestrykningsmaskin i forhold til understrøkets strøkvekt i pund per ris (3000 ft 2 ;1 lb/3000 ft 2 = 1628 g/m 2 ). Fagfolk vil forstå at PPS-glatthetsverdiene tatt fra prøver som er fremstilt med en pilotbestrykningsmaskin generelt er høyere enn de PPS-glatthetsverdier som oppnås fra prøver som er fremstilt på en bearbeidingsenhet («mill») i fullskala. Ikke desto mindre er PPS-glatthetsverdiene som tas under anvendelse av en pilotbestrykningsmaskin indikerende for forbedringen som tilveiebringes av de beskrevne understrøk i forhold til bestrykninger ifølge den hittil kjente teknikk. Som referanse når en pilotbestrykningsmaskin anvendes er PPS-glatthetsverdier på ca. 70 μm eller mindre generelt ønskelig PPS-glatthetsverdier på ca. 6 μm eller mindre er foretrukket og PPS-glatthetsverdier på ca. 60 μm eller mindre er mer foretrukket Særlig interessant som vist i fig. 7 tilveiebringer understrøk som innbefatter grovt eller ekstra grovt kalsiumkarbonat og leire med høyt sideforhold især XP-60-leire relativt høy prosent sedimenthulromsvolumer og utviser PPS-glatthetsverdier som generelt er under 7 μm ved strøkvekter på ca. 146 g/m 2 (9 pund per ris) eller mindre på et kartongsubstrat. Som vist av den positive skråning til kurvene i fig. 7 er forbedret glatthet (dvs. lavere PPSglatthetsverdi) av den resulterende kartong faktisk direkte korrelert med lavere strøkvekter. Disse dataene er i strid med fagfolks forventninger som ville være høyere glatthetsverdier ved høye strøkvekter. Da en bearbeidingsenhet i fullskala ble anvendt ga et understrøk som innbefattet en 0:0- pigmentblanding av CARBITAL 3 (ekstra grovt kalsiumkarbonat) og XP-60 (leire med høyt sideforhold og høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse) faktisk en toppbestrøket PPSglatthetsverdi på under ca. 3 μm nærmere bestemt ca. 2 μm ved en relativt lav understrøkvekt på 97 g/m 2 (6 pund per ris). 3 Bestrykningssubstrater slik som kartong med understrøk som omfatter malt kalsiumkarbonat i særdeleshet grovmalt eller ekstra grovmalt kalsiumkarbonat og leire med høyt sideforhold i særdeleshet leire som har et sideforhold på mer enn ca. 70:1 nærmere bestemt leire med et høyt sideforhold som har en relativt høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse gir følgelig en glatt kartongstruktur uten å gå på bekostning av bulk og reduserer fremstillingskostnadene ved å kombinere mer kostbar plateformet leire med mindre kostbar malt kalsiumkarbonat idet det kreves overraskende lav strøkvekt for å oppnå den ønskede glatthet.

10 9 Videre vil fagfolk forstå at den valgte type av leire med høyt sideforhold og den valgte type av malt kalsiumkarbonat så vel som forholdet av leirekomponenten i forhold til kalsiumkarbonatkomponenten kan dikteres av kostnadshensyn med hensyn til den ønskede glatthet. De beskrevne understrøk kan påføres på overflaten av et substrat slik som kartong (f.eks. aseptisk kartongemballasje til flytende produkter) i en mengde som er tilstrekkelig til å fylle ut fordypningene og sprekkene i substratet uten behovet for å bestryke hele substratets overflate. Således kan det beskrevne understrøk sammen med den beskrevne fremgangsmåte for påføring av understrøket anvendes til å oppnå høy overflateglatthet med en relativt liten mengde understrøk. Som drøftet ovenfor kan høy overflateglatthet faktisk oppnås med en uventet liten mengde av det beskrevne understrøk I én utførelsesform påføres understrøket på substratet under anvendelse av en bladbestryker slik at bladbestrykeren driver understrøket inn i fordypningene og sprekkene i substratet mens understrøket fjernes fra substratets overflate. Spesifikt som vist i fig. 9 og kan understrøket påføres på en måte som er mer beslektet med sparkling hvor i det vesentlige alt av understrøket ligger i substratets fordypninger og sprekker snarere enn på substratets overflate. På denne punkt vil fagfolk forstå at når det beskrevne understrøk anvendes i en bladbestryker vil avstanden mellom det bevegende substrat og bestrykerens blad være minimalisert for å muliggjøre fylling av fordypningene og sprekkene i overflaten uten i det vesentlige å avsette understrøket på substratets overflate (dvs. danne en diskontinuerlig film på substratets overflate). Bestrykerens blad kan med andre ord være posisjonert tilstrekkelig nært overflaten av det bevegelige substrat slik at bestrykerens blad driver understrøket inn i fordypningene og sprekkene i substratets overflate mens overskytende understrøk fjernes fra substratets overflate. 30 EKSEMPEL 1 3 En første pigmentblanding fremstilt ifølge et aspekt ifølge den foreliggende beskrivelse innbefatter 0 vektprosent CARBITAL 3 (ekstra grovmalt kalsiumkarbonat) og 0 vektprosent XP-60 (hyper-plateformet leire). I en stasjonær blander fremstilles en strøkformulering ved å kombinere 0:0-pigmentblandingen med vann lateksbindemidler og et tykningsmiddel. Vannet tilsettes i en mengde som er tilstrekkelig til å danne en slurry. Idet en bladbestryker anvendes på den ovenfor beskrevne måte påføres strøkformuleringen på råkartong som har en basisvekt på ca. 020 kg/m 2 (126 pund per 3000 ft 2 ) ved de følgende

11 strøkvekter: og 184 g/m 2 ( og 113 pund per 3000 ft 2 ). Fotografiske resultater er vist i fig. 3 og PPS-glatthetsverdiene er tilveiebrakt i fig. 7 (datapunkter markert med en sirkel). Som vist i fig. 3 tilveiebringer det beskrevne understrøk og den tilknyttede fremgangsmåte således optimal glatthet ved relativt lave strøkvekter. (Sammenlign fig. 2 og fig. 3.) Nærmere bestemt oppnås den største glatthet ved en strøkvekt på 9 g/m 2 (67 pund per 3000 ft 2 ) med god glatthet oppnådd ved 129 g/m 2 (79 pund per 3000 ft 2 ) med mindre glatthet ved 14 kg/m 2 (89 pund per 3000 ft 2 ) og enda mindre glatthet ved 184 g/m 2 (113 pund per 3000 ft 2 ). EKSEMPEL En andre pigmentblanding som er fremstilt ifølge et aspekt ifølge den foreliggende beskrivelse innbefatter 0 vektprosent OMYA HYDROCARB 60 (grovmalt kalsiumkarbonat som fås fra Omya AG i Oftringen i Sveits) og 0 vektprosent XP-6170 (hyper-plateformet leire som fås fra Imerys Pigments Inc.). I en stasjonær blander fremstilles en strøkformulering ved å kombinere 0:0-pigmentblandingen med vann lateks og stivelsesbindemidler samt et tykningsmiddel. Vannet tilsettes i en mengde som er tilstrekkelig til å danne en slurry. Under anvendelse av en bladbestryker på den ovenfor beskrevne måte påføres strøkformuleringen på råkartongen som har en basisvekt på ca. 172 g/m 2 (6 pund per 3000 ft 2 ) ved strøkvekter på 94 og 111 g/m 2 (8 og 68 pund per 3000 ft 2 ) idet det derved tilveiebringes kartongstrukturer med forbedret glatthet ved relativt lave strøkvekter. 2 EKSEMPEL En lavtetthets ubestrøket SBS-kartong (solid bleached sulfate) med en basisvekt på ca. 19 g/m 2 (120 lbs/3000 ft 2 ) ble fremstilt under anvendelse av en fullskalaproduksjonsprosess. Fullskalaproduksjonsprosessen innbefattet ikke en wet-stack-kalandreringsprosess. Et karbonat/leire-understrøk med høy bulk med følgende sammensetning ble fremstilt: (1) 0 deler leire med høyt sideforhold fra Imerys Pigments Inc. (2) 0 deler PG-3 from Omya. (et ekstra grovmalt kalsiumkarbonat) (3) 19 deler av et polyvinylacetatlateks (et bindemiddel) og (4) et alkalisvellbart syntetisk tykningsmiddel i en mengde som er tilstrekkelig til å øke blandingens viskositet til 2 Pa.s (200 centipoise) ved 20 rpm på et Brookfieldviskosimeter. Det ble fremstilt et toppstrøk som hadde den følgende sammensetning: 0 deler fint karbonat;

12 11 0 deler fin leire; 17 deler polyvinylacetat; og små mengder strøksmøremidler plastisk pigment protein dispersjonsmiddel syntetisk viskositetsmodifikator antiskummer og fargestoff. Understrøket ble påført på den ubestrøkne kartong under anvendelse av en applikator med ettertrekkende bøyd blad («trailing bent blade applicator»). Understrøket ble påført slik at den minimale mengde av understrøk som var nødvendig for å fylle tomrommene i arkets ruhet forble på arket mens det overskytende understrøk fra arket ble strøket av for å etterlate en minimal mengde understrøk over fiberoverflatens plan. Understrøket ble påført ved en strøkvekt på ca. 98 g/m 2 (60 lbs/3000 ft 2 ). Toppstrøket ble påført over understrøket for ytterligere å forbedre overflateglattheten. Toppstrøket ble påført ved en strøkvekt på ca. 88 g/m 2 (4 lbs/3000 ft 2 ). 1 Den resulterende bestrøkne struktur hadde en total basisvekt på cirka 212 g/m 2 (1300 lbs/3000 ft 2 ) en kaliper på ca. 030 mm (0012 tommer dvs. 12 punkter) og en Parker Print Surf (PPS S)-glatthet på ca. 1 μm. 20 Følgelig vil fagfolk på dette punkt forstå at understrøkene som formuleres til å innbefatte grovmalt kalsiumkarbonat især ekstra grovmalt kalsiumkarbonat og hyper-plateformet leire især hyper-plateformet leire som har sideforhold på mer enn 70:1 og nærmere bestemt leirer med høyt sideforhold som har en relativt høy gjennomsnittlig partikkelstørrelse (f.eks. ca. μm eller mer) tilveiebringer økt overflateglatthet ved relativt lave strøkvekter især når påført på substratet under anvendelse av den beskrevne fremgangsmåte Selv om de ovenfor drøftede pigmentblandinger innbefatter plateformet leire og malt kalsiumkarbonat især ekstra grovmalt kalsiumkarbonat vil fagfolk forstå at alternative pigmentblandinger kan anvendes. Eksempelvis kan det beskrevne understrøks pigmentblanding innbefatte en plateformet leire og ett eller flere ytterligere uorganiske pigmenter som ikke er malt kalsiumkarbonat slik som utfelt kalsiumkarbonat talkum eller kaolinleire. 3 Selv om flere ulike aspekter av det beskrevne understrøk og tilknyttet kartongstruktur har blitt vist og beskrevet kan modifikasjoner falle fagfolk inn ved lesning av beskrivelsen. Den foreliggende patentsøknad innbefatter slike modifikasjoner og er kun begrenset av omfanget av de vedlagte krav.

13 12 Patentkrav: 1 1. Fremgangsmåte for fremstilling av bestrøket kartong som omfatter trinnene av: å fremstille et nett av cellulosefibrer idet nevnte nett har en basisvekt på i det minste 8 pund per 3000 ft 2 (ca kg/m 2 ) av nevnte nett; og å kalandrere nevnte nett i det minste én gang for å danne et kartongsubstrat hvor hvert av nevnte kalandreringstrinn utføres uten i det vesentlige å tilføre fuktighet til nevnte nett; og å påføre et undersøk på i det minste én overflate av nevnte kartongsubstrat for å danne en bestrøket kartong som har en ytterste underbestrøket overflate idet nevnte understrøk innbefatter en pigmentkomponent som inneholder i det minste ett pigment idet nevnte pigmentkomponent har et sedimenthulromsvolum på i det minste 4 prosent når det måles ved hjelp av en teknikk som involverer å fortynne pigmentblandingen med vann til et faststoffinnhold på 0% å sentrifugere en 70 g-prøve av den resulterende slurry ved 8000 g i 90 minutter og å beregne vannvolumet som er igjen i sedimentets hulrom etter avhelling og veiing av den overskytende væske hvor den ytterste underbestrøkne overflate av den bestrøkne kartong har en Parker Print Surf-glatthet på på det meste 3 mikrometer Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor nevnte kartongsubstrat er et solid bleket sulfatkartongsubstrat Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor nevnte understrøk påføres på nevnte i det minste ene overflate av nevnte kartongsubstrat ved en strøkvekt per side på på det meste 9 pund per 3000 kvadratfot (ca. 146 g/m 2 ) av nevnte kartongsubstrat Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor nevnte understrøk påføres på nevnte i det minste ene overflate av nevnte kartongsubstrat ved en strøkvekt per side på på det meste 8 pund per 3000 kvadratfot (ca. 130 g/m 2 ) av nevnte kartongsubstrat.. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor nevnte pigmentkomponent innbefatter en hyperplateformet leire som har et sideforhold på i det minste 40: Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte kartongsubstrat definerer en flerhet av fordypninger i nevnte i det minste ene overflate og hvor nevnte påføringstrinn innbefatter å påføre nevnte understrøk slik at nevnte understrøk i det vesentlige mottas inni nevnte flerhet av nevnte fordypninger uten i det vesentlige fullstendig å dekke nevnte overflate.

14 13 7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte understrøk danner en diskontinuerlig film på nevnte i det minste ene overflate av nevnte kartongsubstrat. 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte understrøk påføres som en slurry. 9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte pigmentkomponent innbefatter en hyper-plateformet leire som har et sideforhold på i det minste 40:1 og et ytterligere uorganisk pigment. 1. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte pigmentkomponent innbefatter et malt kalsiumkarbonat som har en grovpartikkelstørrelsesfordeling idet 60% eller mindre av kalsiumkarbonatpartiklene er mindre enn 2 mikrometer i diameter Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte pigmentblanding har et sedimenthulromsvolum på i det minste 47 prosent. 12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte pigmentblanding har et sedimenthulromsvolum på i det minste 0 prosent Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav som ytterligere omfatter trinnet av å påføre et toppstrøk over nevnte understrøk av nevnte underbestrøkne kartong for å danne en toppbestrøket kartong som har en ytterste toppbestrøket overflate hvor nevnte ytterste toppbestrøkne overflate har en Parker Print Surf-glatthet på på det meste 3 mikrometer Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav hvor nevnte nett ikke utsettes for en wet-stack-kalandreringsprosess. 1. Fremgangsmåte ifølge krav 1-13 hvor nevnte nett utsettes for en wet-stockkalandreringsprosess i et fravær av en hvilken som helst vannkasse. MURG *

15 1/12 Fig. 1 (Kjent teknikk)

16 2/12 Fig. 2 (Kjent teknikk)

17 3/12 Fig. 3

18 4/12 Prosent sedimenthulromsvolum Contour Contour Prosent leire i pigmentblanding Fig. 4

19 /12 Prosent sedimenthulromsvolum Contour Contour Prosent leire i pigmentblanding Fig.

20 6/12 Prosent sedimenthulromsvolum Contour Contour Prosent leire i pigmentblanding Fig. 6

21 7/12 PPS S (mikroner) Strøkvekt (lb/3000) Fig. 7

22 8/12 PPS S (mikroner) Contour Contour Contour Strøkvekt (lb/3000) Fig. 8

23 9/12 Flekk Forst. Analytisk serv. Fig. 9

24 /12 Flekk Forst. Analytisk serv. Fig.

25 11/12 TØRKER Fig. 11 TØRKER

26 12/12 TØRKER TØRKER Fig. 12 TØRKER