Painatuksen UV-stabiilisuuden optimointi fenolihartsatussa paperissa

Tässä diplomityössä tutkittiin painetun paperin ja siitä fenoliformaldehydihartsilla impregnoimalla valmistetun pinnoituskalvon UV-stabiilisuuden parantamis-mahdollisuuksia. Työn kirjallisuusosassa käsitellään painetun pinnoituskalvon valmistusprosessia ja painatuksen UV-valonkestoon vaikuttavia tekijöitä. Painovärin pigmentti, sen määrä ja käsittely, painovärin sideaine sekä fenoliformaldehydihartsi ja sen lisäaineet vaikuttavat pinnoitetun betonoimisvanerin säänkesto-ominaisuuksiin. Erilaisilla epäorgaanisilla valkoisilla pigmenteillä ja kidemuodoilla on erilainen UV-valonkesto ja taitekerroin. Päällystämällä titaanidioksidi esimerkiksi alumiini- tai zirkoniumoksideilla sen UV-valonkestoa voidaan parantaa merkittävästi. UV-hajoaminen voidaan havaita painetun pinnoitteen liituuntumisena. Liituuntumista voidaan pitää veden ja hapen välisenä reaktiona, jota titaanidioksidi ja UV-säteily katalysoivat. Sen takia myös muiden valkoisten epäorgaanisten pigmenttien ominaisuuksia ja käyttöä selvitettiin. Kokeissa käytettiin yhdeksää eri painoväriä, kahta eri paksuista paperia ja kahta eri tyyppistä hartsia. Painovärejä ohennettiin vedellä ja paperin painopuolta vaihdeltiin. Kaikissa painatuksissa käytettiin kolmea eri rasterointiasteen laattaa, jolloin painovärin määrää paperissa saatiin vähennettyä. Painetuista papereista mitattiin densiteetti, värimäärä, pisara-absorptio vedellä ja kontaktikulma hartsilla. Myös painovärin tunkeumaa selvitettiin paperin poikkileikeistä tehtyjen SEM-kuvien avulla. Painetut paperit impregnoitiin fenoliformaldehydihartsilla kalvoksi. Pinnoituskalvot puristettiin vanerin pinnalle laboratoriopuristimella. Koekappaleet altistettiin UV-valolle, sateelle ja pakkaselle sääkaapissa 400 h ajan, mikä vastaa noin 1,5 vuotta ulkona Suomen oloissa. Kappaleista mitattiin kiilto, värinmuutos ja liituuntuminen. Pinnoitteen liituuntumista tapahtui vähiten niissä koepisteissä, joissa painatus oli tehty 30 % rasteroidulla laatallaSäänkestävä TiO2 osoittautui hyväksi, mutta myös ZnO-pigmentillä saatiin hyviä tuloksia. ZnO-koepisteessä liituuntumisreaktio ei ole niin voimakkaasti katalysoitu kuin TiO2-koepisteissä. Paksun paperin painatuspuolella näytti olevan merkitystä säänkestoon. Huopapuolelle painettuna pinnoitteen liituuntuminen oli vähäisempää

Key words: surface film, phenol formaldehyde resin, impregnation, flexo printing, screening, inorganic white pigment, UV-lightfastness, weather resistance, chalking Possibilities to improve the UV-stability of printed phenol formaldehyde resin impregnated paper were studied in this thesis. The manufacturing process of the printed surface film and factors affecting the UV- lightfastness of the printing were discussed in the literary part. The type of the pigment in the printing ink, the amount and the coating of the pigment, the binder of the ink as well as the phenol formaldehyde resin and resin additives have an effect on the weather resistance of the overlaid plywood used in concrete shuttering moulds. Different inorganic white pigments and crystal forms differ in UV-lightfastness and refractive index. By coating titanium dioxide with aluminium or zirconium oxides UV-lightfastness can be enhanced remarkably. Chalking indicates the UV-degradation of the film and/or the print. The chalking process can be regarded as the reaction of water and oxygen. The reaction is catalysed by titanium dioxide and UV-radiation. Therefore, properties and use of alternative white inorganic pigments were investigated. Nine different printing inks, two papers of different thickness and two types of impregnation resins were used in the experiments. The inks were thinned by water and the printing side of the paper varied. Printing plates of three different screening were used, which allowed reduction of the printing ink in the paper. The density and the amount of ink, the droplet absorption using water and the contact angle measurements using resin were done with the printed papers. The penetration of the printing ink was determined by the SEM-pictures of the cross-section samples of the printed papers. The printed papers were impregnated by phenol formaldehyde resin. The overlaying films were pressed onto the plywood by using laboratory scale pressing machine. The tested samples were exposed to UV-light, rain and frost in a weather-o-meter for 400 h, which corresponds to 1.5 year outdoors conditions in Finland. The gloss, the change in colour and the chalking of the test samples were measured. Least chalking was observed in the samples that were printed by a 30 % screened plate. The weather resistant TiO2 pigment gave good results, but also the ZnO-pigment proved to be interesting. The printing side of thick paper influenced the weather resistance. The chalking on the felt side of the paper was less than on the wire side.