An Optimum Coating Colour Formula for CSWO-printing

Pigmenttipäällystyksen tarkoituksena on parantaa painopapereiden pintaominaisuuksia. Tämän työn tarkoituksena oli löytää sopiva päällystyspasta päällystetylle coldset-paperille. Kirjallisuusosassa on käsitelty coldset-painatusta ja sen ongelmia. Päällystysmenetelmän perusteita, pastan ominaisuuksia ja niiden vaikutusta päällystystulokseen on myös käsitelty. Lisäksi on esitelty joitakin päällystetyn paperin pinnantutkimusmenetelmiä. Kokeellisessa osassa on tutkittu erilaisten pastakoostumusten ja päällystemäärien sekä kalanteroinnin vaikutusta paperin painettavuuteen. Paperit on päällystetty Helicoaterilla ja joitakin pastoja on testattu myös pilot-mittakaavaisessa päällystyksessä. Selitystä paperin käyttäytymiseen painatuksessa on etsitty päällystetyn paperin pintarakenteesta. Paras painettavuus saavutetaan päällysteellä, jossa pigmenttinä on vain karbonaatti. Painojälkeä voidaan parantaa käyttämällä kalsinoitua kaoliinia yhdessä karbonaatin kanssa, mutta tämän päällysteen pintalujuus ei ole riittävä CSWO-painatukseen. Tärkkipigmentti parantaa veden ja painovärin absorptiota ja siten tekee painetun tuotteen kuivemmaksi ja miellyttävämmän tuntuiseksi, mutta aiheuttaa smearingia. Tämä johtuu liian nopeasta musteen asettuvuudesta. "Pehmeä" SB-lateksi soveltuu paremmin offset-painatukseen kuin "kova" lateksi, joka sisältää myös PVAc:ta. "Pehmeällä" lateksilla saadaan parempi pintalujuus ja painojälki kuin "kovalla" lateksilla. Paperin pölyävyyttä painatuksessa voidaan vähentää nostamalla päällystemäärää ja laskemalla pastan kuiva-ainepitoisuutta. Kalanteroinnilla ei pintalujuutta tai painojälkeä voida parantaa. Selitys tutkimuksessa käsiteltyjen papereiden painojäljelle ja painettavuudelle löydetään tutkimalla päällysteen pintarakennetta. Painojälkeen vaikuttaa eniten päällysteen peittoaste. Huonoa peittävyyttä voidaan parantaa nostamalla päällystemäärää. Pölyäminen painatuksessa johtuu pigmenteistä, jotka eivät ole sidottuja paperin pintaan. Tämä taas johtuu pastan huonosta vesiretentiosta. Hyödyllisintä tietoa näiden papereiden pintarakenteesta saadaan tutkimalla pintaa pyyhkäisyelektonimikroskoopilla (SEM), atomivoimamikroskoopilla (AFM) ja laserindusoidulla plasmaspektrometrilla (LIPS). LIPSin etuna on se, että päällystemääräjaukauma voidaan määrittää sekä x-y- että z-suunnassa samanaikaisesti samasta kohdasta. LIPSissä myös näytteen preparointitarve on hyvin vähäinen.

The purpose of pigment coating is to enhance the surface properties of printing papers. The aim of this study was to find a suitable coating colour formula for coated coldset paper. In the theoretical part coldset printing and its associated problems have been discussed. The principle of the coating method, the properties of coating colour components and their effect on the coating result have also been considered. Some surface characterisation methods of coated papers have been presented. In the experimental part, the effects of different coating colour formulas and coat weights, as well as calendering, on the printability of papers have been studied. Papers were coated using a Helicoater coating unit and some coating colour formulas were tested also in pilot scale coating. An explanation for the paper behaviour in printing has been sought from the surface structure of the coated paper. Coating, in which carbonate is the only pigment, has the best printability. It is possible to improve print quality by using calcined kaolin together with carbonate, but the surface strength of that coating is not sufficient for CSWO-printing. Starch pigment improves absoption of ink and water, and thus makes the printed surface drier, but it causes smearing. This is a result of too fast ink setting. "Soft" SB-latex is more appropriate for offset printing than "hard" latex, which contains PVAc. "Soft" latex gives better surface strength and print quality than "hard" latex. By raising coat weight and reducing colour solids it is possible to reduce dusting in printing. Calendering does not improve surface strength or print quality. Surface structure characterisation shows the main explanations for print quality and printability of the papers in this study. Coating coverage is the main factor affecting print quality. Poor coating coverage can be improved by raising the coat weight. Dusting in printing is caused by pigments that are not bound to the paper surface. This is related to poor water retention of the coating colour. It is possible to get useful information about coat structure of these papers by analysing the surface by scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM) and laser induced plasma spectrometer (LIPS). The advantage of LIPS is that coat distribution can be measured in the x-y- and z-directions at the same time at the same point. For LIPS analysis sample preparation is also minimal.