Die Beschichtungsformulierung ist eine grundlegende Technologie bei der Herstellung von beschichtetem Papier und hat einen entscheidenden Einfluss auf die Endverwendung des Produkts. Folglich müssen Beschichtungen so konzipiert und hergestellt werden, dass sie spezifische Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und Bedruckbarkeit der Beschichtung erfüllen. Mit anderen Worten: Das Design der Beschichtung hängt direkt von der Art des hergestellten beschichteten Papiers ab. Volumenmäßig bleibt das gestrichene Standardpapier das dominierende Produkt, doch aus technologischer Sicht besteht ein Bestreben, die Technologien zu beherrschen, die mit hochwertigen Kunstdruckpapieren (glänzend-gestrichenes Papier) verbunden sind. Unterschiedliche Produkte erfordern spezifische Beschichtungen, Beschichtungsmethoden und Beschichtungsmaschinen. Während alle Sorten festgelegten Qualitätsstandards entsprechen müssen, hat die Zustimmung der Kunden oberste Priorität.
Es gibt viele Arten von Beschichtungen für Papier, wobei Beschichtungen auf Wasserbasis -am weitesten verbreitet sind. Die Zusammensetzung wasserbasierter Beschichtungen lässt sich im Allgemeinen in vier Komponenten einteilen: Pigmente, Bindemittel, Additive und Wasser. Die Kombination dieser vier Komponenten ist eng mit der Qualität des fertigen gestrichenen Papiers verknüpft. In der folgenden Tabelle 1 sind die Auswirkungen der Beschichtungskomponenten auf die Papierqualität aufgeführt.
Pigmente
Zu den Pigmenten gehören Ton (weißer Ton), Calciumcarbonat, Satinweiß, Aluminiumhydroxid, Titandioxid und Kunststoffpigmente.
1. Ton
Tone werden nach ihrer Zusammensetzung in Kategorien wie Kaolinit, Pyrophyllit und Serizit eingeteilt. Kaolinit wird weiter in Sorten wie Standardkaolin und hydratisierten Kaolin unterteilt; Alle diese Tone werden kommerziell hergestellt. Im Zusammenhang mit beschichtetem Papier bezieht sich der Begriff „Kaolin“ jedoch im Allgemeinen auf die Kaolinitgruppe als Ganzes und wird praktisch zum Synonym für Streichton.
Kaolinpartikel sind sechseckige Plättchen mit Durchmessern zwischen 0,3 und 3 Mikrometern. Das Seitenverhältnis und die Partikelgröße dieser Partikel beeinflussen direkt die Qualität der Pigmentschicht auf dem Papier. Kaolin ist derzeit das am häufigsten verwendete Pigment für beschichtetes Papier, da es dem unbedruckten Blatt hohen Glanz verleiht, eine moderate Menge an Bindemittel erfordert und gute Viskositäts- und Dispersionseigenschaften aufweist, was einen höheren Feststoffgehalt in der Beschichtungsformulierung ermöglicht.
2. Calciumcarbonat
Kalziumkarbonat wird häufig in beschichtetem Papier verwendet und liegt in Bezug auf das Verwendungsvolumen nach Ton an zweiter Stelle. Calciumcarbonat kommt in Taiwan besonders häufig vor; In den letzten Jahren hat es zunehmend den teureren Ton ersetzt. Es wurde eine große Vielfalt an Qualitäten entwickelt, die für unterschiedliche Endanwendungen und Produktionsmethoden für beschichtetes Papier geeignet sind, sodass die optimale Verwendung von Calciumcarbonat ein zentraler Schwerpunkt bei der Formulierung von Papierbeschichtungen ist. Dank seiner hohen Helligkeit und Porosität bietet Calciumcarbonat-Pigment eine hervorragende Tintenaufnahmefähigkeit und verbessert dadurch die Bedruckbarkeit-was es auch für matt gestrichene Papiere äußerst praktisch macht-.
3. Satinweiß
Satinweiß ist ein weißes Pigment, das aus gelöschtem Kalk und Bariumsulfat synthetisiert wird. Es wird seit langem als Pigment für Kunstdruckpapier verwendet. Es bietet hervorragende Helligkeit, Glanz, Tintenaufnahmefähigkeit und Oberflächenglätte. Allerdings sind diese Qualitäten mit Eigenschaften wie hoher Beschichtungsviskosität und starken Quelleigenschaften verbunden, die zu Nachteilen wie schlechter Lauffähigkeit während des Beschichtungsprozesses und einem hohen Bedarf an Bindemitteln führen. In der Vergangenheit wurde Satinweiß hauptsächlich in Formulierungen für die Luftrakelbeschichtung verwendet. Beim Einsatz in Rakelbeschichtungsprozessen mit hohem Feststoffgehalt stellt es Herausforderungen dar, weshalb seine Anwendung im Allgemeinen auf gestrichene Papiere in Kunstdruckqualität beschränkt ist.
4. Aluminiumhydroxid
Bietet gute Helligkeit, Deckkraft und Tintenaufnahmefähigkeit.
5. Titandioxid
Titandioxid verfügt über eine sehr hohe Opazität, was es zu einer häufigen Wahl für leichtgewichtige gestrichene Papierformulierungen (LWC) macht. Seine Verwendung wird jedoch durch die hohen Kosten und die abrasive Beschaffenheit eingeschränkt. Es kommt in zwei kristallinen Formen vor: Rutil und Anatas. Obwohl die Anatas-Form eine etwas geringere Opazität bietet, wird sie aufgrund ihrer geringeren Kosten und hohen Helligkeit häufig verwendet.
6. Kunststoffpigmente
Derzeit erhältliche Kunststoffpigmente lassen sich im Allgemeinen in drei Kategorien einteilen: Bindemitteltyp, Feststofftyp und Hohltyp, wobei die beiden letzteren am häufigsten verwendet werden. Während der Synthese können Variablen wie Monomerverhältnisse, Initiatorkonzentrationen, Rührgeschwindigkeiten und Reaktionstemperaturen manipuliert werden, um Partikelgröße, Gleichmäßigkeit, Stabilität und Reaktionsgeschwindigkeiten zu steuern.