Survey of colour requirements depending on paper structure

I examensarbetet gjordes en kartläggning av färgbehov beroende av pappersstruktur. Arbetet gjordes för Holmen Paper. Syftet med arbetet var att undersöka olika parametrar på pappersstrukturer och se hur färgbehovet påverkades. Det gjordes genom en experimentell undersökning och utredning i labskala. Styrgruppen på Holmen Paper valde pappersstrukturer med liknande och varierade parametrar som jämfördes. Parametrar som undersöktes var bulk, ytvikt, luftpermeans, Bendtsen, PPS, askhalt, oljeabsorption, olika pappersmaskiner, slutljushet och Canadian Standard Freeness (CSF) nivå. Det var intressant för Holmen Paper att undersöka hur färgbehovet varierade på deras papper. Målet med arbetet var att hitta samband mellan uppmätta pappersegenskaper och färgbehov till viss tryckdensitet. Avgränsningar var att mätningarna gjordes på befintliga produkter med en Prüfbau tryckpress och med gul färg. Gul färg var mest intressant att undersöka då den har högst åtgång vid tryckning. Undersökning av färgbehov på papper kan leda till minskad förbrukning av den färg som används. Färgen som används i tryckerier innehåller mineraloljor. Genom att minimera användningen av färgen kan det leda till ett mer hållbart arbete. Målgruppen för arbetet var Holmen Paper som tillverkar papper som går till den grafiska industrin. Holmen Paper tillverkar termomekanisk massa, TMP, där pappret normalt blir till reklamblad eller bokpapper. Beroende på hur papper tillverkas delas de in i olika kvaliteter. Pappersstrukturerna som undersöktes hade olika egenskaper, vilka mättes med ett instrument direkt efter de tillverkats. En del värden kontrollerades och kompletterades manuellt med instrument på huvudlaboratoriet i Hallstavik. Kompletterade mätningar gjordes på papper som saknade värde på någon parameter. Holmen Paper valde ut 33 pappersstrukturer för kartläggning av färgbehovet. Pappersstrukturerna från Holmen kom från fyra olika pappersmaskiner, W, X, Y och Z. Infärgning gjordes med Prüfbau tryckpress av två laboranter som arbetade tillsammans. Mängden färg som fastnade på pappersremsan vägdes på en känslig våg med 4 decimaler. Remsan torkades i ett torkskåp och tryckdensiteten mättes därefter med en spektrofotometer, Techkon. Beräkning av färgbehovet gjordes vid en tryckdensitet som valdes till 1,2 för samtliga prov. Färgbehovet för de olika pappersstrukturerna beräknades med hjälp av Excel. Data för parametrarna från varje pappersstruktur hämtades från Holmens databas. Färgbehovet tillsammans med parametrarna sattes upp i flera diagram bredvid varandra i Excel där de jämfördes. Utifrån diagrammen undersöktes vilka parametrar som korrelerade med färgbehovet. Resultatet blev att bulk, luftpermeans, PPS och Bendtsen (ytråhet) korrelerade positivt med färgbehov. Glans korrelerade negativt med färgbehovet. Färgbehov undersöktes med askhalt, CSF och slutljushet men visade ingen korrelation. Ett referensprov infärgades först och sist vid varje laborationstillfälle för att undersöka hur stabil infärgningsmetoden var. En normalfördelningskurva med 95 %-konfidensintervall gjordes, vilket visade på att metodens reproducerbarhet var stabil. Två olika färgformuleringar jämfördes, vilket gav att den nyare formuleringen gav ca 23 % ökat färgbehov. In this thesis work a survey was performed of how colour requirements were dependent on paper structure. The study was made for Holmen Paper. The purpose of the study was to analyse various parameters of paper structures and see how colour requirements were affected. The study was done through an experimental investigation and an examination on a laboratory scale. The working group at Holmen Paper was choosing the paper structures that had different and similar properties that were compared. Parameters investigated were bulk, surface weight, air permeance, Bendtsen, PPS, ash content, oil absorption, different paper machines, final brightness and Canadian Standard Freeness (CSF) level. It was interesting for Holmen Paper to investigate how the colour requirement varies on their paper. The aim of the work was to find a connection between parameters from the measured papers and colour requirements to a certain colour density. Limitations in the study were that the measurements were made on existing products with a Prüfbau printing press and with yellow colour. The yellow colour was most interesting because it has the most consumption in the printing process. The examination of colour requirements on paper can lead to reduced consumption of the colour use. The colour used in printing processes contains mineral oils. By minimizing the use of paint, it will lead to more sustainable work. The target group for the study was Holmen Paper, which manufactures paper that goes to the graphic industry. Holmen Paper manufactures thermo mechanical pulp, TMP, where the paper normally becomes direct mail or book paper. Depending on how the paper is made it is divided into different qualities. The paper structures examined had different properties that were measured with an instrument immediately after the paper structures were manufactured. Some values were checked and supplemented manually with instruments on the main laboratory in Hallstavik. Supplemented measurements were made on paper that were missing a value for any parameter. The working group at Holmen Paper selected 33 paper structures for survey of the colour requirement. The paper structures from Holmen came from four different paper machines, W, X, Y and Z. Mileage was done on paper strips with Prüfbau printing press by two laboratory workers, who worked together. The weight of the paint stuck on the paper strip was weighted on a sensitive scale, four decimals. The strip was dried in a drying cabinet and the colour density was measured with a spectrophotometer, Techkon. Calculation on the colour requirement was made to match a target density of 1,2. The colour requirements for the different paper structures were calculated using Excel. The data from the parameters of each paper structure were retrieved from Holmen’s database. The colour requirements together with the parameters were plotted in several charts next to each other in Excel where they were compared. Based on the charts, the parameters that correlated with the colour requirements were examined. The result was that bulk, air permeance, PPS and Bendtsen correlated positively with colour requirements. Gloss correlated negatively with the colour requirements. Colour requirements were examined with ash content, CSF and final brightness which showed no correlation. A reference paper was mileaged first and last at each laboratory session to examine how stable the printing method was. A normal distribution curve was made on a 95 % confidence interval which showed that the printing method was stable. Two different colour modifications were compared. Which resulted in that the colour requirement increased by about 23 % with the newer modification.