СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ПИГМЕНТИРОВАННЫМ ПОКРЫТИЕМ И БУМАГА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ПИГМЕНТИРОВАННЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2005 года по МПК D21H27/00 D21H27/30 D21H19/38 D21H19/64 D21H19/80 D21H19/84 B41M5/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги для струйной печати с нанесенным специальным пигментированным покрытием.

Известно, что наиболее жесткие требования предъявляются к бумаге для струйной печати, поскольку печать осуществляют мокрой краской, и бумага должна обеспечивать высокое качество печати и быстро высыхать, то есть обладать свойствами, которые одновременно трудно достижимы.

Значительное количество бумаги, предназначенной для струйной печати, покрывают специальными покрытиями различного композиционного состава для достижения определенных характеристик струйной печати, многие из которых зависят от типа и обработки бумаги.

Получение полноцветных изображений методом струйной печати с полной заливкой площади листа требует следующих свойств: способности прочной фракции красителя чернил на поверхности материала и быстрого впитывания жидкой фазы чернил в материал покрытия без его деформирования. Подобные требования обусловлены тем, что для струйной печати используются чернила либо на основе водных растворов красителей, либо на основе дисперсий красителей в подходящей для этого жидкости.

Отсутствие фиксации красителя чернил на поверхности покрытия ведет к снижению оптической плотности изображения, а недостаточно быстрое впитывание жидкой фазы чернил материалом покрытия приводит к таким дефектам, как смешение цветов, усение при печати линий и мелких деталей, что делает изображение размятым и нечетким.

Известен способ приготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающим нанесение на бумагу-основу пигментированного покрытия, содержащего пигмент, синтетическую смолу катионного типа и кремний, модифицированный поливиниловый спирт, последующее нанесение водного раствора катионовой смолы, сушку полученной бумаги и каландрирование (см. JP 3155267 В2, В 41 М 5/00, 09.04.2001).

При этом в качестве пигмента используют смесь оксида кремния с удельной поверхностью 365 г/м² и оксида алюминия с такой же удельной поверхностью при их соотношении 1:3.

Бумага, полученная известным способом, обладает повышенной прочностью поверхности и хорошей фиксируемостью водной краски.

Известен способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающий нанесение на бумагу-основу пигментированного покрытия, содержащего абсорбирующий пигмент из диоксида кремния, связующее из поливинилового спирта и катионный фиксатор (ЕР 1090776 A1, B 41 M 5/00,11.04.2001).

При этом пигмент предпочтительно состоит из смеси 75% или более силикагеля с объемом пор (0,5-1,5)м³/кг и 10% или более оксида алюминия или гидрата оксида алюминия.

Бумага, полученная известным способом, также обладает хорошей фиксируемостью водной краски.

Ближайшим аналогом по технологической сущности заявленного технического решения является способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на нее покрытия, воспринимающего чернила, содержащего латексное связующее, водорастворимое связующее, пигмент на основе аморфного диоксида кремния и агент для фиксации чернил, последующее нанесение противоскручивающего покрытия на противоположную сторону бумаги-основы и облагораживание покрытия, воспринимающего чернила (US 6410123 B1, B 41 M 5/00, 25.06.2002).

При этом облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют путем последовательного нанесения 2-х слоев на основе коллоидного диоксида кремния. По меньшей мере один из слоев коллоидного диоксида кремния, контактирующий с принимающим краску покрытием, не содержит связующего и имеет кроющую способность 0,001-0,003 кг/м², при этом другой слой имеет кроющую способность 0,001-0,006 кг/м².

Бумага для струйной печати, полученная известным способом, имеет высокие впитываемость краски и цветопроявляющие свойства.

Однако трехстадийное нанесение покрытия, воспринимающего чернила, с промежуточной отделкой - очень трудоемкий, малотехнологический процесс.

Новым техническим результатом от использования технического решения является повышение технологичности процесса за счет сокращения количества стадий при нанесении покрытия, воспринимающего чернила, при сохранении высокой впитываемости краски и цветопроявляющих свойств и улучшении прочности поверхности.

Этот новый технический результат достигается тем, что в способе изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающем получение бумаги-основы, нанесение на нее покрытия, воспринимающего чернила, содержащего латексное связующее, водорастворимое связующее, пигмент на основе аморфного диоксида кремния и агент для фиксации чернил, последующее нанесение противоскручивающего покрытия на противоположную сторону бумаги-основы и облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, в качестве пигмента на основе аморфного диоксида кремния используют смесь последнего с коллоидным катионным диоксидом кремния и коллоидным оксидом алюминия при массном соотношении указанных компонентов пигмента соответственно (80-85):(10-15):(5-10), при этом нанесение покрытия, воспринимающего чернила, осуществлять в две ступени при соотношении массы покрытия, наносимого на второй ступени от 0,43:1 до 0,66:1, а облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют путем его суперкаландрирования при давлении в захвате валов суперкаландра 30-75 бар.

При этом в качестве латексного связующего используют водные дисперсии амфотерных или катионных стиролакриловых сополимеров, а в качестве коллоидного оксида алюминия используют названный продукт с удельной внешней поверхностью частиц 150-300 м²/г.

Композиционный состав покрытия, воспринимающего краску может включать необходимые добавки, такие как тонирующий краситель, оптический отбеливатель, упрочнитель и прочее.

В предлагаемом способе аморфный и коллоидный диоксид кремния используют не как компоненты отдельных частей покрытия, воспринимающего краску, а совместно. Использование такой смеси пигментов позволяет получить покрытие, сочетающее свойство высокой впитывающей способности с хорошим сродством к красителю чернил.

Введение оксида алюминия с заданными характеристиками позволяет дополнительно увеличить фиксацию красителя чернил без ухудшения абсорбционных свойств покрытия. Оптимальным является содержание оксида алюминия в диапазоне от 5 до 10% от общей массы пигмента.

Введение оксида алюминия позволяет также увеличить стойкость покрытия, восприимчивого к механическим воздействиям (показатель прочности поверхности к выщипыванию увеличился на 0,2-0,35 м/с). Таким образом результирующая смесь пигментов имеет следующий состав: аморфный диоксид кремния: коллоидный диоксид кремния: коллоидный оксид алюминия 80-85:10-15:5-10.

Покрытие, воспринимающее краску, наносят в две ступени последовательно. Общая масса покрытия 9-15 г/м². Доля первого слоя составляет 30-40% от массы готового покрытия, а доля второго - 60-70%. Данное соотношение между первым и вторым слоями является оптимальным с точки зрения получения равномерных абсорбционных свойств покрытия, прочной поверхности и качества последующей отделки.

Облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют путем завершающей отделки готовой бумаги на суперкаландре при давлении в зазоре каландровых валов 30-75 бар. Указанный диапазон давления является оптимальным, увеличение давления при каландрировании ведет к ухудшению печатных свойств бумаги вследствие уменьшения пористости покрытия.

Другой объект настоящего изобретения относится к бумаге для струйной печати с пигментированным покрытием, изготовленной предлагаемым способом и характеризующейся высокой прочностью поверхности от 2,1 до 2,5 м/с.

Предложенный способ изготовления бумаги для струйной печати представлен нижеприведенными примерами 1-8.

Пример 1. Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют следующим образом.

1. Бумагу-основу массой 100 г/м² получают мокрым способом на бумагоделательной машине, используя следующий композиционный состав в мас.%:

Беленая сульфатная лиственная целлюлоза 45-63Беленая сульфатная хвойная целлюлоза 37-45Карбонат кальция 10 (от волок, комп.)Клей АКД 0,3-0,5 (от волокн. комп.)Катионный крахмал 0,6-1,0 (от волокн. комп.)Полиамидоаминоэпихлоргидриновая смола 1,0-1,5 (от волоки, комп.)Оптический отбеливатель 0,1-0,13 (от волоки, комп.)Краситель 10-12 г/т от целлюлозы

2. Готовят композиционный состав с концентрацией 16% для покрытия, воспринимающего краску, следующего состава (мас.% по сухому веществу от массы пигмента):

Пигмент 100Поливиниловый спирт 30Дисперсия амфотерного стиролакрилового сополимера (Raiprint) 25Полидиаллилдиметиламмоний хлорид (Catiofast) 7Фиолетовый прямой краситель 0,01Оптический отбеливатель 5Продукт на основе полигидроксильных смол 3

Готовую смесь наносят воздушным шабером за два приема.

При этом в качестве пигмента используют смесь следующего состава (мас.%): искусственный аморфный диоксид кремния - 85% (торговое наименование GASIL); коллоидный диоксид кремния катионной природы - 10 (торговое наименование SYLOJET); коллоидный оксид алюминия - 5% (торговое наименование MARTOXIN).

Масса готового покрытия, воспринимающего чернила, - 9-15 г/м². Доля первого слоя составляет 30-40% от массы готового покрытия, а доля второго 60-70%. Сушку покрытия осуществляют при помощи ИК-излучателей и за счет обдува горячим воздухом (температура воздуха 90-130°С).

3. После нанесения покрытия, воспринимающего чернила, на обратную сторону бумаги наносят противоскручивающее покрытие, имеющее следующий состав (мас.% по сухому от массы пигмента):

Пигмент 100Латекс стиролбутадиеновый 11Поливиниловый спирт 2,5Сода каустическая 0,14Трибутилфосфат 0,4Натрий пирофосфорнокислый 0,45

Противоскручивающее покрытие наносят на покровной машине, оснащенной наносящими узлами с воздушным шабером. Масса готового покрытия 12-17 г/м². Сушку покрытия осуществляют за счет обдува горячим воздухом (температура воздуха 130°С).

После нанесения всех покрытий проводят облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, с целью придания ему необходимой гладкости и внешнего вида. Облагораживание заключается в отделке бумаги на суперкаландре при давлении в захвате валов каландра 30 бар.

Полученный образец бумаги для струйной печати запечатан на принтерах HP DJ 6122 и Epson Stylus Photo 950. На образце отмечены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 2.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:

- в качестве катионного связующего в композиционном составе для покрытия, воспринимающего чернила, используют дисперсию катионного стиролакрилового сополимера (торговое наименование Baysize) в количестве 20%;

- облагораживание осуществляют при давлении 40 бар.

Полученный образец бумаги для струйной печати запечатан на приборах HP 2I 6122 и Epson Stylus Photo 950. На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 3.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента в композиционном составе для покрытия, воспринимающего краску, используют смесь следующего состава: искусственный аморфный диоксид кремния - 80% (торговое наименование GASIL); коллоидный диоксид кремния катионной природы - 15% (торговое наименование SYLOJET); коллоидный оксид алюминия - 5% (торговое наименование MARTOXIN);

- облагораживание осуществляют при давлении 55 бар.

Полученный образец бумаги для струйной печати запечатан на принтерах HPDI 6122 и Epson Stylus Photo 950.

На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 4.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента в композиционном составе для покрытия, воспринимающего краску, используют смесь следующего состава: искусственный аморфный диоксид кремния - 80% (торговое наименование GASIL); коллоидный диоксид кремния катионной природы - 15% (торговое наименование SYLOJET); коллоидный оксид алюминия - 5% (торговое наименование MARTOXIN);

- в качестве связующего в композиционном составе для покрытия, воспринимающего краску, используют дисперсию катионного стиролакрилового сополимера (торговое наименование Baysize) в количестве 20%;

- облагораживание осуществляют при давлении 65 бар.

Полученный образец бумаги для струйной печати запечатан на принтерах HP DJ 6122 и Epson Stylus Photo 950.

На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 5.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента в композиционном составе для покрытия, воспринимающего краску, используют смесь следующего состава: искусственный аморфный диоксид кремния - 80% (торговое наименование GASIL); коллоидный диоксид кремния катионной природы - 10% (торговое наименование SYLOJET); коллоидный оксид алюминия - 10% (торговое наименование MARTOXIN);

- в качестве связующего в композиционном составе для покрытия, воспринимающего краску, используют дисперсию катионного стиролакрилового сополимера (торговое наименование Baysize) в количестве 20%;

- облагораживание осуществляют при давлении 75 бар.

Полученный образец бумаги для струйной печати запечатан на принтерах HP DI 6122 и Epson Stylus Photo 950.

На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 6.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента в композиционном составе для покрытия, воспринимающего чернила, используют смесь следующего состава: искусственный аморфный диоксид кремния - 80% (торговое наименование GASIL); коллоидный диоксид кремния катионной природы - 10% (торговое наименование SYLOJET); коллоидный оксид алюминия - 10% (торговое наименование MARTOXIN). Полученный образец бумаги для струйной записи запечатан на принтерах HPDJ 6122 и Epson Stylus Photo 950.

На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Пример 7.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что:

- в качестве связующего в композиционном составе для покрытия, воспринимающего чернила, используют дисперсию катионного стиролакрилового сополимера (торговое наименование Baysize);

- в качестве агента для улучшения флексации чернил в композиционном составе для покрытия, воспринимающего чернила, используют катионный полиалкиламин (торговое наименование Cartafix) в количестве 8%;

- облагораживание осуществляют при давлении 65 бар.

Полученный образец бумаги для струйной записи запечатан на принтерах HPDJ 6122 и Epson Stylus Photo 950.

На образце получены хорошее качество изображения и высокая стойкость к механическим повреждениям.

Бумага для струйной печати, полученная по примерам 1-7 и характеризуемая высокой прочностью поверхности от 2,1 до 2,5 м/с, что значительно выше, чем у бумаги, полученной по способу-прототипу.

Предложенный способ изготовления бумаги для струйной печати характеризуется повышенной технологичностью процесса за счет исключения химического облагораживания покрытия, воспринимающего чернила, как в способе-прототипе, при сохранении высокой впитываемости краски и цветопроявляющих свойств и улучшении прочности поверхности.

Способ касается производства бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. После получения бумаги-основы на нее наносят покрытие, воспринимающее чернила. Покрытие содержит латексное связующее, водорастворимое связующее, пигмент - смесь аморфного диоксида кремния с коллоидным катионным диоксидом кремния и коллоидным оксидом алюминия, и агент для фиксации чернил. Нанесение покрытия осуществляют в две стадии при соотношении массы покрытия, наносимого на первой стадии, и массы покрытия, наносимого на второй стадии, от 0,34:1 до 0,66:1. На противоположную сторону бумаги-основы наносят противоскручивающее покрытие. Затем осуществляют облагораживание покрытия путем его суперкаландрирования при давлении в захвате валов суперкаландра 30-75 бар. Техническим результатом является повышение технологичности процесса и улучшение качества получаемой бумаги за счет повышения прочности ее поверхности. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на нее покрытия, воспринимающего чернила, содержащего латексное связующее, водорастворимое связующее, пигмент на основе аморфного диоксида кремния и агент для фиксации чернил, последующее нанесение противоскручивающего покрытия на противоположную сторону бумаги-основы и облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, отличающийся тем, что в качестве пигмента на основе аморфного диоксида кремния используют смесь последнего с коллоидным катионным диоксидом кремния и коллоидным оксидом алюминия при массном соотношении указанных компонентов пигмента соответственно 80-85:10-15:5-10, при этом нанесение покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют в две ступени при соотношении массы покрытия, наносимого на первой ступени, к массе покрытия, наносимого на второй ступени, от 0,43:1 до 0,66:1, а облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют путем его суперкаландрирования при давлении в захвате валов суперкаландра 30-75 бар.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве латексного связующего используют водные дисперсии амфотерных или катионных стиролакриловых сополимеров.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве коллоидного оксида алюминия используют названный продукт с удельной внешней поверхностью частиц 150-300 м²/г.4. Бумага для струйной печати с пигментированным покрытием, отличающаяся тем, что она изготовлена способом по п.1.