СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ГЛЯНЦЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ И БУМАГА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ГЛЯНЦЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2007 года по МПК D21H19/00 D21H19/36 D21H19/38 D21H19/40 D21H19/44 D21H19/58 D21H19/60 D21H19/64 D21H19/84 D21H27/00 B41M5/00 

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

Известно, что к бумаге для струйной печати предъявляются жесткие требования, поскольку печать осуществляется преимущественно красками на водной основе, и бумага должна обеспечивать быстрое высыхание краски и в то же время высокое разрешение и оптическую плотность изображения, что одновременно трудно достижимо.

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 методом струйной печати требует следующих свойств: способности прочной фиксации 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 размытым и нечетким.

Во многих случаях к бумагам для струйной печати предъявляют требование по наличию определенного уровня глянца поверхности. Покрытия, удовлетворяющие указанному требованию, получают за счет нанесения составов, основным компонентом которых являются различные водорастворимые полимеры. Использование композиций, содержащих только водорастворимые полимеры, не позволяет обеспечить быстрое высыхание изображения, поэтому для увеличения пористости покрытия в его состав вводят пигменты, имеющие размер частиц 25-50 нм.

Еще одной проблемой при печати на бумагах с глянцем является дефект облачной печати. Устранить этот дефект можно оптимизировав смачивание поверхности покрытия чернилами за счет добавки соответствующих поверхностно-активных веществ.

Достижение глянца покрытия сложная задача и решается она либо путем использования специальных материалов, либо за счет сушки покрытия на хромированном гладком цилиндре.

Известен способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцем, включающий нанесение на бумагу - основу покрытия, содержащего водорастворимое связующее - желатин, пигмент - коллоидный оксид алюминия и поверхностно-активное соединение, регулирующее смачивание поверхности покрытия. Подобная композиция позволяет получить бумагу, дающую хорошее качество печати, быстрое высыхание краски и имеющую прочную поверхность (US 6387473, кл. В41М 5/00, оп. 2002).

Известен способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным многослойным покрытием, содержащим коллоидный диоксид кремния и оксид цинка. Получаемая бумага имеет хорошие печатные свойства и уровень глянца (US 6391428, кл. В41М 5/00, оп. 2002).

Ближайшим аналогом по технологической сущности заявленного технического решения является способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на ее одну сторону покровной композиции, состоящей из пигмента, воспринимающего чернила, водорастворимого связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающего покрытия, а также формирование глянцевой поверхности (WO 0313872, кл. В41М 5/00, оп. 2003).

Бумага, полученная известным способом, обладает высоким качеством печати и глянцем.

Однако известный способ получения бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием из-за использования специального малопроизводительного покровного оборудования и отсутствия компонентов для улучшения печатных свойств бумаги представляет собой низкотехнологический процесс.

Новым техническим результатом от использования заявляемого технического решения является повышение технологичности процесса за счет:

- введения в состав регулятора смачивания на основе полидиметилсилоксановых смол,

- использования новой композиции водорастворимого связующего,

- применения пластификатора на основе полиэтиленоксида,

- а также каландрирования бумаги для достижения необходимого уровня глянца.

Новый технический результат достигается тем, что в способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на ее одну сторону покровной композиции, состоящей из пигмента, воспринимающего чернила с размером частиц 25-50 нм, водорастворимого связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающего покрытия, а также формирование глянцевой поверхности, в покровную композицию введен регулятор смачиваемости на основе полидиметилсилоксановых смол в количестве 0,4-1,6% от массы пигмента, в качестве водорастворимого связующего используют смесь поливинилового спирта с поливинилпирролидоном в соотношении (90-50):(10-50) в количестве 40-60% от массы пигмента и стиролакрилового латекса в количестве 15-20% от массы пигмента, а при формировании глянцевой поверхности используют пластификатор на основе полиэтиленоксида в количестве 7-15% от массы пигмента с последующим суперкаландрированием при давлении в захвате валов суперкаландра 20-25 бар и температуре 50-90°С.

В качестве пигмента для обеспечения пористости покрытия используют коллоидный диоксид кремния или коллоидный оксид алюминия с размером частиц 25-50 нм в количестве 20-45% от массы покровной композиции.

С целью фиксации красителя в состав покрытия введен катионный фиксатив, относящийся к классу полидиаллилдиметиламмонидхлоридов в количестве 3-5% от массы пигмента.

Регулирование смачивания поверхности глянцевого покрытия и устранение дефекта облачной печати решено за счет введения регулятора смачиваемости на основе полидиметилсилоксановых смол в количестве 0,4-1,6% от массы пигмента.

Введение в состав покровной композиции водорастворимого связующего, состоящего из смеси поливинилового спирта с поливинилпирролидоном и стиролакрилового латекса, улучшает закрепление пигмента на поверхности бумаги.

Использование пластификатора на основе полиэтиленоксида и суперкаландра позволяет увеличивать глянец поверхности.

Покровная композиция, воспринимающая краску, наносится за один или два прохода. Общая масса покрытия 10-30 г/м².

Другой объект настоящего изобретения относится к бумаге для струйной печати с глянцевым покрытием, изготовленной предлагаемым способом и характеризующейся высокой прочностью поверхности и высокими печатными характеристиками.

Предложенный способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием представлен нижеприведенными примерами (1-54).

Пример 1.

Способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием осуществляют следующим образом:

1. Бумагу-основу массой 90-190 г/м² получают мокрым способом на бумагоделательной машине, используя следующий композиционный состав:

беленая сульфатная лиственная целлюлоза - 45-63%;

беленая сульфатная хвойная целлюлоза - 37-45%;

карбонат кальция - 10% (от волок.комп.);

клей АКД - 0,3-0,5% (от волок.комп.);

крахмал катионный - 0,6-1,0% (от волок.комп.);

оптический отбеливатель - 0,1-0,13% (от волок.комп.);

краситель - 10-12 г/т целлюлозы.

Бумагу, полученную по данной композиции, подвергают отделке на суперкаландре до гладкости 90-150 с (по Бендстену).

2. Приготовление состава для покрытия, воспринимающего чернила с концентрацией 16-27%, следующего состава (мас.% по сухому веществу от массы пигмента):

коллоидный диоксид кремния марки (размер частиц 25-50 нм) - 100%;

частично гидролизованный поливиниловый спирт - 50%;

стиролакриловый латекс - 14,5%;

полидиаллилдиметиламмоний хлорид - 3,2-5%;

пластификатор - 9,6%;

полидиметилсилоксановая смола - 1,6%.

В качестве пигмента используется коллоидный диоксид кремния.

Готовую смесь наносят воздушным шабером за один прием, масса покрытия 18-20 г/м².

Сушка покрытия осуществляется при помощи ИК-излучателей и за счет обдува горячим воздухом (температура воздуха 90-130°С).

4. Нанесение противоскручивающего покрытия, имеющего следующий состав (мас.% по сухому веществу от массы пигмента):

пигмент - 100%;

латекс стиролбутадиеновый - 12% (мас.% по сухому в-ву от массы пигмента);

поливиниловый спирт - 2,5% (мас.% по сухому в-ву от массы пигмента);

сода каустическая - 0,14% (мас.% по сухому в-ву от массы пигмента);

натрий пирофосфорно-кислый - 0,45% (мас.% по сухому в-ву от массы пигмента).

Противоскручивающее покрытие наносится на покровной машине, оснащенной наносящими узлами с воздушным шабером. Масса готового покрытия 12-17 г/м². Сушка покрытия осуществляется за счет обдува горячим воздухом (температура воздуха 90-130°С).

После нанесения всех покрытий проводят отделку бумаги на суперкаландре при давлении в захвате валов 20-75 бар и температуре валов 50-90°С для достижения окончательного уровня глянца.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №2.

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

покрытие для фиксации чернил содержит 40% поливинилового спирта от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №3.

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

покрытие для фиксации чернил содержит 60% поливинилового спирта от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №4.

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

содержание стиролкарилового латекса составляет 20% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №5.

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

содержание пластификатора составляет 15% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №6.

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

количество введенной в композицию полидиметилсилоксановой смолы составляет 1,0% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Пример №7.

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

Количество введенной в композицию полидиметилсилоксановой смолы составляет 0,5% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Примеры №8-14.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примерам 1-7 соответственно, с той лишь разницей, что

вместо коллоидного диоксида кремния использован коллоидный оксид алюминия с размером частиц 25-50 нм.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Примеры №15-21.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примерам 1-7 соответственно, с той лишь разницей, что

вместо поливинилового спирта использована смесь ПВС/поливинилпирролидон в соотношении 90:10.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Примеры №22-28.

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примерам 1-7 соответственно, с той лишь разницей, что

вместо поливинилового спирта использована смесь ПВС/поливинилпирролидон в соотношении 70:30.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтере HP PHOTOSMART 8153.

Бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием, полученные по примерам 1-28, характеризуются высокой оптической плотностью получаемого изображения, отсутствием смешения и затекания чернил, быстрым высыханием чернил.

Оптическая плотность по черномуОптическая плотность по красномуВремя высыхания чернил, сГлянец, град. (75°)2,2-2,51,7-1,9540-9055-72

Способ касается изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. На полученную бумагу-основу наносят на одну ее сторону покровную композицию, состоящую из пигмента, воспринимающего чернила, водорастворимого связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающее покрытие. Затем формируют глянцевую поверхность. В покровную композицию вводят регулятор смачиваемости на основе полидиметилсилоксановых смол в количестве 0,4-1,6% от массы пигмента. В качестве водорастворимого связующего используют смесь поливинилового спирта с поливинилпирролидоном в соотношении (90-50):(10-50) в количестве 40-60% от массы пигмента и стиролакрилового латекса в количестве 15-20% от массы пигмента. При формировании глянцевой поверхности используют пластификатор на основе полиэтиленоксида в количестве 7-15% от массы пигмента с последующим суперкаландрированием при давлении в захвате валов суперкаландра 20-25 бар и температуре 50-90°С. Техническим результатом является повышение технологичности процесса. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления бумаги для струйной печати с глянцевым покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на ее одну сторону покровной композиции, состоящей из пигмента, воспринимающего чернила, водорастворимого связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающего покрытия, а также формирование глянцевой поверхности, отличающийся тем, что в покровную композицию введен регулятор смачиваемости на основе полидиметилсилоксановых смол в количестве 0,4-1,6% от массы пигмента, в качестве водорастворимого связующего используют смесь поливинилового спирта с поливинилпирролидоном в соотношении (90-50):(10-50) в количестве 40-60% от массы пигмента и стиролакрилового латекса в количестве 15-20% от массы пигмента, а при формировании глянцевой поверхности используют пластификатор на основе полиэтиленоксида в количестве 7-15% от массы пигмента с последующим суперкаландрированием при давлении в захвате валов суперкаландра 20-25 бар и температуре 50-90°С.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пигмента используют коллоидный диоксид кремния с размером частиц 25-50 нм в количестве 20-45% от массы покровной композиции.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пигмента используют коллоидный оксид алюминия с размером частиц 25-50 нм в количестве 20-45% от массы покровной композиции.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионного фиксатива используют полидиаллилдиметиламмонийхлорид в количестве 3-5% от массы пигмента.5. Бумага для струйной печати с глянцевым покрытием, отличающаяся тем, что изготовлена способом по п.1.