СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ПИГМЕНТНЫМ ПОКРЫТИЕМ И БУМАГА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ С ПИГМЕНТНЫМ 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 пигментным покрытием.

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 требует от покрытия 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.

Покрытия, удовлетворяющие указанным требованиям, получают за счет нанесения составов, основным компонентом которых является искусственно-модифицированный диоксид кремния. Использование модифицированного диоксида кремния имеет ряд недостатков - это невысокая прочность покрытия и невозможность использования традиционных способов печати, поэтому постоянно предпринимаются попытки устранить названные недостатки за счет модифицирования композиции покрытия.

Известен способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающий нанесение на бумагу-основу покрытия, содержащего пигмент - коллоидный или аморфный диоксид кремния, карбонат кальция, алюмосиликат и латексное связующее, не полностью коалесцирующее в процессе сушки. Подобная композиция и режим сушки позволяют получить бумагу, дающую хорошее качество печати, быстрое высыхание краски и имеющую прочную поверхность (WO 9426531, кл. В41М 5/00, опубл. 1994).

Известен способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментированным покрытием, включающий приготовление и нанесение на подложку покровной композиции, состоящей из поливинилпирролидона, сополимера пирролидона и винилацетата, и пигмента - каолина, карбоната кальция, оксида цинка, сульфата бария, алюмосиликатов (US 4371582, кл. D21H 19/00, опубл. 1983). Получаемая бумага имеет хорошие печатные свойства.

Ближайшим аналогом по технологической сущности заявленного технического решения является способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающий нанесение на бумагу-основу покрытия, воспринимающего чернила, содержащего аморфный диоксид кремния и карбонат кальция, полиакрилатный латекс в качестве связующего, и нанесение слоя, фиксирующего краситель, состоящего из катионного полиамидоэпихлоргидринного сополимера (WO 9701447, кл. В41М 5/00, опубл. 1997)).

Бумага, полученная известным способом, обладает высоким качеством печати и водостойкостью изображения.

Однако, оперируя только видом латекса как связующего и соотношением пигмент/латекс, нельзя получить полный спектр печатных и прочностных свойств покрытия.

Новым техническим результатом от использования заявляемого технического решения является возможность регулирования качества изображения при струйной печати и прочности поверхности бумаги, что важно при использовании бумаги в современных широкоформатных струйных печатных машинах и при использовании комбинированных способов печати.

Новым техническим результатом от использования заявляемого технического решения является улучшение печатных характеристик и получение высокой прочности поверхности за счет:

- оптимизации соотношения между аморфным диоксидом кремния и другим пигментом;

- подбора оптимальных характеристик используемых пигментов;

- оптимизации вида и доли используемых связующих;

- оптимизации количества введенного катионного фиксатора красителя.

Новый технический результат достигается тем, что при изготовлении бумаги для струйной печати с пигментным покрытием по способу, включающему получение бумаги-основы, нанесение на одну ее сторону покровной композиции, состоящей из пигмента, воспринимающего чернила, связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающего покрытия, после чего проводят облагораживание покрытия путем суперкаландрирования, в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция или каолином с удельной внешней поверхностью 60-85 м²/г в соотношении (25-50):(75-50), при этом связующее представляет собой смесь поливинилового спирта с латексом из класса стиролакриловых сополимеров в соотношении (20-25%):(7-18%) от массы пигмента, а катионный фиксатив вводится непосредственно в покровную композицию в количестве 5-10% от массы пигмента и представляет собой полидиаллилдиметиламмонийхлорид.

В качестве пигмента для обеспечения пористости покрытия используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция или каолином с удельной внешней поверхностью 60-85 м²/г в соотношении (25-50):(75-50).

С целью фиксации красителя в состав покрытия введен катионный фиксатив, относящийся к классу полидиаллилдиметиламмонийхлоридов в количестве 5-10% от массы пигмента.

Введение в состав покровной композиции связующего, состоящего из смеси поливинилового спирта с латексом, улучшает закрепление пигмента на поверхности бумаги.

Покровная композиция наносится на бумагу-основу за один проход. Общая масса покрытия 7-18 г/м².

Облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляется путем завершающей отделки готовой бумаги на суперкаландре при давлении в зазоре каландровых валов 20-75 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 пигментным покрытием, изготовленной предлагаемым способом и характеризующейся высокой прочностью поверхности.

Предложенный способ изготовления бумаги для струйной печати представлен нижеприведенными примерами (1-13).

Пример 1

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют следующим образом.

1. Бумагу-основу массой 65-150 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 волок.комп.)крахмал катионный 0,6-1,0 (от волок.комп.)полиамидоаминоэпихлоргидриновая смола 1,0-1,5 (от волок.комп.)оптический отбеливатель 0,1-0,13 (от волок.комп.)краситель 10-12 г/т целлюлозы

2. Приготовление состава для покрытия, воспринимающего чернила, с концентрацией 17-25%, следующего состава (мас.% по сухому веществу от массы пигмента):

Пигмент 100Связующее 29Краситель 0,014Катионный фиксатив 5Оптический отбеливатель 4-7Сшивающий агент на основе  полигидроксильных смол 2-5 (мас.% по сухому в-ву  от массы пигмента).

Готовую смесь наносят воздушным шабером за один прием, масса покрытия 12-17 г/м².

При этом в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 25:75;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 5% от массы пигмента;

- в качестве связующего используется поливиниловый спирт в количестве 22% от массы пигмента и катионный сторолакриловый латекс в количестве 8% от массы пигмента.

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

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

Пигмент 100Латекс стиролбутадиеновый 12Поливиниловый спирт 2,5Сода каустическая 0,14Натрий пирофосфорнокислый 0,45

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 облагораживание покрытия, воспринимающего чернила. Облагораживание заключается в отделке бумаги на суперкаландре при давлении в захвате валов 20-75 бар.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935. На всех образцах отмечено 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:

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия воспринимающего чернила в количестве 10% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 3

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 2 с той лишь разницей, что в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 35:65.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 4

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 35:65.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 5

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 4 с той лишь разницей, что в качестве связующего используется поливиниловый спирт в количестве 15% от массы пигмента и катионный сторолакриловый латекс в количестве 13% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 6

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 5 с той лишь разницей, что в качестве связующего используется поливиниловый спирт в количестве 15% от массы пигмента и катионный сторолакриловый латекс в количестве 17% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 7

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 50:50.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 8

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 50:50;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 9% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 9

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 50:50;

- в качестве связующего используется поливиниловый спирт в количестве 15% от массы пигмента и катионный сторолакриловый латекс в количестве 17% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 10

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 50:50;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 5% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 11

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 50:50;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 9% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 12

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 35:65;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 5% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Пример 13

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

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц 80 м²/г, в соотношении 35:65;

- катионный фиксатив вводится непосредственно в композицию покрытия, воспринимающего чернила, в количестве 5% от массы пигмента;

- в качестве связующего используется поливиниловый спирт в количестве 17% от массы пигмента и катионный сторолакриловый латекс в количестве 15% от массы пигмента.

Полученные образцы бумаги для струйной печати были запечатаны на принтерах HP PHOTOSMART 8153 и Epson StylusPhoto 935.

Бумаги для струйной печати, полученные по примерам 1-13, характеризуются высокой оптической плотностью получаемого изображения, отсутствием смешения и затекания чернил и высокой прочностью поверхности.

Оптическая плотность по черномуОптическая плотность по желтомуОптическая плотность по голубомуПрочность поверхности, м/с1,75-2,11,65-1,91,77-1,802,4->2,5

Способ касается изготовления бумаги для струйной печати с нанесенным специальным пигментным покрытием и относится к целлюлозно-бумажной промышленности. На полученную бумагу-основу наносят на одну ее сторону покровную композицию, состоящую из пигмента воспринимающего чернила, связующего и катионного фиксатива. На другую сторону наносят противоскручивающее покрытие. После этого проводят облагораживание покрытия путем суперкаландрирования. В качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция или каолином с удельной внешней поверхностью 60-85 м²/г в соотношении (25-50):(75-50). При этом связующее представляет собой смесь поливинилового спирта с латексом из класса стиролакриловых сополимеров при соотношении (20-25%):(7-18%) от массы пигмента. В качестве катионного фиксатива используют полидиаллилдиметиламмонийхлорид, который вводят непосредственно в покровную композицию в количестве 5-10% от массы пигмента. Техническим результатом является возможность регулирования качества изображения при струйной печати и прочности поверхности бумаги. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на одну ее сторону покровной композиции, состоящей из пигмента, воспринимающего чернила, связующего и катионного фиксатива, а на другую сторону - противоскручивающего покрытия, после чего проводят облагораживание покрытия путем суперкаландрирования, отличающийся тем, что в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция или каолином с удельной внешней поверхностью 60-85 м²/г в соотношении (25-50):(75-50), при этом связующее представляет собой смесь поливинилового спирта с латексом из класса стиролакриловых сополимеров в соотношении (20-25%):(7-18%) от массы пигмента, а катионный фиксатив вводится непосредственно в покровную композицию в количестве 5-10% от массы пигмента.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионного фиксатива используют полидиаллилдиметиламмонийхлорид.3. Бумага для струйной печати с пигментным покрытием, отличающаяся тем, что изготовлена способом по п.1.