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 

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 красками на водной основе, и бумага должна обеспечивать высокое качество печати и быстрое высыхание краски, 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 при 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 к 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, растекание 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 искусственный аморфный силикагель (диоксид кремния). Использование силикагелей, в силу их природы, создает трудности в получении высокой прочности покрытия, поэтому постоянно предпринимаются попытки устранить данный недостаток за счет модифицирования композиции покрытия.

Распространенным методом для увеличения прочности покровного слоя и является введение в рецептуру покрытия дополнительного пигмента - каолина или карбоната кальция.

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 (РСТ/US94/04140).

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. Получаемая бумага имеет хорошие печатные свойства (US Patent # 4.371.582.)

Ближайшим аналогом по технологической сущности заявленного технического решения является способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение на нее покрытия, воспринимающего чернила, содержащего латексное связующее, водорастворимое связующее (поливиниловый спирт), пигмент на основе аморфного диоксида кремния, агент для фиксации чернил, последующее нанесение противоскручивающего покрытия на противоположную сторону бумаги-основы и облагораживание покрытия, воспринимающего чернила (RU 2264493 С1 от 23.11.2005 г.).

При этом в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с коллоидным аморфным диоксидом кремния и оксидом алюминия при их соотношении 80-85/10-15/5-10. Нанесение покрытия осуществляют в две ступени, а облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляют путем его суперкаландрирования.

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

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

Новым техническим результатом от использования заявляемого технического решения является получение высокой прочности поверхности и печатных характеристик бумаги.

Новый технический результат достигается тем, что в способе изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающем получение бумаги-основы, нанесение последовательно на одну ее сторону покрытия, воспринимающего чернила, состоящего из пигмента и связующего, а затем катионного фиксатива, и на другую сторону бумаги-основы - противоскручивающего покрытия, после чего проводят облагораживание покрытия путем суперкаландрирования, в качестве пигмента для покрытия, воспринимающего чернила, используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином или карбонатом кальция, имеющих размер удельной поверхности частиц <20 м²/г в соотношении (75-45):(25-55), а в качестве связующего используют поливиниловый спирт в количестве 20-25% от массы пигмента.

В качестве пигмента для покрытия, воспринимающего чернила, используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином или карбонатом кальция, имеющих размер удельной поверхности частиц <20 м²/г в соотношении (75-45):(25-55).

В качестве связующего для закрепления пигмента на поверхности бумаги используется водорастворимое связующее - поливиниловый спирт.

С целью фиксации красителя при печати после нанесения на бумагу покрытия, воспринимающего чернила, она обрабатывается катионным фиксативом - полидиаллилдиметиламмонийхлоридом.

Покрытие, воспринимающее чернила, наносится на бумагу-основу за одну или две стадии. Общая масса покрытия 7-18 г/м².

Затем на ту же сторону бумаги наносится раствор катионного фиксатива.

Облагораживание покрытия, воспринимающего чернила, осуществляется путем завершающей отделки готовой бумаги на суперкаландре при давлении в зазоре каландровых валов 20-75 бар.

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 (1-7).

Пример №1

Способ изготовления бумаги для струйной печати осуществляют следующим образом.

1. Бумагу-основу массой 65-200 г/м² получают мокрым способом на бумагоделательной машине, используя следующий композиционный состав в мас.%:

беленая сульфатная лиственная целлюлоза - 45-70%;

беленая сульфатная хвойная целлюлоза - 30-50%;

карбонат кальция - 10% (от массы целлюлозы);

клей АКД - 0,3-0,5% (от массы целлюлозы);

крахмал катионный - 0,6-1,0% (от массы целлюлозы);

оптический отбеливатель - 0,2-0,6% (от массы целлюлозы);

краситель - 10-25 г/т целлюлозы.

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

пигмент - 100%;

поливиниловый спирт - 25%;

краситель - 0,014%;

оптический отбеливатель - 4-7%.

Сшивающий агент на основе полигидроксильных смол - 2-5% (мас.% по сухому веществу от массы пигмента).

Готовую смесь наносят воздушным шабером за одну или две стадии, масса покрытия 12-17 г/м².

При этом в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 75-:25.

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

3. Нанесение катионного фиксатива.

На поверхность покрытия, воспринимающего чернила, наносится 2-3% раствор полидиаллилдиметиламмонийхлорида при помощи воздушного шабера.

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

4. Нанесение антискручивающей композиции, имеющей следующий состав (мас.% по сухому веществу от массы пигмента):

пигмент - 100%;

латекс стиролбутадиеновый - 12%;

поливиниловый спирт - 2,5%;

сода каустическая - 0,14%;

натрий пирофосфорнокислый - 0,45%.

Противоскручивающее покрытие наносится в одну стадию 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:

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 65:35.

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 1 с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 55:45;

- количество поливинилового спирта в композиции покровного состава 23%.

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 менее 20 м²/г в соотношении 45:55;

- количество поливинилового спирта в композиции покровного состава 23%.

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 1 с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 65:35.

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 1 с той лишь разницей, что:

- в качестве пигмента используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 55:45;

- количество поливинилового спирта в композиции покровного состава 28%.

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 карбонатом кальция, имеющим размер удельной поверхности частиц менее 20 м²/г в соотношении 45:55;

- количество поливинилового спирта в композиции покровного состава 23%.

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

Бумага для струйной печати, полученная в соответствии с примерами 1-7, была оценена на предмет прочности поверхности, оптической плотности при печати и склонности к усению при печати.

 Оптическая плотность по черномуОптическая плотность по желтомуОптическая плотность по пурпурномуОптическая плотность по голубомуПрочность поверхности, м/сСклонность к растеканию при печати,      пункт.Пример №12,401,100,980,702,50,2Пример №22,431,110,960,712,40,2Пример №32,471,100,980,712,50,2Пример №42,421,090,990,722,20,2Пример №52,451,120,970,712,30,2Пример №62,461,110,980,702,10,2Пример №6      

Склонность к усению оценивалась по толщине (в пунктах) наименьшей видимой линии при печати желтыми чернилами на черном фоне. Из данных таблицы видно, что образцы бумаги, полученные описываемым способом, обладают высокой прочностью поверхности и печатными характеристиками.

Способ касается производства бумаги для струйной печати с нанесенным специальным пигментным покрытием. Способ включает изготовление бумаги-основы, нанесение на одну ее сторону покрытия, воспринимающего чернила, состоящего из пигмента, связующего и катионного фиксатива. На противоположную сторону бумаги-основы наносят противоскручивающее покрытие. Затем поверхности бумаги облагораживают. В качестве пигмента для покрытия, воспринимающего чернила, используют смесь аморфного диоксида кремния с карбонатом кальция или каолином с удельной внешней поверхностью менее 20 м²/г в соотношении (75-45):(25-55). В качестве связующего для покрытия, воспринимающего чернила, используют поливиниловый спирт в количестве 20-25% от массы пигмента. В качестве катионного фиксатива используют полидиаллилдиметиламмонийхлорид. Техническим результатом является улучшение печатных характеристик и получение высокой прочности поверхности бумаги. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления бумаги для струйной печати с пигментным покрытием, включающий получение бумаги-основы, нанесение последовательно на одну ее сторону покрытия, воспринимающего чернила, состоящего из пигмента и связующего, а затем катионного фиксатива, и на другую сторону бумаги-основы - противоскручивающего покрытия, после чего проводят облагораживание покрытия путем суперкаландрирования, отличающийся тем, что в качестве пигмента для покрытия, воспринимающего чернила, используют смесь аморфного диоксида кремния с каолином или карбонатом кальция, имеющих размер удельной поверхности частиц <20 м²/г в соотношении (75÷45) : (25÷55), а в качестве связующего используют поливиниловый спирт в количестве 20-25% от массы пигмента.2. Бумага для струйной печати с пигментным покрытием, отличающаяся тем, что она изготовлена по п.1.