МАТЕРИАЛ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ Российский патент 2010 года по МПК B41M5/00 B41M5/50 

Изобретение относится к расходным материалам для струйной печати, в частности материалу на гибкой полиэтилентерефталатной (ПЭТ) основе для печати на всех видах струйных принтеров (плоттеров), использующих чернила на водной или водоспиртовой основе.

Известны материалы, состоящие из пленочной подложки и приемного слоя, предназначенные для струйной печати с использованием чернил на водной основе [1, 2]. Приемный слой этих материалов включает в себя или катионно модифицированные каолин и оксид кремния в качестве наполнителей и различные латексы (в частности, поливинилацетат) в качестве связующих [1], или смесь мелкодисперсных оксидов (гидроксидов, силикатов) алюминия и оксида кремния в качестве наполнителей и желатины, поливинилового спирта (или его производных), поливинилпирролидона в качестве связующих [2] Недостатком этих материалов является невысокая водостойкость приемного слоя при длительном динамическом воздействии влаги.

Известен материал на гибкой ПЭТ-основе для печати на струйных принтерах, использующих чернила на водной основе [3]. Он выбран в качестве прототипа. Материал состоит из ПЭТ-основы и приемного слоя. Основными компонентами приемного слоя являются мелкодисперсный оксид алюминия, нитрат алюминия, поливиниловый спирт и его производные (ацетали). Изображение на этом материале не обладает достаточной водостойкостью (при длительном динамическом воздействии влаги происходит вымывание красителей из приемного слоя и полное разрушение самого слоя), и поэтому его нельзя использовать в случаях, не исключающих длительного воздействия влаги (например, для наружной рекламы).

Целью изобретения является создание материала, приемный слой которого не разрушается и прочно удерживает используемые в струйной печати красители при длительном динамическом воздействии влаги. Поставленная цель достигается тем, что между ПЭТ-основой и приемным слоем используют адгезионный слой, включающий сополимер винилацетата с винилхлоридом (ВАВХ) и поливинилпирролидон (ПВП), а в качестве приемного слоя используют слой, включающий поливинилацетат (ПВА), гидроксид алюминия и оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

адгезионный слой:

ВАВХ - 10,00-90,00

ПВП - 10,00-90,00

приемный слой:

ПВА - 12,50-37,75

гидроксид алюминия - 37,50-72,17

оксид цинка - 5,68-43,75

Примеры конкретного выполнения

Пример 1 (прототип)

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

8%-ный водоизопропиловый раствор полиацеталя - 40,00

(степень ацетализации - 8 мол.%)

10%-ный водный раствор поливинилового спирта - 20,00

(ЛВС) со степенью омыления 78,0-81,0%

девятиводный нитрат алюминия - 1,00

оксид алюминия - 35,00

изопропиловый спирт - 25,00

вода - 39,00

После высушивания при 70-80°С толщина приемного слоя составляет 20-25 мкм. На образцах формата А-4 печатают тест-объект на струйном принтере Epson Stylus PHOTO R 200 С образца, содержащего отпечаток тест-объекта, вырезают три прямоугольные полоски размером 3×9 см, каждая из которых содержит однородные элементы черного, желтого, пурпурного и голубого цветов. Измерения оптической плотности проводят на денситометре ДП-1. За величину поглощения D_исх принимают разницу величин оптической плотности элемента изображения и фона

D_исх=D_{элемента}-D_фона,

где D_{элемента} и D_фона - измеренные значения оптических плотностей элемента изображения и фона соответственно.

Измерения оптической плотности черного элемента изображения проводят за фильтром видности (ф/в), желтого - за фильтром 420 нм, пурпурного - за фильтром 525 нм и голубого - за фильтром 630 нм. Затем полоски погружают вертикально при комнатной температуре в стакан с дистиллированной водой, снабженный низкооборотистой мешалкой (30-60 об/мин), так, чтобы поверхность ПЭТ-основы прилегала к стенке стакана. По истечении 1, 6 и 12 часов полоски последовательно вынимают, сушат в вертикальном положении при комнатной температуре и проводят визуальный контроль приемного слоя. Состояние приемного слоя после динамического воздействия воды (водной обработки) оценивают по следующей шкале А - слой не имеет видимых разрушений (слой водостоек), В - слой имеет локальные разрушения в виде сквозных пятен и отслаиваний от основы (слой недостаточно водостоек), С - слой полностью разрушен (слой неводостоек). Результаты визуального контроля приемного слоя после водной обработки приведены в таблице. Повторные измерения оптической плотности элементов изображения окон проводят на образцах, приемный слой которых не имеет видимых разрушений. Относительное уменьшение оптической плотности элементов (в %) после водной обработки может служить критерием прочности удержания красителя в приемном слое.

Результаты проведенных измерений приведены в таблице.

Пример 2 (сравнительный)

В смеси 260 мл ацетона и 170 мл этилцеллозольва растворяют 13 г ВАВХ и 19 г ПВП, при этом получают композицию адгезионного слоя следующего состава, мас.%:

ВАВХ - 3,29

ПВП - 4,80

ацетон - 51,93

этилцеллозольв - 39,98

Нанесение композиции адгезионного подслоя проводят на ПЭТ-основу толщиной 100 мкм После высушивания при 80-90°С адгезионный подслой имеет следующий состав, мас.%:

ВАВХ - 40,63

ПВП - 59,37

На полученный адгезионный подслой наносят композицию приемного слоя примера 1. Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 3

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят адгезионный подслой примера 2. На него наносят методом купающего валика композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

дисперсия ПВА (сухой остаток - 54%) - 5,09

гидроксид алюминия - 6,18

оксид цинка - 1,85

вода - 86,88

После высушивания при 80-90°С приемный слой имеет следующий состав, мас.%:

ПВА - 25,50

гидроксид алюминия - 57,34 (гидроксид алюминия/ПВА=2,25/1)

оксид цинка - 17,16

Толщина приемного слоя составляет 20-25 мкм. Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 4

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят адгезионный подслой примера 2. На него наносят композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

дисперсия ПВА - 4,59

гидроксид алюминия - 8,68

оксид цинка - 8,68

вода - 78,05

После высушивания он имеет следующий состав, мас.%:

ПВА - 12,50

гидроксид алюминия - 43,75 (гидроксид алюминия/ПВА=3,5/1)

оксид цинка - 43,75

Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 5

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят адгезионный подслой примера 2. На него наносят композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

дисперсия ПВА - 5,29

гидроксид алюминия - 4,28

оксид цинка - 0,43

вода - 90,00

После высушивания он имеет следующий состав, мас.%:

ПВА - 37,75

гидроксид алюминия - 56,57 (гидроксид алюминия/ПВА=1,5/1)

оксид цинка - 5,68

Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1

Пример 6

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят адгезионный подслой примера 2. На него наносят композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

дисперсия ПВА - 5,10

гидроксид алюминия - 4,13

оксид цинка - 4,13

вода - 86,64

После высушивания он имеет следующий состав, мас.%:

ПВА - 25,06

гидроксид алюминия - 37,50 (гидроксид алюминия/ПВА=1,5/1)

оксид цинка - 37,50

Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 7

На ПЭТ-основу толщиной 100 мкм наносят адгезионный подслой примера 2. На него наносят композицию приемного слоя следующего состава, мас.%:

дисперсия ПВА - 4,98

гидроксид алюминия - 9,41

оксид цинка - 0,94

вода - 84,67

После высушивания он имеет следующий состав, мас.%:

ПВА - 20,62

гидроксид алюминия - 72,17 (гидроксид алюминия/ПВА=3,5/1)

оксид цинка-7,21

Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 8

В смеси 260 мл ацетона и 170 мл зтилцеллозольва растворяют 5 г ВАВХ и 45 г ПВП, при этом получают композицию следующего состава, мас.%:

ВАВХ - 1,21

ПВП - 10,89

ацетон - 49,67

этилцеллозольв - 38,23

Нанесение композиции адгезионного подслоя проводят так же, как в примере 2. После высушивания адгезионный слой имеет следующий состав, мас.%:

ВАВХ - 10

ПВП - 90

На полученный адгезионный подслой наносят композицию приемного слоя примера 3. Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Пример 9.

В смеси 260 мл ацетона и 170 мл этилцеллозольва растворяют 18 г ВАВХ и 2 г ПВП, при этом получают композицию следующего состава, мас.%:

ВАВХ - 4,69

ПВП - 0,52

ацетон - 53,56

этилцеллозольв - 41,23

Нанесение композиции адгезионного слоя проводят так же, как в примере 2. После высушивания адгезионный слой имеет следующий состав, мас.%:

ВАВХ - 90

ПВП - 10

На полученный адгезионный подслой наносят композицию приемного слоя примера 3. Исследование водостойкости приемного слоя и получаемого на нем изображения тест-объекта проводят так же, как в примере 1.

Таблица № примера D_исх Время водной об работки, час Состояние приемного слоя D_кон (D_исх-D_кон)/D_исх·100% ф/в 420 нм 525 нм 630 нм ф/в 420 нм 525 нм 630 нм ф/в 420 нм 520 нм 630 нм           1 С                 1 1,54 0,85 1,10 0,30 6 С                           12 С                

Продолжение таблицы 2 1,54 0,85 1,10 0,30 1 В                 6 С                 12 С                 3 1,64 0,95 1,19 0,35 1 А 1,47 0,95 1,10 0,34 10 0 8 3 6 А 1,43 0,95 0,87 0,34 13 0 27 3 12 А 1,40 0,95 0,82 0,33 15 0 31 6 4 1,68 0,96 1,20 0,35 1 А 1,55 0,96 1,12 0,35 8 0 7 0 6 А 1,50 0,96 0,98 0,34 11 0 18 3 12 А 1,46 0,96 0,95 0,34 13 0 21 3 5 1,73 0,97 1,23 0,37 1 А 1,19 0,77 0,92 0,29 31 21 25 22 6 А 1,14 0,73 0,81 0,27 34 25 34 28 12 А 1,11 0,71 0,74 0,26 36 27 40 31 6 1,75 0,97 1,24 0,38 1 А 1,26 0,85 1,00 0,33 28 12 19 14 6 А 1,19 0,82 0,92 0,31 32 15 26 18 12 А 1,17 0,81 0,87 0,30 33 17 30 21 7 1,62 0,91 1,13 0,32 1 А 1,46 0,91 1,07 0,32 10 0 5 0 6 А 1,43 0,91 0,96 0,31 12 0 15 3 12 А 1,41 0,91 0,90 0,31 13 0 20 3 8 1,64 0,95 1,19 0,35 1 А 1,47 0,95 1,10 0,34 10 0 8 3 6 В                 12 В                 9 1,64 0,95 1,19 0,35 1 А 1,47 0,95 1,10 0,34 10 0 8 3 6 В                 12 В                

Как следует из приведенных в таблице данных, приемный слой материала прототипа уже после часа водной обработки полностью разрушается. Использование в этом материале предлагаемого в данном изобретении подслоя несколько улучшает водостойкость приемного слоя (после часа водной обработки происходит его частичное разрушение). Приемный слой предлагаемого в данном изобретении материала отличается высокой водостойкостью (примеры №3-7). Использование адгезионного подслоя с крайними значениями содержания в нем ВАВХ и ПВП несколько ухудшает адгезию приемного слоя к ПЭТ-основе (примеры №8, 9). В этом случае после 6 часов водной обработки наблюдаются частичные локальные отслаивания приемного слоя от основы, а после 12 часов наряду с отслаиванием происходит частичное разрушение приемного слоя. Прочность удерживания красителей в приемном слое зависит как от вида красителя, так и от соотношения в нем гидроксида алюминия к ПВА. Наиболее прочно в приемном слое удерживаются желтый и голубой красители. В примерах с высоким соотношением в приемном слое гидроксида алюминия к ПВА (№3, 4, 7) даже после 12-часовой водной обработки не происходит заметного вымывания желтого красителя, а голубой краситель вымывается незначительно. В этих же примерах незначительное вымывание черного и существенное вымывание пурпурного красителя происходит в основном в течение первого часа водной обработки, с ростом времени водной обработки вымывание замедляется, причем для черного красителя оно практически прекращается. В примерах с низким соотношением в приемном слое гидроксида алюминия к ПВА (№5, 6) вымывание всех красителей значительно выше, при этом основное вымывание происходит в первый час водной обработки. Степень вымывания также зависит от типа красителя. Наиболее сильно вымываются черный и пурпурный красители, меньше всего вымывается желтый краситель. Таким образом, прочность удерживания красителей в приемном слое определяется главным образом соотношением в нем гидроксида алюминия к ПВА. Наличие в приемном слое оксида цинка предотвращает образование гелей в исходных жидких композициях, способствует образованию однородных прочных приемных слоев с высокой белизной.

Источники информации

1. Патент США (аналог) №6699537, МКИ В41М 5/50, 2001.

2. Патент США (аналог) №6780478, МКИ В41М 5/50, 2001.

3. Патент США (прототип) №6670037, МКИ В41М 5/50, 2000.

Материал для струйной печати предназначен для печати на струйных принтерах и плоттерах, использующих чернила на водной (водоспиртовой) основе. Материал представляет собой полиэтилентерефталатную (ПЭТ) основу (пленку), на которую последовательно нанесены адгезионный и приемный слои. Адгезионный слой включает сополимер винилацетата с винилхлоридом и поливинилпирролидон при заданном соотношении компонентов. Приемный слой включает поливинилацетат, гидроксид алюминия и оксид цинка при заданном соотношении компонентов. Техническим результатом является увеличение водостойкости материала и получаемого на нем изображения, используемого для наружного применения. 1 табл.

Материал для струйной печати с приемным слоем на полиэтилентерефталатной основе, отличающийся тем, что между полиэтилентерефталатной основой и приемным слоем используют адгезионный слой, включающий сополимер винилацетата с винилхлоридом и поливинилпирролидон, а в качестве приемного слоя используют слой, включающий поливинилацетат, гидроксид алюминия и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
адгезионный слой:   сополимер винилацетата с винилхлоридом 10,00-90,00 поливинилпирролидон 10,00-90,00 приемный слой:   поливинилацетат 12,50-37,75 гидроксид алюминия 37,50-72,17 оксид цинка 5,68-43,75