СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФОТОПЕЧАТИ Российский патент 2020 года по МПК G03C1/00 G03C1/735 

Изобретение относится к несеребряным светочувствительным композициям для нанесения изображения на материалы на основе целлюлозы методом контактной фотопечати.

Наиболее эффективно изобретение может применяться в текстильной и полиграфической промышленности.

Известны несеребряные светочувствительные композиции для нанесения изображений на бумагу и полимерную пленку, содержащие в качестве светочувствительного компонента производные ферроцена и галогенуглеводороды, а в качестве цветообразующего компонента производные нафтола ИЛИ индола [А.А. Петрова, В.А. Зверьков, A.H. Цура, А.В. Ванников. Автокаталитические реакции в полимерных пленках и растворах, содержащих ферроцен и четырехбромистый углерод. Известия АН СССР, Серия химическая, 1991, 346; А.А. Петрова. Светочувствительные системы на основе ферроцена с автокаталитическим усилением изображения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва, 1991; Н.С. Кочеткова, М.-Г. А. Швехгеймер, Л.В. Балабанова. Фотохимия металлоценов. Успехи химии, 1984, 53, 2009-2023; А.с. СССР № SU 526205, Бюл. №48, 03.01.93; А.с. СССР № SU 1029123, Бюл. №26, 15.07.83; А.с. СССР № SU 1029126, Бюл. №26, 15.07.83;]. Для повышения устойчивости изображения композиции могут также содержать различные полимерные связующие [Патент РФ № RU 2004917 С1, Бюл. №45-46, 15.12.93]. Указанные композиции позволяют получать на бумаге и полимерных пленках желтые, красные, коричневые, фиолетовые и черные изображения, пригодные для применении в картографии, фотокопировании, изготовлении печатных форм и т.д. Преимуществом таких композиций является высокая светочувствительность и отсутствие растворной обработки образца после облучения [А.А. Петрова. Светочувствительные системы на основе ферроцена с автокаталитическим усилением изображения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва, 1991]. К недостаткам вышеуказанных композиций можно отнести необходимость термической обработки (обычно при 70-120°С) и использования органических растворителей для нанесения композиции, что приводит к повреждению многих материалов-носителей, В частности текстиля [А.с. СССР № SU 1029125, Бюл. №26, 15.07.83]. Кроме того, недостатком является резкий запах и заметная токсичность органических компонентов, например, нафтола и CBr₄.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является светочувствительная композиция, включающая производное ферроцена, органическое галогенпроизводное, аналитический реагент на железо (краситель) и органический наполнитель [А.с. СССР № SU 603940, Бюл. №15, 25.04.78], которая была выбрана в качестве прототипа. В результате облучения композиции-прототипа органическое галогенпроизводное дает радикалы галогена, которые разрушают структуру ферроцена. Высвобождающиеся ионы железа реагируют с аналитическим реагентом (красителем), давая окрашенные комплексы. Затем, кратковременный прогрев при 100°С приводит к дополнительному окислению ферроцена в облученных областях, а также к удалению ферроцена из необлученных областей путем сублимации. Таким образом, композиция нанесенная на подложку, при облучении видимым или УФ-светом дает негативное изображение, цвет которого зависит от использованного красителя.

Недостатками композиции-прототипа являются необходимость нагревания образца до 100°С для проявления изображения и удаления избытка ферроцена, использование относительно токсичных галогенпроизводных (CBr₄, тетрабромэтан) и органических растворителей, несовместимость композиции и способа ее применения с некоторыми текстильными материалами, а также относительно низкая устойчивость полученных изображений к смыванию водой.

Таким образом, существует потребность в композициях, позволяющих наносить изображения на текстильные и другие целлюлозные материалы при комнатной температуре, используя их водные растворы, т.к. известные композиции, упомянутые выше, не могут решить эту задачу.

Задачей настоящего изобретения является создание несеребряной светочувствительной композиции на основе растворимых в воде компонентов, подходящей для нанесения изображения на целлюлозные материалы (в том числе на текстильные), для применения которой не требуется термическая обработка.

Технический результат состоит в создании несеребряной светочувствительной композиции, которая позволяет наносить изображения на целлюлозные материалы при комнатной температуре, используя водные растворы.

Технический результат достигается заявляемой светочувствительной композицией для фотопечати, не содержащей серебра, включающей светочувствительный компонент, цветообразующий компонент и растворитель, причем в качестве светочувствительного компонента содержит комплексную соль арен(циклопентадиенил)железа, например бензол(циклопентадиенил)железа или тетрафторборат толуол(циклопента-диенил)железа, в качестве цветообразующего компонента - краситель, содержащий функциональные группы, связывающие ионы железа, а в качестве растворителя - воду или этанол при следующем соотношении, мас. %:

светочувствительный компонент 0.5-2.0 цветообразующий компонент 1.0-3.0 растворитель (вода или этанол) остальное,

при этом в качестве цветообразующего компонента композиция содержит краситель, выбранный из группы, включающей Хромазурол С, Эриохром синий, Алюминон, Алюмокрезон, Ализарин-комплексон, Кальцеин и т.п.

Для увеличения прочности окраски композиция может дополнительно содержать поверхностно-активные вещества, гидрокарбонат натрия или соли кальция.

В качестве светочувствительного компонента композиции можно применять растворимые в воде комплексные соли с катионами [(C₅H₅)Fe(C₆H_nR₆._n)]⁺(где R=Н, алкил) и анионами, такими, как сульфат, ацетат, тетрафторборат.

На фигуре 1 представлена схема 1, которой можно описать принцип действия заявляемой светочувствительной композиции. При облучении видимым светом (с длинами волн 400-700 нм) происходит распад комплексной соли железа с образованием ионов железа +2 и/или +3, которые взаимодействуют с функциональными группами красителя с образованием нерастворимого окрашенного координационного полимера, показанного на схеме 1 (фиг. 1), который осаждается в порах целлюлозного материала. Затем непрореагировавшая комплексная соль железа и краситель смываются растворителем из необлученных участков материала.

Важно отметить, что механизм действия предлагаемой композиции принципиально отличается от действия известных ранее композиций, т.к. в качестве светочувствительного компонента используется не смесь ферроцена с галогенуглеводородом, а комплексная соль арен(циклопентадиенил)железа. Композиция на основе такого растворимого в воде светочувствительного компонента позволяет: (а) использовать воду в качестве растворителя (в отличие от композиций с ферроценом и галогенуглеводородом, нерастворимых в воде), (б) исключить использование дополнительного токсичного окислителя (галогенуглеводорода), (в) исключить необходимость нагревания, (г) наносить изображение на целлюлозные материалы при комнатной температуре, (д) использовать для нанесения изображения доступные красители, которые в отсутствие светочувствительного компонента не образуют устойчивых окрасок.

Для образования прочного координационного полимера с железом цветообразующий компонент (краситель) должен содержать функциональные группы связывающие ион железа. В качестве таких функциональных групп могут выступать фрагменты 2-гидроксибензойной кислоты (например, в красителях Хромазурол С, Ализариновый желтый Р, Ализариновый желтый ЖЖ, Алюминон, Алюмокрезон, Протравной чисто-желтый) или фрагмент N,N-аминодиуксусной кислоты (например, в красителях Ализарин-комплексон и Кальцеин).

Способ использования светочувствительной регистрирующей композиции для получения изображения включает нанесение раствора комплексной соли арен(циклопентадиенил)железа и цветообразующего компонента в воде или этиловом спирте на целлюлозный материал (хлопок, бумага), последующее испарение растворителя, облучение полученного материала светом лампы накаливания через трафарет (негативное изображение на прозрачной пленке) и промывку материала дистиллированной водой или этиловым спиртом для удаления избытка цветообразующего и светочувствительного компонентов из незасвеченной области. Яркость и контрастность изображения зависят от выбора текстильного материала, концентрации светочувствительного компонента, времени экспонирования и прозрачности трафарета.

Пример 1

Хромазурол С (12 мг) (натриевая соль с 50%-ным содержанием красящего компонента) (12 мг) и тетрафторборат бензол(циклопентадиенил)-железа (5 мг) растворяют в 1 мл дистиллированной воды. Полученный раствор наносят на текстильный материал (хлопок, размер 3×5 см). После впитывания, излишек раствора удаляют с помощью фильтровальной бумаги и ткань высушивают при температуре 20-60°С. Обработанную таким образом ткань облучают 15 минут через трафарет (прозрачная пленка с непрозрачным рисунком) лампой накаливания (60 Вт), расположенной на расстоянии 15 см. Затем удаляют трафарет и смывают с ткани непрореагировавший Хромазурол С и тетрафторборат бензол(циклопентадиенил)железа дистиллированной водой. Получают темно-синее негативное изображение на белом фоне с четкой границей окрашенной области. Изображение устойчиво к трению и к действию моющих средств с нейтральным значением рН (6-8). При необходимости, изображение можно удалить действием водного раствора щелочи или соды (Na₂CO₃), после чего ткань можно окрашивать повторно.

Пример 2

По методике, аналогичной описанной в примере 1, с использованием красителя Эриохром синий (вместо Хромазурол С) получают синее изображение на ткани из хлопка.

Пример 3

По методике, аналогичной описанной в примере 1, используя краситель Алюминон (аммонийная соль) (вместо Хромазурола С) получают фиолетовое негативное изображение на ткани из хлопка.

Пример 4

По методике, аналогичной описанной в примере 1, используя краситель Алюмокрезон (аммонийная соль) (вместо Хромазурола С) получают фиолетовое негативное изображение на ткани из хлопка.

Пример 5

По методике, аналогичной описанной в примере 1, используя краситель Ализарин-комплексон (вместо Хромазурола С) получают фиолетовое негативное изображение на ткани из хлопка.

Пример 6

Краситель Кальцеин (12 мг), тетрафторборат бензол(циклопентадиенил)железа (5 мг) и гексадецилтриметиламмоний бромид (8 мг) растворяют в 1 мл дистиллированной воды. Полученный раствор наносят на текстильный материал (неокрашенный хлопок, размер 3×5 см) и ткань высушивают при температуре 20-60°С. Обработанную таким образом ткань облучают 20 минут через трафарет (прозрачная пленка с непрозрачным рисунком) лампой накаливания (60 Вт), расположенной на расстоянии 15 см. Затем удаляют трафарет и смывают с ткани непрореагировавший Кальцеин и тетрафторборат бензол(циклопента-диенил)железа дистиллированной водой. Получают коралловое негативное изображение на белом фоне с четкой границей окрашенной области. Изображение устойчиво к трению и к действию моющих средств с нейтральным значением рН (6-8).

Изобретение относится к светочувствительной композиции для фотопечати, не содержащей серебра, растворимой в воде, которая может использоваться для получения изображения на целлюлозных материалах, включающей светочувствительный компонент, которым является комплексная соль арен(циклопентадиенил)железа, например тетрафторборат бензол(циклопентадиенил)железа, цветообразующий компонент (краситель, содержащий функциональные группы, связывающие ионы железа) и растворитель (воду или этанол) при следующем соотношении, мас.%: светочувствительный компонент - 0.5-2.0; цветообразующий компонент - 1.0-3.0; растворитель - остальное. Для увеличения прочности окраски композиция может дополнительно содержать поверхностно-активные вещества, гидрокарбонат натрия или соли кальция. Изобретение позволяет наносить изображение на целлюлозные материалы при комнатной температуре, используя водные растворы предложенной композиции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 пр.

1. Светочувствительная композиция для фотопечати, не содержащая серебра, включающая светочувствительный компонент, цветообразующий компонент и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве светочувствительного компонента содержит комплексную соль арен(циклопентадиенил)железа, в качестве цветообразующего компонента содержит краситель, содержащий функциональные группы, связывающие ионы железа, а в качестве растворителя - воду или этанол при следующем соотношении, мас.%:

светочувствительный компонент 0.5-2.0 цветообразующий компонент 1.0-3.0 растворитель остальное

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве светочувствительного компонента содержит тетрафторборат бензол(циклопентадиенил)железа.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве светочувствительного компонента содержит тетрафторборат толуол(циклопентадиенил)железа.

4. Композиция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве цветообразующего компонента содержит краситель, выбранный из группы, включающей Хромазурол С, Эриохром синий, Алюминон, Алюмокрезон, Ализарин-комплексон, Кальцеин.