Способ производства меловальной композиции, меловальная композиция и ее применение
Изобретение относится к способу производства меловальной композиции для запечатываемого материала-основы. Способ включает в себя смешивание анионных непористых частиц коллоидного диоксида кремния с диаметром 0,5-150 нм и водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также раствора связующего. Полученную смесь применяют для образования меловальной композиции, которая подлежит нанесению на запечатываемый материал-основу, содержащий лигноцеллюлозные волокна. Изобретение также относится к меловальной композиции, содержащей связующее, диспергированный катионный компонент, полученный из синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, и частицы коллоидного диоксида кремния. Обеспечивается меловальная композиция, подходящая для разных способов печати и/или для печати с применением разных печатных красок. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 табл.
Настоящее изобретение относится к способу производства меловальной композиции, к меловальной композиции и ее применению согласно вводным частям прилагаемой формулы изобретения.
Печатные краски на водной основе популярны при осуществлении печати, поскольку они являются экологически безопасными. Например, при флексографической печати, глубокой печати и струйной печати обычно используют печатные краски на водной основе.
При флексографической печати используется гибкая печатная форма для высокой печати, которая содержит позитивную мастер-пленку с зеркальным отображением изображения, которое подлежит воспроизведению. Флексографическую печать, в частности, применяют для печатания разных типов упаковок для пищевых продуктов на запечатываемом материале-основе, например, представляющем собой картон.
При глубокой печати используется формный цилиндр, на который путем гравировки наносят изображение, которое подлежит воспроизведению. Глубокую печать применяют, например, для печатания журналов и материалов для упаковок.
Струйная печать является одним из способов цифровой печати. Ее широко применяют в принтерах, предназначенных для офисного и домашнего использования, а также для печатания коммерческой продукции. При цифровой печати печатный документ получают непосредственно из электронного файла данных, при этом оттиски могут отличаться друг от друга, поскольку печатные формы не предусмотрены. При струйной печати капельки печатной краски инжектируются из сопла с высокой скоростью в направлении запечатываемого листа. Струйная печать предъявляет особые требования к запечатываемому материалу-основе, который обычно представляет собой запечатываемый лист, изготовленный из бумаги или картона. Например, интенсивность цвета печатной краски, поглощение печатной краски, время закрепления печатной краски и пределы цветового охвата относятся к важным параметрам, которые оптимизируют для применяемых при струйной печати листов, на которых изготавливают копии. Поскольку заинтересованность в цифровой печати повышается, также можно ожидать повышения потребности в запечатываемых материалах-основах, подходящих для высокоскоростных устройств струйной печати.
Применение печатных красок на водной основе в описанных способах печати также может создавать новые проблемы. Печатные краски на водной основе могут иметь высокое поверхностное натяжение, которое затрудняет смачивание запечатываемого материала-основы. Это может приводить к нежелательному смазыванию напечатанного изображения при флексографической и глубокой печати, если мокрая печатная краска остается на поверхности запечатываемого материала-основы слишком долго.
При струйной печати применяют как пигментные печатные краски, так и печатные краски на основе красителей. Пигментные печатные краски не впитываются материалом-основой, на котором изготавливают копии, а остаются на поверхности, в то время как печатные краски на основе красителей впитываются листом, на котором изготавливают копии. Такое различие приводит к различиям в получаемом при распечатке изображении, например к различиям в интенсивности и стабильности цвета. Из-за разного поведения пигментных печатных красок и печатных красок на основе красителей трудно обеспечить лист для струйной печати, который был бы оптимальным для обоих типов печатных красок. Обычно свойства листов для струйной печати, на которых изготавливают копии, оптимизируют либо для пигментных печатных красок, либо для печатных красок на основе красителей.
В патенте EP 1775141 описаны листы, на которых изготавливают копии, с улучшенным временем высыхания изображения. Лист, на котором изготавливают копии, имеет по меньшей мере одну поверхность, на которую наносят жидкую композицию, содержащую одну или несколько водорастворимых солей двухвалентных металлов, предпочтительно смешанных с одним или несколькими видами крахмалов. Однако жидкая композиция может легко впитываться в лист, на котором изготавливают копии, тем самым уменьшая предполагаемые улучшения. Предлагаемый лист, на котором изготавливают копии, более подходит для пигментных печатных красок и необязательно обеспечивает оптимальные результаты, если для струйной печати применяют печатные краски на основе красителей.
Цель настоящего изобретения состоит в минимизации или даже устранении недостатков, существующих в предшествующем уровне техники.
Цель также состоит в обеспечении способа, с помощью которого можно производить улучшенную меловальную композицию для разных способов печати и/или для печати с применением разных печатных красок.
Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения состоит в обеспечении меловальной композиции, которая улучшает результат печати на бумаге или бумажном картоне при печатании, в частности, при струйной печати.
Заявленные цели достигаются с помощью изобретения с характеристиками, представленными ниже в отличительных частях независимых пунктов формулы изобретения.
Согласно настоящему изобретению типичный способ производства меловальной композиции, применяемой для мелования запечатываемого материала-основы, содержащего лигноцеллюлозные волокна, включает в себя по меньшей мере стадии смешивания:
- непористых частиц коллоидного диоксида кремния, которые имеют диаметр в диапазоне 0,5-150 нм, и
- водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также
- раствора связующего;
и применение полученной смеси для образования меловальной композиции.
Типичную меловальную композицию согласно настоящему изобретению, которая подходит для мелования запечатываемого материала-основы, получают с помощью способа согласно настоящему изобретению, и такая меловальная композиция содержит связующее и диспергированный, предпочтительно катионный компонент, полученный из синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, и частицы коллоидного диоксида кремния.
В настоящее время неожиданно было обнаружено, что можно получать меловальную композицию, которая обеспечивает неожиданно хорошие печатные свойства, если она наносится на поверхность листа, на котором изготавливают копию, или на поверхность запечатываемого листа, в частности, когда для печати применяют печатные краски на основе воды. Меловальную композицию можно получать просто путем смешивания частиц коллоидного диоксида кремния и водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также раствора связующего. Не желая быть связанными соответствием какой-либо конкретной теории, авторы изобретения полагают, что в результате взаимодействия с другими компонентами смеси частицы коллоидного диоксида кремния образуют флоккулированные частицы. Такие флоккулированные частицы являются достаточно большими, чтобы удерживаться на поверхности листа, на котором изготавливают копии, и можно предположить, что они имеют большую площадь поверхности, которая обеспечивает активную поверхность, подходящую для взаимодействия как с пигментными печатными красками, так и с печатными красками на основе красителей, применяемыми для печати на листовых запечатываемых материалах-основах.
Меловальную композицию наносят по меньшей мере на одну большую поверхность, предпочтительно на обе больших поверхности листового запечатываемого материала-основы, содержащего лигноцеллюлозные волокна. Мелование в контексте настоящей заявки подразумевает обработку поверхности, при которой на поверхности запечатываемого материала-основы создают безграничное бесцветное покрытие или бесцветный слой, полученный в результате обработки.
Коллоидный диоксид кремния можно применять в количестве 10-90% масс., предпочтительно 20-90% масс., более предпочтительно 25-85% масс., более предпочтительно 30-80% масс., иногда даже 50-80% масс. в расчете на общую сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния, синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия и связующего. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения частицы коллоидного диоксида кремния имеют диаметр в диапазоне 0,5-150 нм, предпочтительно 0,5-50 нм, более предпочтительно 1-15 нм, еще более предпочтительно 2-7 нм, предпочтительно 3-5 нм. Под коллоидным диоксидом кремния подразумевается стабильная водная суспензия непористых частиц аморфного диоксида кремния. Содержание твердых веществ в дисперсии коллоидного диоксида кремния обычно составляет 10-25% масс., предпочтительно 15-20% масс. Обычно отдельные частицы коллоидного диоксида кремния имеют сферическую форму или форму, близкую к сферической. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения применяют анионный коллоидный диоксид кремния. Коллоидный диоксид кремния получают исходя из силиката щелочного металла, обычно из суспензии силиката натрия, позволяя диоксиду кремния полимеризоваться с образованием частиц. Коллоидный диоксид кремния нельзя путать с пирогенным диоксидом кремния, который получают пирогенным способом, например путем обжига тетрахлорида кремния.
Частицы коллоидного диоксида кремния и синтетического полимера обычно имеют противоположные заряды. Таким образом, согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения синтетический полимер представляет собой синтетический катионный полимер, при условии что частицы коллоидного диоксида кремния являются анионными. Плотность заряда в синтетическом катионном полимере может составлять ≥5 мг-экв./г, обычно 5-20 мг-экв./г, предпочтительно 5,5-8 мг-экв./г, более предпочтительно 5,5-6,5 мг-экв./г. Плотности заряда измеряют с помощью стандартного способа SCAN W 12:04.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения синтетический полимер представляет собой катионный полимер. Катионный синтетический полимер можно выбрать из группы, состоящей из катионного полиакриламида, глиоксилированного полиакриламида, полиэтиленимина, полиаминов, поливиниламина, хлорида поли(диаллилдиметиламмония) (поли-DADMAC), сополимера акриламида и хлорида диаллилдиметиламмония (DACMAC), полиамидоамин-эпигалогидрина и любых их смесей. Здесь под полиаминами подразумеваются сополимеры диметиламина и эпихлоргидрина.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения синтетический катионный полимер представляет собой катионный полиакриламид. Катионный полиакриламид можно получать сополимеризацией акриламида с катионным мономером или сополимеризацией метакриламида с катионным мономером. Катионный мономер можно выбрать из группы, состоящей из хлорида метакрилоилоксиэтилтриметиламмония, хлорида акрилоилоксиэтилтриметиламмония, хлорида 3-(метакриламидо)пропилтриметиламмония, хлорида 3-(акрилоиламидо)пропилтриметиламмония, хлорида диаллилдиметиламмония, диметиламиноэтилакрилата, диметиламиноэтилметакрилата, диметиламинопропилакриламида, диметиламинопропилметакриламида и подобных мономеров. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения катионный полиакриламид представляет собой сополимер акриламида или метакриламида с хлоридом (мет)акрилоилоксиэтилтриметиламмония. Катионный полиакриламид также может содержать другие мономеры, при условии что его суммарный заряд является катионным и что он содержит акриламидную/метакриламидную основную цепь. Полимер на основе акриламида или метакриламида после полимеризации также можно подвергать обработке, чтобы перевести его в катионное состояние, например, с помощью реакций Гофмана или Манниха.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения синтетический полимер представляет собой водную дисперсию, которую можно получать матричной полимеризацией катионных мономеров с применением в качестве матрицы коагулянта. Дисперсии синтетических полимеров, подходящие для применения в настоящем изобретении, синтезируют с применением катионного полиакриламида с регулируемой молекулярной массой, полимеризованного с применением матрицы коагулянта. Матрица коагулянта имеет более высокий катионный заряд, чем полиакриламид, который подвергается матричной полимеризации. Матрица коагулянта может содержать хлорид [3-(метакрилоиламино)пропил]триметиламмония (MAPTAC), хлорид поли(диаллилдиметиламмония) (поли-DADMAC), полиамин, поливиниламин, метилхлорид диметиламиноэтилакрилата или любые их смеси. Такие диспергированные полимеры представляют собой высокоструктурированные полимеры, обладающие очень небольшой линейностью молекул. В основном это обусловлено включением в полимер при его синтезе ассоциативных гидрофобных групп. Конечным результатом является дисперсная полимерная система, состоящая из полимеров с высокой плотностью катионного заряда и низкой молярной массой и полимеров с высокой молекулярной массой и средней плотностью катионного заряда. Такие диспергированные полимеры не содержат летучих органических соединений (VOC) или этоксилата алкилфенола. Молекулярная масса диспергированного полимера может составлять 5-7,7 миллионов дальтонов, и его плотность заряда может составлять 3-6 мг-экв./г.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения синтетический полимер применяют в количестве 5-40% масс., предпочтительно 7,5-35% масс., более предпочтительно 10-30% масс. в расчете на сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния. Содержание твердых веществ в применяемой водной дисперсии синтетического полимера обычно составляет 20-45% масс., предпочтительно 30-40% масс.
Синтетический полимер может иметь среднюю молекулярную массу >100000 дальтонов, предпочтительно 100000-2000000 дальтонов, более предпочтительно 100000-1000000 дальтонов, еще более предпочтительно 120000-200000 дальтонов. Среднюю молекулярную массу можно измерить с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) или измерения истинной вязкости полимеров, обусловленной их молекулярной массой. Такие способы известны специалисту в данной области техники.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения вместо водной дисперсии синтетического полимера можно применять хлорид полиалюминия. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения одновременно можно применять как хлорид полиалюминия, так и водную дисперсию синтетического полимера.
В настоящей заявке под хлоридом полиалюминия подразумевается неорганический полимер общей формулы Aln(OH)mCl(3n-m). В водном растворе он обычно присутствует в виде комплекса алюминия Al13O4(OH)24(H2O)127+ или AlO4Al12(OH)24(H2O)247+, обладающего высоким зарядом. Степень нейтрализации хлорида полиалюминия, то есть степень замещения ионов Cl ионами OH можно выразить с помощью единиц щелочности. Щелочность соединения полиалюминия обычно можно выражать с помощью следующей формулы
% щелочности = 100 × [OH]/3[Al]
Чем выше щелочность, тем выше степень нейтрализации. Хлорид полиалюминия может иметь щелочность, измеренную согласно стандартному способу EN 1302, в диапазоне 10-70%, более предпочтительно 10-50%.
Согласно изобретению смесь для образования меловальной композиции кроме частиц коллоидного диоксида кремния и водной дисперсии синтетического полимера/хлорида полиалюминия также содержит раствор связующего. Предпочтительно сначала образуют предварительно приготовленную смесь (премикс) частиц коллоидного диоксида кремния и водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия путем их перемешивания, и затем объединяют полученный премикс с раствором связующего. Композицию эффективно перемешивают во время добавления отдельных компонентов. Когда компоненты меловальной композиции добавляют в описанном порядке, вязкость меловальной композиции во время получения легко поддерживать на приемлемом уровне.
Связующее, предпочтительно в виде раствора, применяют в количестве 5-50% масс., предпочтительно 7,5-25% масс., более предпочтительно 10-50% масс. в расчете на общую сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния, синтетического полимера и связующего.
Связующее, которое подходит для применения в настоящем изобретении, можно выбрать из группы, содержащей поливиниловый спирт, полимеры, полученные эмульсионной (латексной) полимеризацией, такие как стиролакрилатный латекс, поливинилацетатный латекс, стиролбутадиеновый латекс, полиуретан, полиакриламиды и любые их смеси. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения раствор связующего представляет собой раствор крахмала, в частности раствор катионного крахмала. Здесь под раствором крахмала подразумевается водный раствор крахмала, который получен, например, путем варки согласно способам, которые хорошо известны специалисту в данной области техники.
Крахмал, который можно применять в изобретении, может представлять собой любой подходящий натуральный крахмал, такой как картофельный, рисовый, кукурузный крахмал, крахмал, получаемый из восковидной кукурузы, пшеницы, ячменя, или маниоковый крахмал. Предпочтительными являются крахмалы с содержанием амилопектина >70%, предпочтительно >75%, более предпочтительно >85%. Предпочтительно раствор крахмала содержит катионный крахмал, который содержит катионные группы, такие как группы четвертичного аммония. Степень замещения (DS) катионными группами, указывающая число катионных групп в крахмале, приходящееся в среднем на глюкозное звено, обычно составляет 0,01-0,20, предпочтительно >0,06, более предпочтительно 0,07-0,15. Когда применяют катионный крахмал, он предпочтительно представляет собой только слегка деструктированный или недеструктированный крахмал и представляет собой только крахмал, модифицированный путем катионизации.
Однако согласно еще одному варианту осуществления изобретения можно применять деструктированный крахмал, который получают, подвергая крахмал окислительной, термической, кислотной или ферментативной деструкции, причем термическая или ферментативная деструкция является предпочтительной. В качестве окислителей можно применять гипохлорит, персульфат, пероксид водорода или их смеси. Деструктированный крахмал обычно имеет среднюю молекулярную массу (Mn) 500-10000, которую можно определить с помощью известных гель-хроматографических способов. Истинная вязкость, определяемая, например, с помощью известных вискозиметрических способов, обычно составляет от 0,05 до 0,12 дл/г.
Также можно использовать химически модифицированные крахмалы, такие как гидроксиэтил- или гидроксипропилкрахмалы и производные крахмалов. Также для полной или частичной замены крахмала можно применять другие полисахариды, например белый или желтый декстрин.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения к меловальной композиции можно подмешивать водорастворимую соль двухвалентного металла, предпочтительно соль щелочноземельного металла. Возможные соли двухвалентных металлов представляют собой соли кальция и магния, такие как хлорид кальция, формиат кальция, хлорид магния или формиат магния или любые их смеси. Соль двухвалентного металла можно применять в количестве 2-25% масс., предпочтительно 5-15% масс., более предпочтительно 6-12% масс. в расчете на содержание твердых веществ в меловальной композиции. Согласно наблюдениям, когда соль двухвалентного металла добавляют к меловальной композиции согласно настоящему изобретению, эффект, получаемый от ее применения, может усиливаться. Можно предположить, что соль двухвалентного металла более эффективно удерживается на поверхности, при этом ее дозировку также можно уменьшать.
Композиция также может содержать одну или несколько традиционных добавок для мелованного покрытия бумаги или поверхностной проклейки бумаги. Возможные добавки, например, представляют собой консерванты, биоциды, диспергаторы, пеногасители, смазки и/или отвердители.
В случае применения водорастворимой соли двухвалентного металла соль двухвалентного металла, такую как хлорид кальция, можно предварительно смешивать с частицами коллоидного диоксида кремния. Это может улучшать однородность конечной меловальной композиции и уменьшать дозировку соли двухвалентного металла.
В контексте настоящей заявки запечатываемый материал-основа находится в форме листов и содержит древесноволокнистый или лигноцеллюлозный волокнистый материал. Материал-основа может содержать волокна древесины твердых пород или волокна древесины мягких пород или комбинацию обоих волокон. Волокна можно получать с помощью любого подходящего способа варки целлюлозы или рафинерного способа обработки целлюлозы, обычно используемых для изготовления бумаги, таких как термомеханическая варка целлюлозы (TMP), химикомеханическая (CMP), химикотермомеханическая обработка целлюлозы (CTMP), дефибрерный способ получения древесной массы, сульфатная варка (крафт-варка) целлюлозы, кислая сульфитная варка целлюлозы и варка полуцеллюлозы. Материал-основа может содержать только натуральные (первичные) волокна или рециклированные (вторичные) волокна или комбинацию тех и других. Поверхностная плотность запечатываемого листового материала-основы составляет 30-800 г/м2, обычно 30-600 г/м2, чаще 50-500 г/м2, предпочтительно 60-300 г/м2, более предпочтительно 60-120 г/м2, еще более предпочтительно 70-100 г/м2.
Запечатываемый материал-основа содержит в основном упомянутые выше волокна и необязательные минеральные наполнители. Предпочтительно он не содержит каких-либо полимерных волокон. Запечатываемый материал-основа обычно не представляет собой целлофановую пленку, листовое стекло, полимерный лист, полимерный ламинат или полимерную пленку. Кроме того, запечатываемый материал-основа обычно не содержит каких-либо нанесенных или ламинированных на нее полимерных слоев. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения меловальную композицию наносят непосредственно на поверхность необработанного запечатываемого материала-основы, содержащего древесноволокнистый или лигноцеллюлозный волокнистый материал.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения меловальную композицию применяют для мелования листового запечатываемого материала-основы, предназначенной для краски на водной основе.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения меловальную композицию применяют для мелования листового запечатываемого материала-основы, предназначенного для струйной печати.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения меловальную композицию применяют для мелования листового запечатываемого материала-основы, предназначенного для флексографии или глубокой печати.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения меловальную композицию можно наносить, по меньшей мере, на одну поверхность листовой запечатываемой подложки в количестве 0,1-7 г/м2/сторона, предпочтительно 0,2-5 г/м2/сторона, более предпочтительно 0,3-3 г/м2/сторона. Если листовой запечатываемый материал применяют для струйной печати, меловальную композицию можно наносить по меньшей мере на одну поверхность листового запечатываемого материала в количестве 0,1-5 г/м2/сторона, предпочтительно 0,4-4 г/м2/сторона, более предпочтительно 0,6-3 г/м2/сторона.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения сначала смешивают вместе коллоидный диоксид кремния, водную дисперсию синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также раствор связующего. Полученную смесь можно применять непосредственно в качестве конечной меловальной композиции и добавлять на поверхность запечатываемого материала, или к полученной смеси можно добавлять дополнительные компоненты, такие как соль двухвалентного металла, чтобы получить конечную меловальную композицию. В любом случае конечную меловальную композицию наносят на поверхность запечатываемого материала-основы, чтобы получить поверхность, подходящую для печатания с применением как пигментных печатных красок, так и печатных красок на основе красителей, в частности, путем струйной печати. Например, значения интенсивности цвета для запечатываемого материала-основы обычно увеличиваются, а степень пробивания оттиска уменьшается.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Вариант осуществления изобретения дополнительно описан в следующем неограничивающем примере.
Меловальные композиции готовили с помощью мешалки с малыми сдвиговыми усилиями. Сначала подвергают предварительной варке крахмал, при этом в контейнер для мелования добавляют определенное количество воды и крахмала и нагревают смесь до температуры, близкой к точке кипения.
После предварительной варки крахмала добавляют другие компоненты, то есть водную дисперсию синтетического полимера и частицы коллоидного диоксида кремния в режиме подходящих сдвиговых усилий, который гарантирует полное смешивание компонентов друг с другом. Композиции готовят согласно следующей таблице 1. Желательное содержание твердых веществ в меловальной композиции составляет 15-16% масс.
| Таблица 1 | ||||||
| Компоненты разных тестируемых композиций | ||||||
| Образец | Крахмал (кг/т) | Оксид кремния (кг/т) | Полимер (кг/т) | CaCl2 (кг/т) | Всего (кг/т) | Масса покрытия (г/м2/ сторона); |
| Образец для сравнения | 24,6 | 0,0 | 0,0 | 5,4 | 30,0 | 1,3 |
| Композиция А | 28,5 | 28,5 | 8,0 | 8,0 | 73,0 | 3,3 |
| Композиция В | 15,2 | 15,2 | 4,3 | 4,3 | 39,0 | 1,7 |
Лист материала-основы, на котором изготавливают копии, представляет собой чисто целлюлозную основу бумаги (с поверхностной плотностью 80 г/м2), включающую в себя бумажную волокнистую массу, полученную как из древесины мягких пород, так и из древесины твердых пород, и наполнитель. Зольность основы бумаги составляет приблизительно 20%, и она не имеет гидрофобного поверхностного проклеивания. Тестируемые композиции согласно таблице 1 наносят на основу бумаги с помощью дозирующего клеильного пресса (Metso OptiSizer) со скоростью 500 м/мин. Желательный привес к массе бумаги обеспечивают путем регулирования содержания твердых веществ в композиции, давления в зоне контакта между валками, дозирующего стержня и эксплуатационной скорости клеильного пресса. После мелования бумажный лист сушат и подвергают каландрированию. Каландрирование осуществляют в режиме так называемого мягкого каландрирования при температуре 70°C и нагрузке в зоне контакта 50 кН/м.
Образцы запечатывают на струйном принтере HP Business Inkjet 2800 (краска) и принтере HP Officejet PRO 8000 (пигмент). Принтер HP Business Inkjet 2800 оборудован оригинальными картриджами HP c печатной краской: HP10 (черный) и HP11 (голубой, малиновый, желтый). Принтер HP Officejet Pro 8000 оборудован оригинальными картриджами HP 940 с печатной краской (черный, голубой, малиновый, желтый).
Исследовали следующие параметры: плотность цвета краски на оттиске, цветовой охват и степень пробивания оттиска.
Плотность цвета краски на оттиске измеряли согласно способам, описанным в международных стандартах ISO 5-3:1995, ISO 5-4:1995. Плотность цвета краски на оттиске измеряли с помощью денситометра Techkon SpectroDens, производства компании Techkon GmbH.
Цветовой охват (или просто цветовая гамма) представляет собой совокупный диапазон цветов, которые воспроизводятся с помощью данного набора печатных красок, печатного устройства и на данной бумаге. При измерении цветовой гаммы для существующей комбинации "печатная краска-бумага-печатное устройство" необходимо печатать согласно определенной схеме печати. Минимальное требование к такой схеме печати состоит в том, чтобы охватить сплошные цветовые поля основных и дополнительных цветов. В субтрактивной цветовой модели голубой (циан), малиновый (маджента), желтый представляют собой основные цвета; и красный, зеленый и синий представляют собой дополнительные цвета субтрактивного синтеза.
Для измерений необходимо устройство для спектрофотометрического анализа параметров CIE L*, а*, b* (L*, а*, b*). В данном случае было использовано устройство Techkon SpectroDens. Значения параметров L*, а*, b* измеряют на сплошных цветовых полях основных и вторичных цветов и применяют полученные значения а*, b* в виде значений (x, y) координат. Эти шесть значений (x, y) создают неправильный плоский шестиугольник, и область внутри такого шестиугольника описывается как воспроизводимое цветовое пространство, цветовая гамма.
Пробивание оттиска (краской) представляет собой нежелательное появление напечатанного изображения с обратной стороны оттиска. Степень пробивания оттиска представляет собой измеренное значение коэффициента отражения (Y-значение, C/2° за исключением УФ) с обратной стороны (K 100%) пятна, напечатанного на струйном принтере. Степень пробивания оттиска рассчитывают с обратной стороны оттиска и умножают на тысячу (1000).
PT = 10log(RR∞/RRP), где
RR∞ = коэффициент отражения обратной стороны незапечатанной бумаги (Y-значение);
RRP = коэффициент отражения обратной стороны
Результаты, полученные для разных меловальных композиций, приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| Результаты экспериментов | ||||||
| Пигментная печатная краска | Печатная краска на основе красителя | |||||
| Образец | Образец для сравнения | Композиция А | Композиция В | Образец для сравнения | Композиция А | Композиция В |
| Плотность | ||||||
| K | 2,17 | 2,27 | 2,20 | 2,40 | 2,57 | 2,48 |
| C | 1,34 | 1,44 | 1,38 | 1,20 | 1,38 | 1,34 |
| M | 1,16 | 1,24 | 1,21 | 0,87 | 0,95 | 0,92 |
| Y | 1,16 | 1,22 | 1,19 | 1,08 | 1,19 | 1,16 |
| Цветовая гамма | 8720 | 9483 | 9263 | 7554 | 9153 | 8700 |
| Степень пробивания оттиска | 47 | 38 | 40 | 65 | 49 | 51 |
Из таблицы 2 можно видеть, что значения плотности выше, когда материал-основу обрабатывают согласно изобретению с применением композиций A и B. Увеличение значений плотности можно видеть, как в случае струйной системы на основе красителей, так и в случае струйной системы на основе пигментов. Результаты измерений параметров цветовой гаммы подобны результатам измерения плотности, применение композиций согласно изобретению дает очевидное улучшение параметров цветовой гаммы, по сравнению с образцом для сравнения. Степень пробивания оттиска снижается, когда применяют композиции согласно изобретению. Другими словами, печатная краска имеет более низкую склонность проникать через бумагу, если применяют меловальную композицию согласно изобретению.
Даже если изобретение описано со ссылкой на те варианты осуществления, которые в настоящее время кажутся наиболее используемыми на практике и предпочтительными, следует принимать во внимание, что изобретение не должно ограничиваться описанными выше вариантами осуществления, а подразумевается, что изобретение также охватывает разные модификации и равноценные технические решения в пределах прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ производства меловальной композиции, применяемой для мелования запечатываемого материала-основы, содержащего лигноцеллюлозные волокна, путем смешивания
- анионных непористых частиц коллоидного диоксида кремния с диаметром в диапазоне 0,5-150 нм, и
- водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, а также
- 10-50% масс. раствора связующего в расчете на общую сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния, синтетического полимера и связующего,
и применения полученной смеси для образования меловальной композиции.
2. Способ по п.1, отличающийся применением частиц коллоидного диоксида кремния, которые имеют диаметр в диапазоне 0,5-50 нм, предпочтительно 1-15 нм, более предпочтительно 2-7 нм.
3. Способ по п.1, отличающийся применением коллоидного диоксида кремния в количестве 20-90% масс., предпочтительно 25-85% масс., более предпочтительно 30-80% масс. в расчете на общую сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния, синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия и связующего.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтетический полимер представляет собой синтетический катионный полимер.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что плотность заряда в синтетическом катионном полимере составляет ≥5 мг-экв./г, обычно 5-20 мг-экв./г, предпочтительно 5,5-8 мг-экв./г, более предпочтительно 5,5-6,5 мг-экв./г.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что частицы коллоидного диоксида кремния и синтетического полимера имеют противоположные заряды.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что синтетический катионный полимер выбран из группы, состоящей из катионного полиакриламида, глиоксилированного полиакриламида, полиэтиленимина, полиамина, поливиниламина, хлорида поли(диаллилдиметиламмония) (поли-DADMAC), coполимера акриламида и хлорида диаллилдиметиламмония (DADMAC), полиамидоамин-эпигалогидрина и любых их смесей.
8. Способ по п.4, отличающийся тем, что синтетический катионный полимер представляет собой катионный полиакриламид, который получают сополимеризацией акриламида с катионным мономером или метакриламида с катионным мономером, выбранным из группы, состоящей из хлорида метакрилоилоксиэтилтриметиламмония, хлорида акрилоилоксиэтилтриметиламмония, хлорида 3-(метакриламидо)пропилтриметиламмония, хлорида 3-(акрилоиламидо)пропилтриметиламмония, хлорида диаллилдиметиламмония, диметиламиноэтилакрилата, диметиламиноэтилметакрилата, диметиламинопропилакриламида, диметиламинопропилметакриламида.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтетический полимер получают матричной полимеризацией катионных мономеров с применением в качестве матрицы коагулянта.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтетический полимер имеет среднюю молекулярную массу >100000 дальтонов, предпочтительно 100000-2000000 дальтонов, более предпочтительно 100000-1000000 дальтонов, еще более предпочтительно 120000-200000 дальтонов.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтетический полимер применяют в количестве 5-40% масс., предпочтительно 7,5-35% масс., более предпочтительно 10-30% масс. в расчете на общую сухую массу частиц коллоидного диоксида кремния, синтетического полимера, необязательного хлорида полиалюминия и связующего.
12. Способ по п.1, отличающийся смешиванием частиц коллоидного диоксида кремния, водной дисперсии хлорида полиалюминия, а также раствора связующего.
13. Способ по п.1, отличающийся смешиванием частиц коллоидного диоксида кремния, водной дисперсии синтетического полимера и хлорида полиалюминия, а также раствора связующего.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующее содержит раствор катионного крахмала.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующее выбрано из группы, содержащей поливиниловый спирт, полимеры, полученные эмульсионной (латексной) полимеризацией, такие как стиролакрилатный латекс, поливинилацетатный латекс, стиролбутадиеновый латекс, полиуретан, полиакриламиды и любые их смеси.
16. Способ по п.1, отличающийся подмешиванием к меловальной композиции водорастворимой соли двухвалентного металла, предпочтительно соли щелочноземельного металла, такой как хлорид кальция, хлорид магния, формиат кальция или формиат магния.
17. Способ по п.16, отличающийся применением соли двухвалентного металла в количестве 2-25% масс., предпочтительно 5-15% масс., более предпочтительно 6-12% масс. в расчете на содержание твердых веществ в меловальной композиции.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала образуют предварительно перемешанную смесь (премикс) частиц коллоидного диоксида кремния и водной дисперсии синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия путем их смешивания, и затем объединяют полученный премикс с раствором связующего.
19. Меловальная композиция, полученная по любому из пп.1-18, которая подходит для применения при меловании запечатываемого материала-основы и содержит связующее, диспергированный катионный компонент, полученный из синтетического полимера и/или хлорида полиалюминия, и частицы коллоидного диоксида кремния.
20. Применение меловальной композиции по п.19, подходящей для мелования листового запечатываемого материала-основы, с печатными красками на водной основе.
21. Применение меловальной композиции по п.19, подходящей для мелования листового запечатываемого материала-основы, для струйной печати.
22. Применение меловальной композиции по п.19, подходящей для мелования листового запечатываемого материала-основы, для флексографии или глубокой печати.
23. Применение по пп.20-22, отличающееся тем, что количество меловальной композиции, наносимое, по меньшей мере, на одну поверхность листового запечатываемого материала-основы, составляет 0,1-7 г/м2/сторона, предпочтительно 0,2-5 г/м2/сторона, более предпочтительно 0,3-3 г/м2/сторона.
