МАТЕРИАЛ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ
MATERIAL FOR JET PRINTING

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
исх
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 принимают разницу величин оптической плотности элемента изображения и фона
исх
элемента
фона
D=D-D,
элемента
фона
где D и D - 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<sub>исх</sub>
Время водной об работки, час
Состояние приемного слоя
D<sub>кон</sub>
(D<sub>исх</sub>-D<sub>кон</sub>)/D<sub>исх</sub>·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.