СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОТРАНСФЕРНОЙ БУМАГИ
METHOD TO MANUFACTURE HEAT-TRANSFER PAPER

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при изготовлении бумаги для струйной печати сублимационными чернилами.
В общем случае любая технология получения термотрансферной бумаги с покрытием включает приготовление бумаги-основы, обладающей определенным набором характеристик, в первую очередь соответствующими назначению бумаги показателями по ее впитываемости при одностороннем смачивании и воздухопроницаемости, нанесение на нее покрытия с заданными параметрами, определяемыми природой используемых в нем компонентов, их количественным соотношением, массой покрытия, назначением конечного продукта.
Известна термотрансферная бумага для струйной печати, которую получают нанесением на бумагу-основу барьерного покрытия, содержащего связующее - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливиниловый спирт, желатину или их смесь, и наполнитель - каолин или тальк, при следующем соотношении компонентов, в мас.ч.: связующее 100, наполнитель 17,6 (пат. US №6902779, МПК В41М 5/40, опубл. 07.06.2005 г.). На бумагу посредством струйной печати сублимационными чернилами наносят изображение, ее высушивают в определенных условиях и затем под воздействием тепла и давления при контакте бумаги, несущей печатное изображение, с тканью переводится на эту ткань.
Недостатком полученной по этому способу бумаги являются медленное высыхание чернил, нанесенных на барьерное покрытие, из-за чего при высоких плотностях заливки появляется отмар чернил на оборотной стороне бумаги при намотке ее в рулон, происходят смешение чернил разного цвета на границе их раздела и снижение контрастности печати. Кроме того, при использовании этой бумаги отмечается недостаточно высокая степень краскоотдачи при термопереносе распечатанных изображений.
2
2
3
60
Наиболее близкими к предлагаемому способу и приготовленной по нему бумаги по технической сущности и назначению являются бумага для струйной печати, состоящая из основы и нанесенного на нее покрытия, содержащего связующее и наполнитель, и соответственно способ приготовления этой бумаги (RU, пат. №2335UОS, МПК В41М 5/40, 5/50, D21H 19/00, 19/36). В этом способе в качестве основы используют бумагу массой 60-110 г/м с величиной впитываемости при одностороннем смачивании в диапазоне 66-87 г/м по Кобб, и воздухопроницаемости в диапазоне 550-670 см/мин. В описании состав волокнистой дисперсии для получения основы не указан, однако известно, что ее готовят из дисперсии, включающей, в мас.%: смесь лиственной и хвойной целлюлозы со степенью помола 30°ШР 95,0-99,6, канифольный клей в качестве проклеивающего вещества 0,2-2,0, Na-карбоксиметилцеллюлозу 0,2-3,0. В качестве связующего в покрытии используют Na-карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт, желатину, крахмал или их смесь, в качестве наполнителя - каолин, тальк, сульфоалюминат кальция, силикагели, крахмал или смеси этих веществ. Композицию для покрытия готовят известным способом, его наносят на бумагу-основу с использованием обычной меловальной установки. В оптимальных вариантах покрытия в качестве связующего используют натрий-крабоксиметилцеллюлозу, в качестве наполнителя - крахмал, при их соотношении, в мас.ч.: связующее 100, наполнитель 30-500.
К недостаткам способа и, соответственно, бумаги можно отнести следующие обстоятельства. При испытаниях и использовании на практике полученных по способу лабораторных и промышленных образцов бумаги было обнаружено, что для обеспечения необходимого качества печати на бумаге при разных плотностях заливки приходится наносить на основу покрытие с достаточно большой его массой, чтобы обеспечить приемлемую скорость процессов впитывания-высыхания чернил при той или иной, в зависимости от назначения бумаги, плотности заливки. При несоответствии между массой покрытия и используемой плотностью заливки происходит «провал» чернил в объем основы вплоть до ее промокания. При таком «провале» изображение на бумаге становится блеклым, неконтрастным и, соответственно, совершенно непригодным для переноса. Еще один недостаток бумаги связан с тем, что при увеличении массы покрытия пропорционально ему увеличивается относительное количество краски в покрытии после переноса изображения.
Новыми положительными результатами от внедрения предлагаемого изобретения являются обеспечение возможности снижения массы покрытия с сохранением качества печати при работе в широких диапазонах значений плотности заливки и скорости запечатывания изображений и обусловленное этим снижение расхода дорогостоящих материалов, а также обеспечение возможности использования в качестве основы бумаги с пониженной массой.
2
2
3
2
60
Указанные результаты достигаются тем, что в способе изготовления термотрансферной бумаги для печати сублимационными чернилами, включающем получение бумаги-основы с заданными показателями по впитываемости при одностороннем смачивании и воздухопроницаемости, нанесение на нее покрытия, состоящего из натрий-карбоксилцеллюлозы в качестве связующего и крахмала в качестве наполнителя при их соотношении, в мас.ч.: 100 на 50-350 соответственно, согласно изобретению в качестве наполнителя используют катионный крахмал, покрытие наносят с массой 6-12 г/м, а основу готовят с величиной впитываемости в диапазоне 28-55 г/м по Кобб и величиной воздухопроницаемости в диапазоне 190-480 см/мин. Бумагу-основу получают с массой 55-90 г/м.
2
2
3
60
Способ осуществляют следующим образом. Готовят волокнистую дисперсию, содержащую, в мас.%: смесь лиственной и хвойной целлюлозы со степенью помола 33-45°ШР 88,68-99,18, микрофибриллированные целлюлозные волокна 0,5-10,0, димер алкил-кетена 0,02-0,12, натрий-карбоксиметилцеллюлозу 0,30-1,20. Дисперсию можно готовить без использования хвойной целлюлозы. Из дисперсии обычным образом получают бумагу-основу с заданной массой в диапазоне от 55 до 90 г/м. Для получения разных по массе вариантов бумаги-основы используют разные соотношения компонентов в волокнистой дисперсии, однако во всех вариантах величина впитываемости при одностороннем смачивании бумаги находится в диапазоне 28-55 г/м по Кобб, а величина воздухопроницаемости - в диапазоне 190-480 см/мин. При этих сочетаниях указанных параметров процессы впитывания-высыхания бумаги-основы при нанесении на одну ее сторону с определенной достаточно большой плотностью заливки воды или чернил на водной основе протекают с высокой скоростью без сквозной пропитки бумаги.
Готовят также состав для нанесения покрытия на бумагу-основу, содержащий натрий-карбоксиметилцеллюлозу, например марки Финфикс 5, в качестве связующего 100 мас.ч. и катионного крахмала в качестве наполнителя 30-350 мас.ч. Катионный крахмал по сравнению с другими модификациями крахмала или нативным крахмалом обладает наиболее высокой краскоотдачей при термопереносе изображения.
Испытания образцов термотрансферной бумаги, полученных по предлагаемому способу и по прототипу, осуществляют следующим образом.
Покрытие для всех испытуемых образцов готовят с использованием состава, содержащего 100 мас.ч. натрий-карбоксиметилцеллюлозы и 200 мас.ч. катионного крахмала. Запечатку образцов сублимационными чернилами проводят на высокоскоростном плоттере с одинаковой плотностью заливки одновременно с запечаткой бумаги по прототипу. В трех параллельных испытаниях сравнивают поведение новой бумаги и бумаги по прототипу. В таблице приведены характеристики образцов бумаги и измеренные значения длительности процессов впитывания-высыхания поверхности покрытия до исчезновения отмара краски на бумагу.
Кроме скорости высыхания чернил разного цвета, при испытаниях сравнивали следующие показатели:
- равномерность окрашивания изображений непосредственно при запечатке;
- сохранение равномерности и плотности окрашивания в процессе впитывания-высыхания чернил;
- контрастность границ одного цвета или линий раздела двух цветов;
- полнота высыхания чернил в допустимом интервале времени между запечаткой и намоткой запечатанного полотна бумаги в рулон.
При термопереносе качественно запечатанных на плоттере изображений на ткань фиксировали следующие показатели:
- степень переноса красителей с бумаги на ткань;
- контрастность, яркость и плотность красок изображений на ткани;
- появление или отсутствие дефектов изображения на ткани, не имеющихся на запечатанной бумаге.
Анализ полученных результатов показывает, что все показатели качества изображений, как распечатанных на бумаге, так и перенесенных на ткань, у всех образцов находятся на высоком уровне. Длительность процессов впитывания-высыхания в одинаковых условиях у образцов в каждом из параллельных испытаний практически одинакова. Если учесть, что у образцов по предлагаемому изобретению масса чернил на единицу массы (или объема) покрытия при одной и той же плотности заливки значительно больше по сравнению с образцами по прототипу, можно заключить, что скорость процессов впитывания-высыхания чернил у новой бумаги протекает значительно интенсивнее. Это новое положительное качество бумаги с покрытием в основном определяется характеристиками бумаги-основы, прежде всего нужным сочетанием ее показателей по впитываемости при одностороннем смачивании и по воздухопроницаемости.
Характеристики образцов бумаги и результаты испытаний
№ п/п
Характеристики бумаги по предлагаемому способу (новая бумага)
Характеристики бумаги по прототипу
Плотность заливки, %
Длительность процесса впитываемости-высыхания плашек до отлипа без отмара
масса бумаги-основы г/см<sup>2</sup>
масса покрытия г/см<sup>2</sup>
масса бумаги-основы г/см<sup>2</sup>
масса покрытия г/см<sup>2</sup>
новая бумага с
по прототипу с
1
55
6
60
10
100
65
67
2
75
9
90
18
200
98
96
3
90
12
110
25
400
135
135
4
90
нет
90
нет
200
125
промокание