Связующее для меловальных составов и меловальный состав

010750 Настоящее изобретение относится к связующему для меловальных составов, прежде всего для меловальных составов на водной основе, которые применяют для нанесения на бумагу-основу при изготовлении бумаги для струйной печати, к меловальным составам, содержащим такое связующее, а также к изготовленной с использованием подобных меловальных составов бумаге для струйной печати и к способу ее изготовления. В настоящее время известно множество типов бумаги для струйной печати различных сортов и с разными покрытиями. Особое место в разработке бумаги для струйной печати занимает прежде всего разработка фотобумаги, которая, однако, из-за своей исключительно высокой стоимости не находит широкого применения для "обычной" распечатки цветных изображений, которую часто требуется выполнять в офисах при повседневной работе. С другой стороны, распечатываемые при струйной печати на стандартной бумаге цветные изображения часто обладают недостаточной насыщенностью цвета, сохнут слишком медленно и/или имеют неудовлетворительную резкость контуров. Помимо этого фотобумага обычно имеет слишком большую для обычного офисного применения плотность. В основу настоящего изобретения была положена задача предложить связующее для меловальных составов, которые позволяли бы изготавливать с их использованием недорогую бумагу для струйной печати, при печати на которой красками для струйной печати можно было бы получать распечатки с относительно высокой цветовой плотностью и которая тем самым во многих случаях могла бы заменить более высококачественную стандартную бумагу для струйной печати дорогих сортов. Указанная задача в отношении связующего указанного в начале описания типа решается согласно изобретению благодаря тому, что такое связующее содержит желатин в качестве первого его компонента и по меньшей мере один другой компонент, выбранный из полимеров винилового спирта, углеводов и их производных, при этом количество желатина в связующем в пересчете на содержание в нем твердого вещества (твердой фазы) превышает суммарное количество другого(-их) компонента(-ов) связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества. Несмотря на уже достаточно широкое применение желатина для изготовления впитывающих краску слоев фотобумаги, она тем не менее остается сложной и трудоемкой в изготовлении и поэтому соответственно имеет высокую стоимость. Желатин при его применении в качестве связующего во впитывающих краску слоях обеспечивает высокую насыщенность цвета при цветной струйной печати, однако распечатанные на матовой фотобумаге изображения не всегда имеют контуры с удовлетворительной резкостью. Равным образом известны впитывающие краску слои на основе поливинилового спирта (ПВС), однако распечатанные на них изображения часто обладают лишь незначительной насыщенностью цвета. В отличие от этого связующие, в которых желатин является согласно изобретению основным их компонентом, в смеси с другими их компонентами неожиданно обеспечивают получение очень хороших результатов касательно насыщенности цвета печатных изображений и оптимальную резкость их контуров. С использованием подобных связующих возможно приготовление меловальных составов, применение которых позволяет изготавливать бумагу для струйной печати недорогих сортов, распечатанные на которой изображения имеют, по меньшей мере, среднее качество касательно насыщенности их цвета, и которая для достижения этого эффекта требует нанесения на нее подобных меловальных составов слоем лишь незначительной удельной массы. Предлагаемое в изобретении решение позволяет в конечном итоге использовать для изготовления бумаги для струйной печати сравнительно недорогое оборудование, преимущество чего состоит в дальнейшем снижении себестоимости подобной бумаги и тем самым в расширении возможностей ее применения для цветной струйной печати. Для улучшения резкости контуров печатных изображений на бумаге, покрытой предлагаемым в изобретении меловальным составом, и его технологических свойств в сочетании с желатином, являющимся основным компонентом связующего, можно использовать полимеры и сополимеры винилового спирта, а также углеводы и их производные без обусловленного их присутствием заметного ухудшения достигаемой благодаря желатину насыщенности цвета печатных изображений. При применении углеводов, прежде всего производных крахмала, в качестве других компонентов связующего предпочтительно использовать гидроксиалкилированные производные крахмала, такие, например, как производные гидроксипропилкрахмала. Соотношение между количеством желатина в связующем в пересчете на содержание в нем твердого вещества и количеством других компонентов связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества предпочтительно должно составлять от 1,1:1 до 2,5:1. С другой стороны, для оптимизации технологических свойств меловального состава на долю углевода или его производного(-ых) предпочтительно должно приходиться по меньшей мере 5 мас.% от суммарного количества всех компонентов связующего, т.е. включая и желатин, в пересчете на содержание в связующем твердого вещества, а более предпочтительно использовать углеводы и/или их производные в-1 010750 количестве, составляющем от примерно 8 до 11 мас.% от суммарного количества всех компонентов связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества. Как указано выше, настоящее изобретение относится также к меловальному составу, предназначенному для нанесения на бумагу-основу при изготовлении бумаги для струйной печати и содержащему предлагаемое в изобретении связующее, а также один или несколько неорганических пигментов. Соотношение между связующим и пигментом предпочтительно должно составлять от 1:1 до 1:3,прежде всего от 1:1,3 до 1:2,5. Меловальный состав для дополнительного улучшения закрепления красок может содержать также средство катионизации. Эффективное закрепление красок обеспечивается уже благодаря одному лишь применению в связующем желатина, который представляет собой полиэлектролит, и поэтому использование средства катионизации позволяет в конечном итоге оптимизировать обеспечиваемое желатином закрепление красок. Средства катионизации предпочтительно выбирать из группы, включающей катионные полиакрилаты, хитозановые продукты, производные хитозана, PolyDADMAC, полиамины, отличные от желатина полиамиды и полиимины. Средства катионизации предпочтительно использовать в меловальном составе в количестве от 2 до 17 мас.% в пересчете на содержание в нем твердого вещества. К меловальному составу для возможности его нанесения на бумагу-основу на оборудовании, при использовании которого невозможно избежать сложной и трудоемкой подготовки и переработки меловального состава, предпочтительно добавлять стабилизатор неорганического(-их) пигмента(-ов) в связующем. Подобный стабилизатор стабилизирует суспензию пигментов в связующем. Функцию такого стабилизатора может выполнять уже содержащийся в связующем углевод или его производное. Специальные стабилизаторы суспензии пигментов в связующем предпочтительно выбирать из блоксополимеров пропиленоксида с этиленоксидом и поливинилпирролидона. Обычно для стабилизации суспензии пигментов в связующем стабилизатор достаточно использовать в количестве примерно от 0,5 до 2 мас.% в пересчете на содержание пигментов. Сами пигменты предпочтительно выбирать из алюмосиликатов, аморфной кремниевой кислоты,карбоната кальция, бентонита, цеолитов, талька, сульфата бария, сульфата кальция, диоксида титана,сатинвейса, гидроксида алюминия и каолина (глины). Настоящее изобретение относится также к бумаге для струйной печати, полученной нанесением предлагаемого в изобретении меловального состава на одну или обе стороны бумаги-основы. Удельная масса нанесенного на каждую сторону бумаги-основы меловального состава может составлять при этом до 15 г/м 2 и более, однако для изготовления бумаги тех сортов, которые предназначены для более дешевых рыночных сегментов, каждую сторону бумаги-основы вполне достаточно покрывать меловальным составом слоем удельной массы до 7 г/м 2, прежде всего до 6 г/м 2. Предлагаемые в изобретении меловальные составы представляют собой водные системы с содержанием в них твердого вещества примерно от 25 до 50 мас.%. В принципе содержание в подобных водных системах твердого вещества вполне может быть выше указанного верхнего предела и ниже указанного нижнего предела. Вязкость меловальных составов предпочтительно устанавливать на значение в интервале от 700 до 2500 мПас. Отклонение вязкости меловального состава от указанного интервала значений в ту или иную сторону не имеет существенного значения. Согласно настоящему изобретению желатин представляет собой связующее, особенно пригодное для приготовления меловальных составов, используемых в производстве бумаги для струйной печати. Благодаря особым свойствам желатина, который представляет собой органическое, полностью биологически разлагаемое связующее и который вместе с тем является регенеративным сырьем, удовлетворяющим экологическим требованиям, появляется возможность приготовления недорогих меловальных составов для производства улучшенной офисной бумаги для струйной печати, на которой возможна печать цветных изображений, по меньшей мере, среднего качества. Особую роль при этом играет амфотерный характер желатина, который благодаря этому обладает выраженной тенденцией к гелеобразованию, обусловленная которой иммобилизация меловального состава и краски для струйной печати на поверхности бумаги позволяет получать хорошие результаты при использовании недорогих пигментов, таких, например, как осажденный карбонат кальция или цеолит. Подобные исключительно дешевые пигменты до настоящего времени не удавалось успешно использовать для изготовления бумаги для струйной печати, а также прежде всего для изготовления фотобумаги,на которой можно было бы печатать на струйных принтерах. Увеличение удельной массы нанесенного на бумагу-основу слоя меловального состава способствует дальнейшему существенному повышению качества бумаги для струйной печати вплоть до уровня,соответствующего традиционным высококачественным сортам бумаги для струйной печати. Настоящее изобретение относится также к способу изготовления бумаги для струйной печати. Одно только простое нанесение предлагаемого в изобретении меловального состава на бумагу-основу (с одной или обеих ее сторон) уже позволяет получить бумагу для струйной печати, которая обеспечивает получение на ней распечаток, по меньшей мере, среднего качества.-2 010750 Для нанесения предлагаемого в изобретении меловального состава на бумагу-основу можно, кроме того, использовать так называемые пленочные прессы, которые позволяют при изготовлении бумаги для струйной печати наносить меловальный состав на бумагу-основу непосредственно после ее изготовления на одну или при необходимости на обе ее стороны слоем удельной массы до 7 г/м 2. Использование подобной технологии позволяет по сравнению с технологией нанесения меловальных составов ракельным ножом избежать дополнительной рабочей операции и дополнительной стадии сушки, а при двухстороннем нанесении меловального состава на бумагу-основу - еще по одной дополнительной стадии нанесения меловального состава и его сушки. Равным образом может отпасть и необходимость в обработке бумаги в клеильном прессе. В пленочном прессе меловальный состав наносят на бумагу-основу обычно при температурах около 60 С, т.е. при температурах, при которых желатин еще не желатинизируется. Благодаря этому дополнительно упрощается нанесение на бумагу-основу предлагаемого в изобретении меловального состава на основе желатина. Применение других связующих по отдельности, таких, например, как поливиниловый спирт или же желатин, не позволяет получить бумагу, которая по своей стоимости и своему качеству и по высокому качеству получаемых на ней распечаток была бы сопоставима с покрытой предлагаемым в изобретении меловальным составом бумагой. Описанные выше и другие преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже на примерах. Примеры Результаты струйной печати на бумаге, изготовленной нанесением на бумагу-основу недорогих предлагаемых в изобретении меловальных составов из примеров 1-4, компоненты и свойства которых указаны в табл. 1, значительно превосходят результаты струйной печати на обычной офисной (конторской) бумаге общего назначения (бумаге для черно-белого фотокопирования и бумаге для лазерной и струйной черно-белой печати). Таблица 1 Использование предлагаемого в изобретении меловального состава позволяет улучшить по сравнению с бумагой общего назначения прежде всего следующие показатели: цветовую плотность и резкость контуров цветных печатных изображений,сопротивление бумаги разрыву при перегибах. Подобными же преимуществами покрытая предлагаемым в изобретении меловальным составом бумага обладает и перед традиционными типами специально предназначенной для струйной печати бумаги среднего качества (например, бумагой, покрытой меловальным составом с ПВС в качестве связующего), которая в данном случае служит сравнительной бумагой. Одновременно с этим полученные в примерах данные свидетельствуют о том, что подобных результатов можно добиться при использовании в меловальном покрытии не только высококачественных пигментов в виде аморфной осажденной кремниевой кислоты (например, Sipernat 570) или содержащего оксид алюминия диоксида кремния (например, Aerosil Мох 170) (обозначенного в таблицах какSiO2/Al2O3), но и исключительно дешевых пигментов, таких, например, как осажденный карбонат кальция, бентониты (например, Jetsil SK 50) и цеолиты (например, цеолит 4 А). Во всех примерах 1-14 в качестве желатина использовали желатин с низким числом Блума (Gelitaimagel NP), в качестве крахмала, соответственно его производного использовали модифицированный простой эфир картофельного крахмала Emsol К 55 (низковязкий), а в качестве ПВС-компонента связующего использовали Moviol 4-98. Указанный выше желатин представляет собой желатин типа В с низким числом Блума, полученный из костного материала. Равным образом возможно применение желатина с низким числом Блума других типов, тогда как при использовании желатина с высоким числом Блума рекомендуется незначительная корректировка соответствующих рецептур (концентрации, вязкости). В качестве смачивателя и стабилизатора использовали поливинилпирролидон Lumiten PR 8540. В качестве средства катионизации использовали катионный полиакрилат Catiofast CS либо InduquatECR 69L. Цветовую плотность определяли с помощью денситометра (Getrag SPM 50). Светостойкость исследовали по методу ускоренного старения образцов в так называемом ксенотестере (интенсивность облучения 1154 Вт/м 2) при 23 С и 50%-ной относительной влажности воздуха в-3 010750 течение 24 ч. В некоторых случаях, однако, при использовании указанных в табл. 1 рецептур была выявлена слишком выраженная тенденция к пылению меловального покрытия, которая указывает на недостаточно прочное связывание присутствующего в поверхностном слое пигмента связующей матрицей. Нанесение на бумагу меловальных составов, рецептуры которых указаны в табл. 2, позволяет свести степень пыления покрытой подобными меловальными составами бумаги до такого уровня, при котором она становится пригодной и для ее применения в тех случаях, когда к бумаге для струйной печати предъявляются строгие требования по этому показателю. Значительному уменьшению степени пыления способствует добавление к меловальному составу уже незначительного количества продукта на основе крахмала, такого, например, как Emsol K115 (средневязкий простой эфир крахмала). Таблица 2 Примечания: все численные значения соответствуют, если не указано иное, массовым частям;"К" означает добавку продукта Emsol K115. Добавление к меловальному составу указанного продукта на основе крахмала не приводило к ухудшению предпочтительных свойств бумаги, которых уже удалось достичь при использовании меловальных составов указанных в табл. 1 рецептур. Бумагу, покрытую меловальными составами указанных в табл. 2 рецептур, сравнивали по различным параметрам со стандартной бумагой, покрытой меловальным составом с ПВС в качестве связующего (сравнительной бумагой), и эталонной бумагой (866 INKJET PAPER DT PLOT, плотность 100-120 г/м 2, изготовитель фирма Cham Paper Group), представляющей собой исключительно высококачественную матовую бумагу для струйной печати. Результаты такого сравнительного исследования приведены в табл. 3. На основе приведенных в табл. 1 базовых рецептур разрабатывали также меловальные составы,пригодные для их нанесения на бумагу-основу с помощью пленочного пресса. Рецептуры таких меловальных составов и соответствующие им номера примеров представлены в табл. 4. Нанесение меловальных покрытий с помощью пленочного пресса, а не с помощью ракельного ножа обладает несколькими преимуществами, состоящими прежде всего в более рациональной организации производственного процесса, поскольку меловальное покрытие можно наносить на бумагу-основу, при необходимости на обе ее стороны за одну рабочую операцию, непосредственно после ее изготовления. Благодаря этому отпадает необходимость в многократном выполнении трудоемких промежуточных операций с бумагой между отдельными рабочими операциями, а также удается избежать нескольких стадий сушки и отказаться от использования клеильного пресса. Результаты исследования бумаги, покрытой меловальными составами указанных в табл. 4 рецептур,представлены в табл. 5. Пленочный пресс обеспечивает нанесение слоев меловальных покрытий с такой удельной массой,которой обычно оказывается вполне достаточно для получения предназначенной для струйной печати бумаги очень высокого качества, которую можно изготавливать исключительно экономичным путем. При этом использование пленочного пресса для нанесения на бумагу-основу меловального состава нисколько, как следует из приведенных в табл. 5 данных, не ухудшает качество печати, а более того, позволяет получать бумагу, которая по своим качественным показателям лишь незначительно уступает высококачественной эталонной бумаге. Увеличение же удельной массы нанесенного слоя предлагаемого в изобретении меловального состава обеспечивает дальнейшее повышение качества покрытой им бумаги. Примечания:означает очень высокое сопротивление бумаги разрыву при перегибах; + означает высокое сопротивление бумаги разрыву при перегибах; пустые клетки означают отсутствие соответствующих данных. Таблица 4 Примечания: все численные значения соответствуют, если не указано иное, массовым частям;"К" означает добавку продукта Emsol K115. Таблица 5 Примечания:означает очень высокое сопротивление бумаги разрыву при перегибах; + означает высокое сопротивление бумаги разрыву при перегибах; пустые клетки означают отсутствие соответствующих данных. Меловальные составы из всех приведенных выше примеров наносили на одну и ту же пригодную для струйной печати бумагу-основу. Несмотря на наличие определенных отличий, выявленных при сравнении с результатами, полученными при использовании бумаги-основы других типов, общая тенденция всегда сохраняется неизменной, в связи с чем при использовании бумаги-основы других типов требуется лишь незначительная корректировка рецептур соответствующих меловальных составов с учетом особенностей такой другой бумаги-основы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Связующее, предназначенное для меловальных составов на водной основе, используемых для нанесения на бумагу-основу при изготовлении бумаги для струйной печати, и содержащее желатин в каче-5 010750 стве первого компонента и по меньшей мере один другой компонент, выбранный из полимеров и сополимеров винилового спирта, а также углеводов и их производных, которые выбраны из крахмала и его производных, при этом количество желатина в связующем в пересчете на содержание в нем твердого вещества превышает суммарное количество другого(их) компонента(ов) связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества. 2. Связующее по п.1, отличающееся тем, что полимер винилового спирта выбран из поливинилового спирта и (частично) гидролизованного поливинилового спирта. 3. Связующее по п.1 или 2, отличающееся тем, что сополимеры винилового спирта выбраны из сополимеров поливинилового спирта с полиалкиленоксидом. 4. Связующее по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в качестве углеводов содержит производные крахмала, прежде всего его гидроксиалкилированные производные. 5. Связующее по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что соотношение между количеством желатина в связующем в пересчете на содержание в нем твердого вещества и количеством других компонентов связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества составляет от 1,1:1 до 2,5:1. 6. Связующее по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что на долю углевода(ов) или его(их) производного(ых) приходится по меньшей мере 5 мас.% от суммарного количества всех компонентов связующего в пересчете на содержание в нем твердого вещества. 7. Меловальный состав для нанесения на бумагу-основу при изготовлении бумаги для струйной печати, содержащий связующее по одному из пп.1-6, а также один или несколько неорганических пигментов. 8. Меловальный состав по п.7, отличающийся тем, что он содержит также средство катионизации. 9. Меловальный состав по п.7 или 8, отличающийся тем, что он содержит также стабилизатор неорганического(их) пигмента(ов) в связующем. 10. Меловальный состав по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что пигменты выбраны из группы, включающей алюмосиликаты, аморфную кремниевую кислоту, карбонат кальция, бентонит, цеолиты, тальк, сульфат бария, сульфат кальция, диоксид титана, сатинвейс, гидроксид алюминия и каолин(глину). 11. Меловальный состав по одному из пп.7-10, отличающийся тем, что средство катионизации выбрано из группы, включающей катионный полиакрилат, хитозан и его производные, PolyDADMAC, полиамины, отличные от желатина полиамиды и полиимины. 12. Меловальный состав по одному из пп.7-11, отличающийся тем, что стабилизатор выбран из группы, включающей блок-сополимеры пропиленоксида с этиленоксидом и поливинилпирролидон. 13. Бумага для струйной печати, изготовленная нанесением на бумагу-основу меловального состава по одному из пп.7-12. 14. Бумага для струйной печати по п.13, отличающаяся тем, что удельная, т.е. отнесенная к единице площади поверхности, масса нанесенного на бумагу-основу слоя меловального состава составляет до 15 г/м 2. 15. Бумага для струйной печати по п.13 или 14, отличающаяся тем, что удельная масса нанесенного на бумагу-основу слоя меловального состава составляет максимум 7 г/м 2. 16. Способ изготовления бумаги для струйной печати, заключающийся в простом одно- или двухстороннем нанесении на бумагу-основу меловального состава по одному из пп.7-12. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что меловальный состав наносят на бумагу-основу в пленочном прессе. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что бумагу-основу покрывают меловальным составом одновременно с обеих ее сторон. 19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что меловальный состав наносят с помощью пленочного пресса на бумагу-основу непосредственно после ее изготовления.