состав для нанесения изображения на целлюлозосодержащие и синтетические подложки

Формула изобретения

1. Состав для нанесения изображения на целлюлозосодержащие и синтетические подложки, включающий пигмент, водоразбавляемое связующее, глицерин, диамид угольной кислоты и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стабилизатор и пероксид водорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пигмент - 5,5-16,8

Водоразбавляемое связующее - 10,0-18,6

Глицерин - 0,5-1,8

Диамид угольной кислоты - 0,3-2,0

Стабилизатор - 0,1-1,0

Пероксид водорода - 0,05-0,1

Вода - Остальное

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве пигмента он содержит 25%-ную водную суспензию пигмента азо-, полициклического или фталоцианинового строения.

3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водоразбавляемого связующего он содержит акриловый, модифицированный резорцинформальдегидной смолой бутадиенстирольный или стиролакриловый латекс.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора он содержит поверхностно-активные вещества.

5. Состав по п.4, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активных веществ он содержит оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или их карбоксиметилаты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к чертежным и художественно-графическим средствам, в частности к составам, предназначенным для чертежных работ, нанесения надписей и рисунков на бумажные и синтетические носители информации, а также для создания изображения на диазотипных материалах, применяемых для копирования в топографо-геодезическом и картографическом производстве.

Известен состав для черчения (А.С. СССР N 1823477, C 09 D 11/16, 1990), содержащий, мас.%: пигмент - 10,0, латекс на основе бутадиенстирольного сополимера - 8,1; диспергатор НФ - 0,8; алкилтриметиламмонийхлорид - 0,01; глицерин - 1,0; мочевина - 3,8; аммиак (25%-ный) - 0,2 и вода - остальное. Этот состав обладает хорошей адгезией к бумаге, но слишком медленно закрепляется на синтетических пленках (около 3-х минут) и не обладает адгезией к диазотипным подложкам.

Известен состав для чертежных работ (патент РФ N 2037506, C 09 D 11/16, 1995), предназначенный для работы на бумаге, кальке, синтетических материалах, содержащий, мас. %: технический углерод (24,4% водная паста) - 20,5; акрилатное связующее (Акрэмос К-210) - 2,0; смесь глицерина с мочевиной при массовом соотношении 2:1-0,8; препарат АФ9-10 - 0,5; изопропиловый спирт - 0,3; полигексаметиленгуанидингидрохлорид - 0,005 и вода - остальное. Этот состав создает насыщенное изображение и обладает адгезией к бумаге и синтетической пленке, но формирует изображение только черного цвета и не закрепляется на диазоматериалах.

Наиболее близким к предлагаемому изображению по технической сущности и достигаемому результату является состав кроющей краски, включающий, мас.%: водную пасту техуглерода в качестве пигмента - 12,8-18,5%, водоразбавляемое связующее в виде смеси латекса БНК-302 с латексом бутилкаучука в массовом соотношении 1: 1,5 - 12,8-20,0%, глицерин - 1,8-2,5%; гексаметиленгуанидингидрохлорид - 0,05-0,07%; диамид угольной кислоты 8,8-10,0%, воду - остальное (патент РФ N 2030430, C 09 D 109/04; 119/02, 1995).

Известный состав формирует достаточно медленно (примерно в течение 50 сек) изображение на бумаге, на некоторых синтетических пленках и фотоматериалах, однако не ложится (не смачивается и не имеет адгезии) на диазотипные пленки, получившие в настоящее время широкое применение в топографо-геодезическом и картографическом производстве. Диазоматериалы по сравнению с галогенсеребряными обладают следующими преимуществами: светочувствительные слои вследствие молекулярно-дисперсной структуры имеют малую толщину (2-3 мкм) и позволяют получать на них беззернистые изображения с высокой разрешающей способностью. Кроме того, они значительно дешевле из-за отсутствия серебра. Композиция известного состава не только не пригодна для работы на диазотипных подложках, но и не позволяет осуществлять чертежные работы из-за плохого стекания с пера, рейсфедера и т.п. При этом она формирует изображение только черного цвета.

Изобретение решает задачу сокращения продолжительности закрепления состава на различных подложках и расширения области его применения за счет увеличения адгезии к диазотипным материалам и возможности использования состава при работе как кистью, так и пером, рейсфедером и другими чертежными инструментами, в широкой цветовой гамме.

Для этого состав для нанесения изображения на целлюлозосодержащие и синтетические подложки, включающий пигмент, водоразбавляемое связующее, глицерин, диамид угольной кислоты и воду, дополнительно содержит стабилизатор и пероксид водорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пигмент - 5,5-16,8

Водоразбавляеомое связующее - 10,0-18,6

Глицерин - 0,5-1,8

Диамид угольной кислоты - 0,3-2,0

Стабилизатор - 0,1-1,0

Пероксид водорода - 0,05-0,1

Вода - Остальное

В качестве пигмента предлагаемый состав содержит водную суспензию одного из хромофорных продуктов (пигментов), имеющих группы азо-, полициклического или фталоцианинового строения.

В качестве водоразбавляемого связующего состав содержит акриловый, модифицированный резорцинформальдегидной смолой бутадиенстирольный или стиролакриловый латекс.

В качестве стабилизатора состав содержит поверхностно-активные вещества.

В качестве поверхностно-активных веществ состав содержит оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена или их карбоксиметилаты.

В качестве окислителя состав содержит пероксид водорода.

Предлагаемый состав получают следующим образом. В емкость, снабженную мешалкой, загружают последовательно воду, 25%-ную водную суспензию пигмента, связующее, глицерин, диамид угольной кислоты и ведут перемешивание (n=1500 об/мин) в течение 2 ч, затем загружают стабилизатор и окислитель и осуществляют перемешивание еще 1 ч. Затем фильтруют и разливают во флаконы.

В качестве пигмента заявленный состав может содержать 10-25% водную суспензию одного из следующих компонентов: азопигмента алого, технического углерода, антрахинонового пигмента желтого (флавантрона), фталоцианиновых голубого и зеленого пигментов и др.

Азопигмент алый имеет общую формулу C₁₇H₁₄N₃O₃, желтый пигмент - C₂₈H₁₃N₂O₂, фталоцианиновый голубой (гелиоген) - C₃₁H₁₆CuN₈. Фталоцианиновый зеленый пигмент в отличие от голубого содержит в молекуле 15 атомов хлора, замещающих атомы водорода на наружных гранях кристаллов, что придает поверхности дополнительную гидрофильность. Технический углерод можно рассматривать по химическому строению как полициклический углеводород, наличие кислородосодержащих функциональных групп на поверхности частиц которого обеспечивает адсорбцию пленкообразующих веществ.

Следует отметить, что используемые пигменты в виде водных суспензий имеют размер нерастворимых в воде частиц 1,0-1,5 мкм, pH составляет 709, содержание механических примесей - не более 0,2%, устойчивость к воде и свету - 5-6 баллов. Пигментные пасты (суспензии) как в России, так и за рубежом выпускаются, в основном, следующих цветов: красный, синий, черный, зеленый, желтый, коричневый. Все они в равной степени пригодны для использования в предлагаемой композиции при условии соответствия указанным выше их характеристикам.

В качестве водоразбавляемого связующего используют, например, акриловый или модифицированный резорцинформальдегидной смолой бутадиенстирольный латекс с массовой долей стирольных звеньев 60-65% или стиролакриловый. В табл. А приведены характеристики используемых взаимозаменяемых латексов.

Эти указанные латексы характеризуются высоким соотношением пигмент/связующее, высокими адгезионными свойствами, хорошей реологией. Несмотря на некоторые различия в их характеристиках, все они обеспечивают одинаковые качественные показатели заявляемого состава.

Глицерин обеспечивает эластичность изображению, препятствуя его растрескиванию в местах сгиба подложки, а также способствует равномерному стеканию с чертежных инструментов.

Диамид угольной кислоты улучшает смачивание подложек за счет снижения поверхностного натяжения составов, положительно влияет на продолжительность формирования изображения.

Стабилизатор, специфически сорбируясь на границе пигмент-вода, обеспечивает устойчивость составов, увеличивает их срок службы, способствует формированию однородного изображения на различных подложках, в том числе на диазотипных. В качестве стабилизатора используют, например, неонол АФ9-10 (Россия) или синтерол АФМ-6 (Росссия).

Все эти стабилизаторы способствуют увеличению жизнеспособности водных красочных систем независимо от природы связующего (акрилового, стиролакрилового или модифицированного бутадиенстирольного латекса). В табл. Б приведены основные характеристики стабилизаторов.

Неонол АФ9-10 представляет собой оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена следующей формулы

RC₆H₄O(C₂H₄O)_nH,

где R - разветвленный алкильный радикал (изононил);

N - количество молей окиси этилена, приходящееся на 1 моль алкилфенола.

Синтерол АФМ-6 представляет собой карбоксиметилат оксиэтилированного изононилфенола на основе тримеров пропилета общей формулы

RO(C₂H₄O)_n COONa,

где N - число молей оксида этилена;

R - изононилфенол.

В качестве окислителя используют пероксид водорода, введение которого в состав вызывает окисление пленкообразователей, в результате чего водоразбавляемое связующее обогащается кислородосодержащими группами (карбоксильными, гидроксильными и др.), способными к различного рода межмолекулярному взаимодействию, приводящему к формированию прочного изображения, адгезионно связанного с различными типами подложек, в том числе и с диазотипными, с увеличением водостойкости и срока хранения нанесенной информации. Кроме того, добавка пероксида водорода снижает вязкость составов и углубляет цвет изображения.

Примеры композиций заявленного состава представлены в таблице 1, а их свойства приведены в таблице 2. Как следует из таблицы 2, состав для нанесения изображения на целлюлозосодержащие и синтетические подложки, в том числе на диазотипные, обладает высокой адгезией к различным подложкам, хорошо стекает с чертежных инструментов, формируя изображения с высокой разрешающей способностью и эластичностью за достаточно короткий период (примеры 2-16). Составы по примерам 2-16 превосходят известный по показателю "адгезия" к диазотипным материалам. Кроме того, в отличие от известного они легко стекают с чертежных инструментов, обладают в 5 раз большей эластичностью и в 2,5 раза быстрей формируют изображения на различных подложках. Последнее свидетельствует об универсальности предлагаемого состава и о его экономичности в использовании. Следует отметить возможность замены связующих без ухудшения качественных характеристик (примеры 2-10), что позволяет расширить сырьевую базу и облегчает снабжение сырьем. Кроме того, возможно использовать взаимозаменяемые стабилизаторы как отечественного, так и зарубежного производства (примеры 8-16).

Составы, содержащие компоненты с запредельными значениями (примеры 17-22) по сравнению с предлагаемыми (2-16) уступают последним по ряду показателей. Так, уменьшение содержания пигмента (пример 17) и увеличение его содержания (пример 18) по сравнению с заявляемыми пределами приводит к ухудшению показателей адгезии к диазотипным материалам, к снижению разрешающей способности составов, к увеличению времени высыхания изображения. Более низкое содержание пигмента приводит к ухудшению внешнего вида нанесенного графического изображения, а более высокое его содержание (пример 18) - к образованию ассоциатов и к неравномерному, неоднородному изображению. При увеличении содержания связующего больше заявляемых пределов (пример 19) ухудшается стекание состава с чертежных инструментов, как следствие, ухудшается и разрешающая способность, а также продолжительность закрепления изображения. При уменьшении содержания связующего ниже заявленных пределов (пример 20) наблюдается снижение адгезии к различным подложкам, а следовательно, и прочность изображения, ухудшается эластичность, и при сгибе листа наблюдаются трещины на рисунке, что является недопустимым. При уменьшении содержания стабилизатора ниже заявленных пределов (пример 21) ухудшается смачивание составами подложек и, как следствие, снижаются адгезия и эластичность, значительно уменьшается разрешающая способность вследствие плохого стекания состава с чертежных инструментов. При увеличении содержания стабилизатора в составе (пример 22) также наблюдается ухудшение адгезии, слишком легкое стекание с чертежных инструментов, приводящее к увеличению ширины линий, к продолжительности закрепления изображения, т.е. недостаток и избыток стабилизатора отрицательно влияет на качественные характеристики составов, поэтому важно соблюдать при изготовлении композиций указанные количественные соотношения ингредиентов.

Таким образом, составы, изготовленные в соответствии с изобретением, обладают достаточной адгезией как к бумаге, имеющей капиллярно-пористую структуру, так и к пленочным синтетическим материалам, обладающим сомкнутой структурой без отверстий (пор). Предлагаемый состав благодаря установленному выбору и сочетанию входящих в его композицию ингредиентов решает задачу сокращения продолжительности его закрепления на различных подложках, при этом расширяется область его применения за счет увеличения адгезии к диазотипным материалам, имеющим целый ряд преимуществ экономических и эксплуатационных перед галогенсеребряными.

Кроме того, предлагаемый состав используется для работы различными чертежными и графическими инструментами (пером, кистью, рейсфедером и т.п.) в широкой цветовой гамме и за счет оптимального стекания позволяет формировать изображения с высокой разрешающей способностью за короткий период. Благодаря указанным свойствам внедрение предлагаемого состава является экономически выгодным и технически целесообразным.