BR112020004661B1 - Composições para a produção de revestimentos de vidro por meio do método de impressão a jato de tinta e seu uso - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um material de revestimento de cura por UV que contém pelo menos 60 a 90% em peso de monômeros de acrilato monofuncionais cicloalifáticos ou monômeros de acrilato de ariloxialquila monofuncionais, 1 a 10% em peso de silanos amino-funcionais, 1 a 10% em peso fotoiniciadores e até 10% em peso de oligômeros de acrilato e/ou oligômeros de metacrilato. Ele é usado para a produção de primers ou revestimentos de base, bem como para a produção de sistemas de revestimento. A invenção refere-se ainda a métodos digitais para impressão em substratos de vidro, em particular vidros planos e recipientes moldados de vidro, nos quais o material de revestimento é usado

Description

[0001] A presente invenção refere-se a materiais de revestimento e ao seu uso na produção de revestimentos e sistemas de revestimento em superfícies de vidro e a processos digitais para impressão em substratos de vidro, em particular em vidros planos e recipientes para moldes de vidro.

[0002] Métodos de impressão digital ou impressão digital são designados processos de impressão, nos quais a imagem de impressão é transferida diretamente de um computador para uma máquina impressora sem que seja usado um molde de impressão estático. Os processos de impressão digital conhecidos são processos de impressão eletrofotográficos e processos de impressão a jato de tinta, também conhecidos como métodos de impressão a jato de tinta.

[0003] Os métodos de impressão a jato de tinta são geralmente usados para decorar superfícies de vidro. Até então, os requisitos quanto às resistências dos elementos decorativos em utensílios, tais como copos, garrafas de bebidas e outras embalagens de vidro, só podiam ser atendidos por sistemas complexos de revestimento multicamadas. As superfícies de vidro são previamente tratadas com silicatização por chama.

[0004] Uma camada de primer é então aplicada, em que o material ou materiais de revestimento de primer são aplicados à superfície de vidro pré-tratada por imersão, pulverização, laminação ou limpeza. Alternativamente, são utilizados métodos de impressão convencionais, como por exemplo serigrafia.

[0005] A seguir, o termo „camada de primer“ ou „camada de tinta de base“ significa a primeira camada de um sistema de revestimento, que é aplicada a um substrato. A camada de primer pode consistir em um ou vários revestimentos, que são feitos de um ou mais materiais de revestimento.

[0006] A camada de padrão ou camada decorativa, que apresenta um ou vários revestimentos de tinta produzidos a partir de tintas por meio do método de impressão a jato de tinta, é aplicadaà camada de primer. Finalmente, uma camada de revestimento de cobertura, que consiste em um ou mais revestimentos de cobertura, é aplicada à camada padrão. Os revestimentos de cobertura podem ser aplicados por processos de impressão a jato de tinta ou por processos convencionais de impressão e pintura. A camada superior de um sistema de revestimento, que protege as camadas abaixo contra danos mecânicos e cargas químicas, é referida abaixo como camada de revestimento de cobertura ou camada de cobertura.

[0007] A desvantagem da impressão anterior é o uso de diferentes processos de aplicação, de cura e de impressão, o que leva a muito trabalho e tempo. Além disso, os materiais de revestimento de primer comumente usados apresentam um teor de solvente superior a 90% em peso, em que é necessário um período mínimo de tempo após a aplicação dos materiais de revestimento para evaporar o solvente da camada aplicada. Também ocorrem grandes quantidades de vapores de solvente, que precisam ser removidos de maneira complexa. Outra desvantagem é que os materiais convencionais de revestimento de primer não podem ser facilmente aplicados com segurança pelos processos de impressão a jato de tinta. Ou seja, outra tecnologia de aplicação deve ser integrada à instalação de impressão.

[0008] São conhecidas tintas para jato de tinta de cura por radiação a partir do documento 2012/0077896 A1, que aderem bem às superfícies de vidro. Elas endurecem formando revestimentos resistentes ao álcool e à água, que não requerem revestimentos adicionais de primer ou de cobertura. No entanto, os revestimentos obtidos não são suficientemente resistentes a arranhões e à água e mostram apenas uma baixa resistência à máquina de lavar louça.

[0009] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer sistemas de revestimento aprimorados para decoração de corpos de vidro por meio de processos de impressão a jato de tinta e processos aprimorados para impressão em superfícies de vidro. Este objetivo é alcançado através do revestimento de materiais de acordo com a reivindicação principal e de sistemas e processos de revestimento para sua produção de acordo com a reivindicação dependente. Outras formas de concretização são divulgadas nas reivindicações e na descrição.

[0010] Elementos decorativos impressos em superfícies de vidro, especialmente elementos decorativos em utensílios, tais como garrafas de bebidas e copos, devem ser resistentes a arranhões e à água e à máquina de lavar louça. Foi demonstrado que os revestimentos primários de cura por radiação de acordo com a invenção resultam em fortes ancoragens entre a superfície do vidro e o sistema de revestimento. Em particular, a aderência e durabilidade dos revestimentos decorativos impressos por meio de processos de impressão a jato de tinta são significativamente melhoradas.

[0011] De acordo com a invenção, os revestimentos de primer são feitos a partir de materiais de revestimento, que apresentam pelo menos 60 a 90% em peso de monômeros de acrilato monofuncionais cicloalifático ou monômeros de acrilato de ariloxialquila monofuncionais, 1 a 10% em peso de silanos amino-funcionais, 1 a 10% em peso de fotoiniciadores, 1 a 10% em peso de fotoiniciadores, até 10% em peso de oligômeros de acrilato e/ou oligômeros de metacrilato, assim como até 1% em peso de tensoativos, respectivamente, com base na massa total do material de revestimento. Monômeros de acrilato preferidos são acrilatos de fenoxietila e/ou formalacrilatos de trimetilolpropano. De acordo com a invenção, os monômeros de acrilato monofuncionais são preferencialmente utilizados em quantidades de 70 a 90% em peso, em particular preferencialmente 80 a 90% em peso, respectivamente com base no peso total do material de revestimento.

[0012] Os silanos amino-funcionais preferidos são bis [(3-trimetoxisilil) propil]amina e aminopropiltrietoxissilano. De acordo com a invenção, os silanos são preferencialmente utilizados em quantidades de 1 a 8% em peso, em particular preferencialmente 2 a 7% em peso, respectivamente com base no peso total do material de revestimento.

[0013] Fotoiniciadores adequados são derivados de óxido de fosfina.

[0014] Os fotoiniciadores preferidos são o óxido de bis (2,4,6-trimetilbenzoil)fenilfosfina e o óxido de 2,4,6-trimetilbenzoil- difenilfosfina. De acordo com a invenção, os fotoiniciadores são preferencialmente utilizados em quantidades de 2 a 9% em peso, com base no peso total do material de revestimento.

[0015] Oligômeros de acrilato e oligômeros de metacrilato adequados são oligômeros de acrilato de poliéster, oligômeros de metacrilato de poliéster, oligômeros de acrilato de poliéter, oligômeros de metacrilato de poliéter, oligômeros de metacrilato de poliéter, oligômeros de acrilato de uretano e oligômeros de metacrilato de uretano. Oligômeros preferidos são oligômeros de acrilato de poliéster e oligômeros de metacrilato de uretano. De acordo com a invenção, os oligômeros de acrilato e/ou oligômeros de metacrilato são preferencialmente usados em quantidades de 0,01 a 10% em peso, em particular preferencialmente 1 a 10% em peso, muito particularmente preferencialmente 1 a 8% em peso, respectivamente com base no peso total do material de revestimento usado.

Tensoativos adequados são poli(organo) siloxanos modificados

[0016] Os tensoativos preferidos são derivados de poliéter de silicone. De acordo com a invenção, os tensoativos são preferencialmente utilizados em quantidades de 0,01 a 1% em peso, com base no peso total do material de revestimento. Além disso, os materiais de revestimento de primer podem conter outros auxiliares e aditivos conhecidos pelo versado na técnica e costumeiros, como, por exemplo, inibidores de polimerização ou antiespumantes. Os revestimentos de primer de acordo com a invenção são curados por radiação na faixa de comprimento de onda entre 450 e 180 nm. A radiação usada pode ser gerada, por exemplo, por diodos emissores de luz UV (LED) ou lâmpadas de vapor de mercúrio. Por exemplo, podem ser utilizados refletores LED com potência de 10 a 20 W ou lâmpadas de mercúrio de média pressão com potência de 200 a 500 W/cm.

[0017] Em uma concretização, os revestimentos, que são obtidos a partir dos materiais de revestimento de acordo com a invenção, são usados como uma camada de primer nas superfícies de vidro. Em particular, eles são usados como uma camada de primer em sistemas de revestimento para decorar superfícies de vidro que são impressas por meio de um processo de jato de tinta.

[0018] Uma outra forma de concretização da presente invenção é um sistema de revestimento para decorar uma superfície de vidro, que possui uma camada de primer feita de pelo menos um revestimento de primer, uma camada padrão feita de pelo menos uma camada de tinta e uma camada de revestimento de cobertura feita de pelo menos um revestimento de cobertura.

[0019] Os revestimentos de primer são produzidos a partir de materiais de revestimento com cura por UV que apresentm pelo menos 60 a 90% em peso de monômeros de acrilato monofuncionais cicloalifáticos ou monômeros de acrilato de ariloxialquila monofuncionais, 1 a 10% em peso de silanos amino-funcionais, 1 a 10% em peso de fotoiniciadores. Além disso, os materiais de revestimento de primer podem apresentar até 10% em peso de oligômeros de acrilato e/ou oligômeros de metacrilato e até 1% em peso de tensoativos.

[0020] As tintas curáveis por UV, adequadas ao processo de impressão a jato de tinta, são usadas para produzir os revestimentos da camada padrão. As tintas para jato de tinta preferencialmente contêm pigmentos, oligômeros, fotoiniciadores e diluentes reativos. Além disso, eles podem conter outros aditivos conhecidos dos versados na técnica.

[0021] Para melhorar a imagem impressa, os revestimentos de tinta incialmente claras, preferencialmente brancos, podem primeiramente ser aplicados à camada de primer. Estes são feitos de tintas para jato de tinta, que preferencialmente contêm pigmentos de cor branca. As tintas coloridas são aplicadas aos revestimentos de tinta branca. As tintas coloridas são usadas nas cores usuais para impressão em cores.

[0022] Os revestimentos de verniz transparente, que são produzidos a partir de vernizes com cura por UV, são preferencialmente usados para produzir a camada de revestimento de cobertura. A seguir, o termo verniz transparente é entendido como um material de revestimento que resulta em um revestimento transparente que, além das propriedades protetoras, também pode ter efeitos decorativos e técnicos. Os vernizes transparentes adequados de acordo com a invenção contêm oligômeros, diluentes reativos e fotoiniciadores e, se apropriado, outros aditivos conhecidos e familiares ao versado na técnica.

[0023] A estrutura de camada de acordo com a invenção leva a imagens impressas particularmente resistentes, que correspondem, em particular, aos requisitos para a decoração de recipientes de alimentos, como garrafas de bebidas e copos. Elas mostram alta resistência a arranhões e à água, bem como alta resistência à lava-louças.

[0024] Outra forma de concretização da presente invenção é um método para impressão em superfícies de vidro, que tem as seguintes etapas: (a) aplicação de um ou mais revestimentos de primer usando um processo de impressão a jato de tinta, (b) gelificação do material de revestimento aplicado ou dos materiais de revestimento de primer aplicados por irradiação com radiação UV, (c) aplicação de uma ou várias tintas usando um processo de impressão a jato de tinta, (d) gelificação das tintas aplicadas por irradiação com radiação UV. (e) aplicação de um ou vários vernizes transparentes usando um processo de impressão a jato de tinta, (f) endurecimento de toda a estrutura de camada por irradiação com radiação UV.

[0025] Para gelificação ou aprisionamento nas etapas (b) e (d), refletores LED que emitem radiação com um comprimento de onda de 385 ou 395 nm são preferencialmente usados como fonte de radiação. A potência é de 2 a 5 W. É preferível irradiar com uma dose na faixa de 20 a 100 mJ/cm2.

[0026] Na última etapa (f), toda a estrutura da camada que consiste na camada de primer consistindo nos revestimentos de primer gelificados, camada padrão que consiste nos revestimentos de tinta gelificados e camada de cobertura que consiste nos revestimentos de verniz gelificados é completamente curada por irradiação com radiação ou luz na faixa de comprimento de onda entre 450 e 180 nm. Para tanto, são utilizadas preferencialmente lâmpadas de mercúrio de média pressão com uma saída de 200 a 500 W/cm e uma dose preferida de 500 a 2000 mJ/cm2.

[0027] Em uma forma de concretização preferida do método, as etapas (c) e (d) são primeiramente executadas usando tintas brancas e depois repetidas usando tintas coloridas. Dessa maneira, são produzidos revestimentos de tinta brilhantes, preferencialmente brancos, nos quais a imagem ou o padrão real é impresso. Através do fundo branco é fornecida uma imagem de impressão significativamente melhorada, especialmente em superfícies de substrato coloridas ou escuras.

[0028] Os materiais de revestimento de primer de cura por UV, tintas e vernizes são aplicados usando impressoras a jato de tinta padrão. As impressoras a jato de tinta adequadas para impressão em corpos moldados são preferencialmente usadas. Os materiais de revestimento impressos são gelificados ou sujeitos a aprisionamento. A seguir, os termos gelificação e aprisionamento são entendidos como sendo a fixação de um material de revestimento por uma reação preliminar. O material de revestimento é gelificado, isto é, é pré-endurecido a tal ponto que não é mais líquido. Ele já forma um revestimento suficientemente forte, que ainda não está totalmente endurecido. Este método evita processos indesejáveis e melhora a adesão dos materiais de revestimento.

[0029] Na última etapa, toda a estrutura da camada feita de camada de primer, camada padrão e camada de revestimento de cobertura é totalmente endurecida. Durante esse endurecimento final de todas as camadas impressas e gelificadas, os revestimentos também reticulam entre si, de modo que são formadas estruturas de camada muito estáveis. Para melhorar a ligação química e mecânica da camada de primer, em uma forma de concretização adicional da presente invenção, a superfície do vidro pode ser pré-tratada por silicatização por chama antes da impressão. A reação oxidativa de compostos orgânicos de silício, como por exemplo Silanos, produz uma camada sólida de silicato nanoporoso que hidrolisa parcialmente. Desse modo, são formados grupos hidroxila reativos e a energia da superfície aumenta.

[0030] O método de acordo com a invenção pode ser realizado na velocidade de avanço de 5 a 20 m/minuto, que é habitual para linhas de produção. Portanto, ele pode ser facilmente integrado como um processo em linha para decoração de vidro. Como os materiais de revestimento de primer, as tintas e os vernizes transparentes são aplicados por meio de processos de impressão a jato de tinta, esses processos em linha podem ser usados com apenas um módulo de impressão.

[0031] O método de acordo com a invenção é adequado para imprimir em copos planos e recipientes de vidro moldados, em particular para imprimir em copos, garrafas de bebidas e embalagens de vidro para alimentos. Exemplo Exemplo 1 Composição do material de revestimento de primer.

Métodos deImpressão

[0032] Uma instalação de impressão a jato de tinta disponível comercialmente para corpos rotativos com um cabeçote de impressão Konica Minolta KM1024 foi usado para impressão. Copos comuns comercialmente foram impressos. Primeiramente, as superfícies de vidro foram pré-tratadas com silicatização por chama. O material de revestimento de primer do exemplo 1 foi então impresso com uma resolução de 360 x 360 dpi. A velocidade de impressão foi de 20 m/min. Em seguida foi feito o aprisionamento do revestimento impresso por meio de um refletor LED com potência de 2 W e comprimento de onda de 395 nm. Uma tinta para jato de tinta branca de cura por UV, disponível no mercado, com uma resolução de 360 x 360 dpi, foi impressa no revestimento de primer gelificado. A velocidade de impressão foi de 20 m/min. Em seguida foi feito o aprisionamento do revestimento impresso por meio de um refletor LED com potência de 2 W e comprimento de onda de 395 nm. Tintas coloridas para jato de tinta com cura UV disponíveis no mercado com uma resolução de 360 x 360 dpi foram impressas no revestimento de tinta branca gelificado. A velocidade de impressão foi de 20 m/min. Em seguida foi feito o aprisionamento do revestimento impresso por meio de um refletor LED com potência de 2 W e comprimento de onda de 395 nm. Uma camada de verniz transparente compatível com jato de tinta e cura UV, disponível no mercado, com uma resolução de 360 x 360 dpi, foi impressa nos revestimentos de tinta colorida gelificados. A velocidade de impressão foi de 20 m/min. Todos os revestimentos impressos e gelificados foram então curados por irradiação com uma lâmpada de mercúrio de média pressão com uma saída de 270 W/cm.

Determinação da resistência a arranhões

[0033] Uma ferramenta especial cônica Erichsen 435S carregada com um peso foi colocada com a ponta no revestimento a ser testado e puxada perpendicularmente na superfície a ser testada ficando na vertical sobre a superfície. Foi então avaliado visualmente se o revestimento testado tinha uma marca de arranhão. A força do peso máximo, com a qual a ferramenta cônica especial pode ser carregada sem que o revestimento seja danificado durante o teste, é uma medida da resistência a arranhões do revestimento. Um resultado de 5 Newtons ou mais sem danificação ao revestimento é classificado como boa resistência a arranhões.

Determinação de aderência (teste de corte cruzado)

[0034] Para um corte cruzado, seis cortes paralelos são feitos com uma faca de corte no revestimento dos corpos de prova. Os cortes no revestimento são, neste caso, tão profundos que chegam até a superfície do substrato sem danificá-lo. Em seguida, são feitos mais seis cortes paralelos, que são perpendiculares aos primeiros e formam um quadrado ou grade uniforme com eles. O espaçamento da grade é de 1 mm. Uma tira de camada transparente ou tira de fita crepe com uma força adesiva de 8 a 10 N/25mm é colada no quadrado resultante. Este é subtraído em um ângulo de 60 ° durante um período de 0,5 a 1 s. Em seguida, a grade ou o revestimento é avaliado visualmente. O índice de corte cruzado GT 0 corresponde a uma resistência adesiva muito boa, o índice GT 5 corresponde a uma resistência adesiva muito baixa.

Determinação da resistência adesiva (teste de fita)

[0035] Uma tira de fita crepe (tipo Tesa-Film 57370-00002) é aplicada ao corpo de prova revestido com leve pressão e sem a inclusão de bolhas de ar no revestimento a ser testado. Espera-se 10 segundos e a fita é retirada em um ângulo de 60 ° e avaliada visualmente. A resistência adesiva é classificada como boa se não houver sinais de aderência na tira de fita adesiva.

Determinação da resistência à água

[0036] O corpo de prova é mantido a 23°C imerso por três dias totalmente em água. O corpo de prova é então removido da água e testado quanto à resistência adesiva (corte cruzado e teste da fita) e resistência a arranhões sem recondicionamento. A resistência à água é avaliada como boa se os três testes após a retenção de água não apresentarem resultados piores do que antes da retenção de água.

Determinação da resistência da máquina de lavar louça

[0037] O corpo de prova é lavado em uma máquina de lavar louça industrial comercial de 60 a 75 ° C por 10 minutos com um detergente industria]l comercial. Em seguida, é feita uma avaliação visual da superfície do revestimento, em que em particular alteração da superfície e descolorações são avaliadas. Após 10 minutos de recondicionamento a 23 ° C e 50% de umidade relativa, são realizados testes de corte cruzado e de fita. O número de ciclos de lavagens sem deterioração dos resultados do teste é determinado. Os resultados dos testes estão resumidos na tabela a seguir. Tabela: Resumo dos resultados

[0038] Todos os corpos de prova mostram boa aderência do revestimento ao substrato e alta resistência a arranhões, que não é prejudicado mesmo nos processos de limpeza. Os efeitos da água, produtos químicos e temperatura, como ocorrem nos processos de limpeza convencionais, não têm efeito visualmente reconhecível no revestimento de vidro.

Claims (7)

1. Sistema de revestimento para decorar uma superfície de vidro, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma camada de primer compreendendo pelo menos um revestimento de primer, em que o pelo menos um revestimento de primer é produzido a partir de materiais de revestimento compreendendo: pelo menos 60% a 90% em peso de pelo menos um monômero cicloalifático monofuncional de acrilato ou pelo menos um monômero monofuncional de acrilato de ariloxialquila; 1% a 10% em peso de pelo menos um silano aminofuncional; 1% a 6% em peso de pelo menos um fotoiniciador; e 0,01% a 8% em peso de pelo menos um dentre pelo menos um oligômero de acrilato e pelo menos um oligômero de metacrilato; cada um com base no peso total do material de revestimento; em que o pelo menos um fotoiniciador é um derivado de óxido de fosfina; uma camada decorativa compreendendo pelo menos um revestimento de tinta; e uma camada de revestimento de cobertura compreendendo pelo menos um revestimento de cobertura.

2. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um revestimento de tinta é produzido através de pelo menos uma tinta de jato de tinta de cura por UV.

3. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um revestimento de cobertura é produzido a partir de um revestimento transparante de cura por UV.

4. Método para imprimir em superfícies de vidro, o método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (a) aplicar à superfície de video através de um método de impressão a jato de tinta o pelo menos um material de revestimento compreendendo: pelo menos 60% a 90% em peso de pelo menos um monômero cicloalifático monofuncional de acrilato ou pelo menos um monômero monofuncional de acrilato de ariloxialquila; 1% a 10% em peso de pelo menos um silano aminofuncional; 1% a 6% em peso de pelo menos um fotoiniciador; e 0,01% a 8% em peso de pelo menos um dentre pelo menos um oligômero de acrilato e pelo menos um oligômero de metacrilato; cada um com base no peso total do material de revestimento; em que o pelo menos um fotoiniciador é um derivado de óxido de fosfina; (b) pré-gelificar o pelo menos um material de revestimento aplicado ou por radiação UV; (c) aplicar pelo menos uma tinta através de um método de impressão a jato de tinta ao pelo menos um material de revestiento pré-gelificado; (d) pré-gelificar a pelo menos uma tinta aplicada por radiação UV; (e) aplicar pelo menos um revestimento transparente através do método de impressão a jato de tinta à pelo menos uma tinta pré-gelificada, obtendo assim uma estrutura de camada; e (f) curar a estrutura da camada por radiação UV.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente repetir as etapas de: (c) aplicar pelo menos uma tinta através de um método de impressão a jato de tinta ao pelo menos um material de revestiento pré-gelificado; e (d) pré-gelificar a pelo menos uma tinta aplicada por radiação UV; (c1) aplicar pelo menos uma tinta branca através de um método de impressão a jato de tinta ao pelo menos um material de revestiento pré-gelificado; e (d1) pré-gelificar a pelo menos uma tinta branca aplicada por radiação UV; (c2) aplicar pelo menos uma tinta colorida através de um método de impressão a jato de tinta ao pelo menos um material de revestiento pré-gelificado; e (d1) pré-gelificar a pelo menos uma tinta colorida aplicada por radiação UV.

6. Material de revestimento, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é empregado para imprimir em pelo menos um dentre um recipiente de vidro plano e um recipeinte de vidro moldado, em que: é fornecido pelo menos um dentre um recipiente de vidro plano e um recipeinte de vidro moldado; e a impressão em pelo menos um dentre um recipiente de vidro plano e um recipeinte de vidro moldado é realizada de acordo com o método conforme definido na reivindicação 4.

7. Material de revestimento, de acordo com qualquer a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dentre um recipiente de vidro plano e um recipeinte de vidro moldado inclui copos para bebidas, garrafas de bebidas e embalagens de vidro para alimentos.