ES1265704U - Papel de soporte de impresion y producto de embalaje que lo contiene - Google Patents
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Abstract
Un papel de soporte de impresión adecuado para imprimirse directamente en una impresora digital, sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo antes de o sobre la impresión en color o adecuado para imprimirse en una impresora flexográfica sin necesidad de un secador sobre o después de los dispositivos de impresión en color que comprende - un papel base (3) y - al menos una capa externa o cara blanca superior (4): caracterizado porque el papel base (3) es de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60 % a 100 % de fibras recicladas adecuadas que se utilizarán en productos de cartón corrugado tratados con un producto a base de acrilato de estireno como agente de encolado sintético, y por que la capa externa o cara blanca superior (4) comprende - una primera capa de estucado (2)que comprende - carbonato de calcio molido aniónico como partícula mineral con - una distribución del tamaño de poros monomodal, - una polidispersidad de tamaño de poros definida por volumen expresada como anchura de altura media (AAM) de 40 a 80 nm, y - un diámetro de poro medio definido por volumen de 30 a 80 nm, dióxido de titanio como partícula mineral - látex de estireno-butadieno como aglutinante hidrófobo - alcohol polivinílico no jónico como aglutinante hidrófilo - al menos un modificador reológico - al menos un tensioactivo, - una segunda capa de estucado (1) aplicada una vez que la primera capa de estucado (2) se seca que comprende - carbonato de calcio molido aniónico que comprende un agente dispersante - alcohol polivinilico no iónico como primer aglutinante hidrófilo - carboximetilcelulosa como segundo aglutinante hidrófilo o látex de estireno-butadieno, que comprende un agente dispersante, como aglutinante hidrófobo - cloruro de polidialildimetilamonio (PoliDadmac) como polímero catiónico - Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de la viscosidad.
Description
DESCRIPCIÓN
Papel de soporte de impresión y producto de embalaje que lo contiene
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un papel de soporte de impresión que comprende un papel base de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en productos de cartón corrugado que contienen al menos una cara blanca externa o superior adecuada que se imprimirá directamente en una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales con tecnología de inyección de tinta, sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo, y adecuada que se imprimirá en una impresora flexográfica sin necesidad de un secador sobre o después de los dispositivos de impresión en color. En la invención también se hace referencia al método para producir el dicho soporte de impresión, un dispositivo para implementar el dicho método y el uso de este soporte de impresión en diferentes impresoras.
Antecedentes de la técnica
Hoy en día existen diferentes tecnologías digitales o de inyección de tinta para imprimir un papel de soporte de impresión que comprende un papel base de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en productos de cartón corrugado: Tecnologías por goteo bajo demanda (tecnologías de inyección de tinta piezoeléctrica o térmica) o tecnología de inyección de tinta continua.
• La tecnología de inyección de tinta térmica utiliza el calor para vaporizar una fina capa de tinta y formar una burbuja que expulsa una pequeña gota de tinta a través de una boquilla.
• Las boquillas de inyección de tinta continua forman una corriente constante de fluido a presión desde un conjunto de boquillas uniformes. Las corrientes individuales son estimuladas por la energía térmica para romper cada corriente en gotitas individuales. Las gotitas se dirigen al soporte o a un captador de recirculación, según determine la corriente de datos de entrada.
• La impresión con tecnología digital o de inyección de tinta presenta enormes inconvenientes cuando se pretende imprimir una superficie de papel estucado.
Habitualmente, estas tecnologías utilizan tintas pigmentadas acuosas o tintas con base de colorante; estas tintas requieren un soporte de alta absorción y secado rápido para garantizar una densidad de color correcta, evitar el traspaso de tinta, reducir el desprendimiento de tinta por roce o el manchado por esparcido de la tinta y aumentar la productividad al funcionar a altas velocidades.
Los soportes de impresión estucados convencionales no son capaces de cumplir esos requisitos clave a imprimir satisfactoriamente en un proceso de impresión digital o de inyección de tinta.
Es posible minimizar estos problemas mediante la aplicación de un pretratamiento en el soporte de superficie estucada antes de pasar por el proceso de impresión digital o de inyección de tinta. Este pretratamiento se conoce como imprimación o agente adhesivo. La
aplicación de estos pretratamientos requiere la adición de tecnología adicional, lo que aumenta la inversión total y disminuye la productividad de la línea debido al posible proceso de atasco y aumento gradual. (Documento EP 2344341 B1).
El documento EP 2414 171 B1 se refiere a una capa de estucado receptiva a la inyección de tinta que contiene una sal metálica para fijar los pigmentos de tinta en la superficie del soporte. La adición de una sal metálica provocará una incompatibilidad con los compuestos aniónicos, tales como los aglutinantes, que provocan un aspecto deficiente de los soportes debido a un efecto de moteado en su superficie que da lugar a una mala imprimibilidad cuando se imprimen colores planos.
Los documentos WO 2016/105417 A1 y WO 2016/105413 A1 describen varios compuestos de estucado a fin de evitar las incompatibilidades con una sal metálica, pero sin tener en cuenta que algunos compuestos clave críticos para aplicar satisfactoriamente un estucado sobre un sustrato, tales como extensores o tensioactivos, siguen teniendo la carga aniónica del estucado. Además, estas publicaciones no hacen referencia a ninguna mejora en relación con la alta demanda de absorción que se requiere para la aplicación de tintas de inyección acuosas a altas velocidades.
También resulta posible imprimir en una impresora flexográfica un papel de soporte de impresión que comprende un papel base de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en cartón corrugado.
Las tintas flexográficas son tintas a base de agua con una baja cantidad de sólidos secos, además, una gran parte de las unidades de impresión flexográfica existentes tienen un control limitado del volumen de tinta. En estas condiciones, el rendimiento de los grados de estucado es limitado, la productividad y el rendimiento de las unidades de impresión están muy por debajo en comparación con un sustrato no estucado. Por tanto, los soportes de impresión estucados convencionales no son capaces de cumplir esos requisitos clave a imprimir satisfactoriamente en una impresora flexográfica. Es posible minimizar estos problemas mediante la aplicación de un secador sobre o después de los dispositivos de impresión en color. La aplicación de este secador requiere la adición de tecnología adicional, lo que aumenta la inversión total y disminuye la productividad de la línea debido al posible proceso de atasco y aumento gradual.
El documento WO 2014/044778 A1 desvela una formulación de estucado catiónica que consiste en agua, al menos un carbonato de calcio molido ultrafino aniónico, al menos un alcohol polivinílico no iónico, al menos un agente dispersante, y al menos un polímero catiónico, en donde el al menos un carbonato de calcio molido ultrafino aniónico, cuando se encuentra en
forma de un lecho compactado, tiene una distribución del tamaño de poros monomodal, una polidispersidad de tamaño de poros definida por volumen expresada como anchura de altura media (AAM) de 40 a 80 nm, y un diámetro de poro medio definido por volumen de 30 a 80 nm, y en donde la formulación de estucado catiónica tiene un contenido en sólidos en el intervalo de 10 a 80% en peso, basado en el peso total de la formulación de estucado catiónica. Esta formulación catiónica no comprende al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante. La función principal del agente humectante es mejorar la absorción. Dado que la formulación de estucado catiónica del documento WO 2014/044778 A1 no alcanzo el nivel suplementario de tinta requerido, se debe utilizar un secador para secar la tinta después de cada uno de los colores en una impresora flexográfica. Por tanto, sería
interesante disponer de una composición que permita imprimirse en una impresora flexográfica sin secadores entre colores.
Por tanto, sigue siendo necesario un soporte de impresión que comprenda un papel base de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en productos de cartón corrugado que ofrezca una alta absorción y una correcta fijación de los pigmentos de las tintas digitales o de inyección de tinta sin el uso de un pretratamiento o imprimación, en la unidad de impresión, y ofrezca un rendimiento aceptable del grado de estucado de las tintas flexográficas sin el uso de un secador sobre o después de la impresión en color.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra un primer ejemplo de papel de soporte de impresión que comprende un papel base (3) y una cara blanca externa o superior (4).
La figura 2 muestra un segundo ejemplo de papel de soporte de impresión, donde la cara blanca externa o superior (4) comprende dos capas de estucado: una primera capa de estucado (2) y una segunda capa de estucado (1).
La figura 3 muestra otro ejemplo de papel de soporte de impresión donde la cara blanca externa o superior (4) comprende dos capas de estucado; teniendo cada capa de estucado más de una subcapa.
La figura 4 muestra todavía otro ejemplo de papel de soporte de impresión donde la cara blanca externa o superior (4) comprende dos capas de estucado; teniendo cada capa de estucado más de una subcapa.
La figura 5 muestra un diagrama de bloques de las principales estaciones o etapas del método para producir un soporte de impresión.
Divulgación de la invención
El papel de soporte de impresión de la presente invención comprende un papel base de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en productos de cartón corrugado con una cara externa como capa de estucado en una o ambas caras. La capa externa o cara blanca superior comprende agua, una primera partícula mineral que consiste en carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula dso de < 300 nm, un primer aglutinante que consiste en un alcohol polivinílico no iónico, al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente, al menos un agente dispersante, y al menos un polímero catiónico. El carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula dso de < 300 nm no estable en sistemas de alta conductividad, cuando se encuentra en forma de un lecho compactado, tiene una distribución del tamaño de poros monomodal, una polidispersidad de tamaño de poros definida por volumen expresada como anchura de altura media (AAM) de 40 a 80 nm, y un diámetro de poro medio definido por volumen de 30 a 80 nm. La cara blanca externa o superior tiene un contenido en sólidos en el intervalo de 10 a 80% en peso, basado en el peso total de la cara blanca externa o superior, y no comprende carbonato de calcio catiónico o neutro. La estabilidad en sistemas de alta conductividad significa que no hay desestabilización eléctrica de la capa límite alrededor de la partícula, por lo que se evita la aglomeración cuando se somete a corrientes eléctricas. Se consigue mediante la adición de un dispersante.
El carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm aporta blancura al papel y mejora la definicidn del punto en el proceso de impresión.
La adición de al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante a una formulación de estucado catiónico provoca una desestabilización de algunos de los otros componentes. Teniendo en cuenta el estado de la técnica, un experto en la materia de tecnología de impresión no utilizaría una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante en una formulación de estucado catiónica.
La cara externa debe entenderse como cualquier capa o pluralidad de capas aplicadas en el papel base, cuando puede tener lugar la impresión. Debe ser preferentemente una superficie absorbente, permeable y a base de estucado adaptada realizada a partir de la aplicación de una o varias capas.
De acuerdo con una primera realización preferida de la presente invención, la capa externa o cara blanca superior comprende un segundo mineral que comprende iones calcio y se selecciona entre el grupo que consiste en carbonato de calcio molido, carbonato de calcio precipitado, carbonato de calcio modificado, cloruro de calcio, sulfato de calcio, óxido de calcio, fosfato de calcio y una combinación de los mismos. En una realización mas preferida, la segunda partícula mineral con iones calcio es carbonato de calcio molido aniónico especial estable en sistemas de alta conductividad ya que contiene un agente dispersante para evitar la aglomeración de las partículas de carbonato de calcio en este tipo de soportes. En una realización preferida, el carbonato de calcio molido aniónico especial tiene un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm.
De acuerdo con una primera realización preferida de la presente invención, la capa externa o cara blanca superior comprende una tercera partícula mineral que no comprende iones calcio y se selecciona entre el grupo que consiste en arcillas calcinadas, arcillas de caolín, talco, alúmina, sílice, dióxido de titanio, zeolita, sulfato de magnesio, carbonato de magnesio, cloruro de magnesio, cloruro de sodio, sulfato de sodio y combinaciones de los mismos.
En una realización mas preferida de esta segunda realización en relación con la partícula mineral, la partícula mineral es dióxido de titanio.
El fin de este mineral, especialmente dióxido de titanio, es opacificar la capa externa o cara blanca superior, principalmente en condiciones húmedas o mojadas, cuando el carbonato de calcio por si solo se vuelve transparente y el color del papel base parece perder brillo ISO en el soporte de impresión.
Por ello, la partícula mineral adecuada que no comprende iones calcio puede utilizarse mezclada con el carbonato de calcio molido o el carbonato de calcio molido ultrafino.
De acuerdo con una tercera realización de la presente invención, la cara externa comprende, como partícula mineral, tanto carbonato de calcio molido ultrafino aniónico como dióxido de titanio. De acuerdo con cualquiera de las realizaciones en relación con la partícula mineral, ‘a cantidad de la partícula mineral en la capa de estucado puede variar de 50 a 95% en peso, p. ej., preferentemente de 60 a 95% en peso, lo mas preferentemente de 70 a 95% en peso, basado en el peso total de la capa de estucado.
De acuerdo con otras realizaciones preferidas de la presente invención, la capa externa o cara blanca superior comprende un segundo aglutinante que es un aglutinante hidrófilo y se selecciona entre el grupo que consiste en alcohol polivinílico total o parcialmente hidrolizado,
acetato de polivinilo, almidón nativo, almidón modificado, almidón y derivados, caseína, proteína de soja, quitosano, goma guar, carboximetilcelulosa y combinaciones de los mismos. Este tipo de aglutinante mejora la retención de agua y aumenta la viscosidad en la formulación del color y mejora la resistencia en seco de la capa externa o cara blanca superior.
En una realización mas preferida, el segundo aglutinante es el aglutinante hidrófilo carboximetilcelulosa. Este aglutinante específico es estable en un sistema de alta conductividad.
De acuerdo con otras realizaciones preferidas de la presente invención, la capa externa o cara blanca superior comprende un tercer aglutinante que es un aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad y se selecciona entre el grupo que consiste en látex de estirenobutadieno, látex de acrilonitrilo-butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de poliuretano, látex de polivinilacetato, látex de poliéster, copolímeros de n-butilacrilato y etilacrilato o copolímeros de vinilacetato y látex acrílico, y combinaciones de los mismos. Este aglutinante "une" las partículas minerales utilizadas en la capa externa o cara blanca superior para desarrollar una capa continua homogénea y estable. Más aún, junto con el primer aglutinante (polivinilalcohol), se une la capa externa o cara blanca superior al papel base.
En una realización más preferida, el tercer aglutinante es látex de estirenobutadieno. Este látex se utiliza puesto que es químicamente compatible con el agente de encolado sintético utilizado para hidrofobizar y encontrar los valores de Cobb 60 en el papel base. Un ejemplo de látex de estirenobutadieno es Litex 9460, disponible comercialmente en la empresa Synthomer.
De acuerdo con una realización, las subcapas pueden contener una mezcla de aglutinantes hidrófilos e hidrófobos. Por ejemplo, una mezcla de alcohol polivinílico y látex de estirenobutadieno. Cada subcapa tendrá diferentes relaciones entre el látex hidrófilo y el látex hidrófobo. Por ejemplo, en la subcapa superior, el aglutinante hidrófilo puede tener un intervalo de látex hidrófilo/hidrófobo de 100%/0% a 10%/90%. Por ejemplo, en la precapa del sustrato, el intervalo del látex hidrófilo/hidrófobo puede ser de 0%/100% a 50%/50%.
De acuerdo con cualquiera de las realizaciones de aglutinante, la cantidad de aglutinante de estucado en la capa de estucado es de 1 a 25% en peso, basado en el peso total de la capa de estucado, preferentemente de 3 a 25% en peso y mas preferentemente de 4 a 25% en peso.
En una realización preferida, la cara externa o cara blanca superior comprende al menos un cuarto aglutinante que es un aglutinante hidrófobo estable en sistemas de alta conductividad y se selecciona entre el grupo que consiste en látex de estireno-butadieno, látex de acrilonitrilobutadieno, látex de acrilato de estireno, látex de poliuretano, látex de polivinilacetato, látex de poliéster, copolímeros de n-butilacrilato y etilacrilato o vinilacetato y látex acrílico, y combinaciones de los mismos. En una realización mas preferida, el cuarto aglutinante es un látex de estireno-butadieno especial estable en sistemas de alta conductividad, ya que contiene un agente dispersante especial para evitar la desestabilización eléctrica de la capa limite alrededor de la partícula de látex con el fin de evitar la aglomeración de las partículas de látex en este tipo de soportes.
De acuerdo con cualquiera de las realizaciones de la presente invención, la capa externa o blanca superior comprende un polímero catiónico seleccionado entre el grupo que consiste en cloruro de polidialildimetilamonio (PaliDACMAC), polietilenimina, polivinilamina, poliamina y combinaciones de los mismos. El efecto del polímero catiónico es asegurar que el soporte de impresión sea catiónico con el fin de aumentar la imprimibilidad y la estabilidad de las dispersiones de carbonato o látex cuando se aplica un agente humectante. El efecto del
polímero catiónico es asegurar que el soporte de impresión sea un poco catiónico con el fin de aumentar la calidad de impresión mejorando la conexión entre el soporte de impresión y la tinta.
En una realización de polímero catiónico mas preferida, el polímero catiónico es cloruro de polidialildimetilamonio (PoliDACMAC). Este producto ha sido seleccionado ya que tiene un peso molecular medio y una carga catiónica no demasiado alta.
De acuerdo con cualquiera de las realizaciones de polímero catiónico, la cantidad de polímero catiónico está presente en la capa de estucado en un intervalo de 0,1% a 12% en peso seco. De acuerdo con una realización ilustrativa, la capa externa o blanca superior comprende un agente humectante seleccionado entre el grupo que consiste en sílice, cloruro de calcio, sulfato de calcio, cloruro de sodio, sulfato de sodio, sulfato de magnesio, cloruro de magnesio, cloruro de potasio y/o sulfato de potasio. El agente humectante es importante para mejorar su humectabilidad y modificar la tensión superficial de dicho soporte de impresión.
Preferentemente, el agente humectante es cloruro de calcio debido a su gran capacidad de absorción de agua.
Preferentemente, el agente humectante está presente en una cantidad inferior a 5% en peso, basado en el peso total de la capa de estucado, preferentemente de 0,5 a 4,5% en peso y mas preferentemente de 0,75 a 4,0% en peso.
La capa de estucado puede contener otros aditivos opcionales. Los aditivos adecuados pueden comprender, por ejemplo, dispersantes, tensioactivos, modificadores reológicos, lubricantes, desespumantes, brillo óptico, colorantes, conservantes o agentes de control del pH. De acuerdo con una realización, la capa externa o blanca superior comprende un modificador reológi
Preferentemente, el modificador reológico está en una cantidad inferior a 1% en peso, basado en el peso total de la capa de estucado. También, preferentemente, el tensioactivo está en una cantidad inferior a 1% en peso, basado en el peso total de la capa de estucado.
En una realización preferida, la capa externa o blanca superior comprende al menos dos capas de estucado con el fin de funcionalizar un mejor rendimiento de cada una de ellas.
Una primera capa de estucado se utiliza para opacificar y acondicionar el papel base con el fin de aumentar el brillo del papel base de 16 a 19° ISO a 60 a 75° ISO y para unirse con el papel base por una cara. La segunda capa de estucado se utiliza para obtener una cara blanca externa o superior con una resistencia correcta y una buena imprimibilidad y buena absorción gracias al agente humectante.
Una primera capa de estucado (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula dso de < 300 nm, como partícula mineral no estable en sistemas de alta conductividad
o dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno-butadieno como aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad
o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador reológico
o al menos un tensioactivo,
Una segunda capa de estucado (1) aplicada después de las primeras capas de estucado que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico especial estable en sistemas de alta conductividad. o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetilcelulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex de estireno-butadieno especial estable en sistemas de alta conductividad como aglutinante hidrófobo.
o cloruro de polidialildimetilamonio (PoliDadmac) como polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de la viscosidad Preferentemente, el % de cada componente es el siguiente.
De 70 a 90% en peso de un papel base, fabricado con un 60 a 100% de material de base reciclada
• de 5 a 20% en peso de una primera capa de estucado (2) que consiste en los siguientes componentes:
o de 60-82% en peso de carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm no estable en sistemas de alta conductividad
o de 0-25% en peso de dióxido de titanio
o de 5-14% en peso de látex de estireno-butadieno como aglutinante
hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad
o de 0,2-2% en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o de 0,05-0,6% en peso de al menos un modificador reológico
o de 0,05-0,5% en peso de al menos un tensioactivo,
basado en el peso total de la primera capa de estucado (2),
• de 5 a 20% en peso de una segunda capa de estucado (1) que consiste en los siguientes componentes
o de 60-82% en peso del al menos un carbonato de calcio molido aniónico especial con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm no estable en sistemas de alta conductividad o de 2,0-7,0% en peso del al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o de 0,5-5% en peso de carboximetilcelulosa
o de 4-10% en peso de látex especial de estireno-butadieno como aglutinante hidrófobo estable en sistemas de alta conductividad
o de 1,0-10,0% en peso de cloruro de polidialildimetilamonio
o de 5-20% en peso de CaCl2 como agente humectante y modificador de la viscosidad basado en el peso total de la segunda capa de estucado (1),
El cartón corrugado para embalaje o cartón puede comprender cartón para envases o cartón para cajas o cartón corrugado. El cartón corrugado para embalaje puede abarcar el cartón de revestimiento y o medio de corrugación. Ambos, el cartón de revestimiento y un medio de corrugación se utilizan para producir cartón corrugado.
En una realización preferida, el papel base (3) se ha producido utilizando fibra reciclada, principalmente grados marrones, principalmente calidades 1.01, 1.02, 1.04, 1.05, 4.01, 4.02 siguiendo la norma EN-643. La dificultad de utilizar este tipo de material es, debido a su origen, que en la superficie del papel base producido con este, aparece una gran cantidad de partículas hidrófobas, denominadas generalmente depósitos adherentes, que interfieren en el proceso de unión entre la primera capa de estucado y el papel base.
El papel de sustrato se caracteriza por su color. La materia prima para producir el papel de sustrato son las fibras obtenidas del reciclaje de papel, cartón, cartón corrugado para embalaje y cartón y otros. Debido a ese origen, el papel de sustrato puede mostrar un color marrón. Los valores de brillo ISO B están entre 16 y 29° ISO.
Como soporte de impresión final, el brillo debe estar en el intervalo de 70 a 87° ISO, pero preferentemente entre 80 y 85° ISO, eso significa que el aumento de brillo ISO ha de estar entre 50 y 70° ISO. Este aumento supone un reto y hace que los pigmentos seleccionados para ser aplicados puedan proporcionarnos una opacidad y un brillo muy elevados.
Un brillo correcto del papel base (al menos superior a 18° ISO) permite utilizar eficazmente la capa de estucado. Cuanto más brillante sea el papel base, menor será la cantidad de adición de estucado necesaria para alcanzar el brillo del soporte de impresión final.
La resistencia al aire del papel base y del soporte de impresión final es clave para que la tinta pueda penetrar a través de la capa de estucado, pase a través de la capa de estucado y la interfaz del papel base y finalmente penetre en el papel base. Todo este proceso mejorara la capacidad del soporte de impresión para absorber la adición de tinta, mejorara el secado y aumentara la velocidad del proceso de impresión.
En una realización preferida del papel base, el papel base tiene una permeabilidad Gurley inferior a 100 segundos.
En una realización preferida del papel base, la superficie del papel base tiene un valor de Cobb 60 segundos entre 20 y 40 g/m2, pero preferentemente entre 30 y 40 g/m2. Con un resultado de Cobb 60 segundos entre 20 y 30, el valor de Cobb 30 min está entre 80 y 150 g/m2.
La resistencia al agua del papel base es tan esencial como el brillo del papel base para alcanzar eficientemente el brillo del soporte de impresión final. Cuando la resistencia al agua está en un intervalo determinado, la capa de estucado permanece sobre el papel base sin penetrar excesivamente en el papel base. Por tanto, aumenta la eficacia para alcanzar el brillo del soporte de impresión final. Cuando la resistencia al agua está fuera del intervalo definido (Cobb 30 minutos de 20 a 40 g/m2), el proceso no es totalmente eficiente. Por debajo de ese intervalo, la penetración de la tinta puede ser limitada.
Los agentes de encolado sintético, como los acrilatos de estireno, ASA (anhídrido alquenil succínico), AKD (dímero de alquil cetena) u otros, ya sean catiónicos, aniónicos o anfotéricos, proporcionan un cierto grado de hidrofobicidad al sustrato con el fin de controlar la penetración de la primera capa pigmentada en contacto con el sustrato y evitar la migración del aglutinante al sustrato antes del secado.
En una realización preferida, el papel base ha sido tratado con un agente de encolado sintético, un producto a base de acrilato de estireno, durante su producción. En una realización mas preferida, el agente de encolado sintético se ha aplicado en una o ambas caras del papel utilizando una prensa encoladora convencional o una prensa encoladora dosificadora. En una realización mas preferida, el agente de encolado sintético se ha aplicado en la cantidad necesaria para obtener la hidrofobicidad correcta medida como Cobb 60 segundos entre 20 y 50 gsm (gramos por metro cuadrado).
La rugosidad del papel de sustrato es muy importante para el soporte de impresión final. La rugosidad deseada se consigue en un proceso llamado calandrado. En este proceso, mediante la aplicación de presión y temperatura, combinados con fuerzas de cizallamiento, es posible
reducir la rugosidad del papel de sustrato. Este proceso puede desarrollarse con varios niveles diferentes de presión, temperatura y humedad.
La baja rugosidad del papel de sustrato mejora la calidad de la impresión pero afecta negativamente a la absorción del papel de sustrato. Es necesario conseguir un equilibrio entre ambos objetivos.
EI nivel de rugosidad es clave para conseguir una aplicación de estucado homogénea en el papel base, que es fundamental para realizar una imprimibilidad óptima. Un equilibrio adecuado entre el desarrollo del brillo y estucado se añade y reduce los costes operativos y de materias primas.
En una realización preferida, el papel base (3) ha sido prensado en una calandra con espacio de rodillos dura utilizando diferentes presiones entre 30 y 110 kN/m de carga lineal dependiendo del gramaje del papel base para reducir la rugosidad superficial y con una temperatura entre 95-105°C.
En una realización preferida, la superficie del papel base tiene un valor de rugosidad inferior a 7 pps (Parker Print Surf), preferentemente inferior a 5 pps.
En una realización preferida, la superficie del papel base tiene un valor de rugosidad inferior a 900 Bendtsen, preferentemente entre 200 y 400 Bendtsen.
De acuerdo con una realización, el soporte de impresión puede calandrarse posteriormente, o no, dependiendo del objetivo de rugosidad final y del valor de brillo, normalmente inferior a 5 pps (Parker Print Surf).
En una realización preferida del papel base, la superficie del papel base tiene una permeabilidad Bendtsen superior a 15 mls/min.
El papel base, el cartón o el sustrato de cartón corrugado para embalaje puede tener un peso base de 60 a 300 g/m2.
Otro objeto de esta invención es el producto de embalaje que comprende un soporte de impresión de cualquiera de las realizaciones anteriormente descritas.
Otro objeto de esta invención es el método para producir el soporte de impresión de cualquiera de las realizaciones anteriormente descritas.
Un método para producir el soporte de impresión se muestra esquemáticamente en la figura 5. Este comprende las siguientes etapas:
• suministrar un papel base (3)
• aplicar una cara blanca externa o superior (4) en al menos una cara del papel base (3) • secar la cara blanca externa o superior (4).
• enrollar el papel base (3) con la cara blanca externa o superior (4).
sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo antes de o sobre la impresión en color en una impresora digital, o sin necesidad de un secador sobre o después de la impresión en color en una impresora flexográfica.
En una realización preferida, la cara blanca externa o superior (4) comprende dos capas. En este caso, el método para producir un soporte de impresión, comprende las siguientes etapas:
• Aplicar una primera capa de estucado (2) al papel base (3) mediante una estucadora de cortina
• Secar la primera capa de estucado (2).
• Aplicar una segunda capa de estucado (1) mediante una estucadora de cuchilla
• Secar la segunda capa de estucado (1).
Como se ha mencionado anteriormente, tener dos o más capas es importante ya que permite funcionalizar el rendimiento de cada una de ellas.
En una realización mas preferida, la primera capa de estucado (2) comprende dos subcapas. En este caso, el método de aplicación y secado de la primera capa de estucado (2) comprende las siguientes etapas:
• Aplicar una primera subcapa de la primera capa (2.2) mediante una estucadora de cortina.
• Aplicar una segunda subcapa de la primera capa (2.1) mediante una estucadora de cortina.
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (2.2) y la segunda subcapa de la segunda capa (2.1).
El uso de una estucadora de cortina para la primera subcapa de la primera capa es importante ya que permite optimizar el coste de la capa debido al alto coste de la partícula mineral opacificante.
El uso de una estucadora de cortina para la segunda subcapa de la primera capa es importante ya que permite desarrollar capas asimétricas junto con la primera subcapa con el fin de optimizar el coste y la funcionalización de la primera capa.
En una realización mas preferida, la segunda capa de estucado (1) comprende dos subcapas. En este caso, el método de aplicación y secado de la segunda capa de estucado (1) comprende las siguientes etapas
• Aplicar una primera subcapa de la segunda capa (1.2) mediante una estucadora de cuchilla
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (1.2)
• Aplicar una segunda subcapa de la segunda capa (1.1) mediante una estucadora de cuchilla.
• Secar la segunda subcapa de la segunda capa (1.1)
El uso de una estucadora de cuchilla para la primera subcapa de la segunda capa es importante ya que se puede funcionalizar la capa para desarrollar una mejor rugosidad antes de la segunda subcapa.
El uso de una estucadora de cuchilla para la segunda subcapa de la segunda capa es importante ya que se tiene una perfecta imprimibilidad y absorción.
En una realización preferida, el papel base (3) suministrado se prensa para alcanzar una rugosidad superficial deseada mediante una calandra en línea o fuera de línea antes de la aplicación de la cara blanca externa o superior (4).
En una realización preferida, el papel de soporte de impresión se prensa para mejorar la rugosidad del producto final mediante una calandra en línea o fuera de línea después del secado de la cara blanca externa o superior (4).
La fabricación del soporte de impresión puede tener lugar en una unidad industrial denominada "maquina estucadora en línea” o banda continua que produce tanto el sustrato como una o más aplicaciones de estucado permeable.
Otra opción de fabricación del soporte de impresión es a través de una secuencia de unidades discretas denominadas rollos madre/iniciales o cortados en bobinas más pequeñas donde el sustrato y la aplicación de estucado se realizan por separado en una "maquina estucadora fuera de línea”.
En una realización preferida, la aplicación y el secado de la primera cara blanca externa o superior (4) a una o ambas caras del papel base (3) se divide en la aplicación y el secado de una primera y una segunda capa de estucado.
La primera capa de estucado (2) se aplica al papel base (3) mediante una estucadora que comprende uno o múltiples pliegues, cada uno de ellos suministrado por este tipo de tecnología de estucado, y luego secado. A continuación, la segunda capa de estucado (1) se aplica mediante una cuchilla, estucadora de cuchilla, una prensa encoladora dosificadora, varilla igualadora; hidratante, haz de pulverización o combinaciones de hasta tres de esas tecnologías de estucado en un modo de serie. A continuación, la segunda capa de estucado (1) se seca.
En una realización mas preferida, el método para producir un papel de soporte de impresión comprende la aplicación de la segunda capa de estucado (1) en dos subcapas posteriores diferentes que se secan entre las aplicaciones.
En una realización preferida, el papel base (3) suministrado se prensa para alcanzar la rugosidad superficial deseada mediante una calandra en línea o fuera de línea, antes de la aplicación de la cara blanca externa o superior (4) o después del secado final de la cara blanca externa o superior (4).
El soporte de impresión puede ser sometido, después del estucado, a un calandrado posterior para mejorar la suavidad de la superficie. Por ejemplo, el calandrado puede llevarse a cabo a una temperatura de 20 a 200°C, preferentemente de 60 a 150°C, utilizando una calandra de 1 a 10 espacios de rodillos. Dichos espacios de rodillos pueden ser duros o blandos, con un intervalo de carga lineal de 10-200 KN/m, preferentemente de 20 a 150 KN/m.
Pueden aplicarse simultáneamente diferentes métodos de estucado adecuados para fabricar el soporte de impresión aplicando pigmentos de estucado. Por ejemplo, dos capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina en modo de serie. Por ejemplo, tres capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) mas una estucadora de cuchilla (una capa) en modo de serie. Por ejemplo, cuatro capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) mas una estucadora de cuchilla (una capa) mas una estucadora de prensa encoladora dosificadora (una capa) en modo de serie. Por ejemplo, cinco capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) más una estucadora de cuchilla (una capa) mas una estucadora de prensa encoladora dosificadora (una capa) mas una estucadora por rociado (una capa). Preferentemente, cuatro capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) mas una estucadora de cuchilla
(una capa) mas una estucadora de prensa encoladora dosificadora (una capa) en modo de serie. Más preferentemente, cuatro capas utilizando pigmentos de estucado, iguales o diferentes, utilizando una estucadora ce cortina (dos capas) mas una estucadora de cuchilla (una capa) más una estucadora por rociado (una capa) en modo de serie.
En la realización mas preferida (figura 5), el proceso consiste en las siguientes etapas.
1. El papel base (3) se precalandra opcionalmente mediante un proceso de calandrado donde el papel se prensa hasta alcanzar la rugosidad selectiva mediante una combinación de presión y temperatura (Etapa’).
2. Una vez que la superficie del papel ha alcanzado la rugosidad deseada, se aplica una primera capa de estucado (2) de la cara blanca externa o superior (4) (Etapa2). Esta aplicación de estucado suele realizarse mediante una unidad de estucado a cortina donde se añaden uno o varios pliegues a la superficie del papel.
3. Inmediatamente a la primera aplicación de estucado, se requiere una sección de secado con el fin de unir el estucado a la superficie del papel y eliminar la humedad restante (Etapa3).
4. Después se aplica una primera subcapa de la segunda capa de estucado (1) de la cara blanca externa o superior (4) (Etapa 4) mediante una unidad de estucado a cuchilla.
5. Inmediatamente después de la aplicación de la primera subcapa de la segunda capa de estucado, se requiere una sección de secado con el fin de unir el estucado y eliminar la humedad restante (Etapa5).
6. Por último, se aplica una segunda subcapa de la segunda capa de estucado (1) de la cara blanca externa o superior (4) sobre la primera subcapa seca de la segunda capa de estucado (1) de la cara blanca externa o superior (4) (Etapa 6).
7. Inmediatamente, se seca la nueva subcapa con el fin de unir el estucado a la capa anterior y eliminar la humedad restante (Etapa7).
8. Como última etapa, el papel base (3) con la cara blanca externa o superior (4) puede ser comprimido mediante un proceso de calandrado con el fin de aumentar el efecto de brillo y mejorar la rugosidad final. Este proceso de calandrado se realiza mediante una combinación de presión y temperatura (Etapa 8). Esta etapa puede combinarse con la etapa 1.
Otro objeto de esta invención es el dispositivo para implementar el método para producir el soporte de impresión de cualquiera de las realizaciones anteriormente descritas. El dispositivo comprende
• medios para suministrar un papel base (3) (Etapa 0)
• medios para aplicar una cara blanca externa o superior (4) al papel base (3)
• medios para secar la cara blanca externa o superior (4)
• medios para enrollar el soporte de impresión (3). (Etapa 9)
En una realización preferida, la cara blanca externa o superior (4) comprende dos capas. En este caso, los medios para el secado de la cara blanca externa o superior (4) comprenden • Una estucadora de cortina para aplicar una primera capa de estucado (2) al papel base (3)
• Medios para secar la primera capa de estucado (2).
• Una estucadora de cuchilla para aplicar una segunda capa de estucado (1)
• Medios para secar la segunda capa de estucado (1).
En una realización mas preferida, la segunda capa de estucado (1) comprende dos subcapas. En este caso, los medios para aplicar una segunda capa de estucado (1) y los medios para secar la segunda capa de estucado (1) comprenden
• Una estucadora de cuchilla para aplicar una primera subcapa (1.2) de la segunda capa de estucado (1)
• Medios para secar la primera subcapa (1.2) de la segunda capa de estucado (1).
• Una estucadora de cuchilla para aplicar una segunda subcapa (1.1) de la segunda capa de estucado (1).
• Medios para secar la segunda subcapa (1.1) de la segunda capa de estucado (1).
En una realización preferida, el dispositivo comprende medios para calandrar el papel base (3) antes de la aplicación de la cara blanca externa o superior (4).
En una realización preferida, el dispositiva comprende medios para calandrar el papel base (3) después del secado de la cara blanca externa o superior (4).
Otro objeto de esta invención es el uso de una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales con tecnología de inyección de tinta para imprimir un soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, en donde el soporte de impresión se imprime directamente sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo antes de o sobre la impresión en color.
Otro objeto de esta invención es el uso de una impresora flexográfica para imprimir un soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, en donde el soporte de impresión se imprime sin necesidad de un secador sobre o después de los dispositivos de impresión en color.
En una realización preferida, la impresora digital o la impresora basada en el uso de cabezales con tecnología de inyección de tinta, está configurada en rollo a rollo (preimpresión).
En otra realización preferida, la impresora digital o la impresora basada en el uso de cabezales con tecnología de inyección de tinta, está configurada en impresoras hoja a hoja o planas.
Claims (8)
1. Un papel de soporte de impresión adecuado para imprimirse directamente en una impresora digital, sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo antes de o sobre la impresión en color o adecuado para imprimirse en una impresora flexográfica sin necesidad de un secador sobre o después de los dispositivos de impresión en color que comprende
• un papel base (3) y
• al menos una capa externa o cara blanca superior (4):
caracterizado por que el papel base (3) es de grado de cartón corrugado para embalaje fabricado con un 60% a 100% de fibras recicladas adecuadas que se utilizaran en productos de cartón corrugado tratados con un producto a base de acrilato de estireno como agente de encolado sintético, y por que la capa externa o cara blanca superior (4) comprende
• una primera capa de estucado (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico como partícula mineral con
• una distribución del tamaño de poros monomodal,
• una polidispersidad de tamaño de poros definida por volumen expresada como anchura de altura media (AAM) de 40 a 80 nm, y
• un diámetro de poro medio definido por volumen de 30 a 80 nm, dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno-butadieno camo aglutinante hidrófobo
o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador reológico
o al menos un tensioactivo,
• una segunda capa de estucado (1) aplicada una vez que la primera capa de estucado (2) se seca que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico que comprende un agente dispersante
o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetilcelulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex de estireno-butadieno, que comprende un agente dispersante, como aglutinante hidrófobo
o cloruro de polidialildimetilamonio (PoliDadmac) como polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de la viscosidad.
2. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende.
• de 70 a 90% en peso de un papel base, fabricado con un 60 a 100% de material de base reciclada
o de 5 a 20% en peso de una primera capa de estucado (2) que consiste en los siguientes componentes:
o de 60-82% en peso de carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula dso de < 300 nm
o de 0-25% en peso de dióxido de titanio
o de 5-14% en peso de látex de estireno-butadieno como aglutinante hidrófobo
o de 0,2-2% en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o de 0,05-0,6% en peso de al menos un modificador reológico
o de 0,05-0,5% en peso de al menos un tensioactivo, basado en el peso total de la primera capa de estucado (2),
• de 5 a 20% en peso de una segunda capa de estucado (1) que consiste en los siguientes componentes
o de 60-82% en peso del al menos un carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm que comprende un agente dispersante
o de 2,0-7,0% en peso del al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o de 0,5-5% en peso de carboximetilcelulosa
o de 4-10% en peso de látex de estireno-butadieno como aglutinante hidrófobo que comprende un agente dispersante
o de 1,0-10,0% en peso de cloruro de polidialildimetilamonio
o de 5-20% en peso de CaCl2 como agente humectante y modificador de la viscosidad basado en el peso total de la segunda capa de estucado (1).
3. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el papel base (3) se ha producido utilizando fibra reciclada, principalmente grados marrones, principalmente calidades 1.01, 1.02, 1.04, 1. 05, 4.01, 4.02 siguiendo la clasificación de la norma EN-643.
4. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente de encolado sintético se ha aplicado en una o ambas caras del papel utilizando una prensa encoladora convencional o una prensa encoladora dosificadora.
5. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente de encolado sintético se ha aplicado en la cantidad necesaria para obtener la hidrofobicidad.
6. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el papel base (3) ha sido prensado en una calandra con espacio de rodillos dura utilizando diferentes presiones entre 30 y 110 kN/m de carga lineal dependiendo del gramaje del papel base para reducir la rugosidad superficial y con una temperatura entre 95-105°C.
7. Un papel de soporte de impresión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la superficie del papel base (3) tiene un valor de rugosidad inferior a 7 pps.
8. Un producto de embalaje que comprende un papel de soporte de impresión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7.
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