ES2271522T3 - Tinta flexografica biodegradable. - Google Patents
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Abstract
Una tinta flexográfica que comprende un polímero biodegradable, un compuesto anfifílico, un disolvente y un tinte o un pigmento en una cantidad efectiva para proporcionar una marca visible sobre un sustrato.
Description
Tinta flexográfica biodegradable.
La presente invención se refiere a tintas, y más
particularmente a tintas al agua para flexografía, que presentan
propiedades de biodegradabilidad mejoradas como consecuencia de su
composición.
Las tintas que se utilizan, tanto en procesos de
impresión flexográficos como en prensas de impresión tipográfica,
deben adherirse a la serie de rodillos en el tren de tinta,
impregnar el rodillo de impresión, luego deben transferirse fácil y
uniformemente hasta el sustrato de impresión y formar con él un
enlace permanente.
Un sistema tipográfico presenta una serie de
rodillos para recoger y formar una película de tinta uniforme que
es transferida por esos rodillos al cilindro que transporta los
tipos. Una prensa tipográfica emplea tipos en relieve que están
montados sobre un rodillo de impresión cilíndrico. El rodillo por
su parte se recubre con la tinta sobre las zonas en relieve que
forman los caracteres y gira en contacto con el papel u otro
sustrato a ser impreso. Las prensas flexográficas utilizan un
rodillo dosificador de anilox en conjunción con rodillos
rectificadores o un filo o rasqueta de distribución (doctor blade)
para definir una capa de tinta uniforme que se transfiere entonces
al cilindro de impresión.
Hoy en día, las prensas flexográficas y
tipográficas para impresión de diarios, utilizan tipos hechos de
materiales poliméricos foto-sensibles que pueden
conformarse directamente a partir de una imagen luminosa. El
cilindro polimérico una vez revelado adecuadamente presenta áreas
en relieve que reproducen la imagen a ser impresa. Esta placa se
monta sobre un rodillo cilíndrico que gira en contacto con un
cilindro de tinta para quedar recubierto en sus áreas salientes.
Estas áreas giran en contacto con un sustrato (generalmente papel)
que está soportado por un rodillo de goma endurecida.
Los sistemas tipográficos y flexográficos pueden
utilizarse con sistemas de tinta basados en disolventes o en agua.
En cualquier caso, la práctica usual consiste en mezclar un
disolvente o agua en presencia de una resina ligante como, por
ejemplo, nitrocelulosa, anhídrido maleico, un copolímero acrílico,
o diversos derivados del almidón. El pigmento se aplica sobre el
papel mediante el rodillo de impresión y el ligante sirve para
mantener en su lugar las partículas de pigmento. En algunos casos,
el pigmento es negro de humo suspendido directamente en una
solución de hidrocarburo alifático de alto punto de ebullición. Esta
tinta no contiene ligante, pero en su lugar se fija al papel por
difusión del aceite en el papel dejando así una capa muy
ennegrecida de negro de humo y aceite sobre la superficie del papel.
Estos sistemas basados en aceite adolecen de una serie de
desventajas incluyendo el hecho de que al no ligarse nunca
químicamente la impresión al papel, éste puede tiznar fácilmente
cuando se maneja. Además, existe una tendencia de las tintas a
contaminar los diversos rodillos de guía en el sistema y producir
un trasfondo.
Una composición para tinta flexográfica al agua
comprende generalmente un pigmento, una resina polimérica, un
ligante o cera, un disolvente orgánico y agua. Tales composiciones
varían dependiendo de las características de los materiales
originales y la calidad requerida, así como de las diferentes
propiedades previstas por numerosos fabricantes. La tendencia en
los últimos años se ha dirigido hacia la reducción del contenido en
disolventes orgánicos volátiles para limitar su impacto sobre el
medio ambiente. Hoy en día, las tintas flexográficas al agua
contienen usualmente entre 5 y 20% de disolventes orgánicos. Aunque
son perjudiciales, no pueden ser erradicados fácilmente a causa de
que ayudan a reducir el tiempo de secado de la tinta una vez que se
ha aplicado sobre una superficie (papel, cartulina, plástico, etc.).
Solamente se han dedicado otros pequeños esfuerzos concretos para
mejorar el aspecto medioambiental de las tintas flexográficas. En
consecuencia, estas tintas están todavía compuestas de pigmentos
poco o nada biodegradables y resinas poliméricas que generalmente
se acumulan en el Iodo post-tratamiento resultante
de los procesos de destintado, o se entierran en vertederos cuando
el producto final se sitúa en ellos. Ya existen pigmentos
biodegradables, pero no proporcionan mejores propiedades que los
pigmentos sintéticos. Las composiciones convencionales para tintas
flexográficas están normalmente hechas a base de resinas
poliméricas acrílicas, metacrílicas, epoxi o estireno. Actualmente,
las resinas acrílicas y epoxi están presentes en el 90% de las
composiciones para tintas
flexográficas.
flexográficas.
La patente US-5004664 describe
una composición de tóner que comprende partículas de resina
poliéster semicristalinas, polihidroxialcanoatos y sus copolímeros,
y partículas de pigmento. Esta aplicación es solamente adecuada
para impresión electrostática.
La patente US-5114479 describe
el uso de una suspensión de látex reforzado como vehículo para
preparar mezclas de tinte/látex para huecograbado, y tintas
flexográficas para periódicos y aplicaciones corrugadas. Se
utilizan polímeros hidrosolubles basados en ácidos acrílicos y
metacrílicos.
En la patente US-5120360 Tajiri
y col. informan del uso de microcápsulas que contienen tinta para
aplicaciones flexográficas. Los autores describen que la
encapsulación de la tinta proporciona una mejor adhesión y fluidez.
Las resinas utilizadas para la microencapsulación están compuestas
de metacrilato o acrilato de peso molecular de 3.000 hasta 50.000
g/mol. En la patente US-5830927 Vanderhoff y Huwart
informan de una composición de tinta libre de disolvente orgánico
volátil y conteniendo un polímero hidrosoluble tal como polivinil
pirrolidona, poliacrilamida, ácido poliacrílico, acetato de
polivinilo, alcohol polivinilo y similares.
En la patente JP-8092518 Takashi
y col. informan de una composición de tinta biodegradable basada en
ácido poliláctico, sin empleo de disolvente halogenado orgánico
alguno.
A la vista de las patentes y publicaciones antes
mencionadas, que son representativas del estado de la técnica,
existe todavía un gran margen de mejora para producir una
composición de tinta flexográfica al agua que implique propiedades
medioambientales mejoradas.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una composición para tinta flexográfica que comprende
un polímero biodegradable, un ligante y un disolvente. Otro
objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento
para preparar tintas con la composición anterior.
La composición para tinta flexográfica puede
comprender, además, un tinte o un pigmento que puede encontrarse en
una concentración entre 1 a 40% (p/v) aproximadamente o en una
cantidad efectiva para proporcionar una marca visible sobre un
sustrato.
Además, en la presente invención el polímero
puede ser un polímero sintético o natural, y puede estar
seleccionado dentro del grupo formado por polihidroxialcanoato
(PHA), ácido poliláctico (PLA), ácido
poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), ácido poliglicólico
(PGA), policaprolactona (PCL), alcohol polivinilo (PVA), un
polímero derivado del ácido adípico o aminocaproico,
poli(butileno succinato), o un derivado o una mezcla de los
anteriores.
El ligante puede ser un compuesto anfifílico que
sea biodegradable, y el disolvente puede comprender agua o un
disolvente orgánico, tal como alcohol.
El polímero biodegradable se encuentra
preferiblemente en una concentración entre 20 y 80% (p/v)
aproximadamente, el ligante se encuentra preferiblemente en una
concentración entre 0 y 20% (plv) aproximadamente, y el disolvente
se encuentra preferiblemente en una concentración entre 1 y 25%
aproximadamente.
El tinte puede ser un tinte hidrosoluble, o un
tinte básico o ácido.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para preparar una composición de tinta flexográfica
al agua que incluye una resina biodegradable tal como PHA.
Otro objetivo de la presente invención es
mejorar las propiedades de biodegradabilidad de una composición de
tinta flexográfica al agua mediante utilización de compuestos
biodegradables.
Para los fines de la presente invención se
definen los términos siguientes.
El término "biopolímero" aquí utilizado,
quiere significar polímeros obtenidos a partir de fuentes naturales
o renovables para las cuales la actividad de síntesis ocurre
naturalmente tal como en plantas o microorganismos. Los PHA son
buenos ejemplos de acuerdo con esta definición.
El término "polímero" aquí utilizado,
quiere significar macromoléculas sintetizadas por reacción química
u obtenidas a partir de petróleo, incluso si uno de los componentes
(monómero, precursor, etc.) se obtiene a partir de fuentes naturales
y renovables. El ácido poliláctico (PLA), ácido poliglicólico
(PGA), ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA),
alcohol polivinilo (PVA) y policaprolactona (PCL) se consideran
todos como polímeros de acuerdo con la presente invención.
El término "ligante" aquí utilizado, quiere
significar un compuesto químico anfifílico que presenta ambos
caracteres hidrofóbico e hidrofílico. A causa de esta particular
estructura, los ligantes son capaces de asociarse con gránulos de
polímero, como PHA y PLA, u otros compuestos insolubles
hidrofóbicos, tales como pigmentos.
El término "pigmento" aquí utilizado,
quiere significar un colorante basado en partículas inorgánicas u
orgánicas que no se disuelven en agua o disolventes. Generalmente
forman una emulsión o una suspensión en agua.
El término "tinte" aquí utilizado, quiere
significar un colorante de origen natural o sintético que es
soluble en agua o disolventes.
El término "biodegradable" aquí utilizado,
quiere significar las propiedades de un polímero o biopolímero que
sometido a hidrólisis química o enzimática da lugar a una merma de
su peso molecular, por ejemplo se fracciona en
sub-unidades más pequeñas que no son peligrosas
para el medio ambiente. Además, estas sub-unidades
menores se absorben por los microorganismos y se emplean como
fuente de energía, como sucede para los PHA. Así, al final de su
ciclo vital, los PHA se transforman en agua y dióxido de carbono. El
término "biodegradable" aquí utilizado, también quiere
significar propiedades de cuerpos químicos distintos de polímeros o
biopolímeros, que son objeto de absorción por una bacteria en la
cual son metabolizados.
Los términos "gránulo" o "partícula"
aquí utilizados, quieren significar segmentos esferoides de
polímero con una distribución de tamaño de partícula entre 0,01 y 10
\mum, preferiblemente entre 0,1 y 5 \mum. Los términos
"gránulo" y "partícula" aquí utilizados, también quieren
significar pigmentos con una distribución de tamaño de partícula
entre 0,01 y 20 \mum, preferiblemente entre 0,1 y 10 \mum.
El término "látex" aquí utilizado, quiere
significar una suspensión de gránulos y/o partículas de PHA en un
medio acuoso. Los gránulos de PHA pueden hallarse en su estado
nativo o resuspendidos en agua. El PHA nativo se define como un
gránulo de PHA producido mediante fermentación bacteriana, que
nunca ha precipitado, por lo que su grado de cristalización
permanece próximo o ligeramente más alto de lo que era en la
bacteria, es decir, muy débil. El látex puede presentar un aspecto
de leche en color y textura, mientras que la viscosidad puede ser
similar a la del agua.
La presente invención será descrita con más
detalle en lo que sigue. Esta invención puede, sin embargo,
materializarse en muchas formas diferentes y no debe interpretarse
como limitada a las realizaciones que seguidamente se mencionan;
más bien, estas realizaciones están previstas de forma que esta
descripción sea detallada y completa, y cumpla el propósito de la
invención para los expertos en la técnica.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una tinta flexográfica al agua y un procedimiento para
preparar una tinta flexográfica basada en un disolvente tal como
agua y resinas poliméricas biodegradables.
De conformidad con la presente invención, se
proporciona una tinta flexográfica al agua que incluye una resina
polimérica biodegradable.
Los solicitantes han hallado que los PHA en
forma de látex son materias primas adecuadas o resinas poliméricas
que pueden utilizarse para aplicaciones de tintas flexográficas al
agua. Adicionalmente, los solicitantes han hallado un procedimiento
para preparar composiciones de tinta flexográfica al agua
incluyendo resinas PHA biodegradables. Un látex de PHA en el cual
están añadidos un pigmento y un ligante para formar una composición
estable en agua.
Las composiciones de tinta en las cuales las
resinas poliméricas orgánicas poco o nada biodegradables son
sustituidas por polímeros biodegradables, tales como
polihidroxialcanoatos (PHA), conducen a un producto final que
ofrece características de biodegradabilidad mejoradas, con
propiedades fisicoquímicas similares a los productos comercialmente
disponibles en la actualidad.
Los polihidroxialcanoatos (PHA) son biopolímeros
naturales que han recibido, durante las últimas décadas, y
conservan un creciente interés dentro de la comunidad científica y
la industria. Los PHA han obtenido dicha atención a causa de sus
propiedades de biodegradabilidad. De hecho, entre la gran cantidad
de polímeros y biopolímeros disponibles hoy, los PHA pertenecen a
la clase restringida de los polímeros completamente biodegradables.
Cuando se sitúan en zonas de compostaje, enterrados en vertederos o
sumergidos en un medio ambiente marino, los PHA se degradan hasta el
100%. Sin embargo, no se produce degradación mientras que el
producto se mantiene en el entorno atmosférico, así como cuando se
expone a la radiación solar, es decir, durante su vida útil. Los
productos hechos de PHA conservan sus propiedades fisicoquímicas,
así como las mecánicas, hasta que se sitúan en condiciones de ser
degradados.
Los PHA son poliésteres producidos y acumulados
por microorganismos tales como bacterias y algas. El PHA está
presente intracelularmente en forma de gránulos. Estos gránulos
actúan como acumuladores de energía orgánica (carbono) y son
biosintetizados en condiciones adversas cuando un nutriente
esencial tal como nitrógeno, oxígeno o fósforo se encuentra
limitado. Bajo tales condiciones, las bacterias dejan de crecer o
proliferar y cambian su metabolismo hacia la producción de PHB para
obtener una fuente de carbono disponible cuando las condiciones
vuelvan a la normalidad. Por tanto, una estrategia de alimentación
resulta ser una etapa crítica que tendrá un impacto directo sobre el
rendimiento de la producción de biopolímero. La fuente de
alimentación es también un factor importante que dictará la
naturaleza del biopolímero producido. De hecho, pueden obtenerse
diferentes homo- o copolímeros variando la fuente de alimentación
prevista para el microorganismo durante la fermentación. Los
representantes más conocidos de la familia de los PHA son
poli(3-hidroxibutirato) (PHB) así como su
copolímero
poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)
(PHBV).
Como se ha mencionado anteriormente, la
principal característica de los PHA, que los distingue claramente
de los polímeros químicamente sintetizados y derivados
petroquímicos, es su propensión a degradarse natural y
completamente cuando se sitúan en zonas de compostaje, vertederos o
sedimentos marinos. La mayoría de los lugares de almacenamiento de
residuos sólidos están poblados con microorganismos que secretan
enzimas que rompen el biopolímero en unidades monómeras. El
monómero se utiliza entonces como fuente de carbono para promover
el crecimiento del microorganismo.
En una realización de la presente invención, el
ligante es un compuesto tribloque que presenta ambas propiedades
hidrofílicas e hidrofóbicas. Al menos un compuesto tribloque que
posee propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas puede añadirse a la
solución de látex con un pigmento. Esta solución es calentada
suavemente para disolver el ligante y mezclar homogéneamente todos
los componentes. La solución resultante es una composición de tinta
flexográfica al agua que es muy estable en el tiempo.
En otra realización de la presente invención,
las tintas flexográficas al agua preparadas a partir de soluciones
de látex con biopolímero PHA nativo incluyendo la adición de un
compuesto tribloque, presentan más uniformidad, estabilidad en el
tiempo y están menos sujetas a sedimentación.
El polímero biodegradable puede comprender un
polihidroxialcanoato, un ácido poliláctico, un ácido poliglicólico,
una policaprolactona, un alcohol polivinilo, una polivinil
pirrolidona, o sus copolímeros.
La invención es aplicable para la creación de
resinas biodegradables para composiciones de tinta flexográfica al
agua, a partir de cualquier tipo de biopolímeros PHA producidos por
plantas u organismos microbianos, sea naturalmente o a través de
ingeniería genética, así como los polímeros PHA sintetizados
químicamente.
Los biopolímeros PHA pueden incluir poliésteres
formados por unidades monómeras de fórmula:
en la cual "n" es un entero de
1 a 5; R_{1} es preferiblemente H, alquilo o alquenilo. Las
cadenas laterales alquilo y alquenilo son preferiblemente de
C_{1} hasta C_{20}. Los biopolímeros PHA pueden ser
homopolímeros, con la misma unidad monómera repetida, y/o
copolímeros con al menos dos unidades monómeras diferentes
repetidas. Los copolímeros pueden ser aleatorios, de bloque,
alternantes o de injerto. Los pesos moleculares de los biopolímeros
PHA están en el intervalo de 500 a 5.000.000 g/mol, preferiblemente
entre 1.000 y 2.500.000 g/mol, y más preferiblemente entre 2.500 y
1.000.000 g/mol. La orientación de los monómeros puede ser cabeza
con cabeza, cabeza con cola o cola con
cola.
Los PHA que pueden utilizarse de acuerdo con
esta invención pueden incluir
poli(3-hidroxibutirato),
poli(3-hidroxivalerato),
poli(3-hidroxiheptanoato),
poli(3-hidroxioctanoato),
poli(4-hidroxibutirato),
polihidroxialcanoatos de cadena media,
poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato),
poli(3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato)
y
poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato)
y otros de sus copolímeros. Los copolímeros de PHA, aquí
mencionados, incluyen normalmente 40 a 100% de monómero
3-hidroxibutirato y preferiblemente entre 60 a
98%.
De acuerdo con esta invención, la concentración
de PHA en la solución de látex es de 1 a 50%, preferiblemente de 5
a 45% y más preferiblemente de 10 a 40%. Las concentraciones se
expresan en peso/volumen (p/v). El látex puede obtenerse a partir de
un biopolímero nativo o desde un polvo seco resuspendido. El origen
del biopolímero también puede extenderse a aquellos que son
cristalinos y se reconvierten al estado amorfo por métodos tales
como el descrito en la publicación de la patente internacional
WO9964498, la cual se incorpora aquí a título de referencia.
Según la invención en su primer aspecto, la
mezcla y calentamiento de un látex de PHA, ligante y pigmento se
caracteriza por la obtención de una composición de tinta
flexográfica al agua incluyendo una resina polimérica
biodegradable. Esta tinta flexográfica al agua permanece estable en
el tiempo y no se sedimenta. Dicha conducta puede explicarse por el
hecho de que las partes hidrofóbicas terminales del ligante enlazan
los gránulos o partículas hidrofóbicos presentes en el medio, tal
como PHA y pigmento, mientras que el núcleo hidrofílico del ligante
proporciona el contenido y estabilidad del sector acuoso. El
producto resultante se asemeja a una crema, es decir, presenta una
viscosidad, sedimentación o estabilidad en el tiempo incrementada,
cuando se compara con los productos iniciales individuales.
El uso de una resina biodegradable induce una
tinta flexográfica al agua biodegradable mejorada que producirá un
impacto menos perjudicial sobre el medio ambiente una vez que el
producto final se sitúe en un emplazamiento de compostaje o dará
lugar a un Iodo menos tóxico derivado de los procesos de
destintado.
Una estructura del compuesto químico tribloque
corresponde a dos sectores extremos hidrofóbicos y un sector de
núcleo hidrofílico. Se presume que los sectores extremos
hidrofóbicos son asociados fácilmente por medio de interacciones
hidrofóbico-hidrofóbico débiles con las cadenas
poliméricas de PHA hidrofóbicas presentes en el medio. Similares
interacciones puede presumirse con el pigmento. Un fenómeno similar
se presume con los compuestos tribloque que presentan un núcleo
hidrofóbico y dos extremos hidrofílicos. Además, un fenómeno
similar se presume con compuestos anfifílicos, es decir, dibloque
con propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Sin embargo, se
presume que tales sistemas proporcionarán menos estabilidad en el
tiempo y un tiempo de sedimentación menos
dilatado.
dilatado.
Un sector hidrofóbico puede comprender, por
ejemplo, cadenas alifáticas lineales y/o ramificadas
C_{n}H_{2n+2} oscilando desde C_{1} a C_{40}. En el caso de
una muestra tribloque con un sector hidrofóbico en ambos extremos,
solamente uno debe tener suficiente longitud para interactuar con
cadenas de PHA o partículas de pigmento, el otro puede ser más
corto. También se consideran las cadenas alquilo lineales y/o
ramificadas insaturadas oscilando desde C_{2} a C_{40}, con una
o más insaturaciones, incluyendo una o más fracciones
aromáticas.
Un sector hidrofóbico puede contener uno o más
heteroátomos (nitrógeno, oxígeno, azufre, cloro, flúor, etc.),
solos o mezclados. Por ejemplo, el poli(propileno glicol) es
un compuesto hidrofóbico con un heteroátomo oxígeno en la cadena
polimérica principal y un grupo alquilo ramificado, concretamente
un grupo metilo.
Un sector hidrofóbico puede, por ejemplo,
constar de ácidos grasos saturados con una cadena alquilo de
C_{10} a C_{30}, preferiblemente entre C_{14} y C_{24}, por
ejemplo ácido láurico, mirístico, palmítico, esteárico, araquídico,
behénico, lignocérico. Un sector hidrofóbico también puede ser un
ácido graso insaturado, con una o más cadenas alquilo insaturadas de
C_{10} a C_{30}, preferiblemente entre C_{14} y C_{24}, por
ejemplo ácido palmitoleico, oleico, linoleico,
alfa-linolénico, gamma-linolénico,
araquidónico, eicosapentaenoico, y nervónico. Los compuestos
tribloque están formados por uno o dos ácidos grasos en sus
extremos.
Un sector hidrofílico puede comprender, por
ejemplo, cuerpos químicos no iónicos tal como óxido polialquileno,
especialmente óxido polietileno, glicósido, u óxido poliglicerol o
amina. Un sector hidrofílico puede comprender cuerpos iónicos tales
como carboxilato, sulfato, sulfonato, fosfato, fosfanato o amonio.
El grupo hidrofílico del compuesto tribloque puede contener más de
un compuesto químico de la lista antes mencionada. El sector
hidrofílico más adecuado es poli(etileno glicol) y sus
derivados de fórmula
HO-(CH_{2}-CH_{2}-O)_{n}-H
En la que "n" es un entero que varía desde
1 a 2.500, preferiblemente entre 3 y 500.
El sector hidrofílico también puede ser un
polímero o biopolímero hidrofílico, tal como alcohol polivinilo,
acetato de polivinilo, poliepiclorohidrina, poliacrilatos y sus
derivados, así como celulosa y sus derivados (polisacáridos).
La cantidad, así como la estructura química, de
los compuestos tribloque añadidos al biopolímero o polímero para
obtener la composición de tinta flexográfica al agua influirá sobre
la viscosidad de la composición final. De hecho, diversos parámetros
del compuesto tribloque pueden ajustarse, tal como la cantidad de
compuestos tribloque frente a biopolímero o polímero y pigmento,
peso molecular global del compuesto tribloque, longitud del bloque
hidrofílico, longitud de cada bloque hidrofóbico. Otros parámetros
pueden modificarse para lograr la viscosidad deseada y propiedades
del producto final. Concreta pero no exclusivamente, son el peso
molecular de la resina polimérica y la cantidad y naturaleza química
del pigmento o tinte. Mediante ajuste de alguno o todos de estos
parámetros, las características de la composición final pueden ser
ajustadas. De hecho, una pequeña cantidad de compuesto tribloque
puede no inducir suficiente interacción
hidrofóbica-hidrofóbica para prolongar el tiempo de
sedimentación de biopolímero y pigmento. Cuando el peso molecular
de la resina polimérica se reduce hasta un cierto nivel, puede
obtenerse una estabilidad aceptable y la adición de un ligante puede
ser opcional.
De acuerdo con la presente invención, la
concentración del ligante puede situarse entre 0 y 20%,
preferiblemente entre 0,5 y 15%, y más preferiblemente entre 1 y
10%. Las concentraciones se expresan en peso/volumen (p/v). El
ligante puede utilizarse solo o como una mezcla, desde al menos 2
hasta varias decenas aproximadamente, con la misma o diferente
concentración. También puede variar la naturaleza del ligante
añadido. Por ejemplo, un compuesto tribloque con una cadena corta y
otro con una cadena larga. Además, pueden añadirse uno o varios
compuestos anfifílicos con uno o varios compuestos tribloque.
Según la invención, el uso de un ligante
biodegradable, además del polímero biodegradable, induce a una
tinta flexográfica al agua biodegradable mejorada que producirá un
impacto menos perjudicial sobre el medio ambiente una vez que el
producto final se sitúe en un emplazamiento de compostaje o incluso
dará lugar a un lodo menos tóxico derivado de los procesos de
destintado.
Los pigmentos son el segundo mayor componente en
la composición de tinta flexográfica al agua. De acuerdo con esta
invención, todos los pigmentos disponibles son adecuados, tanto en
forma de polvo como en pasta. El peso molecular del pigmento así
como su carga (catiónica, aniónica o neutra) no altera el resultado
de esta invención.
De acuerdo con la presente invención, la
concentración del pigmento se encuentra preferiblemente entre 1 y
40%, preferiblemente entre 2,5 y 35%, y más preferiblemente entre 5
y 30%. Las concentraciones se expresan en peso/volumen (p/v).
El pigmento puede sustituirse por un tinte, con
el mismo intervalo de concentraciones. Similarmente a los pigmentos,
existen numerosos tintes y son todos adecuados para esta
invención.
Según la invención, el empleo de un pigmento o
tinte biodegradable, además del polímero biodegradable, induce a
una tinta flexográfica al agua biodegradable mejorada que producirá
un impacto menos perjudicial sobre el medio ambiente una vez que el
producto final se sitúe en un emplazamiento de compostaje o incluso
dará lugar a un Iodo menos tóxico derivado de los procesos de
destintado.
Los disolventes orgánicos volátiles adecuados
para esta invención incluyen todos los disolventes orgánicos,
miscibles con agua, que presenten un punto de ebullición inferior a
100°C, o disolventes que induzcan una mezcla con agua azeotrópica
que rebaje su temperatura de ebullición. Los disolventes orgánicos
volátiles preferidos pertenecen a la familia del alcohol, tal como
alcohol isopropilo.
De acuerdo con la presente invención, la
concentración del disolvente orgánico volátil está preferiblemente
entre 0 y 25%, más preferiblemente entre 1 y 20%, y aún más
preferiblemente entre 2 y 15%. Las concentraciones se expresan en
volumen/volumen (v/v).
Según la presente invención, el agua puede
completar el resto de la solución. La concentración de agua puede
estar entre 20 y 80%, preferiblemente entre 30 y 70%, y más
preferiblemente entre 40 y 60%. Las concentraciones se expresan en
volumen/volumen (v/v).
En una realización de la presente invención, las
soluciones se calientan para disolver el ligante y homogeneizar
todos los componentes. La temperatura de calentamiento se sitúa
entre 25 y 80°C, preferiblemente entre 27,5 y 75°C, y más
preferiblemente entre 30 y 70°C.
Frente a las tintas de impresión flexográficas
acuosas descritas en el estado de la técnica, la adhesión del tinte
hidrosoluble al sustrato no se obtiene por conversión del tinte
hidrosoluble en un producto de reacción insoluble en agua, por
ejemplo mediante reacción con un ligante o resina cuidadosamente
seleccionado. Se cree que la adhesión del tinte hidrosoluble en la
tinta de impresión flexográfica de acuerdo con la presente invención
se obtiene esencialmente por penetración en el sustrato junto con
la resina y el ligante. Una fijación excelente al sustrato se logra
parcialmente mediante recubrimiento y protección del tinte con el
ligante y la resina, y también parcialmente mediante el carácter
hidrofóbico de la impresión logrado a través de la presencia de una
cera como componente.
Según una realización de la presente invención,
puede añadirse a la tinta flexográfica un agente de
reblandecimiento o espesante.
Los agentes de reblandecimiento o espesantes
utilizados en la tinta flexográfica de acuerdo con la presente
invención pueden comprender glicoles y, en particular, derivados
glicol, tal como éteres y ésteres glicol, y ésteres aromáticos.
Los agentes espesantes o modificadores de
reología utilizados en la tinta flexográfica según la presente
invención pueden comprender sustancias inorgánicas, tal como arcilla
china y sílice coloidal, así como sustancias orgánicas, tal como
dispersiones acuosas de polímeros acrílicos muy poliméricos y
derivados de celulosa.
Otros aditivos adicionales pueden incluir
tensioactivos y agentes dispersantes.
Ya que la elección de colorante puede ser
virtualmente libre, es decir, a pesar de la elección del ligante,
pueden lograrse fácilmente tintas de impresión flexográficas que
presenten todos los tonos de color posibles, incluso si los
componentes colorantes utilizados en la tinta de impresión se
seleccionan exclusivamente dentro del grupo de los colorantes
aceptables medioambientalmente.
Cuando la formulación de tinta comprende un
pigmento, es conveniente añadir un agente dispersante seleccionado
entre un agente dispersante catiónico, aniónico y, preferiblemente,
no iónico. Tales agentes dispersantes están habitualmente presentes
en los pigmentos disponibles comercialmente.
La formulación de tinta de impresión
flexográfica puede prepararse en una forma concentrada que
posteriormente se diluye con agua antes de utilizarse en el proceso
de impresión. La tinta flexográfica de impresión de acuerdo con la
invención puede distribuirse como un concentrado que comprende un
disolvente formado esencialmente por agua, un tinte o pigmento, un
ligante, aditivos, y que comprende el polímero de látex
biodegradable dispersado en agua.
Según otro aspecto de la invención, la impresión
de un sustrato mediante el proceso de impresión flexográfico puede
lograse por aplicación de la tinta flexográfica antes descrita al
sustrato y sometiendo la tinta aplicada a las condiciones
suficientes para fijar la impresión, y si se desea, con aplicación
de calor.
Las tintas de impresión flexográficas son
particularmente adecuadas para imprimir materiales celulósicos sin
tejer, en particular papel y cartulina, por el método de impresión
flexográfico. Además, de acuerdo con la invención, las tintas de
impresión flexográficas también pueden utilizarse para impresión
sobre sustratos no absorbentes, por ejemplo películas
plásticas.
Según otra realización de la presente invención,
se proporcionan sustratos que presentan una impresión permanente
derivada de las tintas de impresión flexográficas de acuerdo con la
presente invención.
La presente invención será mejor comprendida con
referencia a los siguientes ejemplos que se exponen a fin de
ilustrar la invención antes que para limitar su objeto.
Se añade isopropanol (6 mL) a agua (18 mL) a
temperatura ambiente. Luego se añaden 5 gramos de
poli(etileno glicol) diestearato (peso molecular 6.000 g/mol)
a la solución que es agitada hasta la completa disolución del
material sólido.
Esta solución se añade a 76 mL de una solución
de látex de PHA (concentración de PHA 40% con peso molecular de
1.000.000 g/mol y polidispersión 2). Se añade un pigmento, negro de
humo (23 gramos), a esta solución con vigorosa agitación mientras la
temperatura se eleva a 40°C. El calentamiento y agitación continúan
durante un periodo de 2 horas, luego se recupera la temperatura
ambiente.
La solución resultante corresponde a una
composición para tinta flexográfica que permanece estable en el
tiempo. No se observó sedimentación después de varios meses de
almacenamiento.
El protocolo realizado en el Ejemplo 1 se
repitió con un tinte, azul de metileno (5 gramos). El mismo
resultado se observó en términos de características fisicoquímicas y
funcionales, así como en estabilidad.
Preparación de un sustituyente para una tinta
flexográfica acrílica, amarilla
Se añaden 50 mL de dispersión acrílica en agua,
amarilla, número 486305, a 200 mL de una solución de látex
(concentración de PHA 23%, peso molecular 1.000.000 g/mol
aproximadamente). La solución se homogeneiza y calienta a 60°C. Una
vez que la temperatura es estable, se añaden 4 gramos de
poli(etileno glicol) diestearato (peso molecular 6.000
g/mol). La solución se enfría hasta temperatura ambiente cuando
todos los componentes forman una solución homogénea.
Esta solución se aplicó sobre papeles kraft y
moldeados, con resultados significativos. El proceso de impresión
pareció proporcionar los resultados deseados y confirma que la tinta
basada en biopolímero aquí descrita es un buen sustituto para las
tintas flexográficas disponibles actualmente en el mercado.
Se preparó la misma solución que la descrita en
el Ejemplo III, excepto que el PHA utilizado presentaba un peso
molecular inferior, por ejemplo menor que 100.000 g/mol. Los
resultados obtenidos sobre papeles kraft y moldeados fueron
similares a los obtenidos en el Ejemplo III.
Se preparó la misma solución que la descrita en
el Ejemplo IV, excepto que el pigmento amarillo utilizado fue un
éster epoxi dispersado en agua, amarillo, número 4886317. Esta
muestra proporcionó buenos resultados cuando se aplicó sobre papel
kraft o moldeado.
Aunque la invención se ha descrito en relación
con realizaciones específicas, se comprenderá que es susceptible de
modificaciones adicionales y esta solicitud se destina a amparar
cualquier variación, uso, o adaptación de la invención siguiendo, en
general, los principios de la invención, e incluyendo las
variaciones de la presente descripción que queden dentro de lo
conocido o sean práctica habitual dentro de la técnica a la que
pertenece la invención, y según pueden aplicarse a las
características esenciales antes mencionadas, y se hallen dentro
del objeto de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Una tinta flexográfica que comprende un
polímero biodegradable, un compuesto anfifílico, un disolvente y un
tinte o un pigmento en una cantidad efectiva para proporcionar una
marca visible sobre un sustrato.
2. La tinta flexográfica de la reivindicación 1,
en la cual dicho polímero biodegradable está seleccionado dentro
del grupo formado por polihidroxialcanoato (PHA), ácido poliláctico
(PLA), ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), ácido
poliglicólico (PGA), policaprolactona (PCL), alcohol polivinilo
(PVA), polivinil pirrolidona (PVP), polímero derivado del ácido
adípico o ácido aminocaproico y poli(succinato de butileno),
o un derivado o una mezcla de ellos.
3. La tinta flexográfica de la reivindicación 1,
en la cual dicho disolvente es agua o un disolvente orgánico.
4. La tinta flexográfica de la reivindicación 1,
en la cual dicho polímero se encuentra en una concentración entre
20 y 80% (p/v), dicho compuesto anfifílico se encuentra en una
concentración entre 0 y 20% (p/v), y dicho disolvente se encuentra
en una concentración entre 1 y 25% aproximadamente.
5. La tinta flexográfica de la reivindicación 1,
en la cual dicho tinte o pigmento se encuentra en una concentración
entre 1 y 40% (p/v).
6. La tinta flexográfica de la reivindicación 3,
en la cual dicho disolvente orgánico es un disolvente orgánico
hidrofílico o un alcohol.
7. La tinta flexográfica según la reivindicación
1, la cual también comprende al menos un agente de
reblandecimiento, agente espesante, tensioactivo, agente dispersante
o mezclas de ellos.
8. Una composición que comprende una tinta
flexográfica como la reivindicada en la reivindicación 1.
9. El uso de un polímero biodegradable con un
compuesto anfifílico en la fabricación de una tinta
flexográfica.
10. El uso según la reivindicación 9, en el cual
dicho polímero biodegradable es PHA.
11. En un procedimiento para la preparación de
una tinta flexográfica, el cual comprende mezclar un polímero, un
compuesto anfifílico, un disolvente y un tinte o pigmento en una
cantidad efectiva para proporcionar una marca visible sobre un
sustrato, y calentar la mezcla obtenida, la mejora consistente en
que dicho polímero es biodegradable.
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