ES2285868T3 - Composicion de pintura curable por radiacion ultravioleta y proceso para su aplicacion en sustratos de vidrio. - Google Patents
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Abstract
Una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, que comprende 80 % a 95 % en peso de una pintura a base de epoxipoliuretano; 0.5 % a 8 % en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas; 1 % a 7 % en peso de un agente resistente al agua, producido de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, el cual se recomienda que sea agregado justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un apresto promotor de adhesión que incluye 0.15 % a 3 % en peso de un silano.
Description
Composición de pintura curable por radiación
ultravioleta y proceso para su aplicación en substratos de
vidrio.
La presente invención se refiere a una
composición de pintura orgánica para substratos de vidrio y a un
proceso para su aplicación y, más específicamente, a una
composición de pintura orgánica del tipo que es curable por
radiación ultravioleta, para imprimir etiquetas, diseños, o
cualquier otra decoración en botellas de vidrio.
Existen algunas composiciones de pintura
inorgánicas y orgánicas conocidas en el mercado que proporcionan
una coloración aceptable, principalmente para la decoración de
artículos de plástico y de papel. Sin embargo, esas composiciones
de pintura no han sido aplicadas apropiadamente en substratos de
vidrio principalmente debido a su débil resistencia al agua, a los
solventes, a la abrasión, etc.
Hay un cierto número de composiciones de pintura
curables por radiación para impresión por pantalla, bien conocidas,
incluyendo pigmentos metálicos tales como cobre, plata, cadmio,
cromo manganeso, etc. Ejemplos de tales composiciones de pintura se
describen en las patentes de Estados Unidos de América No.
3,957,694; 3,968,056 y 3,989,644 todas de Bolon y otros,
principalmente apropiadas para impresión por pantalla en circuitos
impresos.
Ha habido un creciente interés de los
fabricantes de vidrio, específicamente de los fabricantes de
botellas de vidrio, en usar pinturas orgánicas para etiquetar o
decorar botellas de vidrio principalmente con fines de preservación
del medio ambiente y para reducir las necesidades energéticas, así
como para cumplir con los reglamentos ambientales.
También se conoce un cierto número de
composiciones orgánicas, pigmentadas o no, que son aplicadas y
curadas por radiación, de ultravioleta a infrarroja, para los más
diversos propósitos tales como proporcionar privacidad, control de
las radiaciones solares, resistencia a la abrasión, etc., ejemplos
de tales composiciones orgánicas se describen en las patentes de
Estados Unidos de América Nos. 4,923,754 y 4,946,874 ambas de Lee y
otros; 5,514,521 de Kobayashi;. 5,178,952 de Yamamoto y otros, y
5,262,450 de Vera y otros.
Estos pigmentos o recubrimientos están
comúnmente limitados a substratos de plástico y de papel, circuitos
impresos, etc., pero no pueden ser usados para aplicaciones en
vidrio debido a que carecen de adhesión o anclaje a las superficies
sumamente lisas de los substratos de vidrio, así como debido a su
pobre resistencia al agua, a los solventes y a la abrasión para
manejo rudo.
La patente de Estados Unidos de América No.
5,731,359 de Kamen y otros, describe una composición de pintura
pigmentada que incluye un componente curable por radiación y un
pigmento de pirrolopirrol o isoindolina, para proporcionar un color
rojo o amarillo que, aparentemente, puede ser aplicada por estampado
en caliente a partir de una hoja o directamente a un substrato y
curada por radiación.
Esas pinturas, aparentemente, resultan
apropiadas para aplicación en botellas de vidrio desechables (no
retornables).
Por lo tanto, algunos promotores de adhesión,
fotoiniciadores tales como el Irgacure 184 de Ciba Geigy, agentes
fortificantes, estabilizadores de almacenamiento,
fotosensibilizadores, agentes de eslabonamiento y demás, han sido
introducidos en las composiciones de pintura y de recubrimiento con
el fin de mejorar su resistencia a los procesos de llenado, a
procesos de múltiple lavado alcalino y manejo rudo, pero aún no han
sido considerados apropiados para transmitir las propiedades
deseadas para aplicarlas en botellas de vidrio retornables.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una composición de pintura orgánica curable por
radiación ultravioleta, que comprende del 80% al 95% en peso de una
pintura a base de epoxi-poliuretano; 0.5% a 8% en
peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y
ceras politetrafluoroetilénicas; de 1% a 7% en peso de un aditivo
que mejora la resistencia al agua, preparada de una poliamida de
bajo e intermedio peso molecular, que se recomienda agregar justo
antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que
esta composición, una vez preparada, dura como máximo 8 horas; y un
promotor de adhesión que puede ser agregado a la fórmula de la
pintura o usada como un apresto para ser aplicado al substrato de
vidrio antes de la decoración, y que incluye un silano en una
concentración de 0.15% a 3% en peso, la cual, entre otras:
es específicamente apropiada para substratos de
vidrio;
tiene una resistencia deseada al lavado, antes y
después del proceso de llenado, así como una resistencia apropiada
a la abrasión y manejo rudo a lo cual son sometidas las botellas de
vidrio no retornables;
puede ser calcinada en un hornocuando las
botellas de vidrio decoradas con esta composición son recicladas
como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin afectar a las
propiedades de la masa de vidrio, debido a que no contiene metales
tóxicos tales como plomo, cadmio, cromo hexavalente, etc.;
es ambientalmente sostenible debido a que no
genera gases de combustión nocivos ni gases de efecto
invernadero;
reduce el consumo de pintura debido a que tiene
una gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos
pesada que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido usadas
comúnmente para decoración de botellas de vidrio;
proporciona un mayor rendimiento por unidad de
peso y ahorra energía y espacio debido a que no necesita grandes
hornos para calentar la pintura;
proporciona colores más intensos y brillantes y
una gama de colores más amplia que las pinturas cerámicas;
tiene una mejor adherencia al substrato de
vidrio, debido a la presencia del promotor de adhesión en la pintura
o en el apresto aplicado a la superficie de las botellas de vidrio
y debido al método de aplicación específica mediante el cual es
aplicable.
Además, de acuerdo con la presente invención, se
proporciona un proceso para la preparación y aplicación de la
composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta,
anteriormente discutida, que comprende: a) preparar una composición
de pintura curable por radiación ultravioleta, mezclando del 80% al
95% en peso de una composición de pintura a base de
epoxi-poliuretano; y del 0.5% al 8% en peso de un
aditivo preparado de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras
politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla; b)
agregar de 1 a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al
agua, producido de poliamida de bajo e intermedio peso molecular,
justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a
que esta composición, una vez preparada, dura como máximo 8 horas;
c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión que
comprende de 0.15% a 3% en peso de un silano; e) aplicar la
composición de pintura preparada en el substrato de vidrio,
mediante serigrafía, tampografía o similares y curar la composición
de pintura mediante exposición de la superficie recubierta a una
radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a
través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura
del substrato entre 100ºC y 160ºC; y g) aplicar un agente
lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, como un
gas o vapor, y/o rociar una emulsión acuosa de un derivado de
polietileno etoxilado.
De manera que la composición anterior, en
combinación con el proceso descrito para su preparación y
aplicación, proporciona todas las ventajas anteriormente descritas,
sobre el estado de la técnica conocido.
Uno de los objetivos principales de la presente
invención es, por lo tanto, proporcionar una composición de pintura
orgánica curable por radiación ultravioleta específicamente
apropiada para substratos de vidrio, que tiene una resistencia
deseada al lavado con agua, antes y después del proceso de llenado,
así como una resistencia apropiada a la abrasión severa y al manejo
rudo al cual se someten las botellas de vidrio no retornables;
Es también uno de los objetivos principales de
la presente invención, proporcionar una composición de pintura
orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza
anteriormente discutida, que puede ser calcinada en un horno cuando
es reciclada como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin
afectar a las propiedades de la masa de vidrio debido a que no
contiene metales tóxicos tales como plomo, cadmio, cromo
hexavalente, etc., y que la hace ambientalmente sostenible debido a
que no genera gases de combustión nocivos ni gases de efecto
invernadero;
Es también un objetivo principal de la presente
invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable
por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente
discutida, que reduce el consumo de pintura debido a que tiene una
gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos pesada
que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido comúnmente
usadas para la decoración de botellas de vidrio, proporcionando un
mayor rendimiento por unidad de peso y ahorrando energía y espacio
debido a que no necesita de grandes hornos para calentar la
pintura;
Es aún uno de los objetivos principales de la
presente invención, proporcionar una composición de pintura
orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza
anteriormente discutida, que proporciona colores más intensos y
brillantes y una gama más amplia de colores que las pinturas
cerámicas.
Adicionalmente, uno de los objetivos principales
de la presente invención es proporcionar un proceso para la
preparación y aplicación de una composición de pintura orgánica
curable por radiación ultravioleta, especialmente apropiada para
substratos de vidrio, mediante el cual se transmiten todas las
propiedades deseadas anteriormente discutidas, a los substratos,
productos o botellas de vidrio.
Estas y otras finalidades y ventajas adicionales
de la presente invención, se harán evidentes a aquellas personas
normalmente expertas en la materia por la siguiente descripción
detallada de la invención con referencia a las modalidades
específicas de la misma.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una composición de pintura curable por radiación
ultravioleta, que comprende:
una composición de pintura curable por radiación
ultravioleta, que incluye del 80 al 95% en peso de una pintura a
base de epoxi-poliuretano; y 0.5 a 8% en peso de un
aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras
politetrafluoroetilénicas;
del 1 al 7% en peso de un aditivo que mejora la
resistencia al agua, producida de una poliamida de bajo e
intermedio peso molecular, para ser agregada justo antes de aplicar
la composición de pintura preparada, debido a que esta composición,
una vez preparada, dura como máximo 8 horas; y un apresto promotor
de adhesión que incluye de 0.15% a 3% en peso de un silano.
En cuanto al proceso para la preparación y
aplicación de la composición de pintura orgánica curable por
radiación ultravioleta, anteriormente discutida, en una modalidad
preferente del mismo, éste comprende:
a) preparar una composición de pintura curable
por radiación ultravioleta, que incluye mezclar de 80% a 95% en
peso de una pintura a base de epoxi-poliuretano; y
de 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado de una mezcla de ceras
polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando
fuertemente la mezcla;
b) agregar de 1% a 7% en peso de un agente
resistente al agua producido de una poliamida de bajo e intermedio
peso molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura
preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura
como máximo 8 horas;
c) agregar una composición de apresto promotora
de adhesión, que comprende de 0.15% a 3% en peso de un silano;
d) aplicar la composición de pintura preparada
sobre el substrato de vidrio, mediante serigrafía, tampografía o
similares;
e) curar la composición de tinta mediante
exposición de la superficie recubierta a una radiación
ultravioleta;
f) calentar el substrato haciéndolo pasar a
través de un lehr de calentamiento para incrementar la temperatura
del substrato entre 100ºC y 160ºC; y
g) aplicar un agente lubricante que incluye un
producto a base de ácidooleico, como un gas o vapor, y rociar una
emulsión acuosa de un derivado de polietileno etoxilado, sobre una
porción del substrato de vidrio que incluye la composición de
pintura.
En otra modalidad de la invención, es
conveniente preparar separadamente la composición de apresto
promotora de adhesión, agregando del 70% al 97% en peso de agua
desmineralizada y de 0% a 19.4% en peso de alcohol etílico y de
0.15% a 3% de un silano, mediante agitación, y aplicarla como una
capa delgada sobre el substrato de vidrio, antes de aplicar la
composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta,
con el fin de mejorar la adhesión de la misma, y secar la
composición de apresto promotora de adhesión sobre el substrato de
vidrio.
Dicha pintura a base de
epoxi-poliuretano, puede ser seleccionada de
diferentes colores, cuando se desea el color rojo, ésta se
selecciona de la familia de pigmentos monoazoicostales como los
conocidos CD- Photoflex de la compañía Sericol, Inc.,
específicamente aquellas vendidas bajo la marca Graftol 210; Red
2000 CD-JC-2455; Red Rubine
CD-155; Intensive Red CD-141;
Heat-Red CD-180, todas de la
compañía Sericol, Inc.
El color blanco se selecciona de la familia del
dióxido de titanio, específicamente aquellos vendidos bajo las
especificaciones Opaque White CD-311, zambien de
Sericol, Inc.
Otros colores son el Yellow Medium
CD-123; Yellow Lemon CD-111; Silver
Gray CD-302; Black Shadow CD-SB;
Opaque Black CD-301; Reflex Blue CD- 205; Blue
Process CD-190; y otros.
El aditivo que incluye la mezcla de ceras
polietilénicas y ceras politetrafloroetilénicas conocidas como
"PTFE" son seleccionadas entre aquellas vendidas como Polifluo
XF-523 por la compañía Micropowders, Corp., la Serie
TL por Harwick Standard Quemical, Polipenco por Polymer Corporation
y Whitcon por Whitford Quemical Corp., y otros.
El agente resistente al agua, producido de la
poliamida de bajo e intermedio peso molecular, se selecciona entre
aquél que se vende como Kaeropox, y el "Water Resistance Agent"
de Sericol, Inc.
El apresto promotor de adhesión se selecciona
entre aquellos vendidos como Z-6011,
Z-6032, ambos de Dow Corning, a 1100 de Witco, o
similares, o una mezcla de los mismos.
Y finalmente, el agente lubricante que incluye
un producto a base de ácido oleico, se selecciona por el que se
vende como AP-5 de US-CAN.
Por lo tanto, deberá entenderse que, debido a
las propiedades de la composición de pintura orgánica curable por
radiación ultravioleta, es conveniente preparar y aplicar la
composición unas cuantas horas antes de su aplicación.
Además, deberá entenderse que la invención no se
limita a las modalidades específicas anteriormente descritas de la
composición y del proceso para prepararla y aplicarla a los
substratos de vidrio, y que las personas normalmente expertas en la
materia, quedarán capacitadas para introducir cambios en los
componentes y etapas del procedimiento a la vista de las enseñanzas
de esta invención, que quedarán dentro del verdadero alcance de la
invención que se reivindica en lo siguiente.
Claims (4)
1. Una composición de pintura orgánica curable
por radiación ultravioleta para substratos de vidrio, que
comprende:
- -
- una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que incluye del 80% al 95% en peso de una pintura a base de epoxi-poliuretano; y de 0.5% a 8% en peso de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas;
- -
- del 1% al 7% en peso de un agente resistente al agua, producida a partir de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, para ser agregada justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura menos de 8 horas; y
- -
- de 0.15% a 3% en peso de silano, como promotor de adhesión.
2. La composición de pintura orgánica curable
por radiación ultravioleta, de acuerdo con la reivindicación 1, en
la cual cuando la composición debe aplicarse al substrato de vidrio
antes de la composición de pintura, e incluye de 0.15% a 3% en peso
de un silano, como promotor de adhesión; del 70% al 97% en peso de
agua desmineralizada y de 0% a 19.4% en peso de alcohol
etílico.
3. Un proceso para aplicar una composición de
pintura curable por radiación ultravioleta a un substrato, que
comprende:
- a)
- preparar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta mezclando entre 80% y 95% en peso de una pintura a base de epoxi- poliuretano; y de 0.5% a 8% en peso de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla;
- b)
- agregar de 1 a 7% en peso de un agente resistente al agua hecho de poliamida de bajo e intermedio peso molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura menos de 8 horas;
- c)
- agregar de 0.15% a 3% en peso de un silano, como promotor de adhesión;
- d)
- aplicar la composición de pintura preparada al substrato de vidrio por serigrafía, tampografía o similares;
- e)
- curar la composición de pintura exponiendo la superficie recubierta a una radiación ultravioleta;
- f)
- calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100ºC a 160ºC; y
- g)
- aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleicocomo un gas o vapor, y/o rociar una emulsión acuosa de un derivado etoxilado de polietileno, sobre la porción del substrato de vidrio que incluye la composición de pintura.
4. El proceso de la reivindicación 3, en donde
la composición de apresto promotora de adhesión se prepara
separadamente agregando del 70% al 97% en peso de agua
desmineralizada y de 0% a 19.4% en peso de alcohol etílico y de
0.15% a 3% en peso de un silano en agitación, y se aplica como una
capa delgada sobre el substrato de vidrio, antes de aplicar la
composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta,
y secada sobre el substrato de vidrio.
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