ES2292077T3 - Composicion de tinta acuosa para chorro de tinta. - Google Patents
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Abstract
Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta para impresión en una superficie hidrófoba que comprende: a) un vehículo acuoso; b) un pigmento autodispersado, c) un tensioactivo que contiene silicona; y d) un polímero en emulsión que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 40°C a 100°C.
Description
Composición de tinta acuosa para chorro de
tinta.
Esta invención se refiere a una composición de
tinta acuosa para chorro de tinta. En particular, esta invención se
refiere a una composición de tinta acuosa para chorro de tinta que
comprende un pigmento autodispersado, un tensioactivo que contiene
silicio y un polímero en emulsión acuosa, adecuada para impresión en
sustratos hidrófobos tratados y sin tratar. La invención se refiere
también a un procedimiento para proporcionar una imagen en
sustratos hidrófobos, lo que incluye proyectar por chorro la
composición de tinta en sustratos hidrófobos y secar la composición
de tinta o dejar que la composición de tinta se seque. La invención
se refiere también a una composición de tinta acuosa para chorro de
tinta adecuada para impresión de una imagen duradera en superficies
de sustratos hidrófobos sin la necesidad de procesamiento adicional,
incluyendo laminación, pretratamiento de la superficie y la
aplicación de un barniz de sobreimpresión y otros recubrimientos
protectores.
En impresión por chorro de tinta, la composición
de tinta acuosa se pulveriza sobre un sustrato en forma de gotas
eyectadas desde un pequeño orificio por una señal electrónica que
estimula un impulso formado térmicamente (térmico) o mecánicamente
(piezo, continuo). En respuesta a este pulso, la tinta se eyecta
desde la boquilla formando una gota que es impulsada a una posición
específica en la superficie del sustrato. Una vez en la superficie,
esta gota debe conservar su posición y dimensiones suficientemente
para formar la imagen con resolución adecuada después de lo cual la
gota debe secarse y adherirse suficientemente a la superficie del
sustrato. Un problema importante relacionado con las composiciones
de eyección de tinta acuosas es que las tintas acuosas basadas en
pigmento regular en general no se imprimen bien en sustratos
hidrófobos duraderos conocidos para estas aplicaciones, y que
dichas composiciones de tinta no se adhieren bien a los sustratos
hidrófobos; sustratos de vinilo en particular. Como consecuencia,
es difícil conseguir alta resolución e imágenes duraderas en una
superficie hidrófoba con una tinta acuosa. Así, se sabe tratar
previamente la superficie de sustrato recubriéndola con una capa
receptora de chorro de tinta antes de la formación de la imagen.
Mientras dicho recubrimiento puede mejorar la calidad de imagen y
la adhesión a la superficie, el recubrimiento aumentará el coste del
sustrato y puede reducir la resistencia al agua de la
imagen.
imagen.
La patente de EE.UU. nº 6.224.141 desvela una
tinta que comprende un negro de carbón de tipo autodispersión con
al menos un grupo hidrófilo unido a la superficie a través de otro
grupo atómico, un medio acuoso y un compuesto de silicio. El
pigmento es un tipo específico de negro de carbón, y la adhesión de
la tinta a una superficie hidrófoba no se desvela.
La patente de EE.UU. nº 6.087.416 desvela una
composición de tinta para chorro de tinta adecuada para su uso en
impresión directamente en sustratos de vinilo sin tratar, incluyendo
la tinta un vehículo acuoso, un colorante insoluble, un dispersante
polimérico, un tensioactivo fluorado con silicona y, opcionalmente,
un aglutinante de copolímero de injerto que es soluble en el
vehículo acuoso. El colorante insoluble requiere el uso de un
dispersante polimérico. El peso molecular y el nivel del aglutinante
de copolímero de injerto afectan materialmente a la viscosidad de
la tinta. Además, los tensioactivos fluorados no son rentables
económicamente.
La publicación de patente de EE.UU. nº
2003/0.083.396-A1 desvela una composición de tinta
que contiene un colorante, un vehículo y un tensioactivo
fluoroquímico. Se prefieren tensioactivos fluorados por sus
propiedades antiespumantes, sin el uso de tensioactivos que
contienen silicona.
Lo que se necesita es una composición de tinta
para chorro de tinta que exhiba estabilidad y capacidad de
proyección por chorro mejoradas, y no requiera el uso de
tensioactivos fluorados o dispersantes adicionales para el
colorante y que pueda imprimir en sustratos hidrófobos.
En consecuencia, la presente invención
proporciona una composición de tinta acuosa para chorro de tinta
para impresión en una superficie hidrófoba que comprende: (a) un
vehículo acuoso; (b) un pigmento autodispersado; (c) un
tensioactivo que contiene silicona; y (d) un polímero en emulsión
acuosa que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de 40ºC
a 100ºC. La presente invención también proporciona un procedimiento
para impresión de una imagen en un sustrato hidrófobo que comprende
las etapas de: (a) proyección por chorro en una superficie
hidrófoba de una composición de tinta acuosa para chorro de tinta
que comprende (i) un vehículo acuoso, (ii) un pigmento
autodispersado, (iii) un tensioactivo que contiene silicona y (iv)
un polímero en emulsión acuosa que tiene una temperatura de
transición vítrea (Tg) de 40ºC a 100ºC; y (b) secado de la
composición de tinta acuosa para chorro de
tinta.
tinta.
Los tensioactivos que contienen silicona pueden
ser cualquier tensioactivo que comprende átomos de silicio. Los
tensioactivos preferidos que contienen silicona son TEGO Wet KL 245
(CAS nº 134180-76-0) y TEGO Wet 280
(CAS nº 68938-54-5) fabricados por
Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA, EE.UU. Sin limitación, los
ejemplos de dichos tensioactivos incluyen uno o más tensioactivos
de siloxano seleccionados entre el grupo constituido
por:
por:
\newpage
(i) un siloxano modificado con poliéter de la
fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
en el
que
R' = metilo
R'' = cadena de hidrocarburos, y
R_{1} = H para óxido de etileno, CH_{3} para
óxido de propileno.
La modificación con poliéter de polisiloxanos
puede realizarse mediante la modificación de la estructura principal
de silicona a través de la introducción de cadenas laterales. A
través de la introducción de varios tipos y número de cadenas
laterales, la compatibilidad puede mejorarse o modificarse. La
relación o proporción entre grupos dimetilo y modificación de
poliéter (x a y, en el diagrama de estructura) permite el control
del grado de compatibilidad. Esto tiene una influencia en la
tensión superficial. La cadena de poliéter puede ser óxido de
etileno (OE) y/u óxido de propileno (OP). POE es muy hidrófilo,
mientras POP es hidrófobo; el control de las proporciones entre POE
y POP puede controlar el grado de polaridad del aditivo de silicona
entero.
(ii) un copolímero de siloxano y
polioxialquileno no iónico que comprende un polímero de siloxano y
al menos un polímero de oxialquileno, en el que el al menos un
polímero de oxialquileno comprende del 5% al 95% en peso del
copolímero entero. Los copolímeros tienen la fórmula general:
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
R' es un radical de hidrocarburo que tiene una
valencia de x,
R y R'' son radicales de hidrocarburo
monovalentes,
R''' es un miembro del grupo constituido por
radicales alquilo y radicales R_{2}Si.
x es un número entero que tiene un valor de al
menos 1,
y es un número entero que tiene un valor de al
menos 3,
n es un número entero que tiene un valor de 2 a
4,
a es un número entero que tiene un valor de al
menos uno y no mayor que 3x, y
z es un número entero que tiene un valor de al
menos 2.
Generalmente, el siloxano tiene un peso
molecular medio en peso desde aproximadamente 500 a 10.000, y cada
uno del al menos uno o varios polímeros de oxialquileno tiene un
peso molecular medio en peso de aproximadamente 500 a 6.000.
Los compuestos (ii) anteriores se desvelan en la
patente de EE.UU. nº 2.834.748 de Bailey y O'Connor, cuyas
descripciones se incorporan por referencia.
Los copolímeros preferidos de
siloxano-polioxialquileno no iónicos son una mezcla
de copolímeros en la que cada copolímero contiene un polímero de
siloxano y tres polímeros de oxialquileno en combinación y tienen
la fórmula general:
en la
que
R, R' y R'' son radicales de hidrocarburos
monovalentes,
p, q y r son números enteros que tienen cada uno
un valor de al menos 1,
n es un número entero que tiene un valor de 2 a
4, y
z es un número entero que tiene un valor de al
menos 2.
Se prefieren particularmente compuestos de tipo
(ii) de la fórmula:
en la
que
R' es radicales alquilo de 1 a 4 átomos de
carbono,
x es de 4 a 60,
(a + b) = 1 a x, y
a \geq b.
(iii) copolímeros de bloque compuestos por:
(1) al menos un siloxano representado por la
fórmula:
en la
que
R contiene de 1 a 22 átomos de carbono y se
selecciona a partir de la clase constituida por grupos de
hidrocarburo monovalentes y grupos de hidrocarburo divalentes,
y
b = 1 a 3; conteniendo dicho bloque de siloxano
al menos una de dichas unidades de siloxano en las que al menos un
grupo R es un grupo de hidrocarburo divalente, y
(2) al menos un bloque de oxialquileno que
contiene al menos dos grupos oxialquileno representados por la
fórmula:
en la que R' es un grupo alquileno
que contiene de 2 a 10 átomos de carbono,
y
en la que los bloques de siloxano y oxialquileno
están conectados por el grupo de hidrocarburo divalente.
\newpage
Los compuestos (iii) anteriores se desvelan en
la patente de EE.UU. nº 3.305.504 de Huntington, cuyas descripciones
se incorporan por referencia. Se prefieren particularmente
compuestos de tipo (iii) de la fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
R es hidrógeno o radical alquilo de 1 a 4 átomos
de carbono,
a es de 1 a 30,
b es de 0 a 30,
(x + y) = 4 a 60 en la que x \geq y e y \geq
1.
Los tensioactivos de siloxano adecuados están
disponibles en Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA como TEGO
Wet; en BYK-Chemie, Wallingford, Conn., como
tensioactivos BYK y en Union Carbide Corp., Danbury, Conn., como
tensioactivos Silwet®. Los tensioactivos de siloxano preferidos
incluyen dimetilsiloxano modificado con poliéter y copolímeros de
silicona-glicol no iónicos.
El tensioactivo de siloxano está presente en la
cantidad del 10 al 80%, preferentemente del 25 al 70%, y más
preferentemente del 30 al 60% en peso, basándose en el peso total de
la mezcla de tensioactivos. Pueden mezclarse conjuntamente uno o
más de los tensioactivos de siloxano antes de su uso siempre que
formen un líquido de fase única.
Según se usa en la presente memoria descriptiva,
el término sistema de tensioactivos se refiere a uno o más
tensioactivos, usados para preparar una composición de tinta acuosa
para chorro de tinta.
La composición de tinta acuosa para chorro de
tinta de esta invención incluye un polímero en emulsión acuosa,
normalmente referido como aglutinante. Por "acuoso" en la
presente memoria descriptiva se entiende que está presente un medio
o fase única que incluye al menos el 50% de agua, en peso, basado en
el peso del medio. El polímero en emulsión acuosa se prepara
mediante un procedimiento de polimerización de emulsión e incluye
al menos un monómero no iónico insaturado copolimerizado
etilénicamente. Por "monómero no iónico" en la presente
memoria descriptiva se entiende un monómero que es eléctricamente
neutro en el intervalo de pH de 1 a 14. Los monómeros no iónicos
etilénicamente insaturados incluyen, por ejemplo, monómeros de éster
(met)acrílico que incluyen metil(met)acrilato,
etil(met)acrilato, butil(met)acrilato,
2-etilhexil(met)acrilato,
isodecil(met)acrilato,
lauril(met)acrilato,
hidroxietil(met)acrilato e
hidroxipropil(met)acrilato; (met)acrilamida,
(met)acrilonitrilo; estireno y estirenos sustituidos;
butadieno; acetato de vinilo, butirato de vinilo y otros ésteres de
vinilo; y monómeros de vinilo como cloruro de vinilo, cloruro de
vinilideno.
Según una forma de realización, los polímeros de
emulsión acuosa comprenden polímeros todo acrílicos y de
estireno/acrílicos. Según una forma de realización separada, los
polímeros de emulsión acuosa comprenden un polímero en emulsión
acuosa predominantemente acrílico. Por "predominantemente
acrílico" en la presente memoria descriptiva se entiende que el
polímero contiene más del 50%, en peso, de unidades copolimerizadas
que proceden de monómeros (met)acrílicos como, por ejemplo,
ésteres de (met)acrilato, (met)acrilamidas,
(met)acrilonitrilo y ácido (met)acrílico.
El uso del término "(met)" seguido por otro
término como, por ejemplo, acrilato o acrilamida, según se usa a lo
largo de la descripción, se refiere tanto a acrilatos o acrilamidas
como a metacrilatos y metacrilamidas, respectivamente.
La temperatura de transición vítrea ("Tg"
en la presente memoria descriptiva) del polímero en emulsión acuosa
es de 40ºC a 100ºC, incluyendo de 40ºC a 90ºC. Los monómeros y
cantidades de los monómeros que se seleccionan para conseguir el
intervalo deseado de Tg de polímero son bien conocidos en la
técnica. Las "Tg" usadas en la presente memoria descriptiva
son las calculadas usando la ecuación de Fox (T.G. Fox, Bull. Am.
Physics Soc., Volumen 1, edición nº 3, página
123(1956)), es decir, para calcular la Tg de un copolímero de
monómeros M1 y M2:
en la
que
Tg(calc.) es la temperatura de transición
vítrea calculada para el copolímero
w(M1) es la fracción de peso de monómero
M1 en el copolímero
w(M2) es la fracción de peso de monómero
M2 en el copolímero
Tg(M1) es la temperatura de transición
vítrea del homopolímero de M1
Tg(M2) es la temperatura de transición
vítrea del homopolímero de M2,
estando todas las temperaturas en ºK.
Las temperaturas de transición vítrea de
homopolímeros pueden encontrarse, por ejemplo, en "Polymer
Handbook", editado por J. Brandrup y E.H. Immergut, Interscience
Publishers.
El polímero en emulsión acuosa tiene un diámetro
de partícula medio de 50 a 1.000 nanómetros, incluyendo de 70 a 300
nanómetros, según se determina usando un dimensionador de partículas
Brookhaven Modelo BI-90 fabricado por Brookhaven
Instruments Corporation, Holtsville NY, comunicado como "diámetro
eficaz". También se contemplan polímeros en emulsión de tamaño
de partícula multimodal en los que se proporcionan dos o más tamaños
de partículas distintos o distribuciones muy amplias según se
describe en las patentes de EE.UU. nº 5.340.858; 5.350.787;
5.352.720; 4.539.361; y 4.456.726. Un polímero en emulsión acuosa
preferido tiene un grosor de envoltura externa hinchada mayor o
igual que 50 nm, más preferentemente \geq 70 nm, según se
determina por la diferencia de la medida del tamaño medio de
partícula en peso por fraccionamiento hidrodinámico capilar (FHDC) y
la medida del tamaño medio de partícula en volumen por dispersión
de luz dinámica (DLD).
La composición de tinta para chorro de tinta de
la presente invención incluye normalmente el polímero en emulsión
acuosa a un nivel del 0,1% al 25% en peso, incluyendo del 0,5% al
15% en peso, basado en el peso total de la composición de
tinta.
La composición de tinta acuosa para chorro de
tinta de esta invención incluye un pigmento autodispersado. Los
pigmentos autodispersados se definen como pigmentos que no requieren
un polímero dispersante para conseguir una dispersión estable. Los
ejemplos de pigmentos autodispersados incluyen pigmentos que se han
funcionalizado con un grupo que aumenta la estabilidad de
dispersión del pigmento. Dichos grupos funcionales incluyen, por
ejemplo, cualquier grupo hidrófilo como los que pueden ponerse en la
superficie del pigmento a través de procedimientos oxidativos como
oxidaciones químicas, oxidaciones de plasma y oxidaciones
ultrasónicas, y cualquier grupo orgánico iónico o no como los que
pueden unirse a un pigmento superficie a través de técnicas de
funcionalización química conocidas en la técnica como, por ejemplo,
las descritas en los documentos US-5.571.311 y
WO-03/006.509-A1 y pueden incluir
también pigmentos encapsulados de polímero. El pigmento es
alternativamente un pigmento orgánico, un pigmento inorgánico, un
pigmento compuesto orgánico/inorgánico, incluyendo mezclas de los
mismos. Por "pigmento orgánico" en la presente memoria
descriptiva se entiende un pigmento que es predominantemente un
compuesto orgánico o mezcla de compuestos orgánicos, incluyendo
negro de carbón.
Los pigmentos orgánicos adecuados incluyen, por
ejemplo, antroquinonas, azules de ftalocianina, verdes de
ftalocianina, diazos, monoazos, amarillos heterocíclicos,
pirantronas, pigmentos de quinacridona, pigmentos de dioxazina,
índigo, pigmentos de tioíndigo, pigmentos de perinona, pigmentos de
perileno, isoindoleno, partículas de polímero que tiene al menos un
hueco, y similares. Negro de carbón es el nombre genérico de
partículas de carbono de pequeño tamaño formadas en la fase gaseosa
por la descomposición térmica de hidrocarburos e incluye, por
ejemplo, materiales conocidos en la técnica como negro de horno,
negro de lámpara, negro de canal, negro de acetileno. El negro de
carbón comprende adicionalmente negro de carbón tratado, modificado
y oxidado. Un pigmento negro preferido es negro de carbón oxidado.
También se prefieren negros de carbón que no requieren un grupo
atómico adicional para unir el negro de carbón con un grupo
hidrófilo. Los pigmentos inorgánicos adecuados incluyen dióxido de
titanio, óxido de hierro y otros polvos metálicos. Generalmente, la
cantidad de pigmento o pigmentos usada es del 1% al 15% en peso,
incluyendo del 2% al 8% en peso, basado en el peso total de la
composición de tinta. El tamaño de partículas del pigmento es
suficientemente pequeño de manera que las partículas del pigmento
no obstruyan las boquillas en el dispositivo de impresión en el que
se va a usar la tinta. Las aberturas típicas de boquilla en las
impresoras de chorro de tinta son de 10 a 60 micrómetros (\mum)
de diámetro. Según una forma de realización, el tamaño de partícula
de pigmento es de 0,02 a 2 \mum, incluyendo de 0,02 a 1 \mum, y
de 0,02 a 0,3 \mum de diámetro.
La composición de tinta acuosa para chorro de
tinta de esta invención incluye uno o más codisolventes miscibles o
solubles en agua. Los codisolventes miscibles o solubles en agua
preferidos son éteres monoalquílicos de ciertos alquilenglicoles,
en los que el alquilo se selecciona entre alquilo
C_{1}-C_{4} y el alquilenglicol se selecciona
entre mono-, di- y tri- etilenglicol y mono-, di- y tri-
propilenglicol; 2-pirrol;
2-pirrolidona, N-metilpirrolidona;
sulfolano; y mezclas de los mismos. La cantidad de codisolvente
miscible o soluble en agua en la tinta es normalmente del 3% al 30%
en peso, preferentemente del 5% al 20% en peso, basado en el peso
total de la tinta.
\newpage
La composición de tinta de composición de tinta
incluye opcionalmente tensioactivos adicionales que ayudan al
control de formación de gotas, el humedecimiento superficial y la
coalescencia de gotas en la imagen impresa. Se prefieren
tensioactivos aniónicos y no iónicos. Preferentemente, el sistema de
tensioactivos no comprende tensioactivos fluorados.
La composición de tinta incluye opcionalmente
materiales solubles en agua o miscibles en agua como, por ejemplo,
humectantes, agentes de quelación, antiespumantes, tampones,
biocidas, fungicidas, modificadores de viscosidad, bactericidas,
tensioactivos, agentes anticombado, agentes anticorrimiento y
modificadores de tensión superficial, todos según se conoce en la
técnica. Los humectantes útiles incluyen, por ejemplo, etilenglicol,
1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol,
1,4-ciclohexanodimetanol,
1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol,
1,8-octanodiol, 1,2-propanodiol,
1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol,
2,3-butanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol,
tetraetilenglicol, polietilenglicol que tienen un peso molecular
medio en peso de 200, 300, 400, 600, 900, 1.000, 1.500 y 2.000,
respectivamente, dipropilenglicol, polipropilenglicol que tienen un
peso molecular medio en peso de 425, 725, 1.000 y 2.000,
respectivamente, glicerol, 1,2,6-hexanotriol,
sorbitol, 2-pirrolidona,
1-metil-2-pirrolidona,
1-metil-2-piperidona,
N-etilacetamida,
N-metilpropionamida,
N-acetil-etanolamina,
N-metilacetamida, formamida,
3-amino-1,2-propanodiol,
2,2-tiodietanol, 3,3-tiodipropanol,
tetrametilensulfona, butadiensulfona, carbonato de etileno,
butirolacetona, alcohol tetrahidrofurfurílico, glicerol,
1,2,4-butenotriol, trimetilpropano, pantotenol,
Liponic EG-1. Las cantidades de humectante usadas
en la tinta están comprendidas normalmente entre el 1% y el 30% en
peso, incluyendo del 5% al 20% en peso, basado en el peso total de
la tinta.
La composición de tinta acuosa para chorro de
tinta de la invención tiene normalmente una viscosidad de 1,5 cps
(centipoise) a 60 cps, incluyendo de 1,5 cps a 10 cps,
particularmente para ciertos cabezales de impresión térmicos y
piezoeléctricos de baja energía.
La composición de tinta acuosa para chorro de
tinta descrita en la presente memoria descriptiva se proyecta por
chorro en una superficie hidrófoba y se seca. El secado incluye
secado de la composición por procedimientos como, por ejemplo,
calentamiento, flujo de aire, secado al aire y dejar secar la
composición proyectada por chorro en el sustrato. Las
composiciones de tinta para chorro de tinta acuosa de la invención
se usan para imprimir imágenes en una amplia variedad de sustratos
hidrófobos en una amplia variedad de formas. El término
"hidrófobo" significa un material que tiene una tensión
superficial menor o igual a cincuenta (50) dinas/cm. Los sustratos
hidrófobos incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, película de
poliéster opaca y transparente o poliéster moldeado como
tereftalato de polietileno, lámina de vinilo fundido, lámina de
vinilo extrudido, pantalla difusora de vinilo, sustratos de papel
recubiertos con vinilo y polipropileno. "Vinilo" en la presente
memoria descriptiva se refiere a policloruro de vinilo plastificado
o sin plastificar, incluyendo copolímeros o mezclas de los mismos.
Además, estos sustratos pueden tener un acabado mate o brillante y
pueden ser láminas libres autoadhesivas.
La composición de tinta para chorro de tinta
aplicada se seca o se deja secar. En formas de realización en las
que los polímeros de emulsión acuosa tienen una Tg mayor que la
temperatura ambiente, la superficie y/o la imagen reproducida sobre
ella pueden calentarse para promover la formación de película así
como la evaporación del vehículo de soporte/codisolvente. Además de
formar la película, el calentamiento también mejora la fijación de
la imagen mejorando su resolución, reduce el tiempo requerido para
que la imagen se seque y puede realzar la adhesión de la película a
la superficie. Preferentemente, el calentamiento puede realizarse en
la impresora, pero también puede realizarse en un horno después de
completar el procedimiento de impresión. Los beneficios adicionales
en adhesión y en calidad de imagen aumentan normalmente cuando la
superficie se precalienta antes de que se proyecten por chorro las
gotas de imagen en la superficie.
En formas de realización alternativas en las que
los polímeros de emulsión acuosa tienen una Tg superior a la
ambiente, se incorpora un coalescente en la composición de tinta
acuosa para chorro de tinta con el fin de reducir la temperatura de
formación de película del polímero y ayudar a humedecer la
superficie.
Dichas imágenes impresas tienen muchos usos
finales comerciales, pero son particularmente adecuadas para
etiquetado, lonas, publicidad en punto de venta, carteles
publicitarios, revestimientos de autobuses, vallas publicitarias y
otros usos de impresión duraderos. Las imágenes impresas son útiles
normalmente en una diversidad de tamaños de formato que van de, por
ejemplo, pequeño formato, impresión de escritorio de etiquetas,
impresión de formato ancho de lonas o carteles, a impresión de
formato ancho de vallas publicitarias.
Algunas formas de realización de la invención se
describen en los siguientes Ejemplos. Todas las proporciones,
partes y porcentajes se expresan en peso salvo que se especifique lo
contrario, y todos los reactivos usados son de buena calidad
comercial salvo que se especifique lo contrario.
Las pruebas de impresión se realizaron en una
impresora de chorro de tinta de formato ancho ENCAD VinilJet®,
disponible en Encad, Inc., San Diego, CA, EE.UU., usando un juego de
tintas de cuatro colores. Los sustratos hidrófobos eran películas
de vinilo fundido brillantes con soporte autoadhesivo de Avery
(número de modelo MP 1005 EZ) y 3M (número de modelo Control Tac
180-10) y películas de vinilo calandrado de Arlon
(número de modelo Calon II).
Medidor abrasivo lineal Taber con
CS-10 Wearasers^{TM}. La prueba se realizó en las
condiciones: longitud de carrera: 7,62 cm, velocidad: 25; y carga
de 600 g. La durabilidad de la tinta se valoró cualitativamente de
0 a 4 basándose en los siguientes criterios:
- 0:
- sin daños
- 1:
- alguna pérdida de brillo, pero sin pérdida de color
- 2:
- pérdida de color pequeña
- 3:
- pérdida de color media
- 4:
- pérdida de color grave.
Se sometió a prueba la adhesión de la tinta
frotando la tinta curada con un tejido usando presión moderada. La
adhesión se valoró cualitativamente examinando la cantidad de tinta
transferida al tejido y la cantidad de tinta traspasada a zonas
adyacentes no impresas. La adhesión se sometió a prueba además
rascando la imagen con una uña con presión moderada. La adhesión se
valoró de 0 a 4 (de mejor a peor).
Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la
invención.
Se prepara del modo siguiente una muestra de
aglutinante con la composición general de metacrilato de metilo
(MAM), acrilato de 2-etil-hexilo
(AEH) y ácido metacrílico (AMA). Primero se calienta un vaso de
reacción que contiene 1.226 ml de agua desionizada con tampón
(0,166 meq tampón/g agua), 1,6 g de persulfato de amonio (PSA) y
95,6 g de una dispersión de polímero acrílico (tamaño medio de
partícula = 97 nm, 45% de sólidos) a 88ºC. A continuación, se añade
a esto una mezcla de 262 g de agua, 2,30 g de sulfosuccinato de
alildodecilo de sodio (38,6% sólidos), 611 g de metacrilato de
metilo (MAM), 143 g de acrilato de 2-etilhexilo
(A2EH) y 40,2 g de ácido metacrílico (AMA) junto con una mezcla de
0,82 g de persulfato de amonio (PSA) y 35,6 g de agua, durante un
periodo de 120 minutos. Después de completarse la adición de
monómero, se mantiene el vaso a 88ºC durante 20 minutos y a
continuación se enfría a 65ºC, se mantiene durante 45 min, a
continuación se enfría a 45ºC, y se diluye con 132 g de agua. A
continuación se neutralizan 2.617 g de muestra de esta mezcla a un
pH de 8,0 con KOH al 4%. A continuación se filtra el producto a
través de cribas de malla 100 y 325 para dar la muestra final. El
nivel de porcentaje (%) de sólidos de la muestra es del 31,38%, el
tamaño medio de partícula es 259 nm (media en peso por FHDC) y 338
nm (media en volumen por DLD - Microtrac) produciendo un tamaño de
envoltura de 79 nm y la Tg es 72,8ºC por DSC.
Las composiciones de tinta mostradas en la Tabla
1 se realizan fundiendo juntos todos los ingredientes, excepto para
el polímero en emulsión (aglutinante) y las dispersiones del
pigmento.
A continuación se añade la emulsión de
aglutinante del Ejemplo 1 a la mezcla gradualmente mientras se
agita. La dispersión del pigmento se añade al final a la mezcla
anterior gradualmente mientras se agita. Las tintas finales se
filtran usando un filtro de fibra de vidrio de 1 micrómetro
(fabricado por Pall Corporation, Ann Arbor, MI 48103, EE.UU.). La
viscosidad se mide usando un viscosímetro BrookField (fabricado por
Brookfield ENG LABS INC., Stoughton, MA 02072, EE.UU.) a 30 rpm con
Adaptador Ultra Bajo (UL) y huso. La tensión superficial se mide
usando tensiómetro de superficie Fisher Scientific 20 (fabricado por
Fisher Scientific, EE.UU.).
La estabilidad y el tiempo de vida en almacén se
valoran mediante envejecimiento por calor en horno a 60ºC y
realizando medidas de tamaño de partículas. El tamaño de partículas
inicial se mide después de que se filtra la tinta antes de ningún
envejecimiento por calor y en tiempos específicos de envejecimiento
por calor a 60ºC. Las medidas de tamaño de partículas se realizan
usando un Analizador de Tamaño de Partículas Microtrac Nanotrac 150
(fabricado por Microtrac Inc. Montgomeryville, PA 18936).
La muestra de tinta 1 contiene pigmento de color
autodispersado (magenta) y las muestras de tinta 3 y 8 contienen
pigmento de color dispersado de polímero (magenta). Las tintas que
contienen pigmentos de color dispersados de polímero (3 y 8)
exhibieron escasa estabilidad al envejecimiento por calor (tamaño de
partículas aumentado en una semana a 60ºC). Las muestras de tintas
2 y 6 contienen pigmento negro autodispersado (negro de carbón
funcionalizado en el que uno o más grupos hidrófilos se unen al
negro de carbón a través de otro grupo atómico). La muestra de
tinta 5 contiene pigmento de negro de carbón oxidado autodispersado
(los grupos hidrófilos se unen directamente al negro de carbón).
Las muestras de tinta 4 y 7 contienen pigmento negro dispersado de
polímero. Las tintas que contienen pigmento negro autodispersado (2,
5 y 6) exhiben mejor estabilidad al envejecimiento por calor que las
tintas que contienen pigmento dispersado en polímero (4 y 7).
Las composiciones de tinta mostradas en la Tabla
3 están hechas fundiendo juntos todos los ingredientes excepto para
el polímero en emulsión y las dispersiones del pigmento. A
continuación se añade el polímero en emulsión a la mezcla
gradualmente mientras se agita. La dispersión del pigmento se añade
al final a la mezcla anterior gradualmente mientras se agita. Las
tintas finales se filtran usando un filtro de fibra de vidrio de 1
micrómetro fabricado por Pall Corporation, Ann Arbor, MI 48103,
EE.UU. La viscosidad se mide con un viscosímetro BrookField
fabricado por Brookfield ENG LABS INC., Stoughton, MA 02072, EE.UU.,
a 30 rpm con Adaptador Ultra Bajo (UL) y huso. La tensión
superficial se mide usando tensiómetro de superficie Fisher
Scientific 20 fabricado por Fisher Scientific, EE.UU.
Las pruebas de capacidad de proyección por
chorro se realizan en una impresora de formato ancho Encad Vinyl
Jet fabricada por Encad Inc., San Diego, CA, EE.UU. con una
temperatura de rodillo de 50ºC. La capacidad de proyección por
chorro se determina por impresión de al menos 12,5 cm en un sustrato
y verificación de las boquillas por fallo de encendido. Si alguna
boquilla no imprime en algún momento durante este periodo de prueba
se considera un fallo. Los sustratos hidrófobos son películas de
vinilo fundido brillantes con soporte autoadhesivo de Avery (número
de modelo MP 1005 EZ) y 3M (número de modelo Control Tac
180-10) o película de vinilo calandrada brillante
con soporte autoadhesivo de Arlon (número de modelo Calon II).
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\vskip1.000000\baselineskip
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Las muestras de tinta 9 y 10 no superaron la
prueba de impresión (es decir, no pudieron imprimir 12,5 cm sin
boquillas ausentes o con fallo de encendido). Las muestras de tinta
1, 5 y 11 superaron la prueba de impresión.
\vskip1.000000\baselineskip
Las composiciones de tinta de la Tabla 5 exhiben
buena estabilidad, capacidad de proyección por chorro y adhesión de
impresión.
Claims (8)
1. Una composición de tinta acuosa para chorro
de tinta para impresión en una superficie hidrófoba que
comprende:
a) un vehículo acuoso;
b) un pigmento autodispersado,
c) un tensioactivo que contiene silicona; y
d) un polímero en emulsión que tiene una
temperatura de transición vítrea (Tg) de 40ºC a 100ºC.
2. La composición de la reivindicación 1 en la
que el polímero tiene un grosor de envoltura externa hinchada mayor
o igual que 50 nm según se determina por la diferencia entre la
medida del tamaño medio de partícula en peso usando fraccionamiento
hidrodinámico capilar (FHDC) y la medida del tamaño medio de
partícula en volumen usando dispersión de luz dinámica (DLD).
3. La composición de la reivindicación 1 en la
que el pigmento autodispersado se selecciona entre el grupo
constituido por antroquinonas, azules de ftalocianina, verdes de
ftalocianina, diazos, monoazos, amarillos heterocíclicos,
pirantronas, pigmentos de quinacridona, pigmentos de dioxazina,
índigo, pigmentos de tioíndigo, pigmentos de perinona, pigmentos de
perileno, isoindoleno, partículas de polímero que tienen al menos un
hueco, negro de carbón oxidado, negros de carbón que no requieren
un grupo atómico adicional para unir el negro de carbón con un
grupo hidrófilo, dióxido de titanio, óxido de hierro, polvos
metálicos y combinaciones de los mismos.
4. Un juego de tintas que comprende una
pluralidad de tintas según la reivindicación 3.
5. La composición de la reivindicación 1 que
comprende además alcohol bencílico y éter de nonifenol
polietilenglicol.
6. Un procedimiento de impresión de una imagen
en un sustrato hidrófobo que comprende las etapas de:
a) proyección por chorro en una superficie
hidrófoba de una composición de tinta acuosa según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5; y
b) secado de la composición de tinta acuosa para
chorro de tinta.
7. El procedimiento de la reivindicación 6 en la
que la superficie hidrófoba comprende policloruro de vinilo,
poliéster o polipropileno.
8. El procedimiento de la reivindicación 6 que
comprende además la etapa de calentar la superficie y/o la imagen
reproducida en ella antes de la etapa de secado.
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