ES2627776T3 - Composición de recubrimiento a base de agua - Google Patents
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Abstract
Composición de recubrimiento acuosa para papel o telas no tejidas, comprendiendo la composición: (a) 20 a 80% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de una dispersión acuosa de uno o más polímeros sintéticos; y (b) 20 a 70% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de un agente de relleno inorgánico, en donde el tamaño de partícula d50 de las partículas de polímero sintético en la dispersión es <= 2 μm y la relación del tamaño de partícula d50 de las partículas de polímero sintético y el tamaño de partícula d50 de las partículas del agente de relleno inorgánico está en el rango de 2:1 a 1:1, en donde el tamaño de partícula se determina por espectroscopia de difracción láser usando un analizador de tamaño de partícula de difracción láser.
Description
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DESCRIPCION
Composicion de recubrimiento a base de agua
La presente invencion se refiere a una composicion de recubrimiento acuosa que comprende polfmeros sinteticos y agentes de relleno inorganicos para recubrir y/o impregnar papel y telas no tejidas en general, en particular papel tapiz, asf como el uso de tales composiciones.
Se conocen generalmente composiciones de recubrimiento para papeles y telas no tejidas. Sin embargo, la composicion de recubrimiento conocida para tales sustratos, incluyendo, por ejemplo, papel tapiz, incluye sustancias daninas para el medio ambiente, tales como resinas de PVC y/o melamina (1,3,5-triazina-2,4,6-triamina), asf como compuestos organicos volatiles. Por lo tanto, es deseable reemplazar tales composiciones por composiciones de recubrimiento a base de agua mas amigables con el medio ambiente. Ademas, las composiciones deben proveer caractensticas de superficie mejoradas del sustrato, es decir, aumentar la calidad y el rendimiento, alta estabilidad de gofrado y las funciones de barrera para mejorar la resistencia al agua.
El documento US 2012/0214007 divulga composiciones de recubrimiento de papel pigmentadas que comprenden un pigmento dispersado en una dispersion acuosa de un aglutinante polimerico que es un copolfmero de etileno de acetato de vinilo. El documento US 6 727 305 divulga un agente de relleno que contiene una dispersion polimerica que comprende agua, partfculas de relleno organicas y/o inorganicas y partfculas de polfmero organico sintetico que se polimerizan en presencia de al menos un tipo de agente de relleno y con lo que la relacion del tamano de partfcula del agente de relleno al tamano de partfcula de polfmero es 1,1: 1-20:1.
La presente invencion satisface este objetivo y provee un polfmero sintetico basado en agua que contiene una composicion de recubrimiento para papel y telas no tejidas que provee caractensticas de superficie mejoradas, buena estabilidad en estampacion, alta resistencia al agua y velocidades de produccion incrementadas. La invencion se basa en el hallazgo sorprendente de los inventores de que al combinar una dispersion acuosa de un polfmero sintetico con un tamano de partfcula d50 de < 2 pm con un agente de relleno inorganico que tiene un tamano de partfcula similar, se obtiene una composicion de recubrimiento de alto rendimiento que, tras la aplicacion sobre el papel u otro material no tejido provee un sustrato de alta calidad adecuado para impresion digital de alta velocidad, alta estabilidad de gofrado y alta resistencia al agua. Se ha descubierto ademas que cuanto mas pequenos sean los tamanos de partfculas de los agentes de relleno, mas estables se obtendran las composiciones. Ademas, tamanos de partfcula mas pequenos tienen la ventaja de que la superficie del sustrato recubierto se vuelve mas lisa. Los valores d50 de > 2 pm disminuyen la estabilidad de almacenamiento y aumentan la rugosidad de la superficie de los sustratos recubiertos.
En un primer aspecto, la presente invencion se refiere asf a una composicion de recubrimiento acuosa para papel o telas no tejidas, en donde la composicion incluye:
(a) 20 a 80% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de una dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos; y
(b) 20 a 70% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de un agente de relleno inorganico.
La composicion se caracteriza porque el tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico en la dispersion es <2 pm y la relacion del tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico y el tamano de partfcula d50 de las partfculas del agente de relleno inorganico esta en el rango de 2: 1 a 1: 1
Otro aspecto de la invencion es un metodo para recubrir un sustrato, en donde el sustrato esta recubierto parcial o totalmente con una composicion de recubrimiento como se describe aqrn.
En todavfa otro aspecto, la presente invencion tambien abarca el sustrato recubierto que se puede obtener de acuerdo con los metodos descritos aqrn.
En un aspecto adicional, la invencion se refiere tambien al uso de una composicion de recubrimiento como se describe aqrn para recubrir o impregnar un sustrato.
Las composiciones de recubrimiento de la presente invencion son sistemas acuosos, mas particularmente dispersiones, con el termino "dispersion", tal como se utiliza aqrn, que abarca dispersiones, emulsiones y soluciones con agua como solvente principal. Estas dispersiones comprenden solidos en forma de polfmeros sinteticos y partfculas de agente de relleno inorganicas, pero pueden comprender ademas emulsionantes y/o tensioactivos, pigmentos y/o colorantes y opcionalmente aditivos adicionales. Las dispersiones acuosas pueden comprender
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pequenas cantidades de solventes organicos, pero estan preferiblemente esencialmente libres de tales solventes organicos. Los poKmeros pueden ser no reactivos, pero tambien pueden ser sistemas de entrecruzamiento.
Los polfmeros estan preferiblemente libres de componentes que contienen halogeno, tales como PVC o melamina. Los polfmeros sinteticos preferidos en las composiciones de la presente invencion son polfmeros a base de (met)acrilatos, esteres de polivinilo y alcoholes de polivinilo. Los poKmeros sinteticos pueden ser homopolfmeros, copoKmeros o mezclas de polfmeros distintos. "Polfmero sintetico", como se usa aqm, se refiere a un polfmero de origen no natural que se produce sinteticamente a partir de bloques de construccion, tales como monomeros o prepoUmeros.
"Uno o mas", tal como se utiliza aqm, se refiere a al menos uno y comprende 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o mas de las especies mencionadas.
En diversas realizaciones, los polfmeros sinteticos adecuados son (co)polimerizados de monomeros olefmicos insaturados. Se prefieren los (co)polfmeros insolubles en agua que pueden obtenerse por polimerizacion radical de monomeros insaturados, tales como polfmeros de ester vimlico como homopolfmeros o copolfmeros, esteres de acido poliacnlico o esteres o copolfmeros de acido polimetacnlico con otros monomeros que contienen enlaces dobles polimerizables.
Los esteres de polivinilo pueden ser producidos directamente en forma de dispersiones o emulsiones y son una realizacion preferida de los polfmeros sinteticos de la presente invencion. En los polfmeros de la invencion, los polfmeros comprenden predominantemente monomeros de ester vimlico, pero pueden incluir ademas monomeros polimerizables que portan grupos funcionales anionicos, tales como grupos carboxi, monomeros no polares, copolimerizables, tales como monomeros aromaticos o esteres de acidos carboxflicos insaturados, o monomeros con grupos polares.
Los copolfmeros estan compuestos de diferentes monomeros copolimerizables. Pueden contener esteres de alcoholes vimlicos y acidos monocarboxflicos C2-C6, tales como acetato de vinilo, propionato de vinilo y n-butirato de vinilo.
Tales polfmeros pueden comprender adicionalmente monomeros copolimerizables que incluyen grupos acidos. Tales grupos acidos pueden ser grupos de acido inorganico, tales como grupos de acido sulfonico, acido fosforico o acido fosfonico, o preferiblemente grupos acido carboxflico. Tales monomeros contribuyen a la dispersabilidad en agua.
Los poliacrilatos de ejemplo son aquellos que se pueden obtener por (co)polimerizacion de al menos un monomero (met)acrilato. Los monomeros pueden ser polares o no polares y pueden comprender grupos funcionales adicionales. Tambien es posible el uso de monomeros copolimerizables adicionales. Mediante la seleccion de monomeros, se puede controlar el peso molecular, la temperatura de transicion vttrea, el grado de entrecruzamientp, la hidrofobicidad y/o la solubilidad.
Los monomeros adecuados incluyen, sin limitacion, esteres de (met)acrilato, tales como (met)acrilatos de alquilo de alcoholes de cadena recta, de cadena ramificada o cicloalifaticos con 1 a 40 atomos de carbono, tales como por ejemplo (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de n-butilo, (met)acrilato de 2-etilhexilo, (met)acrilato de estearilo, (met)acrilato de laurilo, (met)acrilato de ciclohexilo, (met)acrilato de arilo, tal como (met)acrilato de bencilo y (met)acrilato de fenilo, eteres de mono(met)acrilato, polietilenglicoles, polipropilenglicoles o mezclas de los mismos con 5-80 atomos de carbono, tales como furfurilmetacrilato, 2-butoxietilmetacrilato, poli(etilenglicol) metil eter (met)acrilato y poli(propilenglicol)metil eter (met)acrilato. Tambien son adecuados los (met)acrilatos funcionalizados con hidroxi, tales como (met)acrilatos de hidroxialquilo de dioles de cadena recta, de cadena ramificada o cicloalifaticos con 2-36 atomos de carbono, por ejemplo 3 - hidroxipropil (met)acrilato, 3,4- dihidroxibutil mono (met)acrilato, 2-hidroxietil (met)acrilato, y 4-hidroxibutil (met)acrilato.
Ademas de los (met)acrilatos mencionados anteriormente, las composiciones polimerizables pueden comprender monomeros insaturados adicionales que son copolimerizables con los (met)acrilatos divulgados anteriormente. Tales monomeros copolimerizables incluyen, sin limitacion, acrilonitrilo, esteres vimlicos, tales como acetato de vinilo, estireno, estirenos sustituidos, tales como alfa-metil estireno, viniltolueno y p-metil estireno, compuestos heterodclicos, tales como 2-vinil piridina, 3-vinilpiridina, viniloxano, vinil furano, derivados de acido malemico, tales como anlmdrido de acido malemico, metil maleinimida y dienos, tales como divinilbenceno, olefinas, tales como etileno, butadieno, clorobutadieno, isopreno y otras olefinas sin funcionalidades adicionales, 1-alquenos, tales como 1-hexeno, alquenos ramificados, tales como vinilciclohexano, acido itaconico, acido crotonico, acido malemico, acido
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fumarico o monoesteres de los mismos, acido (met)acnlico, acrilamida, metacrilamida, epoxi acrilatos o acrilatos con otros grupos funcionales.
Los acrilatos antes mencionados proveen una buena resistencia al agua de los recubrimientos.
En diversas realizaciones, uno o mas polfmeros sinteticos comprenden al menos un ester polivimlico, preferiblemente acetato de polivinilo. Incluso mas preferidas son combinaciones de tales esteres de polivinilo con acrilatos o metacrilatos, en particular un copolfmero de acrilato-estireno. Tales dispersiones de polfmeros pueden comprender adicionalmente pequenas cantidades de alcoholes polivimlicos.
Los poKmeros pueden ser no reactivos, pero tambien es posible usar polfmeros de (auto-)entrecruzamiento que se entrecruzan en una etapa posterior, por ejemplo mediante una reaccion oxidativa.
Todos los polfmeros descritos anteriormente estan comercialmente disponibles. El experto en la tecnica esta facilmente en una posicion para seleccionar polfmeros adecuados basandose en el peso molecular deseado, la polaridad, la hidrofobicidad, las unidades estructurales de entrecruzamiento y la dispersabilidad.
Los polfmeros sinteticos se utilizan en forma de dispersiones acuosas que tienen un contenido en solidos de 30 a 75% en peso, comunmente de 40-60% en peso. Tales dispersiones estan contenidas en cantidades de 20 a 80% en peso, preferiblemente de 35 a 55% en peso, en la composicion de recubrimiento acuosa.
En diversas realizaciones, la composicion de recubrimiento acuosa comprende una dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos que incluye de 20 a 60% en peso, preferiblemente de 30 a 40% en peso con respecto a la composicion de recubrimiento completa de una dispersion acuosa de un homo- o copolfmero de ester de polivinilo, preferiblemente un homo- o copolfmero de acetato de polivinilo; y de 0 a 20% en peso, preferiblemente de 5 a 15% en peso con relacion a la composicion de recubrimiento completa de una dispersion acuosa de un polfmero (met)acnlico, preferiblemente polfmero de estireno(met)acrilato. En realizaciones aun mas preferidas, la dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos comprende ademas alcohol polivimlico, en una cantidad de hasta 20% en peso, preferiblemente de 1 a 5% en peso con respecto a la composicion de recubrimiento completa.
Las composiciones de recubrimiento descritas aqrn incluyen adicionalmente al menos un agente de relleno inorganico, preferiblemente en forma de un solido, tal como un polvo. El agente de relleno inorganico puede seleccionarse de todas las sustancias de relleno adecuadas conocidas por los expertos en la tecnica. El agente de relleno tambien puede ser un pigmento. Agentes de relleno adecuados incluyen, pero no se limitan a, oxidos, fosfatos, sulfatos o carbonatos de aluminio, silicio, zirconio, titanio, zinc, hierro, manganeso, o los metales alcalinoterreos, en particular calcio y magnesio. Agentes de relleno de ejemplo incluyen carbonato de calcio, dioxido de titanio, oxido de zinc, oxido de hierro, oxido de magnesio, silica, alumina, sulfato de bario, sulfato de calcio y caolm, o mezclas de los mismos, preferiblemente carbonato de calcio. Tambien se incluyen hidratos de las sustancias antes mencionadas
Como ya se ha mencionado anteriormente, en las composiciones descritas aqrn el tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico en la dispersion es <2 pm, preferiblemente < 1,5 pm. El tamano de partfcula d50 significa que el 50% de las partfculas satisfacen el requisito dado, es decir, su diametro en la dimension mayor es 2 pm o menor y 1,5 pm o menor, respectivamente.
En diversas realizaciones, el tamano de partfcula d90 de las partfculas de polfmero sintetico es < 3,5 pm, preferiblemente < 3 pm. Similar al d50 anterior, el tamano de partfcula d90 significa que el 90% de las partfculas satisfacen el requisito dado, es decir, su diametro en la dimension mayor es 3,5 pm o menor y 3 pm o menor, respectivamente.
El tamano de partfcula del material de relleno inorganico esta preferiblemente en el mismo rango que los tamanos de partfcula de los polfmeros sinteticos. Se ha encontrado que se puede obtener un producto de calidad particularmente alta si tanto las partfculas de polfmero como las partfculas del agente de relleno tienen un tamano y una distribucion de tamano similares con d50 < 2 pm, preferiblemente < 1,5 pm y/o d90 < 3,5 pm, preferiblemente < 3 pm. Por consiguiente, en la composicion de recubrimiento acuosa descrita aqrn, la relacion del tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico y el tamano de partfcula d50 de las partfculas del agente de relleno inorganica esta en el rango de 2:1 a 1:1. Opcionalmente, tambien la relacion del tamano de partfcula d90 de las partfculas de polfmero sintetico y el tamano de partfcula d90 de las partfculas del agente de relleno inorganico esta en el rango de 2:1 a 1:1.
Los diametros de partfcula se pueden determinar mediante cualquier metodo adecuado. Metodos de ejemplo incluyen metodos de tamizado, metodos de sedimentacion y metodos que se basan en la difraccion de ondas
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electromagneticas, en particular de luz. Tambien son adecuadas tecnicas de microscop^a electronica, tales como microscop^a electronica de barrido y microscopfa electronica de transmision, y espectroscopia de difraccion laser. Preferiblemente, los tamanos de partfcula se determinan por espectroscopia de difraccion laser usando un analizador de tamano de partfcula de difraccion laser, tal como el Beckman Coulter LS 13 320.
Las composiciones de recubrimiento pueden comprender ademas uno o mas aditivos. Tales aditivos incluyen agentes estabilizantes, antioxidantes, fotoestabilizadores, humectantes, reguladores de pH, plastificantes, pigmentos, colorantes, catalizadores, tensioactivos, emulsionantes, conservantes, fragancias y biocidas. Las cantidades de compuestos organicos volatiles en las composiciones son sin embargo tan bajas como razonablemente alcanzables. Preferiblemente, las composiciones estan libres de compuestos organicos volatiles y/o PVC y/o melamina. Un "compuesto organico volatil" o "COV", como se usa aqrn, se refiere a productos qmmicos organicos que tienen una alta presion de vapor en condiciones normales de temperatura ambiente y pueden danar los sentidos visuales o audibles. Su alta presion de vapor resulta de un bajo punto de ebullicion de menos de o igual a 250 °C medido a presion atmosferica estandar (1 bar), lo que hace que un gran numero de moleculas se evaporen o se sublimen de la forma lfquida o solida del compuesto e ingresen al aire circundante. Un ejemplo de tal compuesto es, sin limitacion, PVC.
Las composiciones pueden comprender un agente con actividad de superficie. Estos incluyen compuestos que influyen en la tension superficial, tales como estabilizadores de espuma, desespumantes, tensioactivos y agentes humectantes. Tales compuestos incluyen generalmente grupos hidrofilos e hidrofobos. Tales compuestos se pueden anadir ya durante la produccion de la dispersion de polfmero o se anaden mas tarde a la produccion de la composicion de recubrimiento. Se utilizan para controlar la formacion de espuma, aumentar la humectabilidad y estabilizar las partfculas de polfmero y de relleno insolubles en agua. Tales agentes pueden incluir tensioactivos anionicos, no ionicos o anfolfticos.
Los tensioactivos anionicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, sulfatos de alquilo, sulfatos de alquil o aril eter, tales como sulfatos de alquilfenol eter, sulfonatos, en particular sulfonatos de alcoholes grasos, sulfonatos de alquilo, sulfonatos de alquilarilo, mono y diesteres de acido sulfosuccmico, todos opcionalmente etoxilados, sales de metales alcalinos o de amonio de acidos carboxflicos, tales como acidos grasos, esteres parciales de acido fosforico y sales de metal alcalino y amonio de los mismos.
Los tensioactivos anfolfticos adecuados incluyen aminoacidos sustituidos de cadena larga, tales como sales de acido N-alquil-di(aminoetil)glicina o de N-alquil-2-aminopropionico, tales como sales de N-(3-acilamidopropil)-N,N- dimetilamonio o betamas de alquil imidazolio.
Los tensioactivos no ionicos de ejemplo incluyen, pero no se limitan a eteres de poliglicol alquilo, arilo y alcohol graso, copolfmeros de bloqueo de oxido de etileno/oxido de propileno (EO/PO), alcoholes grasos y aductos de alquil fenol, preferiblemente aquellos con 8 a 50 unidades EO/PO; productos de adicion de alquilaminas, acidos grasos y acidos de resina, alquil poliglicosidos con grupos alquilo lineales o ramificados, saturados o insaturados con 8 a 24 atomos de carbono y una unidad estructural oligoglicosido, materiales naturales y sus derivados, tales como lecitina, lanolina o sarcosina, en particular aquellos con grupos alcoxi de hasta 10 atomos de carbono y hasta 30 unidades EO o PO.
En diversas realizaciones, la composicion de recubrimiento comprende al menos un agente tensioactivo, tal como un tensioactivo anionico o no ionico, en una cantidad de 0,01 a 5,0 % en peso, por ejemplo 0,1 a 2,5 % en peso relativo a la composicion completa.
Como conservantes benzoatos, fluoruros, tales como fluoruro de sodio, 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CMIT), 2- Metil-4-isotiazolin-3-ona (MIT), Bronopol (2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol), se pueden usar sustancias amfdicas o ester de acido hidroxibenzoico. Tales agentes se usan en cantidades de 0,1 a 2,0% en peso. Aditivos adecuados adicionales son fotoestabilizadores en cantidades de hasta 2% en peso, preferiblemente 0,1 a 1% en peso. Particularmente utiles son los estabilizadores de UV, tales como los asf llamados compuestos de HALS (estabilizador de amina impedida).
Los plastificantes se usan comunmente para controlar la viscosidad y flexibilidad y estan usualmente presentes en cantidades de 0 a 20% en peso, preferiblemente hasta 10% en peso, en particular por debajo de 2% en peso. En general, es deseable mantener el contenido de plastificantes lo mas bajo posible y las composiciones de recubrimiento descritas aqrn son ventajosas porque reducen la cantidad de plastificante necesario en comparacion con las composiciones comunes a base de PVC en mas del 90%. Plastificantes de ejemplo que se pueden usar incluyen, pero no se limitan a, aceites blancos medicinales, aceites minerales naftenicos, oligomeros de polipropileno, polibutileno y poliisopreno, oligomeros de poliisopreno y/o polibutadieno hidrogenados, esteres de
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benzoato, ftalatos, adipatos, aceites vegetales y animales y sus derivados. Los plastificantes hidrogenados pueden seleccionarse, por ejemplo, del grupo de los hidrocarburos de parafina. Tambien son adecuados polipropiplenglicol y polibutilenglicol asf como polimetilenglicol. Tambien pueden utilizarse esteres, tales como poliesteres Uquidos y esteres de glicerol o plastificantes sobre la base de esteres de acidos dicarboxflicos aromaticos. Se prefiere que las composiciones no contengan solventes organicos.
Las composiciones tambien pueden incluir pigmentos, por ejemplo tambien en forma de una pasta de colorante. La cantidad de tales pigmentos esta usualmente por debajo de 30% en peso, preferiblemente en el rango de 5 a 20% en peso. Los pigmentos adecuados incluyen los divulgados como agentes de relleno anteriores.
Las composiciones descritas aqrn son preferiblemente lfquidos que fluyen librfemente. En diversas realizaciones tienen una viscosidad en el rango de 500 a 10.000 mPas, preferiblemente 1.000 a 8.000 mPas a 25°C. (Brookfield, EN, ISO 2555).
Las composiciones de recubrimiento descritas aqrn pueden producirse a partir de los componentes descritos mediante metodos generalmente conocidos en la tecnica. El polfmero sintetico se utiliza generalmente en forma de una dispersion acuosa en la que se dispersan todos los componentes adicionales. Para obtener una buena estabilidad al almacenamiento, es crucial asegurar una buena distribucion del agente de relleno y de las partfculas de pigmentos. Por consiguiente, un metodo de ejemplo para la produccion de una composicion de recubrimiento acuosa como se describe en el presente metodo comprende las etapas de:
(a) proveer una dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos;
(b) proveer el agente de relleno inorganico en forma de un polvo;
c) dispersar el agente de relleno inorganico en la dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos por medio de un dispersor automatico de rotor y estator.
Los dispersores automaticos adecuados son conocidos y estan comercialmente disponibles. Un dispersador adecuado de ejemplo para este metodo de produccion es el ystral Conti-TDS (Ystral, DE).
La composicion debe tener generalmente un contenido en solidos en el rango de 30 a 70% en peso (DIN 53189 a 105 °C). El agente dispersante es predominantemente agua. El pH puede ser controlado por agentes neutralizantes y esta usualmente en el rango de 5 a 9.
La densidad de la composicion esta por ejemplo en el rango de 1,0 a 1,7 g/cm3, medida por un picnometro.
En diversas realizaciones, la invencion se refiere tambien a un metodo para recubrir un sustrato, en donde el sustrato esta recubierto parcial o completamente con una composicion de recubrimiento, comprendiendo el metodo
(i) aplicar una composicion de recubrimiento acuosa como se describe aqrn a dicho sustrato para obtener un sustrato recubierto, y
(ii) secar dicho sustrato recubierto.
Para los metodos de recubrimiento de un sustrato como se describe aqrn, los sustratos se proveen usualmente en forma de una banda. La composicion de recubrimiento se aplica entonces continuamente sobre este sustrato, parcial o totalmente. La aplicacion puede realizarse mediante un rodillo, una boquilla, una cuchilla de recubrimiento, una impresion de pantalla o flexografica. La composicion de recubrimiento acuosa se puede aplicar en una cantidad de 10 a 100 g/m2, preferiblemente de 20 a 40 g/m2. Despues de la aplicacion, la composicion de recubrimiento aplicada es normalmente suavizada para asegurar una distribucion uniforme y un espesor uniforme del recubrimiento. El sustrato recubierto puede secarse, por ejemplo en un horno. El secado se puede realizar por aire caliente o irradiacion con IR. La temperatura en la etapa de secado esta usualmente en el rango de 70 a 220 °C y se selecciona de tal manera que se obtiene un secado rapido. Sin embargo, la temperatura tambien se selecciona de tal manera que no influye negativamente en la integridad estructural del recubrimiento o del sustrato. Las temperaturas de secado preferidas estan en el rango de 150 a 200°C y el tiempo de secado es de 1 a 60 segundos, preferiblemente de 2 a 30 segundos.
El sustrato recubierto puede ser entonces procesado adicionalmente. Por ejemplo, se puede enrollar y almacenar. Alternativamente, puede someterse a impresion, gofrado y/o recubrimiento adicional. Los sustratos recubiertos descritos aqrn son particularmente adecuados para la impresion digital de alta velocidad debido a sus caractensticas sobresalientes de superficie. Despues de este procesamiento, se puede cortar a una longitud deseada y almacenarse. En el arte se conocen tecnicas adecuadas.
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El sustrato recubierto con las composiciones de la presente invencion se compone preferiblemente de poKmeros hidrofilos seleccionados del grupo que consiste de poliesteres y/o fibras naturales, preferiblemente celulosa o lignina. En diversas realizaciones, el sustrato es papel o una tela no tejida, preferiblemente en forma de banda. Las telas no tejidas comprenden o consisten preferiblemente en fibras de celulosa.
Alternativamente, las composiciones de recubrimiento descritas aqm pueden usarse como un aglutinante que se anade directamente al sustrato, tal como papel o tela no tejida, durante su produccion.
En diversas realizaciones, la presente invencion tambien abarca los sustratos obtenibles mediante los metodos de recubrimiento anteriormente descritos o anadiendo la composicion como un agente de union durante la produccion del sustrato.
Los sustratos obtenidos por los metodos descritos aqm incluyen un material de base que es usualmente flexible y esta recubierto en uno o en ambos lados con un recubrimiento obtenido aplicando y secando una composicion de recubrimiento como se describe aqm. El material de base es preferiblemente papel o una tela no tejida basada en celulosa y se usa preferiblemente como papel tapiz. En una realizacion, el sustrato, el recubrimiento o la superficie del recubrimiento se imprimen o tinen. En realizaciones alternativas o adicionales, el sustrato o el recubrimiento esta gofrado parcial o completamente, preferiblemente mediante gofrado en fno.
Tambien esta abarcado por la presente invencion el uso de las composiciones de recubrimiento descritas aqm para recubrir o impregnar un sustrato. El sustrato puede ser como se definio mas arriba. El recubrimiento o impregnacion puede conseguirse mediante los metodos descritos mas arriba.
Ejemplos
Ejemplo 1 Preparacion de composiciones de recubrimiento
Las composiciones de recubrimiento de acuerdo con la presente invencion se prepararon dispersando materiales de relleno de polvo fino, a saber, carbonato de calcio, en una dispersion acuosa de acetato de polivinilo por medio de un dispersor automatico de rotor-estator (ystral Conti-TDS) y los tamanos de partfcula de los diferentes eductos, asf como las composiciones de recubrimiento asf producidas se midieron por difraccion laser en un Beckman Coulter LS 13 320 o en un Mastersizer S de Malvern Instruments. Los resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1: Tamano de partfcula y distribucion de tamano de partfcula de diferentes composiciones y eductos
- Producto
- d10 (pm) d50 (pm) d90 (pm) Partfculas < 2 pm (%)
- Composicion de recubrimiento 1 (de acuerdo con la invencion:) Figura 1A Micral 1 14 % Micral Opac extra 14 % Dispersion de Acrilato 7 % KaMin 70C 14 % Wormalit PM 5208 35 % Agua 16 %
- 0,304 1,235 3,610 70
- Composicion de recubrimiento 2 (de acuerdo con la invencion:) Figura 1A Micral 1 11 % Micral Opac extra 11 % Micral 95 T 6 % Dispersion de Acrilato 7 % KaMin 70C 14 % Wormalit PM 5208 35 % Agua 16 %
- 0,270 1,122 3,490 75
- Dispersion de acetato de polivinilo (Wormalit PM 5208 Henkel AG & Co.KGaA, Porta Westfalica, DE)
- 0,494 1,367 2,809 74
- Dispersion de acrilato
- 0,562 1,647 3,432 70
- KaMin 70 C (Arcilla de Caolm Calcinada)
- - 1,3 - -
- Micral 1 (Agente de relleno de carbonato de calcio; S.A. Reverte, ES)
- - 1,0 - 70
- Micral Opac extra (Agente de relleno de carbonato de calcio; S.A. Reverte, ES)
- - 0,9 - -
- Microcarb 95 T (Agente de relleno de carbonato de calcio; H. Heller GmbH, Wuppertal, DE)
- 0,65 94
Ejemplo 2: Analisis SEM de papel recubierto con la composicion de recubrimiento
La superficie del papel recubierto con la composicion de recubrimiento de la invencion (vease el Ejemplo 1, 5 composicion 1) se analizo por microscopfa electronica de barrido (SEM). Las imagenes de la superficie del recubrimiento de acuerdo con la invencion se muestran en la Figura 1A. Como referencia, se proveen imagenes SEM de papel recubierto con composiciones de recubrimiento conocidas (Tabla 2) en las Figuras 1B y 1C. Es claramente evidente que las composiciones de recubrimiento de la presente invencion proveen una superficie mucho mas lisa, lo cual es deseable para propositos de impresion a alta velocidad.
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Tabla 2: Tamano de partfcula y distribucion de tamano de partfcula de diferentes composiciones y eductos como referencia estandar
- Producto
- d10 (pm) d50 (pm) d90 (pm) Partfculas < 2 pm (%)
- Omycarb 2 - GU (Agente de relleno de carbonato de calcio; Omya GmbH Colonia)
- 2,5 40
- Dispersion de acetato de polivinilo (Wormalit PM 5208 Henkel AG & Co.KGaA, Porta Westfalica, DE)
- 0,494 1,367 2,809 74
- Referencia 1 (Figura 1 B) Dispersion de acetato de polivinilo 72 % Omycarb 2 - GU 28 %
- 0,562 1,178 7,206 45
- Referencia 2 (Figura 1 C) Dispersion de acetato de polivinilo 80 % Omycarb 2 - GU 20 %
- 0,347 1,647 5,413 45
Claims (14)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Composicion de recubrimiento acuosa para papel o telas no tejidas, comprendiendo la composicion:(a) 20 a 80% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de una dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos; y(b) 20 a 70% en peso, preferiblemente 35 a 55% en peso, de un agente de relleno inorganico,en donde el tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico en la dispersion es < 2 pm y la relacion del tamano de partfcula d50 de las partfculas de polfmero sintetico y el tamano de partfcula d50 de las partfculas del agente de relleno inorganico esta en el rango de 2:1 a 1:1, en donde el tamano de partfcula se determina por espectroscopia de difraccion laser usando un analizador de tamano de partfcula de difraccion laser.
- 2. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos comprende(i) 20 a 60% en peso, preferiblemente 30 a 40% en peso con respecto a la composicion de recubrimiento completa de una dispersion acuosa de un homo- o copolfmero de ester de polivinilo, preferiblemente un homo- o copolfmero de acetato de polivinilo; y(ii) 0 a 20% en peso, preferiblemente 5 a 15% en peso con respecto a la composicion de recubrimiento completa de una dispersion acuosa de un polfmero (met)acnlico, preferiblemente polfmero de estireno(met)acrilato.
- 3. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con la reivindicacion 2, en donde la dispersion acuosa de uno o mas polfmeros sinteticos comprende ademas alcohol polivimlico, preferiblemente en una cantidad de hasta 20% en peso con respecto a la composicion de recubrimiento completa.
- 4. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el agente de relleno inorganico se selecciona del grupo que consiste de carbonato de calcio, dioxido de titanio, oxido de zinc, oxido de hierro, oxido de magnesio, silica, alumina, sulfato de bario, sulfato de calcio, caolm y mezclas de los mismos, preferiblemente carbonato de calcio.
- 5. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el tamano de partfcula d90 de las partfculas de polfmero sintetico es < 3,5 pm, en donde el tamano de partfcula se determina por espectroscopia de difraccion laser utilizando un analizador de tamano de partfcula de difraccion laser.
- 6. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde la relacion del tamano de partfcula d90 de las partfculas de polfmero sintetico y el tamano de partfcula d90 de las partfculas del agente de relleno inorganico esta en el rango de 2: 1 a 1: 1, en donde el tamano de partfcula se determina por espectroscopia de difraccion laser usando un analizador de tamano de partfcula de difraccion laser.
- 7. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la composicion de recubrimiento esta sustancialmente libre de compuestos organicos volatiles y/o melamina y PVC.
- 8. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la composicion de recubrimiento acuosa a 25°C tiene una viscosidad en el rango de 500 a 10.000 mPas, segun lo determinado por Brookfield, EN, ISO 2555.
- 9. La composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la composicion de recubrimiento acuosa comprende ademas uno o mas aditivos seleccionados del grupo que consiste de estabilizadores, antioxidantes, fotoestabilizantes, agentes humectantes, reguladores de pH, plastificantes, pigmentos, colorantes, catalizadores, tensioactivos, emulsionantes, conservantes, fragancias y biocidas.
- 10. Metodo para recubrir un sustrato, en donde el sustrato esta recubierto parcial o totalmente con una composicion de recubrimiento, que comprende(ii) aplicar una composicion de recubrimiento acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 a dicho sustrato para obtener un sustrato recubierto, y (ii) secar dicho sustrato recubierto.
- 11. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 10, en donde el sustrato esta compuesto de polfmeros hidrofilos seleccionados del grupo que consiste de poliesteres y/o fibras naturales, preferiblemente celulosa o lignina.
- 12. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en donde el sustrato es papel o una tela no tejida, preferiblemente en forma de una banda.5 13. Sustrato recubierto que se puede obtener de acuerdo con el metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 10a 12.
- 14. El sustrato recubierto de acuerdo con la reivindicacion 13, en donde el sustrato recubierto se utiliza para impresion digital de alta velocidad y/o se somete a gofrado.10
- 15. Uso del sustrato recubierto de acuerdo con la reivindicacion 13 o 14 como papel tapiz.
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