ES2832798T3 - Formulaciones de chorro de tinta con base acuosa - Google Patents

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Abstract

Composición para impresión por chorro de tinta que comprende: (a) un vehículo líquido acuoso; (b) al menos un pigmento; (c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.

Description

DESCRIPCIÓN
Formulaciones de chorro de tinta con base acuosa
Campo de la invención
La presente divulgación se refiere a una composición para impresión por chorro de tinta que comprende un vehículo líquido acuoso, un pigmento y una emulsión de polímero de nitrilo; a un sistema de impresión por chorro de tinta que comprende una composición de chorro de tinta, un medio de registro y una impresora de chorro de tinta; a un método de formación de una imagen impresa con un sistema de impresión por chorro de tinta y al uso de una composición para impresión por chorro de tinta en un sistema de impresión por chorro de tinta.
Estado de la técnica
La impresión por chorro de tinta es un método de impresión digital en el que gotas de tinta se proyectan directamente sobre un medio de registro desde boquillas muy finas y se permite que se adhieran al medio de registro para formar imágenes o caracteres. La impresión por chorro de tinta se ha extendido rápidamente debido a diversas ventajas, tales como facilidad de coloración completa, bajo coste, capacidad de usar diferentes tipos de medio de registro, etc.
Las tintas usadas para la impresión por chorro de tinta incluyen tinta con base acuosa, tinta con base de aceite, tinta con base de disolvente (no acuoso) y tinta sólida. En los últimos años, y con el fin de reducir el impacto medioambiental de las tintas, ha habido una tendencia hacia el uso de tintas con base acuosa. Las tintas con base acuosa comprenden agua o una disolución acuosa como componente principal, y un colorante tal como un tinte o pigmento. Sin embargo se prefiere, con el fin de conferir una buena resistencia a la intemperie y una buena resistencia al agua de los materiales impresos, usar una tinta con base acuosa que contenga un pigmento como el componente colorante. También existe una demanda creciente de materiales impresos comerciales impresos en papel estucado de baja absorción de líquido tal como papel estucado de impresión offset, o incluso un medio de registro sin absorción de líquido, tal como, por ejemplo película de resina de poli(cloruro de vinilo), una película de resina de polipropileno o una película de resina de poliéster.
Con el fin de imprimir imágenes o caracteres en los medios de baja absorción de líquido o sin absorción de líquido mediante métodos de impresión por chorro de tinta, deben resolverse determinados problemas. Uno de ellos es el tiempo de secado prolongado debido a la escasa absorción, otro es el deterioro de la imagen debido a la solidez al frotamiento poco tiempo después de la impresión: se sabe que, a diferencia de un papel normal en el que es probable que penetre un pigmento, los medios de baja absorción de líquido o sin absorción de líquido tienden a sufrir deposición de partículas de pigmento que permanecen sobre los mismos. Estas partículas de pigmento son directamente susceptibles a una fuerza o un agente externo, de modo que las imágenes o los caracteres impresos en esos medios de registro tienden a deteriorarse incluso después de secarse. Finalmente, otro problema es el deterioro de imágenes o caracteres debido a la exposición de los medios de registro impresos al agua o a disolventes orgánicos.
Uno de los enfoques más comunes para superar estos problemas es el uso de polímeros insolubles en agua para la adhesión y durabilidad de la impresión. Las tintas con base acuosa pueden incorporar polímeros insolubles en agua que aceleran la fijación del pigmento sobre la superficie del medio de registro y por tanto proporcionan una imagen o un carácter más sólido. Además, ya se sabe en la técnica anterior que el uso de algunas emulsiones de polímero o látex de polímero tienen el efecto de formar una película sobre el medio de registro para mejorar la resistencia al frotamiento de la imagen o el carácter impreso.
Además de proporcionar una imagen más sólida, la composición de tinta de chorro de tinta debe cumplir varios requisitos, incluyendo:
- La tinta debe poder almacenarse durante un periodo de tiempo prolongado sin que se produzca la obstrucción de los orificios del cabezal de impresión durante el uso;
- La tinta debe mostrar un rápido secado sin coagulación, y debe formar una película continua durante el secado;
- La tinta debe poder expulsarse sobre diferentes medios de registro con imágenes o caracteres impresos de buena calidad.
Para obtener una imagen más sólida, así como para proporcionar los requisitos descritos, ya se han descrito varias soluciones en la técnica anterior.
Por ejemplo, el documento US2011171386 propone una composición para impresión por chorro de tinta que comprende un vehículo líquido acuoso, al menos un pigmento y un látex de polímero, en la que el látex de polímero comprende una mezcla polimerizada de estireno, acrilato de butilo, al menos uno de metacrilonitrilo o acrilonitrilo, ácido metacrílico y dimetacrilato de etilenglicol. La temperatura de transición vítrea del polímero de látex es de 40-80°C. La composición para impresión por chorro de tinta proporciona una película de impresión duradera para una mayor solidez al agua y resistencia al frotamiento.
El documento US6426375 describe método de registro por chorro de tinta para medios sin absorción de líquido. El método comprende depositar una disolución de reacción (que comprende un reactante que produce un coágulo) y una composición de tinta (que comprende un pigmento y una emulsión de polímero) en un medio sin absorción de líquido para realizar la impresión. La composición para impresión por chorro de tinta muestra buena fijación de la tinta sobre medios de registro sin absorción.
El documento US6239193 describe una tinta de chorro de tinta preparada mezclando vehículo de tinta, colorante y polímeros de látex. El polímero de látex se genera mediante la polimerización de una mezcla de monómeros olefínicos en presencia de un tensioactivo polietoxilado no iónico. La tinta resultante no muestra deposición de tinta ni depósitos de calentador cuando se usa con látex estabilizado con tensioactivo no iónico que complementa el colorante.
El documento EP 1074 589 A1 describe una tinta pigmentada con base acuosa para su uso en una impresión por chorro de tinta que comprende un pigmento y un látex. La tinta 1 en el ejemplo 1 comprende agua, una dispersión 2 de pigmento amarillo, un polímero de nitrilo que comprende un copolímero de acrilonitrilo-butadieno (Nipol SX1503) y un tensioactivo (Olfin 1010).
El documento EP 2287245 A1 describe una composición que comprende un pigmento, un material compuesto de celulosa y agua. El ejemplo 11 describe la producción de una tinta que comprende una dispersión en agua de partículas de resina de color rosa, una dispersión en agua de un copolímero de acrilonitrilo-butadieno, urea, un estabilizador de dispersión y agua. Se dice que las tintas descritas en el documento EP 2 287 245 A1 son útiles como tintas para impresión por chorro de tinta.
El documento WO 2004/101691 A2 describe una composición de recubrimiento que comprende magadiíta laminada, un agente de suspensión y un polímero de látex o aglutinante seleccionado del grupo que incluye látex de estirenobutadieno, látex de estireno-acrilato y látex de estireno-butadieno-acrilonitrilo, entre otros.
El documento WO 2005/115763 A1 describe un papel estucado adecuado para impresión multifuncional, incluyendo impresión por chorro de tinta y electrofotográfica. El papel estucado comprende un sustrato de papel recubierto en al menos un lado con una composición de recubrimiento pigmentada que comprende un primer pigmento, un segundo pigmento y un aglutinante polimérico. Los ejemplos de aglutinantes poliméricos incluyen estireno/butadieno/acrilonitrilo y estireno/butadieno/acrilato/acrilonitrilo.
El documento WO 2011/019866 A1 describe un recubrimiento para producir un medio de registro de chorro de tinta que incluye al menos dos pigmentos y un aglutinante. El aglutinante puede ser un látex de estireno/butadieno tal como látex de copolímero de estireno-butadieno carboxilado, que contiene acrilonitrilo.
A partir del estado de la técnica expuesto anteriormente, puede observarse que la preparación de formulaciones para impresión por chorro de tinta es un problema complejo y está lejos de considerarse completamente resuelto. También puede observarse que ya se han descrito varios enfoques con emulsiones de polímero. Sin embargo, todavía existe la necesidad de formulaciones para impresión por chorro de tinta que puedan cumplir todos los requisitos técnicos relacionados con su aplicación: buena resistencia a la abrasión y buena resistencia al disolvente del medio de registro impreso, así como buena estabilidad de la tinta en almacenamiento para evitar la obstrucción de los orificios del cabezal de impresión durante el uso, ausencia de coagulación de la tinta y formación continua de película durante el secado, y la posibilidad de expulsar la tinta sobre diferentes medios de registro obteniendo imágenes o caracteres impresos de buena calidad.
Sumario de la invención
La presente divulgación se refiere a una composición para impresión por chorro de tinta que comprende: (a) un vehículo líquido acuoso, (b) al menos un pigmento y (c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo.
Un objeto de la presente invención es una composición para impresión por chorro de tinta que comprende: (a) un vehículo líquido acuoso, (b) al menos un pigmento y (c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo, comprendiendo dicha emulsión de polímero al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
Otro objeto de la presente invención es un sistema de impresión por chorro de tinta que comprende una composición para impresión por chorro de tinta según la presente invención, un medio de registro y una impresora de chorro de tinta.
También se divulga un método de formación de una imagen impresa con un sistema de impresión por chorro de tinta según la presente invención.
La presente divulgación también se refiere al uso de una composición para impresión por chorro de tinta en un sistema de impresión por chorro de tinta.
Descripción detallada de la invención
El principal objeto de la presente divulgación es una composición para impresión por chorro de tinta que comprende: (a) un vehículo líquido acuoso
(b) al menos un pigmento
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo
(a) Vehículo líquido acuoso
La presente invención comprende un vehículo líquido acuoso que se refiere al fluido en el que el pigmento según la presente invención puede dispersarse o disolverse para formar una tinta de chorro de tinta.
El vehículo líquido puede elegirse según su idoneidad con un sistema de impresión por chorro de tinta particular o para su uso en un medio de impresión particular.
Pueden incluirse codisolventes adicionales en el vehículo líquido acuoso. En el estado de la técnica se sabe que es adecuado que estos codisolventes se formulen dentro de tintas de chorro de tinta acuosas. Los codisolventes orgánicos solubles en agua adecuados son, pero no se limitan a, alcoholes alifáticos, alcoholes aromáticos, dioles, trioles, éteres de glicol, poliéteres de glicol, lactamas, formamidas, acetamidas, alcoholes de cadena larga, etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, glicerina, dipropilenglicol, butil éter de glicol, polietilenglicoles, polipropilenglicoles, amidas, éteres, ésteres de ácido carboxílico, organosulfuros, organosulfóxidos, sulfonas, derivados de alcohol, carbitol, butilcarbitol, cellosolve, derivados de éter, aminoalcoholes, pirrolidonas y cetonas. El codisolvente incluido en el vehículo líquido puede tener una presión de vapor de manera que se evapore con calentamiento al menos tan rápido como el agua en el vehículo.
En una realización de la presente divulgación, la composición para impresión por chorro de tinta de la presente invención comprende además un codisolvente orgánico.
(b) Pigmento
La presente invención comprende un pigmento. El pigmento puede ser o bien un pigmento inorgánico o bien un pigmento orgánico. El pigmento también puede usarse en combinación con un pigmento extendedor, si es necesario. Los ejemplos del pigmento inorgánico incluyen negros de carbono y óxidos metálicos. En particular, los negros de carbono se usan preferiblemente para tintas con base acuosa negras. Los negros de carbono pueden incluir negros de horno, negros de lámpara térmica, negros de acetileno y negros de canal.
Los ejemplos de pigmentos orgánicos incluyen pigmentos azoicos, pigmentos diazoicos, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de quinacridona, pigmentos de isoindolina, pigmentos de dioxazina, pigmentos de perileno, pigmentos de perinona, pigmentos de tioíndigo, pigmentos de antraquinona y pigmentos de quinoftalona.
El tono del pigmento orgánico usado en la presente invención no está limitado particularmente, y puede usarse cualquier pigmento de color cromático que tenga un color amarillo, un color magenta, un color cian, un color azul, un color rojo, un color naranja, un color verde, etc.
Los ejemplos específicos de los pigmentos orgánicos preferidos incluyen uno o más pigmentos seleccionados del grupo que consiste en productos disponibles comercialmente comercializados con los nombres comerciales C.I. Pigment Yellow, C.I. Pigment Red, C.I. Pigment Orange, C.I. Pigment Violet, C.I. Pigment Blue y C.I. Pigment Green, etc.
En una realización de la presente divulgación, el pigmento contenido en la tinta con base acuosa está en forma de un pigmento autodispersable, un pigmento dispersante-disperso o como partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento.
En una realización preferida de la presente divulgación, se prefiere que el pigmento contenido en la tinta con base acuosa esté en forma de partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento (también denominadas simplemente “partículas de polímero que contiene pigmento”).
Las partículas de polímero que contiene pigmento pueden prepararse, por ejemplo, tal como se describe en el documento WO2014098001. El polímero que contiene pigmento puede obtenerse sometiendo una mezcla de un polímero insoluble en agua, un disolvente orgánico, un pigmento y agua a un tratamiento de dispersión para obtener una dispersión de partículas de polímero que contiene pigmento; y retirar el disolvente orgánico de la dispersión para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contiene pigmento (también denominada “dispersión en agua de pigmento”).
La emulsión de polímero de nitrilo
La presente invención comprende una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
La preparación de una emulsión de polímero de nitrilo ya se ha descrito en la técnica anterior. El documento EP2251744 describe la preparación del látex de polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilado (XNBR) mediante la terpolimerización de ácido acrílico como tercer componente de un caucho de acrilonitrilo-butadieno para introducir un grupo carboxilo en la cadena lateral del polímero o en el extremo terminal del mismo.
El documento US5132370 describe la preparación de un látex de polímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno carboxilado (XNBSR) mediante la carboxilación de una resina estirénica mezclando en estado fundido una mezcla que comprende un polímero de injerto preformado que comprende estireno, acrilonitrilo y butadieno, maleimida o N-fenilmaleimida y opcionalmente un iniciador de radicales libres.
Los ejemplos adecuados de emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilado y emulsión de polímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno carboxilado según la presente divulgación son materiales disponibles comercialmente de Emerald Performance Materials, tales como Nychem TM 1571X12 (látex de butadieno-acrilonitrilo carboxilado), Nychem TM1578X1 (látex de butadieno-acrilonitrilo-estireno carboxilado), así como emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilado y emulsión de polímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno carboxilado de la serie Nipol Latex (disponible de Zeon Corporation) y de la serie Krynac (disponible de Lanxess).
En una realización de la presente divulgación, la temperatura de transición vítrea del polímero de emulsión puede estar en el intervalo de desde -50°C hasta 40°C, preferiblemente desde -30°C hasta 30°C.
Tensioactivo:
En una realización preferida de la presente divulgación, la composición de tinta de chorro de tinta comprende además (d) un tensioactivo.
Los ejemplos del tensioactivo incluyen tensioactivos aniónicos tales como alquilsulfatos, alquil éter sulfatos, ácidos alquil éter carboxílicos y/o sales de los mismos, sulfosuccinatos y mezclas de los mismos; y tensioactivos no iónicos tales como sales de ácidos grasos, sales de ésteres de alcoholes superiores, aductos de óxido de etileno de alcoholes superiores, aductos de óxido de etileno de alquilfenol, aductos de óxido de etileno de ésteres de ácidos grasos de alcoholes polihidroxilados, acetilenglicol y aductos de óxido de etileno de acetilenglicol.
Los ejemplos de tensioactivos aniónicos del tipo alquilsulfato disponibles son los correspondientes a las referencias comerciales EMAL® ION, EMAL® 10G o EMAL® 30E (INCI, laurilsulfato de sodio) y EMAL® 40TE (INCI, laurilsulfato de TEA), todos comercializados por KAO Chemicals Europe.
Los ejemplos de tensioactivos aniónicos del tipo de alquil éter sulfato son los correspondientes a las referencias comerciales EMAL® 270D, EMAL® 270E, EMa L® 227D o EMAL® 227E (nombre de INCI, lauril éter sulfato de sodio), todos comercializados por KAO Chemicals Europe.
Los ejemplos de tensioactivos aniónicos del tipo de ácido alquil éter carboxílico son ácido alquil C6-C22 éter carboxílico y/o sales del mismo. Están disponibles con la referencia comercial AKYPO® RLM45CA (INCI, ácido lauril éter-6 carboxílico), AKYPO® RLM45N (INCI, lauril éter-6 carboxilato de sodio), AKYPO® SOFT 45NV (INCI, lauril éter-6 carboxilato de sodio), AKYPO® Rl M 70 (INCI, ácido lauril éter-8 carboxílico), AKYPO® RLM 100 (INCI, ácido lauril éter-11 carboxílico) AKYPO® SOFT 100 BVC (INCI, lauril éter-11 carboxilato de sodio), todos comercializados por KAO Chemicals Europe.
Los ejemplos de tensioactivos aniónicos de sulfosuccinato son SUCCIDET® NES o SUCCIDET® S30 (INCI, lauril éter sulfosuccinato de disodio) disponibles comercialmente, comercializados por KAO Chemicals Europe.
Los ejemplos de tensioactivos son también tensioactivos no iónicos tales como ácidos grasos y sus ésteres, sales de ésteres de alcoholes superiores, aductos de óxido de etileno de alcoholes superiores, por ejemplo de la serie EMULGEN comercializada por Kao Chemicals Europe, aductos de óxido de etileno de alquilfenol, aductos de óxido de etileno de ésteres de ácidos grasos de alcoholes polihidroxilados, acetilenglicol y aductos de óxido de etileno de acetilenglicol, por ejemplo SURFYNOL 104, 440, 465 o TG fabricados por Air Products and Chemicals Inc. y OLFINE E1010 fabricado por Nissin Chemical Industry Co., Ltd. Otros posibles tensioactivos no iónicos son ésteres de xilitol, ésteres de sorbitano alcoxilados y no alcoxilados, por ejemplo la serie KAOPAN comercializada por KAO Chemicals Europe; ésteres de azúcares, tales como glucosa, fructosa, galactosa, mañosa, xilosa, arabinosa, ribosa, 2-desoxirribosa y sacarosa; alcoholes grasos C8-18; ésteres de glicerol opcionalmente alcoxilados, por ejemplo la serie LEVENOL comercializada por KAO Chemicals Europe; ésteres de poliglicerol etoxilados, por ejemplo HOSTACERIN DGL y HOSTACERIN DGSB comercializados por Clariant; alquilpoliglucósidos, por ejemplo AG-10Lk , comercializado por Kao Japan; y ésteres de pentaeritritol alcoxilados o no alcoxilados, por ejemplo RADIA 7171 y RADIA 7176, comercializados por Oleofina. Tensioactivos no iónicos con grupos amida, entre los que pueden mencionarse derivados de amina, tales como glucamina, por ejemplo MEDIALAN GAC y MEDIALAN GAL comercializados por Clariant, y también derivados de metiletanolamina, dietanolamina, isopropanolamina y monoetanolamina, con ácidos grasos lineales o ramificados.
Composición para impresión por chorro de tinta
La composición según la presente invención es una composición para impresión por chorro de tinta que comprende: (a) un vehículo líquido acuoso;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
En una realización de la presente divulgación, la composición según la presente divulgación comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso, que comprende un codisolvente;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
En una realización de la presente divulgación, la composición según la invención comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado;
(d) al menos un tensioactivo.
En una realización de la presente invención, la composición según la invención comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso, que comprende un codisolvente;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado;
(d) al menos un tensioactivo.
En una realización de la presente invención, la composición según la presente invención comprende los componentes individuales en las siguientes cantidades, expresadas como porcentaje en peso, con respecto al peso total de la composición:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
En una realización de la presente divulgación, la composición comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso, que comprende además desde el 10 hasta el 60% en peso, preferiblemente del 20 al 40% en peso con respecto a la composición total de un codisolvente;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilado, y/o
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
En otra realización de la presente divulgación, la composición comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso, que comprende además desde el 10 hasta el 60% en peso, preferiblemente del 20 al 40% en peso con respecto a la composición total de codisolvente;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende preferiblemente al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadienoestireno carboxilado.
En una realización de la presente divulgación, la composición comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilado, y/o
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado;
(d) del 0,1 al 10% en peso, preferiblemente del 0,5 al 6% en peso de al menos un tensioactivo.
En otra realización de la presente divulgación, la composición comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende preferiblemente al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadienoestireno carboxilado;
(d) del 0,1 al 10% en peso, preferiblemente del 0,5 al 6% en peso de al menos un tensioactivo.
En otra realización de la presente invención, la composición comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso, que comprende desde el 10 hasta el 60% en peso, preferiblemente del 20 al 40% en peso con respecto a la composición total de un codisolvente;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende
- al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado;
(d) del 0,1 al 10% en peso, preferiblemente del 0,5 al 6% en peso de al menos un tensioactivo.
La composición para impresión por chorro de tinta puede incluir además otros aditivos tales como biocidas, agentes humectadores, humectantes, agentes tamponantes, modificadores de la viscosidad, agentes secuestrantes, espesantes, agentes potenciadores de la conductividad, agentes anti-deposición de tinta, agentes de secado, agentes de solidez al agua, aglutinantes, estabilizadores frente a la luz, agentes anti-moho, agentes anti-ondulación, desespumantes y agentes estabilizantes.
Sistema de impresión por chorro de tinta
Otra realización de la presente invención es un sistema de impresión por chorro de tinta. El sistema de impresión por chorro de tinta comprende:
(i) una composición para impresión por chorro de tinta según la presente invención;
(ii) un medio de registro
(iii) una impresora de chorro de tinta
(ii) Medio de registro:
El medio de registro para la composición de tinta de chorro de tinta de la presente divulgación incluye medios de registro bien conocidos por el experto en la técnica. Los medios de registro bien conocidos incluyen papel normal y medios recubiertos y no recubiertos, así como sustratos no porosos tales como vidrio, metales y plásticos.
En una realización preferida de la presente invención, el medio de registro es un medio de baja absorción de líquido o sin absorción de líquido.
En una realización de la presente divulgación, el medio de registro es un medio sin absorción de líquido.
Medio de baja absorción de líquido se refiere a un medio de registro en el que la absorción de agua tal como se mide durante un tiempo de contacto de 100 ms con agua no es mayor de 6 g/m2
Medio sin absorción de líquido se refiere a un medio de registro en el que la absorción de agua tal como se mide durante un tiempo de contacto de 100 ms con agua no es mayor de 3 g/m2.
El medio de registro para la composición para impresión por chorro de tinta de la presente divulgación puede ser un papel estucado o una película. Los ejemplos del papel estucado incluyen “OK Topcoat+” (disponible de Oji Paper Co., Ltd.; gramaje: 104,7 g/m2; brillo a 60°: 49,0; absorción de agua tal como se mide en un tiempo de contacto con agua pura de 100 ms (a continuación en el presente documento definido de la misma manera): 4,9 g/m2), un papel estucado con brillo de espuma multicolor (disponible de Oji Paper Co., Ltd.; gramaje: 104,7 g/m2; brillo a 60°: 36,8; absorción de agua: 5,2 g/m2), “UPM Finesse Gloss” (disponible de UPM; gramaje: 115 g/m2; brillo a 60°: 27,0; absorción de agua: 3,1 g/m2), “UPM Finesse Matt” (disponible de UPM; gramaje: 115 g/m2; brillo a 60°: 5,6; absorción de agua: 4,4 g/m2), “TerraPress Silk” (disponible de Stora Enso; gramaje: 80 g/m2; brillo a 60°: 6,0; absorción de agua: 4,1 g/m2)y “LumiArt” (disponible de Stora Enso; gramaje: 90 g/m2; brillo a 60°: 26,3).
Los ejemplos del medio sin absorción de líquido incluyen una película de poliéster, una película de cloruro de vinilo, una película de polipropileno, una película de polietileno y una película de nailon. Estas películas pueden someterse a tratamientos de superficie tales como tratamiento de corona, etc., si es necesario.
Los ejemplos de películas disponibles en general incluyen “LUMIRROR T60” (disponible de Toray Industries Inc.; poli(tereftalato de etileno); grosor: 125 |im; brillo a 60°: 189,1; absorción de agua: 2,3 g/m2), “LUMIRROR 75T60” (disponible de Toray Industries Inc.; poli(tereftalato de etileno)), “BONPET 8A” (disponible de Bonset America, poli(tereftalato de etileno)), “PVC80B P” (disponible de Lintec Corp.; poli(cloruro de vinilo), brillo a 60°: 58,8; absorción de agua: 1,4 g/m2), “RENOLITSHRINK TD57S” (disponible de Renolit AG, poli(cloruro de vinilo)), “KINATH KEE 70CA” (disponible de Lintec Corp.; polietileno), “YUPO SG90 PAT1” (disponible de Lintec Corp.; polipropileno), “BONYL RX” (disponible de Kohjin Film & Chemical Co. Ltd.; nailon).
(iii) Impresora de chorro de tinta:
La composición para impresión por chorro de tinta de la presente divulgación se llena en un recipiente que está montado en un aparato de impresión por chorro de tinta equipado con medios de expulsión de tinta, y la composición para impresión por chorro de tinta de la invención se expulsa por tanto sobre el medio de registro para impresión por chorro de tinta para imprimir imágenes o caracteres sobre el mismo.
El aparato de impresión por chorro de tinta puede estar equipado además con un dispositivo de calentamiento con el fin de calentar el medio de registro en el momento de la impresión o en un momento próximo. Alternativamente, el dispositivo de calentamiento puede usarse para calentar la tinta durante o después de expulsarse sobre el medio. En una realización de la presente divulgación, el sistema de impresión por chorro de tinta comprende:
(i) una composición para impresión por chorro de tinta según la presente invención,
(ii) un medio de registro, preferiblemente un medio de registro de baja absorción de líquido o un medio de registro sin absorción y
(iii) una impresora de chorro de tinta que comprende un dispositivo de calentamiento;
en el que el sistema está configurado de manera que al aplicar calor desde el dispositivo de calentamiento a la tinta de chorro de tinta impresa sobre el medio de registro, las partículas de emulsión de polímero se fusionan, formando de ese modo una imagen o un carácter impreso con una película que encapsula al menos una parte del pigmento en el medio de registro.
Método de formación de imagen impresa:
En otra realización, la presente invención proporciona un método de formación de una imagen o un carácter impreso con un sistema de impresión por chorro de tinta que comprende las etapas de:
- llenar un recipiente comprendido dentro del aparato de impresión por chorro de tinta equipado con un medio de expulsión de tinta con una composición de tinta de chorro de tinta según la invención
- expulsar la composición de tinta de chorro de tinta sobre el medio de registro para imprimir imágenes o caracteres sobre el mismo.
En otra realización de la presente invención, el aparato de impresión por chorro de tinta puede comprender además un dispositivo de calentamiento. Sin querer restringirse a ninguna teoría, al aplicar calor desde el dispositivo de calentamiento a la tinta de chorro de tinta impresa sobre el medio de registro, al menos una parte de las partículas de emulsión de polímero se fusionan, formando de ese modo una imagen o un carácter impreso con una película que encapsula al menos una parte del pigmento en el medio de registro.
Uso de la composición de tinta de chorro de tinta:
En otra realización, la presente invención proporciona un uso de la composición de tinta de chorro de tinta según la presente invención en un sistema de impresión por chorro de tinta.
Ejemplos
La primera parte de la sección experimental (ejemplo 1) corresponde a la preparación de la composición de tinta de chorro de tinta según la presente divulgación.
La segunda parte de la sección experimental (ejemplo 2) se refiere al rendimiento de resistencia a la abrasión y resistencia al disolvente de las composiciones de tinta de chorro de tinta de la presente divulgación.
Ejemplo 1: Composiciones de tinta de chorro de tinta
1.a Preparación de la dispersión en agua de partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento:
(i) Síntesis del polímero insoluble en agua:
Se mezclaron cuarenta y seis (46) partes de estireno (disponible de Wako Pure Chemical Industries, Ltd ), 14 partes de ácido metacrílico (disponible de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 30 partes de un macromonómero de estireno “AS-6S” (disponible de Toagosei Co., Ltd.; peso molecular: 6000; contenido en sólidos: el 50%) y 50 partes de metacrilato de polipropilenglicol “BLEMMER PP-1000” (disponible de NOF Corp.) para preparar 140 partes de una disolución de mezcla de monómeros.
Se cargaron dieciocho (18) partes de metil etil cetona y 0,03 partes de 2-mercaptoetanol como agente de transferencia de cadena así como el 10% (14 partes) de la disolución de mezcla de monómeros preparada anteriormente en un recipiente de reacción y se mezclaron entre sí, y luego se reemplazó completamente la atmósfera interna del recipiente de reacción por gas nitrógeno.
Por separado, se cargó una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante (126 partes) de la disolución de mezcla de monómeros, 0,27 partes del agente de transferencia de cadena anterior, 42 partes de metil etil cetona y 3 partes de un iniciador de polimerización 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) “V-65” (disponible de Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en un embudo de goteo. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta en el recipiente de reacción hasta 75°C mientras se agitaba, y luego se añadió gota a gota la disolución mixta en el embudo de goteo durante 3 h. Después de 2 h desde la finalización de la adición gota a gota mientras se mantenía la disolución mixta resultante a una temperatura de 75°C, se añadió una disolución preparada disolviendo 3 partes del iniciador de polimerización anterior en 5 partes de metil etil cetona a la disolución mixta, y se envejeció adicionalmente la disolución de reacción resultante a 75°C durante 2 h y a 80°C durante 2 h para obtener una disolución de polímero insoluble en agua (peso molecular promedio en peso: 100.000). El contenido en sólidos de la disolución de polímero insoluble en agua fue del 60% en masa.
El peso molecular promedio en peso del polímero se midió mediante cromatografía de permeación en gel (aparato de GPC: “HLC-8120GPC” disponible de Tosoh Corp.; columna: “TSK-GEL a-M” x2 disponible de Tosoh Corp.; velocidad de flujo: 1 ml/min)) usando N,N-dimetilformamida en la que se disolvieron ácido fosfórico y bromuro de litio en cantidades de 60 mmol/l y 50 mmol/l, respectivamente, como eluyente, y usando un poliestireno como sustancia patrón de referencia.
El contenido en sólidos de la dispersión en agua de partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento se midió mediante el siguiente procedimiento: se pesaron 10 g de sulfato de sodio secados hasta peso constante en un desecador y se cargaron en un recipiente de pomada de 30 ml, y se añadió aproximadamente 1,0 g de una muestra al recipiente. Se mezcló el contenido del recipiente y luego se pesó con precisión. Se mantuvo la mezcla resultante en el recipiente a 105°C durante 2 h para retirar los componentes volátiles de la misma y se dejó reposar adicionalmente en un desecador durante 15 min para medir la masa de la misma. La masa de la muestra tras retirar los componentes volátiles de la misma se consideró la masa de sólidos en la misma. El contenido en sólidos de la muestra se calculó dividiendo la masa de los sólidos entre la masa de la muestra añadida.
(ii) Preparación de la dispersión en agua de partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento:
Se disolvieron sesenta y seis (66) partes del polímero insoluble en agua producido secando la disolución de polímero insoluble en agua obtenida tal como se describió anteriormente a presión reducida en 148 partes de metil etil cetona. Se añadieron a la disolución resultante 18,8 partes de una disolución acuosa de hidróxido de sodio 5 N y 2 partes de una disolución acuosa de amoniaco al 25% como agentes neutralizantes y 372 partes de agua sometida a intercambio iónico, y luego se añadieron 100 partes de un pigmento negro Monarch® 800 (disponible de Cabot Corporation) a la disolución mixta resultante para preparar una disolución de mezcla de pigmentos. El grado de neutralización de la disolución de mezcla de pigmentos fue del 100% en moles. Se mezcló la disolución de mezcla de pigmentos así obtenida a 20°C durante 1 h usando una paleta de dispersión a 7000 rpm. Se dispersó la dispersión resultante a una presión de 180 MPa using un microfluidizador “homogeneizador de alta presión M-140K” (disponible de Microfluidics Corp.) haciéndola pasar a través del dispositivo 15 veces.
Se colocó la dispersión obtenida de las partículas de polímero insoluble en agua a 60°C a presión reducida para retirar la metil etil cetona de la misma, seguido por la retirada adicional de una parte de agua de la misma. Se sometió la dispersión resultante a separación centrífuga y se filtró una parte de la fase líquida separada de la misma a través de un filtro “Minisart Syringe Filter” (disponible de Sartorius Inc.; diámetro de poro: 5 |im; material: acetilcelulosa) para retirar las partículas gruesas de la misma, obteniendo de ese modo una dispersión en agua de partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento. El contenido en sólidos de la dispersión en agua fue del 20% en masa medido mediante el mismo método descrito en el ejemplo (i) anterior. La síntesis del polímero insoluble en agua, y el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento, 100 nm, se midió usando un sistema de análisis de partículas láser (disponible de Otsuka Electronics Co., Ltd.; modelo n.°: “ELS-8000”; análisis acumulativo).
1.b Preparación de una composición de tinta de chorro de tinta de referencia (tinta 1):
Se mezclaron los siguientes componentes a temperatura ambiente en el siguiente orden descrito para preparar 200 g de tinta 1.
Se preparó una mezcla de líquidos en un vaso de precipitados con agitación añadiendo 50 g de agua sometida a intercambio iónico, 50 g de Emulgen® 120 (tensioactivo suministrado por Kao Corporation) y 50 g de Surfynol 104PG50 (tensioactivo suministrado por Air Products Chemicals Europe B.V.).
En un segundo vaso de precipitados que contenía 60,0 g de 1,2-propanodiol (disponible de Acros Organics) se añadieron con agitación 10,4 g de la mezcla de líquidos preparada descrita anteriormente, 37,7 g de agua sometida a intercambio iónico y 1,0 g de una disolución 1 N de NaOH. Se mantuvo esta mezcla líquida con agitación durante 5 minutos.
Finalmente, sobre un nuevo vaso de precipitados que contenía 63,6 g de la dispersión en agua de las partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento (contenido en sólidos: el 20% en masa preparada según el ejemplo 2.1) , se vertió la mezcla descrita anteriormente y al final se añadieron 27,3 g de NychemTM 1571X12 (emulsión de butadieno-acrilonitrilo carboxilado fabricado por Emerald Performance Materials con un contenido en sólidos del 43-45% en peso y una Tg = -15°C). Se mantuvo la mezcla líquida con agitación durante 5 minutos y se filtró a través de un filtro de malla de 5 |i (membrana de acetato de celulosa disponible de Sartorius AG).
1. c Preparación de la composición de tinta de chorro de tinta (tinta 2):
Se mezclaron los siguientes componentes a temperatura ambiente en el orden descrito para preparar 200 g de la tinta 2.
Se preparó una mezcla de líquidos en un vaso de precipitados con agitación añadiendo 50 g de agua sometida a intercambio iónico, 50 g de Emulgen® 120 (lauril éter de polioxietileno, suministrado por Kao Corporation) y 50 g de Surfynol 104PG50 (tensioactivos a base de acetilenglicol suministrados por Air Products Chemicals Europe B.V.). En un segundo vaso de precipitados que contenía 60,0 g de 1,2-propanodiol (disponible de Acros Organics) se añadieron con agitación 10,4 g de la mezcla de líquidos preparada descrita anteriormente, 39,4 g de agua sometida a intercambio iónico y 1,0 g de una disolución 1 N de NaOH. Se mantuvo esta mezcla líquida con agitación durante 5 minutos.
Finalmente, sobre un nuevo vaso de precipitados que contenía 63,6 g de la dispersión en agua de las partículas de polímero insoluble en agua que contiene pigmento (contenido en sólidos: el 20% en masa preparada según el ejemplo 2.1) , se vertió la mezcla descrita anteriormente y al final se añadieron 25,5 g de NychemTM 1578X1 (emulsión de ABS (acrilonitrilo-estireno-butadieno) carboxilado fabricado por Emerald Performance Materials con un contenido en sólidos del 47% en peso y una Tg=+18°C). Se mantuvo esta mezcla líquida con agitación durante 5 minutos y se filtró a través de un filtro de malla de 5 |im (membrana de acetato de celulosa disponible de Sartorius AG).
La tabla 1 resume todas las composiciones de tinta de chorro de tinta preparadas:
TABLA 1
Composiciones de tinta (cantidades expresadas en gramos)
Figure imgf000011_0001
Ejemplo 2: Rendimiento de la resistencia a la abrasión y resistencia al disolvente de las composiciones de tinta de chorro de tinta:
2.1 Aplicación de tinta mediante barra en espiral:
Se usaron tres sustratos de registro sin absorción diferentes:
- Hojas de PET A4 tipo Bonpet 8A disponibles de Bonset America Corporation (absorción de agua de 0,77 g/m2 con un tiempo de contacto del medio de registro con agua de 104,7 ms)
- Hojas de PET A4 tipo Lumirror-75T60 disponibles de Toray Corporation (absorción de agua de 1,08 g/m2 con un tiempo de contacto del medio de registro con agua de 104,7 ms)
- Hojas de PVC A4 tipo Renolit Shrink TD57S disponibles de Renolit AG (absorción de agua de 1,01 g/m2 con un tiempo de contacto del medio de registro con agua de 104,7 ms)
El método para obtener los valores de absorción es tal como se describe en la solicitud de patente WO2014098001, en la que la longitud por muestreo (grados) es de 90 y el número de puntos de muestreo es de 21.
Sobre el sustrato de registro sin absorción, hoja A4, se vertieron 2 ml de la tinta preparada según los ejemplos descritos anteriormente. Usando una recubridora de barra en espiral (Elcometer 4361004), se preparó un recubrimiento de superficie de tinta continuo homogéneo de 10 |im de grosor en los medios de registro sin absorción.
Se secaron las muestras de sustratos de registro recubiertas en un horno a 60°C durante 60 minutos.
Se dejaron enfriar los sustratos de registro sin absorción recubiertos con tinta secos a temperatura ambiente durante 30 minutos antes de comenzar la evaluación de las propiedades de la tinta.
2.2 Método de resistencia a la abrasión:
La resistencia a la abrasión se determinó usando un equipo de prueba de frotamiento. Se insertó la muestra de sustrato de registro A4 sin absorción recubierto con tinta y se fijó en el centro del equipo de prueba de frotamiento.
Se usó un bloque de fricción y se fijó una tira de papel en el lado del bloque de fricción para que estuviera en contacto con el sustrato de registro sin absorción recubierto con tinta; entonces se insertó el bloque de fricción en el carro del equipo de prueba de frotamiento y se movió hacia delante y hacia atrás con una velocidad uniforme a lo largo del sustrato de registro sin absorción recubierto con tinta.
Se realizó este movimiento del bloque de fricción 10 veces para los sustratos de PET y 100 veces para el sustrato de PVC.
Entonces se midió la densidad óptica en la zona con frotamiento y en la zona sin frotamiento.
La densidad óptica se determinó usando un densitómetro Gretag Macbet modelo D19C.
El porcentaje de densidad óptica retenida se calculó según la fórmula:
DO de la zona con frotamiento
DO retenida (%) = ------------------------------------------------------------------x 100
DO de la zona sin frotamiento
2.3 Método de resistencia al disolvente:
La resistencia al disolvente se midió usando toallitas de algodón para los oídos con una disolución al 20% p/p de etanol/agua. Se frotó la muestra de sustrato de registro A4 sin absorción recubierto con tinta con una toallita de algodón para los oídos previamente empapada (disolución al 20% p/p de etanol/agua).
Se movió manualmente la toallita para los oídos empapada hacia delante y hacia atrás con una velocidad uniforme a lo largo de 2 cm de la tinta que recubría el sustrato de registro sin absorción hasta que se observó claramente que la superficie de la tinta se desprendía y que la capa recubierta de tinta estaba dañada.
Se realizó una clasificación contando el número de movimientos necesarios para dañar la superficie recubierta con tinta. Cuantos más movimientos se necesitan, mayor es la resistencia al disolvente de la capa de sustrato de registro sin absorción recubierta con tinta, por tanto el rendimiento de la tinta evaluada es mejor.
La tabla 2 muestra la clasificación de resistencia al disolvente.
TABLA 2
Clasificación de resistencia al disolvente
Figure imgf000012_0001
2.4 Resultados de la evaluación
Los resultados para la resistencia a la abrasión y resistencia al disolvente se muestran en la tabla 3.
TABLA 3
Resultados de la evaluación de la tinta
Figure imgf000013_0001
Según los resultados de evaluación de la tinta, puede observarse que usando el medio de registro sin absorción de PET (sustrato 1 y 2), los resultados de resistencia a la abrasión de las tintas 1 y 2 son excelentes.
Los resultados de la evaluación cuando se usa PVC como medio registro sin absorción (sustrato 3) muestran que los resultados de resistencia al disolvente de las tintas 1 y 2 también son muy buenos.
Además, puede observarse que los resultados de resistencia a la abrasión de las tintas 1 y 2 muestran buenos resultados independientemente de la naturaleza del medio de registro. Los resultados de la evaluación para la resistencia al disolvente muestran que la resistencia al disolvente de las tintas 1 y 2 también es muy buena, en particular para el medio de registro sin absorción de PVC.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Composición para impresión por chorro de tinta que comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado.
2. Composición para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 1, que comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso que comprende un codisolvente;
(b) al menos un pigmento;
(c) al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilado;
(d) al menos un tensioactivo.
3. Composición para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 1 ó 2, que comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadienoestireno carboxilado.
4. Composición para impresión por chorro de tinta según una o más de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:
(a) un vehículo líquido acuoso que comprende el 10-60% en peso, preferiblemente el 20-40% en peso de un codisolvente;
(b) del 1 al 15% en peso, preferiblemente desde el 3 hasta el 8% en peso de al menos un pigmento;
(c) del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 3 al 9% en peso de contenido en sólidos de al menos una emulsión de polímero de nitrilo que comprende al menos una emulsión de polímero de acrilonitrilo-butadienoestireno carboxilado;
(d) del 0,1 al 10% en peso, preferiblemente desde el 0,5 hasta el 6% en peso de al menos un tensioactivo.
5. Sistema de impresión por chorro de tinta que comprende:
(i) una composición para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 1 a 4;
(ii) un medio de registro;
(iii) una impresora de chorro de tinta.
6. Sistema de impresión por chorro de tinta según la reivindicación 5, en el que el medio de registro es un medio de registro de baja absorción de líquido o sin absorción de líquido.
7. Sistema de impresión por chorro de tinta según la reivindicación 5 ó 6, en el que la impresora de chorro de tinta comprende un dispositivo de calentamiento.
8. Método de formación de una imagen impresa con un sistema de impresión por chorro de tinta según una o más de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende:
- llenar un recipiente comprendido dentro de la impresora de chorro de tinta equipado con un medio de expulsión de tinta con una composición de tinta de chorro de tinta según la reivindicación 1;
- expulsar la composición de tinta de chorro de tinta sobre el medio de registro para imprimir imágenes o caracteres sobre el mismo.
9. Método de formación de una imagen impresa según la reivindicación 8, en el que la impresora de chorro de tinta comprende además un dispositivo de calentamiento.
10. Uso de una composición para impresión por chorro de tinta según una o más de las reivindicaciones 1 a 4 en un sistema de impresión por chorro de tinta.
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