ES2897578T3 - Tintas offset litográficas con contenido de agua y carga - Google Patents

Abstract

Un proceso para fabricar una tinta emulsionada adecuada para impresión litográfica offset en emulsión, la tinta comprendiendo del 8 al 15% en peso de por lo menos una carga inorgánica y del 10 al 40% en peso de agua, el proceso comprendiendo los pasos de: a) combinar por lo menos una carga inorgánica, una o más resinas y uno o más pigmentos o colorantes para formar una tinta premolida, y; b) añadir agua a dicha tinta premolida, agitando con suficiente cizallamiento para que el agua se emulsione, y manteniendo la temperatura de la operación por debajo de unos 60º C, y que comprende además el paso de añadir uno o más agentes emulsionantes, juntos o secuencialmente, cuando dicha agua se está mezclando con dicha tinta premolida.

Description

DESCRIPCIÓN

Tintas offset litográficas con contenido de agua y carga

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS:

Esta aplicación reivindica prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/660.159, presentada el 15 de junio de 2012, la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/726.172, presentada el 14 de noviembre de 2012, la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/773.204, presentada el 6 de marzo de 2013, y la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/789.226, presentada el 15 de marzo de 2013.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un proceso para fabricar una tinta emulsionada adecuada para impresión litográfica offset en emulsión y a un proceso de impresión litográfica offset como se define en las reivindicaciones. Las tintas de impresión litográfica descritas en la presente se caracterizan por comprender cantidades sustanciales tanto de agua como de carga inorgánica. También se describen en la presente medios para estabilizar el agua incluida como una emulsión estable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es bien sabido por los expertos en la técnica que el proceso de impresión litográfica depende, en parte, para su éxito de la capacidad de la tinta para formar una emulsión estable con una solución fuente acuosa antes de la transferencia de la tinta a una placa de impresión y, para litografía offset, a una mantilla de impresión. The Printing Ink Manual, 4a Edición (1988), publicado por Van Nostrand Reinhold (International) Co.Ltd. y The Lithographers Manual, 7a Edición (1983), publicado por The Graphics Arts Technical Foundation, Inc. enseñan ambos el equipo, los procedimientos y materiales usados típicamente en una operación de impresión de litografía.

Los problemas generales relacionados con el logro de una buena emulsificación entre la tinta de impresión y la solución fuente se describen en W. Beier et al.: "Emulsifying of dampening solution in offset ink in short inking units", 31a Conferencia Internacional de Investigación de IARⁱGAI, Copenhague, Dinamarca. 05.09. - 08.09.2004, Proc. página 65, vol. 31) y el Textile Research Journal, septiembre de 1981, vol. 51, N° 9, páginas 607-613.

Es bien sabido por los expertos en la técnica que puede prepararse una emulsión incorporando agua o medio predominantemente acuoso en una tinta litográfica, por ejemplo, agitando a alta velocidad juntos los dos componentes o mezclando en un mezclador de cuchilla en Z o similar. Sin embargo, estas emulsiones no siempre son estables. Además, también es conocido por los expertos en la técnica que los agentes emulsionantes usados en una cantidad demasiado alta pueden llevar a una emulsión excesiva y, por tanto, a un rendimiento de impresión inferior de las tintas litográficas, y también pueden volver pegajosas las películas de tinta secas después de la impresión.

La mejora de la capacidad de emulsión de las tintas litográficas en un proceso de impresión offset convencional es enseñada por la US 7.909.924 y por la US 7.985.820, ambas de Krishnan, et al., que divulgan tintas de emulsión offset estables que contienen surfactantes poliméricos no solubles en agua, útiles como componentes de tintas de impresión de secado en caliente. La US 2008/0139743 A1 describe tintas de impresión que contienen surfactantes poliméricos no solubles en agua y agua como fase dispersa.

Para proporcionar mejora un sistema de tintas de impresión litográfica emulsionadas estable, se han desarrollado las denominadas tintas de "fluido único" o "autohumectantes", que incorporan agua en la tinta de impresión y, junto con planchas de impresión especiales sin agua, intentan obviar la necesidad de una solución fuente separada durante el proceso de impresión. La emulsión de tinta/agua debe ser estable durante el almacenamiento de la tinta y durante las etapas iniciales de la impresión, pero el agua debe liberarse de la tinta durante las etapas finales de impresión para obtener una película de tinta seca satisfactoria. La US 7.240.615 de Lee et al. enseña tintas litográficas de un solo fluido que contienen glicerol para litografía sin agua. La WO 2004/041946 de Latunski et al. divulga tintas de impresión litográfica de un solo fluido que contienen una fase continua y una fase emulsionada. La fase emulsionada contiene agua y un poliol. La US 6140392 de Kingman et al., también divulga tintas de impresión de un solo fluido adecuadas para litografía offset sin agua, en donde la fase continua incluye una resina de vinilo con función ácida y la fase discontinua (emulsionada) un polietilenglicol. La US2004/0013983 de Lee et al. enseña la importancia de seleccionar un surfactante con el equilibrio de hidrofobicidad hidrofilicidad (HLB) apropiado para una emulsión estable en tintas de un solo fluido.

La US2004/115561 de Laksin et al. divulga tintas curables por energía de un solo fluido, adecuadas para la litografía sin agua. La WO2004/045863 de Battersby et al. divulga un aparato y método de impresión planográfica que utiliza una tinta litográfica de un solo fluido y un cilindro de placa especial de pH neutro.

También es bien sabido por los expertos en la técnica que la emulsificación con éxito de una tinta litográfica y un medio predominantemente acuoso puede requerir el uso de agentes emulsionantes especiales, tanto para lograr un buen nivel de fase acuosa emulsionada como para mantener la estabilidad de dicha emulsión. Las referencias mencionadas anteriormente divulgan polioles y ácidos poliméricos que son útiles a este respecto. Más recientemente, la incorporación de agua en una tinta litográfica no diseñada específicamente para ser utilizada como tinta de "un solo fluido" se ha descrito en la US 8.013.034 de Harui et al., que divulga un método para incorporar agua en forma emulsionada en una tinta de impresión offset, que requiere el uso tanto de un estabilizador de emulsión como de un polímero soluble en agua. Otra química emulsionante novedosa, basada en amidas y ésteres grasos maleados, ha sido divulgada por Harui et al en la US 8.013.033. Un impulsor citado para la incorporación de agua en una tinta de impresión litográfica es reducir el contenido orgánico volátil (COV) de esa tinta. El COV es perjudicial para la calidad del aire y perjudicias para el medio ambiente de una imprenta, más especialmente para los impresores que deben operar las prensas de impresión. Históricamente, algunas tintas litográficas, por ejemplo las tintas de secado en caliente de offset de bobina, contienen entre un 30 y un 45% de COV. Otro es reducir el coste de las materias primas por unidad de peso de tinta.

Las tintas adecuadas para la impresión litográfica también incluyen frecuentemente extensores o cargas como componente. Tales materiales, que incluyen bentonita, montmorillonita y arcillas de caolín, carbonato de calcio y otros materiales inorgánicos, son conocidos por los expertos en la técnica como un medio para reducir la cantidad de pigmentos y colorantes costosos requeridos en una tinta para lograr una densidad de impresión particular. También son valiosos para optimizar las propiedades reológicas de una tinta, para facilitar la transferencia y la capacidad de impresión y minimizar el amontonamiento en la mantilla o la plancha de impresión, el empañamiento y el vertido. Los extensores y cargas tradicionales se divulgan en The Printing Ink Manual - Leach, Robert; Pierce, Ray. quinta edición (1993), publicada por Blueprint (páginas 191-5) describe cargas y extensores típicos para tintas litográficas US4.193.806 de Finlayson divulga vehículos de tinta orgánica que contienen un gelificante de arcilla organofílico elaborado a partir de una arcilla de tipo esmectita y una sal de amonio cuaternario. La US4.981.517 y la US 5.137.568, ambas de Durham et al., enseñan la dispersión mejorada de pigmentos extendedores, en particular arcillas de caolín, en tintas de impresión tipográfica y offset litográfica, tratándolas con sales de amonio cuaternario. La transferencia de tinta y los problemas relacionados con la impresión litográfica se tratan en The Printing Ink Manual - Leach, Robert; Pierce, Ray. Quinta edición (1993), publicado por Blueprint (páginas 792-7).

El estado de la técnica demuestra que hay una necesidad de que las tintas adecuadas para la impresión por litografía y, en particular, la litografía offset estén disponibles económicamente, para maximizar el valor de este proceso de impresión. También hay una necesidad de minimizar el impacto de las tintas litográficas sobre el medio ambiente, minimizando tanto sus COV como los componentes migratorios que posteriormente podrían producir contaminación en los productos envasados. Estudios recientes llevados a cabo en Suiza, en Kantonales Labor Zürich, han descubierto que grandes cantidades de aceite mineral han migrado del cartón usado como material de embalaje, en donde ese cartón se fabricaba a partir de papel reciclado y residuos de cartón, en particular residuos de periódicos, a productos alimenticios. Los residuos de periódicos contienen los residuos de las tintas de secado en frío usadas para imprimir esos periódicos originalmente, y las tintas de secado en frío contienen una alta proporción de aceites minerales, para facilitar su mecanismo de secado de asentarse en el sustrato de papel.

El estado de la técnica se ha centrado en la inclusión de agua o medios predominantemente acuosos en tintas litográficas y, por separado, en la inclusión de cargas y extensores en tintas litográficas. Hay además una necesidad de mejorar constantemente el rendimiento de dichas tintas ya que el equipo de impresión se vuelve cada vez más sofisticado y puede funcionar con un tiempo de puesta en marcha más corto, a velocidades de línea más altas y con una variedad más amplia de sustratos.

Además, el estado de la técnica ha descrito tintas offset emulsionadas bajo el concepto de impresión sin agua o bajo el sinónimo de tinta autohumectante o tinta litográfica de un solo fluido, pero solo para tintas que se secan por oxidación aérea (las denominadas tintas de "impresión en hojas"), evaporación de solvente o absorción en el sustrato (las denominadas tintas de "secado en frío") o mediante la aplicación de calor en forma de aire caliente o radiación infrarroja (las denominadas tintas de "secado en caliente"). Hay una necesidad de tener los mismos beneficios de las tintas litográficas emulsionadas con transferencia mejorada disponibles para aquellas tintas que curan por radiación actínica o por haces de electrones (las denominadas tintas de "curado por energía"). Hay una necesidad adicional de minimizar el coste de las materias primas de tales tintas de curado por energía, ya que los oligómeros, monómeros y fotoiniciadores normalmente presentes como componentes de las tintas litográficas de curado por energía son en sí mismos costosos. Por lo tanto, hay una necesidad de disponer de tintas de curado por energía en las que esté presente una emulsión de agua/tinta estable sin necesidad de agentes emulsionantes que pueden ser costosos y hacer que las películas de tinta secas después de la impresión y el curado se vuelvan pegajosas.

En la presente se describe una tinta que comprende:

a) 8-15% de carga en peso;

b) 10-40% de agua en peso;

c) una o más resinas; y

d) uno o más pigmentos o colorantes,

en donde dicha tinta es adecuada para imprimir por litografía.

También se describe en la presente una tinta que comprende:

a) 1-10% en peso de agua;

b) 10-30% de carga en peso;

c) una o más resinas; y

d) uno o más pigmentos o colorantes,

en donde dicha tinta es adecuada para imprimir por litografía.

Se describe adicionalmente en la presente una tinta curable por energía que comprende:

a) 2-20% de agua en peso;

b) 3-10% de carga en peso;

c) uno o más pigmentos o colorantes; y

d) uno o más compuestos fotorreticulables

en donde dicha tinta es adecuada para imprimir por litografía.

En la presente se describe además un proceso para fabricar las tintas curables por energía de esta invención, que comprende los pasos de:

a. combinar por lo menos una carga, un compuesto fotorreticulable y un colorante para formar una tinta premolida, y;

b. añadir agua a dicha tinta premolida, con agitación bajo suficiente cizallamiento para que el agua se emulsione, y manteniendo la temperatura de la operación por debajo de aproximadamente 60° C.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un proceso para fabricar una tinta emulsionada adecuada para impresión litográfica offset en emulsión, la tinta comprendiendo del 8 al 15% en peso de por lo menos una carga inorgánica y del 10 al 40% en peso de agua, el proceso comprendiendo los pasos de:

a) combinar por lo menos una carga inorgánica, una o más resinas y uno o más pigmentos o colorantes para formar una tinta premolida, y;

b) añadir agua a dicha tinta premolida, con agitación con suficiente cizallamiento para que el agua se emulsione, y manteniendo la temperatura de la operación por debajo de aproximadamente 60° C, y

que comprende además el paso de añadir uno o más agentes emulsionantes, juntos o secuencialmente, cuando dicha agua se está mezclando con dicha tinta premolida.

La presente invención también proporciona un proceso de impresión litográfica offset, que comprende los pasos de fabricar la tinta de acuerdo con el proceso de esta invención, imprimir la tinta sobre un sustrato y luego curar dicha tinta con uno o más de los medios seleccionados de un grupo que comprende: radiación actínica, haz de electrones, calor, infrarrojos y secado al aire, para formar una película de tinta seca sobre dicho sustrato.

Se describe adicionalmente en la presente un artículo impreso producido mediante el método de imprimir cualquiera de las tintas de esta invención sobre un sustrato.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de nuestra invención demostrar tintas de impresión litográfica que son más económicas en el coste de materia prima que las conocidas hasta ahora, y con un impacto mínimo sobre el medio ambiente, y que todavía funcionan de una manera equivalente o superior a las tintas conocidas por los expertos en la técnica durante el proceso de impresión. El estado de la técnica se ha centrado en la inclusión de agua o medios predominantemente acuosos en tintas litográficas y, por separado, en la inclusión de cargas y extensores en tintas litográficas.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar además el curado de dichas tintas a una película seca duradera mediante secado oxidativo, secado a temperatura ambiente, secado mediante la aplicación de energía térmica o infrarroja y secado por medio de radiación actínica o de haz de electrones., o por cualquier combinación de los procesos de curado mencionados anteriormente.

Se divulga una nueva tinta de impresión litográfica que puede fabricarse mediante el proceso de nuestra invención, en donde la tinta comprende del 10 al 40% en peso de agua y del 8 al 15% en peso de carga inorgánica y comprende además por lo menos una resina y por lo menos un pigmento o colorante adecuado para la elaboración de una tinta litográfica. Preferiblemente, las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención comprenden del 20 al 40% en peso de agua y del 10 al 15% en peso de carga o extendedor. Lo más preferiblemente, las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención comprenden del 30 al 40% de agua en peso y del 10 al 15% de carga o extensor en peso. De esta manera, se han combinado las ventajas en estabilidad de almacenamiento, rendimiento de impresión, idoneidad ambiental, y competitividad en coste de incluir cantidades sustanciales de agua o medios predominantemente acuosos en una tinta litográfica con las que se obtienen mediante la inclusión de cantidades sustanciales de carga o extendedor. También se ha descubierto que una carga de carga mayor del 10% en peso ayuda a estabilizar la emulsión de agua.

Además, se ha descubierto que, especialmente en tintas en las que el agua está previamente emulsionada, el agua puede caracterizarse como "agua ligada". Esto significa que la fase acuosa actúa como si fuera un componente sólido y pasa a formar parte del sistema aglutinante estructural de la tinta. Por tanto, altos niveles tanto de agua como de carga o extensor actúan de forma codependiente para optimizar la reología y el rendimiento de impresión de las tintas litográficas de nuestra invención.

Se divulga, pero no se reivindica, una nueva tinta de impresión litográfica que comprende del 10 al 30% en peso de carga inorgánica y del 1 al 10% en peso de agua y que además comprende por lo menos una resina y por lo menos un pigmento o colorante adecuado para la elaboración de una tinta litográfica. Preferiblemente, las tintas comprenden del 4 al 10% de agua en peso y del 20 al 30% de carga o extensor en peso. Lo más preferible, las tintas comprenden del 4 al 10% de agua en peso y del 25 al 30% de carga o extensor en peso. De esta manera, se ha aumentado la cantidad de carga que puede incorporarse a una tinta litográfica, a la vez que se mantienen o aumentan las propiedades de impresión de la tinta.

También se divulga, pero no se reivindica, una nueva tinta de impresión litográfica curable por energía que comprende del 2 al 20% en peso de agua y del 3 al 10% en peso de carga inorgánica, junto con uno o más pigmentos o colorantes y uno o más materiales fotorreticulables.. Preferiblemente, las tintas de curado por energía comprenden del 6 al 20% en peso de agua y del 3 al 10% en peso de extensor o carga. Lo más preferible, las tintas de curado por energía comprenden del 9 al 20% de agua en peso y del 3 al 10% de carga o extensor en peso. De esta manera, se han combinado los beneficios del rendimiento de impresión, la rentabilidad y la estabilidad de almacenamiento de la tinta que hasta ahora solo podían obtenerse por separado.

En una realización de la invención, un método de fabricación de las nuevas tintas litográficas comprende el paso de incorporar agua o medios sustancialmente acuosos en una tinta litográfica que ha sido premolida y contiene todos los componentes necesarios para funcionar como una tinta de impresión de alta calidad excepto la del componente de agua. Dicho método incluye la incorporación de un agente emulsionante en la emulsión de tinta/agua, para proporcionar un nivel apropiado de facilidad de formación de la emulsión de tinta/agua, mantener su estabilidad en el almacenamiento y proporcionar un rendimiento óptimo de impresión y película seca cuando se imprime la tinta. Esta invención no se limita al uso de un agente emulsionante particular y, ventajosamente, puede emplearse una combinación de dos o más agentes emulsionantes diferentes. La preemulsificación del agua permite una distribución más uniforme del agua dentro de la tinta. De esta manera, el equilibrio tinta/agua en la prensa se logra más rápidamente y de manera más completa, lo que resulta en una mejor transferencia y menos nebulización, debido, en parte, al efecto refrigerante que el agua de evaporación da a la superficie impresa y que contribuye también a un entorno de la sala de impresión más limpio y más saludable.

Dichos agentes emulsionantes pueden incluir materiales no solubles en agua. En el estado de la técnica se han descrito microemulsiones estables de agua en aceite de tintas litográficas offset. Estas ofrecen muchas ventajas sobre las tintas no emulsionadas, que incluyen, pero no se limitan a, una menor cantidad de COV, una mejor nebulización y una menor demanda de agua. Sin embargo, en condiciones de alta presión de cizallamiento, las microemulsiones elaboradas con agentes tensioactivos convencionales no son a menudo suficientemente estables. Esto lleva a problemas de impresión, como la pérdida de densidad del color debido a una transferencia deficiente y, en casos extremos, a la pérdida completa de la imagen debido al desprendimiento. Se ha descubierto ahora que, empleando el proceso de emulsificación de la presente invención, pueden producirse tintas que son estables a alta presión durante el proceso de impresión.

Preferiblemente, la incorporación de dichos agentes emulsionantes se realiza en condiciones de pH controlado. Lo más preferible, los intervalos de pH para una calidad óptima están vinculados al tipo de agente emulsionante y son pH 8,0-9,5 y 4,0-5,5.

En una realización adicional más, se reivindica el proceso de impresión de tintas sobre un sustrato. Se divulga el artículo impreso que se deriva del mismo. Mediante la inclusión tanto de agua como de carga o extensor en las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención, hay un requisito reducido de los típicos solventes de hidrocarburos y aceites minerales que se incluyen típicamente en las tintas litográficas comerciales. Por tanto, las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención aportan beneficios medioambientales tanto en términos de un entorno de sala de impresión más saludable, a través de una reducción en el contenido de COV, como en el rendimiento del artículo impreso elaborado con las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención, en términos de migración reducida de aceites a los productos alimenticios, cuando el artículo impreso es un artículo de envasado. Una ventaja práctica adicional cuando se emplean las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención es un sustrato de desechos reducido, por ejemplo papel de periódico, debido a tiempos de puesta en marcha de la prensa más cortos.

Las tintas de impresión litográfica, especialmente las diseñadas para la impresión offset, se prepararon para incluir simultáneamente grandes cantidades de agua y grandes cantidades de un material particulado inorgánico, denominado "carga" o "extensor". Preferiblemente, el extensor se selecciona de carbonato de calcio, arcilla (que incluye bentonita, montmorillonita y arcilla de caolín), talco, carbonato de magnesio y sílice, o combinaciones de los mismos. Lo más preferible, dicha carga es un carbonato de calcio o una arcilla de caolín y está en forma particulada en la que el tamaño medio de partículas de las partículas es de 1,4 micras o menos. Opcionalmente, puede usarse un dispersante para dispersar la arcilla u otra carga empleada. Una clase preferida de materiales, adecuados para tintas litográficas de secado al aire o al calor, son los dispersantes de aceite de soja modificados.

Los expertos en la técnica apreciarán que la selección adecuada de una carga o extensor depende del tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula de dicha carga o extensor, junto con su potencial de absorción de aceite, así como de la naturaleza de las otras materias primas que comprenden la tinta de impresión. Estas últimas se seleccionan de acuerdo con si la tinta está diseñada para impresión offset de secado en frío, secado en caliente o alimentada por hojas, como es bien conocido por los expertos en la técnica. El uso de una carga con una carga muy alta debe formularse cuidadosamente para las propiedades intrínsecas de la tinta. Las tintas de impresión litográfica requieren un nivel alto y cuidadosamente controlado de pegajosidad. La pegajosidad es una propiedad de la tinta litográfica que debe adaptarse al sustrato sobre el que se está imprimiendo. Por ejemplo, se necesita una pegajosidad más baja para imprimir en papel de periódico sin recubrimiento en comparación con, por ejemplo, un papel recubierto, para evitar la recogida ("recogida" es la eliminación de una tinta ya impresa por otra tinta durante un proceso de impresión multicolor) y roturas de la banda del sustrato. La viscosidad de la tinta preferiblemente debe ser la viscosidad más alta por unidad de pegajosidad. La pegajosidad se mide convenientemente usando un tintómetro electrónico con un baño de agua mantenido a 90 ± 0.5° F.

Además, la fuerza de la tinta, que lleva a la densidad óptica colorimétrica impresa de la película de tinta seca, debe ser adecuada para el papel. Por ejemplo, si la fuerza es demasiado alta, la película de tinta puede ser demasiado delgada, creando a su vez condiciones en las que la recogida de tinta puede convertirse en un problema. Las cargas y extensores también son bien conocidos por los expertos en la técnica por ser componentes valiosos de una tinta litográfica para optimizar la nebulización y el vertido de la tinta y la absorción de agua durante la interacción con la solución de la fuente.

También se apreciará que las características mencionadas anteriormente de una carga o extensor son materiales en la estabilización del contenido de agua de una tinta de impresión litográfica que contiene agua en una forma predominantemente emulsionada, como es el caso de las tintas fabricadas por el proceso de esta invención. También es una característica de esta invención que la cantidad de agua que puede incorporarse a una tinta de impresión y la estabilidad del agua emulsionada dentro de esa tinta se mejoran mediante el uso de aditivos auxiliares de emulsificación adecuados. Es una característica crítica de las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención que la estabilidad de la emulsión de agua en aceite permanezca alta durante la fabricación, el almacenamiento y el envío, y durante el proceso de impresión. En particular, esto requiere que no haya separación de fases de la emulsión bajo la influencia de alto cizallamiento y alta presión. El alto cizallamiento de las tintas de impresión litográfica es una característica del entorno que deben experimentar, tanto durante la fabricación como cuando la tinta se transfiere de los conductos de tinta a la placa de impresión a través de un tren de rodillos. El objetivo de este nuevo sistema de tintas es mostrar un rendimiento aceptable en comparación con o, preferiblemente mejorado con, respecto las tintas litográficas convencionales, tanto en condiciones de laboratorio como de sala de impresión comercial. Usando la plataforma de la presente invención, se ha descubierto que el agua puede emulsionarse en tintas litográficas hasta un nivel del 40% en peso, en presencia concomitante de cargas adecuadas, que pueden estar presentes en un intervalo de hasta el 15% en peso. Tales tintas son estables hasta una presión aplicada o hasta 40 bars.

Una característica de la presente invención es que la densidad óptica colorimétrica de la tinta y el rendimiento de la tinta cuando se imprime siguen siendo, como mínimo, equivalentes a las tintas litográficas que no se benefician tanto de la adición de agua como de la carga. Las propiedades de la densidad óptica colorimétrica y el rendimiento de la tinta no dependen del porcentaje de adición de agua, sino únicamente de la estabilidad de la emulsión de agua en aceite. El rendimiento mejorado (menor consumo de tinta). El rendimiento de la tinta se define como la cantidad de tinta necesaria para cubrir un área específica de sustrato con una densidad óptica específica. El rendimiento mejorado da como resultado una reducción en el consumo de tinta durante la tirada de impresión, lo que es un beneficio económico para el impresor. El rendimiento puede medirse y calcularse, por ejemplo, a partir de las curvas de densidad basadas en impresiones de laboratorio, para tintas de secado en caliente y alimentadas con hojas, en papel APCO con un evaluador de capacidad de impresión Prüfbau. También puede evaluarse convenientemente, para tintas de secado en frío, imprimiendo en papel de periódico Abibow de 27.7#. En este último caso, el sustrato se seca usando el secador de secado en caliente Sinvatrol. La densidad puede registrarse usando un espectrodensitómetro X-Rite. La cantidad de tinta requerida para lograr una densidad igual, determinada pesando en una balanza analítica, determina el rendimiento relativo. Un peso menor a la misma densidad equivaldría a un rendimiento mejorado.

Cuando se someten a condiciones de alto cizallamiento en la prensa, las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención mantienen su cohesión y transferibilidad. Los emulsionados inestables llevan a problemas de impresión, como desprendimiento y pérdida de control del color. Un beneficio adicional de poder mantener, al mínimo, la densidad óptica y el rendimiento con la inclusión de cantidades sustanciales de agua y carga es que se reduce el contenido orgánico de las tintas de impresión. Este es un beneficio, como se ha descrito anteriormente, tanto para la reducción de COV como para limitar la presencia de materiales como los aceites minerales que pueden provocar problemas posteriormente de contaminación en los alimentos.

Una característica adicional de esta invención es que la incorporación de agua en las tintas de impresión fabricadas mediante el proceso de esta invención puede optimizarse mediante la selección apropiada de diferentes agentes emulsionantes, cada uno de los cuales tiene un pH de incorporación óptimo. Por tanto, una característica de esta invención es que, para optimizar la cantidad de agua que se incorpora a la tinta de impresión, para maximizar todos los beneficios indicados anteriormente en la presente delineados, las soluciones de agente emulsionante acuosas individuales deben mezclarse en la matriz de tinta en serie para evitar una pobre estabilidad de la emulsión provocada por la adición simultánea de agentes emulsionantes de diferente valor de pH óptimo de una sola vez. Un esquema de adición particularmente efectivo que se ha encontrado es: en primer lugar, emplear un agente emulsionante más adecuado para una solución alcalina suave (intervalo de pH óptimo de 8.0 a 9. 5), luego, en segundo lugar, emplear un agente emulsionante más adecuado para condiciones ácidas suaves (pH 4.0 a 5.5), luego, si es necesario, una tercera y última aplicación de un agente emulsionante más adecuado para una solución alcalina suave (intervalo óptimo de pH 8.0 a 9.5) .El esquema es importante para evitar que las gomas como la goma arábiga se separen, cuando estas gomas naturales se usan como uno de los agentes emulsionantes. Este enfoque de plataforma puede aplicarse a todo tipo de tintas offset y proporcionará emulsiones estables a la presión sin pérdida de densidad óptica colorimétrica o rendimiento de la tinta. Los agentes emulsionantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, una sal de ácido graso de aceite de resina, ácido dimérico, un surfactante de óxido de polialquileno, ámbar gris, goma arábiga, un éster graso maleado, una amida grasa maleada y un dioleato, preferiblemente un poli(alquilen óxido)dioleato o un dioleato de azúcar modificado.

Un beneficio adicional que se deriva de las tintas de impresión fabricadas mediante el proceso de esta invención se encuentra en la reducción del apilamiento sobre la mantilla durante el proceso de impresión offset litográfica. "Apilamiento" se define como la acumulación de partículas de pigmento y fibras de papel sobre la mantilla o placa de impresión, provocada por la incapacidad de la tinta para transferirse a través de la prensa. Se ha descubierto que las tintas fabricadas mediante el proceso de la presente invención mejoran en su tendencia a apilarse. Esto se ve por la reducción en el número de lavados de mantillas necesarios cuando se emplean las tintas fabricadas por el proceso de la presente invención en una prensa de impresión. Se ha descubierto que el tiempo entre lavados de mantillas se duplicó de media en comparación con el empleo de tintas de impresión convencionales. El apilamiento también puede evaluarse visualmente y clasificarse como 1-10, siendo 1-3 apilamiento mínimo o ligero; 4-6 siendo apilamiento moderado; y 7-10 siendo apilamiento grave.

Las resinas adecuadas para el diseño de tintas litográficas incluyen, pero no se limitan a, resinas de hidrocarburos, resinas híbridas (mezcla de hidrocarburo/colofonia), resinas de aldehído, éster de colofonia modificado con maleico, alquidos, éster de colofonia modificado con fenólico y otros bien conocidos por los expertos en la técnica, para la litografía convencional.

Los aceites y solventes adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, mono-, di- o triglicéridos líquidos a 25° C, aceites pesados, destilados de hidrocarburos y aceites minerales.

Ceras adecuadas para las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención incluyen, pero no se limitan a, cera de amida, cera de erucamida, cera de polipropileno, cera de parafina, cera de polietileno, politetrafluoroetileno, cera de carnauba y combinaciones de las mismas.

Aditivos adecuados, con el propósito de optimizar el rendimiento de la tinta para aplicaciones particulares, incluyendo la modificación del flujo, tensión superficial, reología, brillo, plasticidad, pH, humectación de pigmento y extendedor y resistencia a la abrasión de la tinta impresa seca y curada. Tales aditivos contenidos en tintas o recubrimientos son típicamente agentes surfactantes, ceras, estabilizadores de vida útil, etc. y combinaciones de los mismos. Estos aditivos pueden funcionar como agentes niveladores, estabilizadores de vida útil, agentes humectantes, agentes deslizantes, agentes de flujo, dispersantes y desaireadores. Además de las ceras, como se ha divulgado anteriormente en la presente, los aditivos preferidos incluyen surfactantes, incluyendo los tipos de fluorocarbono, silicona y monoméricos y polímeros orgánicos. Dichos aditivos pueden incluir además agentes emulsionantes, incluyendo los mencionados anteriormente.

Para las tintas litográficas de curado por energía, los monómeros acrílicos usados en las tintas son preferiblemente ésteres de ácido acrílico con una estructura definida, una funcionalidad mayor o igual a 2 , que tienen un número de peso medio de 200-800 Daltons, que imparten velocidad de curado, resistencia a solventes, dureza y permiten el ajuste de la viscosidad. Una lista no limitativa de ejemplos de monómeros y oligómeros de acrilato adecuados en tintas incluye diacrilato de 1,2-etilenglicol, diacrilato de 1,4-butanodiol, diacrilato de 1,6-hexandiol, diacrilato de dipropilenglicol, diacrilato de neopentilglicol, diacrilatos de neopentilglicol etoxilados, diacrilatos de neopentilglicol propoxilados, diacrilato de tripropilenglicol, diacrilato de bisfenol-A, diacrilatos de bisfenol-A etoxilados, diacrilato de bisfenol-A-diglicidil éter, diacrilatos de bisfenol-A etoxilados, diacrilatos de polietilenglicol, triacrilato de trimetilolpropano, trimetacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de trimetilolpropano etoxilado, triacrilatoa de trimetilolpropano propoxiladoa, triacrilatoa de glicerol propoxiladoa, triacrilato de pentaeritritol, triacrilatos de pentaeritritol etoxilados, tetraacrilatos de pentaeritritol propoxilados, tetraacrilatos de pentaeritritol etoxilados, tetraacrilato de di(trimetilolpropano), pentaacrilato de di(pentaeritritol), hexaacrilato de di(pentaeritritol) hexaacrilatos de di(pentaeritritol) etoxilados o mezclas de los mismos, se prefieren triacrilatos de trimetilolpropano etoxilados, triacrilatos de pentaeritritol etoxilados y tetraacrilatos de pentaeritritol propoxilados.

Un oligómero acrílico usado en las tintas es preferiblemente un prepolímero con un número de peso medio de 400-3000 Daltons, una funcionalidad acrilato mayor o igual a 2, como por ejemplo epoxi acrilatos, poliéster acrilatos, poliuretanos acrilados, poliacrilatos acrilados, poliéteres acrilados, aceites epoxidados acrilados a base de aceite de linaza y aceite de soja y ricino y mezclas de los mismos. Imparte reología, humectación de pigmentos, transferencia, brillo, resistencia química y otras propiedades de películas.

Las tintas curables por radiación pueden contener resinas inertes, no curables que no tienen grupos acrílicos curables como poliacrilatos, poliésteres, poliuretanos, poliamidas, resinas de cetona, resinas de aldehído, resinas de alquidos, resinas de fenol-formaldehído, resinas de colofonia, resinas de hidrocarburos, resinas de alquidos o mezclas de las mencionadas anteriormente. Preferiblemente, tales resinas inertes tendrán un número de peso molecular medio de entre 1.000 y 30.000 Dalton, y lo más preferible un número de peso molecular medio de entre 1.000 y 4.000 Dalton. Tales resinas pueden reducir la contracción, mejorar la adhesión, humectación de pigmentos, brillo, reología, flexibilidad y, habitualmente, las resinas sólidas "duras" se disuelven en monómeros acrílicos, como triacrilato de trimetilolpropano y se añaden a la premezcla de materias primas antes de la molienda como un barniz. Las tintas curables por energía pueden contener uno o más colorantes en la forma de un tinte o pigmento dispersado en las mismas.

Las tintas curables por energía pueden contener, si se curan con luz UV, fotoiniciadores como, por ejemplo, benzofenonas, bencilcetales, dialcoxiacetofenonas, hidroxialquilacetofenonas, aminoalquilfenonas, óxidos de acilfosfina y tioxantonas, por ejemplo benzofenona, metilbenzofenilfenona, 4-fenilbenzofenona, 4,4'-bis(dimetilamino)-benzofenona, 4,4'-bis(dietilamino)-benzofenona, 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona, dimetoxiacetofenona, dietoxiacetofenona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 2-bencil-2-dimetilamino-1-(4-morfolinofenil)-butan-1-ona, 2-metil-1-[4(metoxitio)-fenil]-2-morfolinopropan-2-ona, óxido de difenil acilfenilfosfina, óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, óxido de 2,4,6-trimetilbenzoiletoxifenilfosfina, 2-isopropiltioxantona, 4-isopropiltioxantona, 2,4-dimetiltioxantona o mezclas de las mismas.

Los expertos en la técnica apreciarán que las tintas de impresión litográfica que son del tipo denominado "híbrido", es decir, pueden curarse mediante una pluralidad de medios que incluyen, pero no se limitan a, oxidación aérea, secado a temperatura ambiente, absorción en un sustrato, calor, radiación infrarroja, radiación actínica y haces de electrones, pueden contener materias primas adecuadas tanto para tintas litográficas de curado convencional como para tintas litográficas curables por energía.

Los colorantes adecuados para su uso en las tintas fabricadas mediante el proceso de la presente invención incluyen tintes convencionales y pigmentos orgánicos o inorgánicos. Los tintes incluyen, pero no se limitan a, tintes azo, tintes de antraquinona, tintes de xanteno, tintes de azina y combinaciones de los mismos. Los pigmentos representativos pueden seleccionarse, por ejemplo, del grupo de pigmento amarillo 1 , pigmento amarillo 3, pigmento amarillo 12, pigmento amarillo 13, pigmento amarillo 14, pigmento amarillo 17, pigmento amarillo 63, pigmento amarillo 65, pigmento amarillo 73, pigmento Amarillo 74, pigmento amarillo 75, pigmento amarillo 83, pigmento amarillo 97, pigmento amarillo 98, pigmento amarillo 106, pigmento amarillo 111, pigmento amarillo 114, pigmento amarillo 121, pigmento amarillo 126, pigmento amarillo 127, pigmento amarillo 136, pigmento amarillo 138, Pigmento amarillo 139, pigmento amarillo 174, pigmento amarillo 176, pigmento amarillo 188, pigmento amarillo 194, pigmento naranja 5, pigmento naranja 13, pigmento naranja 16, pigmento naranja 34, pigmento naranja 36, pigmento naranja 61, pigmento naranja 62, pigmento naranja 64, pigmento rojo 2, pigmento rojo 9, pigmento rojo 14, pigmento rojo 17, pigmento rojo 22, pigmento rojo 23, pigmento rojo 37, pigmento rojo 38, pigmento rojo 41, pigmento rojo 42, pigmento rojo 48: 2, pigmento rojo 53: 1, pigmento rojo 57: 1, pigmento rojo 81: 1, pigmento rojo 112, pigmento rojo 122 , pigmento rojo 170, pigmento rojo 184, pigmento rojo 210, pigmento rojo 238, pigmento rojo 266, pigmento azul 15, pigmento azul 15: 1, pigmento azul 15: 2, pigmento azul 15: 3, pigmento azul 15: 4, pigmento azul 61, pigmento verde 7, pigmento verde 36, pigmento violeta 1, Pigmento violeta 19, pigmento violeta 23, pigmento blanco 6, pigmento blanco 7, óxido de hierro, óxido de cromo, ferrocianuro de amonio férrico, óxido férrico negro y pigmento negro 7.

Entre las tintas diseñadas para ser curables por energía, un grupo preferido son las de viscosidad de 5-100 Pascal Segundos (PaS) a una velocidad de cizallamiento de D = 50 1/s, y que comprenden los siguientes componentes:

(a) Aproximadamente el 5-30% de un monómero acrílico, incluyendo los mencionados anteriormente;

(b) Aproximadamente el 5-30% de un oligómero acrílico, incluyendo los mencionados anteriormente;

(c) Aproximadamente el 0-25% de una resina inerte, incluyendo las mencionadas anteriormente;

(d) Aproximadamente el 5-25% de un colorante o pigmento, incluyendo los mencionados anteriormente;

(e) Aproximadamente el 0-20% de un fotoiniciador, incluyendo los mencionados anteriormente;

(f) Aproximadamente el 2-20% de agua;

(g) Aproximadamente el 3-10% de cargas, incluyendo las mencionadas anteriormente; y

(h) Aproximadamente el 0-4% de aditivos, con el propósito de optimizar el rendimiento de la tinta para aplicaciones particulares, incluyendo la modificación del flujo, la tensión superficial, el brillo, el flujo, la humectación del pigmento y la resistencia a la abrasión del recubrimiento curado o la tinta impresa. Tales aditivos contenidos en tintas o recubrimientos son típicamente agentes surfactantes, ceras, estabilizadores de vida útil, etc. y combinaciones de los mismos. Estos aditivos pueden funcionar como agentes niveladores, estabilizadores de vida útil, agentes humectantes, agentes deslizantes, agentes de flujo, dispersantes y desaireadores. Los aditivos preferidos incluyen surfactantes fluorocarbonados, siliconas y surfactantes de polímeros orgánicos. Como ejemplos, las líneas de productos Tegorad (Tegorad son marcas comerciales y son productos disponibles comercialmente de Tego Chemie, Essen, Alemania) y las líneas de productos Solsperse (Solsperse son marcas comerciales y son productos disponibles comercialmente de Lubrizol Company). Dichos aditivos pueden incluir además ceras, incluyendo las mencionadas anteriormente; agentes emulsionantes, incluyendo los mencionados anteriormente; coadyuvantes de flujo y humectantes adicionales, que incluyen pero no se limitan a surfactantes monoméricos y coadyuvantes de dispersión de pigmentos y cargas, que incluyen pero no se limitan a aceite de soja modificado.

Un grupo particularmente preferido de tintas son las caracterizadas porque la tinta muestra un pico máximo por debajo de -40° C para agua emulsionada, medido por calorimetría diferencial de barrido (DSC) a una velocidad de enfriamiento de 10° C/minuto.

Se observa que incluso con una pequeña cantidad de agua emulsionada (más del 1% en peso) en una tinta litográfica curable por energía, la cantidad de tinta que se transfiere a la mantilla se mejora con configuraciones idénticas para tinta, humectación, temperatura y velocidad del rodillo. Esta ventaja técnica se observó con una variedad de tintas que contenían diferentes vehículos de tinta y diluyentes acrilados y es ampliamente independiente de la viscosidad de la tinta.

Además, se observa que cantidades menores de agua, menos del 10 por ciento en peso y preferiblemente menos del 5 por ciento en peso pueden emulsionarse fina y establemente en tintas curables por energía sin la necesidad de un emulsionante, extendedor inorgánico hidrófilo o resinas solubles en agua. A diferencia de las tintas emulsionadas litográficas de secado en caliente a base de aceite, que se han informado en el estado de la técnica y que a menudo requieren un emulsionante, un surfactante iónico o no iónico monomérico o polimérico o un monómero o resina soluble en agua para mantener el agua en un estado estable emulsionado (Wo 2008045578, WO2004045863 y US2004013983), las tintas no necesitan necesariamente materiales hidrófilos o surfactantes, aunque pueden usarse opcionalmente al 0-20%, preferiblemente al 3-15% para mejorar ciertas propiedades de impresión (por ejemplo, nebulización).

Además, es desventajoso adoptar el concepto de emulsificación de tintas emulsionadas convencionales, propuesto para conceptos tales como impresión sin agua, tinta autohumedecedora o tinta litográfica de un solo fluido (por ejemplo WO2004045863), directamente a tintas curables por energía. Para las tintas convencionales emulsionadas mencionadas anteriormente, se introducen muchos materiales hidrófilos solubles en agua como alcoholes, glicerol, éteres de glicol, oligómeros de polietilenglicol, resina acrílica con función de ácido y surfactantes y emulsionantes y similares. Estos materiales líquidos no curables retardan el curado y pueden dejar una superficie untuosa y pegajosa después del secado si se incorporan a un sistema curable por energía. Además, el uso de emulsionantes en una tinta litográfica curable por energía típica debe usarse con cuidado debido a la influencia sobre el equilibrio agua-tinta y al riesgo de sobreemulsificación.

Las tintas fabricadas mediante el proceso de la presente invención se elaboran usando procedimientos típicos conocidos en la técnica, habitualmente mediante triturado en seco o usando una descarga. En un procedimiento típico de fabricación de tintas, la cantidad requerida de pigmento seco se mezcla con resinas y/o aceites y/o monómeros de acrilato y/u oligómeros y aditivos en un mezclador durante 15-30 minutos para humedecer todo el pigmento. Luego, la premezcla se tritura en un molino de tres rodillos hasta que se cumplan las especificaciones de triturado deseadas.

Preferiblemente, el agua para emulsificación puede añadirse posteriormente a la tinta acabada en una estación de potsmezcla. Cuando se agita agua después de la molienda, en lugar de añadirla antes de la molienda, la cantidad de agua emulsionada en la tinta es más consistente, ya que la condición de agitación puede controlarse mejor. Si se introduce agua antes de la molienda, una parte del agua puede perderse debido a la evaporación durante el proceso de molienda. En el caso de las partes del molino que requieren múltiples pasadas, puede perderse una gran parte del agua. Habitualmente, la emulsificación de la tinta con agua se lleva a cabo con un agitador introduciendo una buena fuerza de cizallamiento en la tinta. Esto puede ser un agitador de hélice, una placa de disolución abollada, un mezclador centrífugo o un mezclador de mariposa de tres hojas, entre otros. Se prefiere un mezclador de mariposa de tres hojas para la dispersión de mezclas altamente viscosas. Típicamente, durante el proceso de emulsificación, las tintas pueden aumentar de temperatura. La temperatura no supera los 60° C durante la emulsificación; de lo contrario, una parte del agua emulsionada puede perderse por evaporación.

Durante el paso de emulsificación, pueden añadirse otros aditivos y, en el caso de la fabricación de tintas curables por energía, monómeros para ajustar la reología, la pegajosidad y el flujo.

Para lograr una buena transferencia durante el proceso de impresión con las tintas fabricadas mediante el proceso de la presente invención, se prefiere que el agua de la tinta esté suficientemente emulsionada finamente. La evaluación de la calidad de la emulsificación se describirá en los párrafos siguientes.

La calidad de una tinta fabricada mediante el proceso de la presente invención para que funcione bien como tinta de impresión para el método de impresión particular y la aplicación que una impresora podría requerir puede juzgarse mediante uno o más de los métodos descritos en los párrafos siguientes.

Típicamente, las tintas emulsionadas fabricadas mediante el proceso de la presente invención muestran una viscosidad de 5-100 Pascal Segundos (PaS) a una velocidad de cizallamiento de D = 50 1/s, medida con un reómetro comercial de cono y placa, incluyendo el suministrado por Physika RCS 300 de Anton Paar Company en Alemania, que es un reómetro de esfuerzo típico y ampliamente usado en control de calidad, así como en investigación y desarrollo. Las tintas se cizallan con una velocidad de cizallamiento creciente de D = 2 a 1001/s y el valor de viscosidad a una velocidad de cizallamiento de 50 1/s. Se prefiere una viscosidad de 20-50 PaS. Otro procedimiento útil para la medición de la viscosidad implica la medición a 25° C con viscosímetro de cono y placa (viscosímetro rotacional HAAKE PK 100, ángulo de 0,5°, velocidad establecida en 5).

Las tintas emulsionadas fabricadas mediante el proceso de la presente invención muestran preferiblemente un flujo de 1-15 cm en una placa inclinada. Una placa inclinada es una placa de aluminio fijada verticalmente (90°) sobre la que se aplica 1 ml de tinta en la parte superior. Luego, se mide la distancia que la tinta recorre por la placa en el plazo de 15 minutos por gravedad. Se prefiere un flujo de 4-8 cm.

Las tintas emulsionadas fabricadas mediante el proceso de la presente invención muestran preferiblemente una pegajosidad de 200-400 unidades medidas usando un instrumento "Tack-o-Scope" (Modelo 2001) de IGT Testing Systems, una empresa que opera en los Países Bajos, que es conocida por un experto en la técnica. Como el agua emulsionada puede evaporarse del tack-o-scope, se aplica un método especial. Primero, se distribuye 1 ml de tinta sobre el rodillo de goma y se mantiene a 30° C durante 90 segundos a una velocidad del rodillo de 50 rpm, luego 30 segundos a 300 rpm. Luego, se toma el valor de pegajosidad a una velocidad de rodillo de 150 rpm. La pegajosidad preferida es de 250-350 unidades.

Para evaluar la calidad de la emulsificación del agua, se usa calorimetría diferencial de barrido (DSC). La DSC es una técnica termoanalítica en la que la diferencia en la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de una muestra y la referencia se mide en función de la temperatura. Tanto la muestra como la referencia se mantienen casi a la misma temperatura durante todo el experimento. El resultado de un experimento de DSC es una curva de flujo de calor frente a temperatura o frente al tiempo. El principio básico que subyace a esta técnica es que cuando la muestra se somete a una transformación física, como las transiciones de fase, será necesario que fluya más o menos calor que la referencia para mantener ambas a la misma temperatura. Por ejemplo, a medida que una muestra sólida se derrite en un líquido, se requerirá que fluya más calor hacia la muestra para aumentar su temperatura al mismo ritmo que la referencia. Esto se debe a la absorción de calor por la muestra a medida que experimenta la transición de fase endotérmica de sólido a líquido. De igual manera, a medida que la muestra experimenta procesos exotérmicos (como la cristalización), se requiere menos calor para elevar la temperatura de la muestra. Al observar la diferencia en el flujo de calor entre la muestra y la referencia, los calorímetros de barrido diferencial pueden medir la cantidad de calor absorbido o liberado durante tales transiciones.

A medida que se enfría el agua, comienza a congelarse y debido a la naturaleza exotérmica de este proceso, pueden observarse picos de flujo de calor en la DSC, dependiendo de si es agua libre, "a granel" o agua emulsionada "ligada" o "unida". De acuerdo con el estado de la técnica, el agua libre y el agua libre interfacial en una tinta dan un pico máximo agudo alrededor de 0° C a -20° C en DSC, mientras que el agua finamente emulsionada muestra un pico ancho con un pico máximo de -30 a -55° C. El objetivo del proceso de emulsificación es proporcionar tintas que solo tengan picos con máximos por debajo de -40° C en DSC. El área integrada debajo del pico (Joule/g) en la DSC es una indicación de la cantidad de agua emulsionada en la tinta. Si se emulsiona finamente más agua, el número del área integrada es mayor. Idealmente, no se detecta agua libre en la tinta curable por energía, lo cual ha sido demostrado con esta técnica en nuestros laboratorios. La tinta curable por energía con un 6% de agua emulsionada típicamente muestra aproximadamente tres veces el flujo de calor que la tinta con un 3% de agua. No se detecta agua libre (ausencia de picos por debajo de -40° C). La tinta curable por energía sin agua emulsionada típicamente no muestra señales. Un grupo particularmente preferido de tintas son las caracterizadas porque la tinta muestra un pico máximo por debajo de -40° C para agua emulsionada, medido por calorimetría diferencial de barrido (DSC) a una velocidad de enfriamiento de 10° C/minuto.

Si, por otro lado, el agua no se emulsiona adecuadamente, el pico máximo en DSC cambia a temperaturas más altas y la forma del pico se vuelve más ancha y a menudo bimodal. Esto da como resultado que la tinta se vuelva menos estable y bajo una alta fuerza de cizallamiento o agua de almacenamiento, puede separarse de la tinta como una fase separada y, como resultado, la ventaja técnica de las tintas curables por energía descritas en la presente se reduce o se pierde.

Una prueba adicional para la estabilidad de la emulsión es la siguiente. Se colocan 50 gramos de tinta en los rodillos de alimentación de un molino de 3 rodillos de laboratorio de 10 x 20 cm (4 x 8 pulgadas). El material se hace pasar a una presión de trituración ligeramente inferior a la típica conocida por los expertos en la técnica para la fabricación de tintas, por ejemplo, aproximadamente 3 x 106 Pa (435 libras por pulgada cuadrada (psi)). Mientras se muele el material, una tinta con poca estabilidad liberará agua gradualmente como pequeñas burbujas que aumentarán de tamaño y, en última instancia, llevarán solo a agua en los rodillos de alimentación. Se usa inspección visual para calificar la calidad de la emulsificación del agua.

La estabilidad de la emulsión de las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención también se evaluó a escala piloto en una unidad de simulador de impresión suministrada por Mitsubishi Heavy Industries Ltd. El objetivo fue correlacionar los resultados con los obtenidos por DSC, que el agua emulsionada se dispersa muy finamente, de tal manera que no habrá separación de fases bajo tensión durante el transporte, el procedimiento de suministro (bombas) y en la imprenta. Por tanto, la idoneidad litográfica general de las tintas fabricadas mediante los procedimientos de la invención también puede verificarse mediante esta unidad simuladora de impresión. Este dispositivo puede considerarse como una sola unidad de impresión que funciona sin papel transfiriendo la tinta del cilindro de la mantilla a un cilindro de metal donde se raspa con una cuchilla rascadora. Aparte del papel que falta, la tinte se corres bajo condiciones de impresiones reales y pueden realizarse las mismas pruebas u observaciones como en una impresión eral, por ejemplo, ventana de agua, nebulización, etc.

Las pruebas de las tintas fabricadas mediante los procesos de la invención en el simulador de impresión de Mitsubishi ejecutadas a una alta velocidad de 15 metros/seg, usando una configuración de humectación Dahlgren separada, mostraron un rendimiento similar a las tintas comerciales que contienen altos niveles de aceite mineral, y sin el beneficio de que contienen cantidades tanto de agua como de carga.

Para subrayar la eficacia del simulador de impresión Mitsubishi como predictor del rendimiento de la impresión de las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención, las tintas convencionales fabricadas mediante el proceso de esta invención se procesaron durante un período de tres meses en una prensa litográfica offset comercial y continuamente en comparación con un juego de tintas comercial que se ejecuta durante el mismo período en la misma prensa. El juego de tintas fabricado mediante el proceso de la presente invención funcionó de manera equivalente al juego comercial conocido por su desempeño en el campo como valioso para tiradas de impresión litográfica comercial.

Además, la ventana de agua de las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención era comparable a las tintas comerciales estándar. El punto de formación de espuma (cantidad mínima de agua necesaria para limpiar las áreas sin imagen) fue del 70% en comparación con el 65% para el estándar en condiciones de prueba. No se observó separación de agua en la tinta ni en los rodillos. Los detalles completos se describen a continuación en los Ejemplos.

Puede usarse la depresión del punto de congelación como un medio para obtener una comprensión cualitativa de la distribución del tamaño de las gotitas de agua emulsionada. Esto es posible porque el intervalo de temperatura en el que se "funde" una emulsión de agua en aceite depende de la distribución del tamaño de las gotitas. Las gotitas de agua más pequeñas mostrarán una depresión más fuerte del punto de congelación, mientras que las gotitas gruesas muestran solo una pequeña depresión del punto de congelación. Es instructiva una comparación por DSC de una tinta amarilla estándar de Sun Chemical (vendida como BCY 3250) que contiene un 4% de agua en comparación con una tinta amarilla de la invención que contiene un 20% de agua. Ambas mediciones de DSC producen un solo pico a -40° C. Esto indica que no queda agua libre en ninguno de los sistemas, lo que mostraría un resalte máximo a -30° C o más cuando se enfría la muestra. También se ha demostrado para otra tinta estándar a la que se añadió un 10% de agua con solo agitación suave, que se obtiene una curva de DSC muy ancha con un resalte transparente a -30° C. Esto indica claramente la presencia de gotitas de agua grandes en la muestra de emulsión evaluada que es probable que se separen de nuevo con el tiempo. Estas pruebas demuestran que cuando se mide en condiciones de laboratorio, la gran cantidad de agua en las tintas fabricadas mediante el proceso de nuestra invención se dispersa finamente. Como el agua finamente dispersa está mucho más unida al sistema de tinta, esto es una indicación, confirmada en la práctica observando la tinta durante un período de tiempo prolongado, de que no habrá separación de agua durante la manipulación y el procesamiento de la tinta.

Las tintas particularmente preferidas fabricadas mediante el proceso de la presente invención son aquellas que, cuando se miden mediante las pruebas indicadas anteriormente, muestran que la tinta se caracteriza porque el agua en la tinta es predominantemente agua emulsionada con una relación de agua emulsionada a agua libre de más de 9:1, medido por la relación de áreas integradas de flujo de calor en calorimetría de barrido diferencial de 0 a-20° C y de -30 a -60° C, medido con una velocidad de enfriamiento de 10° C/minuto. Más preferiblemente, las tintas fabricadas mediante el proceso de la presente invención se caracterizan porque el agua emulsionada está presente en más del 90% del contenido total de agua de la tinta y porque las gotitas de agua emulsionada tienen un tamaño de menos de 13 pm.

Tales tintas se caracterizan además porque las tintas muestran una transferencia mejorada de entre el 5-100% en comparación con la misma formulación sin agua emulsionada, medida por la tinta recogida en un simulador de impresión offset Mitsubishi.

La tinta se caracteriza porque el agua en la tinta es predominantemente agua emulsionada con una relación de agua emulsionada a agua libre de más de 9:1, medido por la relación de áreas integradas de flujo de calor en calorimetría diferencial de barrido de 0 a -20° C y de -30 a -60° C, medido con una velocidad de enfriamiento de 10° C/minuto. La tinta curable por energía comprende a) un 2-20% de agua en peso; b) un 3-10% de carga en peso; c) uno o más pigmentos o colorantes; y d) uno o más compuestos fotorreticulables, en donde dicha tinta es adecuada para imprimir por litografía, y se caracteriza porque el agua emulsionada tiene más del 90% de gotitas de agua y tiene un tamaño de menos de 13 pm.

La tinta se caracteriza porque la tinta muestra una transferencia mejorada del 5-100% en comparación con la misma formulación sin agua emulsionada, medido por la tinta recogida en un simulador de impresión offset, como el suministrado por Mitsubishi.

Las tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención pueden imprimirse en una amplia gama de sustratos, incluyendo pero no limitados a, los compuestos de cualquier material de sustrato típico como papel, plásticos, metales y materiales compuestos. El sustrato puede ser material de impresión de papel usado típicamente para publicaciones o puede ser un material de embalaje en forma de una hoja de cartón o cartón corrugado, papel de aluminio, un recipiente como una botella o lata, o similar. En algunos casos, el material de envasado es una poliolefina, como un polietileno (PE) o un polipropileno (PP), un poliéster como el tereftalato de polietileno (PET) o una lámina metalizada como un papel de aluminio laminado, un poliéster metalizado, o un recipiente de metal. Preferiblemente, las tintas descritas en la presente que están diseñadas para ser curables por energía se caracterizan además porque las tintas tienen menos del 6% de agua emulsionada y no contienen sales inorgánicas solubles en agua o emulsionantes con un valor de equilibrio de hidrofilicidad lipofilicidad (HLB) de 2-18 y no contienen monómeros solubles en agua ni resinas solubles en agua.

Las tintas curables por radiación descritas en la presente pueden curarse con UV mediante una fuente de luz actínica, como por ejemplo luz UV, proporcionada por una bombilla de mercurio de alto voltaje, una bombilla de mercurio de medio voltaje, una bombilla de xenón, una lámpara de arco de carbono, una bombilla de halogenuros metálicos, una lámpara UV-LED o luz solar. La longitud de onda de la irradiación aplicada está preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 200 a 500 nm, más preferiblemente de aproximadamente 250 a 350 nm. La energía UV está preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 30 a 3000 mJ/cm2, y más preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 50 a 500 mJ/cm2. Además, la bombilla puede seleccionarse apropiadamente de acuerdo con el espectro de absorción de la composición curable por radiación. Además, las tintas descritas en la presente pueden curarse en condiciones inertes.

Alternativamente, las tintas curables por radiación descritas en la presente pueden curarse mediante haz de electrones (EB). Los secadores de EB comercialmente están disponibles, por ejemplo, de Energy Science, Inc. de Wilmington, Mass, o de Advanced Electron Beams Inc. (AEB) de Wilmington, Mass. La energía absorbida, también conocida como dosis, se mide en unidades de kiloGrays (kGy), siendo un kGy igual a 1.000 julios por kilogramo. Típicamente, la dosis del haz de electrones debe estar dentro del intervalo de 10 kGy a aproximadamente 40 kGy para un curado completo. Con la composición curable por radiación de esta invención, una dosis de radiación de 20­ 30 kGy a un nivel de oxígeno por debajo de 200 partes por millón (ppm) suele ser suficiente para obtener una tinta o recubrimiento seco resistente a los solventes.

El brillo es un parámetro clave para las películas secas de todas las clases de tintas fabricadas mediante el proceso de esta invención y se mide convenientemente con un medidor de brillo Sheen en un ángulo de 60°.

Los siguientes ejemplos ilustran aspectos específicos de la presente invención y no se pretende que limiten el alcance de la misma en ningún aspecto y no debería interpretarse de este modo.

Ejemplo 1

Preparación de productos intermedios de emulsificación para la incorporación de agua en tintas litográficas. Se prepararon tres soluciones de emulsificación como productos auxiliares para permitir la incorporación de hasta un 40% de agua en una tinta litográfica offset de curado convencional.

El orden de adición de estas soluciones a una tinta precargada es:

1. Solución emulsionante 1, 2,3 o 4 (pH 8,0-9,5)

2. Solución emulsionante 6 o 7 a partir de un producto intermedio 5 (pH 4,0-5,5)

3. Solución emulsionante 8 (pH 8,0-9,5)

T l 1: l in m linn 1

Proceso: mezclado con un mezclador de alta velocidad 15 minutos.

Proceso: mezclado con un mezclador de alta velocidad 15 minutos.

T l : l in m linn

Proceso: mezclado con un mezclador de alta velocidad 15 minutos.

T l 4: l in m linn 4

Proceso: mezclado en un mezclador de alta velocidad durante 15 minutos.

T l : l in m linn

Proceso: mezclado en un mezclador de alta velocidad durante 15 minutos.

T l : l in m linn

Proceso: mezclado con un mezclador de alta velocidad durante 15 minutos.

T l 7: l in m linn 7

Proceso: mezclado en hervidor a 80° C 5 h

T l : l in m linn

Proceso: mezclado con un mezclador de alta velocidad durante 30 minutos.

Ejemplo 2:

Preparación y evaluación de tintas offset cian. Las tintas se prepararon como en la Tabla 9.

T l : f rm l i n in in

continuación

Para lograr una emulsión estable con hasta un 40% de agua, se emplean tres soluciones emulsionantes como portador de aditivos y estabilizadores. Debido a los diferentes valores de pH, no fue posible mezclar algunas de las preparaciones de emulsificación para formar menos de tres soluciones de emulsificación separadas. Las materias primas enumeradas en la Tabla 9 fueron las siguientes:

1Yser Sirius V

2Pionier 6708

3Radia 7964

4Setalin V402

5Necires LF 220

6Nytex 8012

7Pigmento azul 15: 3

8Engelhard ASP

9Cabosil M5

Las tintas de la Tabla 9 se prepararon mediante el procedimiento general que se muestra:

1. Resina cocida con aceites (agitada a 120 rpm a 200° C durante 2 horas)

2. Pigmentos y cargas añadidos bajo un mezclador de alta velocidad

3. Se añadió la primera solución emulsionante y se mezcló

4. Se añadió una segunda solución emulsionante bajo un mezclador de alta velocidad durante 25 minutos. 5. Se añadió una tercera solución emulsionante bajo un mezclador de alta velocidad durante 15 minutos 6. Se finalizó pasando por un molino de tres rodillos, como se ha descrito anteriormente (pasado a 30 bares/435 psi para controlar el tamaño de las gotitas de agua en la tinta. Si las gotas eran visibles, la tinta se pasó de nuevo).

Ejemplo 3:

La prueba de las tintas cian del Ejemplo 2 dio los resultados enumerados en la Tabla 10.

T l 1 : v l i n n v in i n fr n n in i n m r iv n r

°

Los datos de las Tablas 10 a 12 muestran que es posible formular una tinta litográfica offset, por ejemplo, una tinta de secado en caliente, con entre un 9 y un 37% de agua que coincide con una tinta convencional en reología, brillo y rendimiento.

Además, las curvas de densidad de las tintas cian, comparativas y nuevas, eran todas comparables.

Ejemplo comparativo 4

Este ejemplo demuestra la incorporación de grandes cantidades tanto de carga como de agua en tintas litográficas de secado en caliente, sin el uso de emulsionantes. La Tabla 13 muestra la formulación de tintas amarillas estándar y nuevas; Tabla 14, tintas magenta; Tabla 15, tintas cian; y Tabla 16, tintas negras.

Tabla 13: formulación de tintas amarillas convencionales ("STD") y nuevas ("innovación") de curado convencional de la invención

Tabla 14: formulación de tintas magenta convencionales ("STD") y nuevas "Innovación") de curado convenciona) de la invención

Tabla 15: formulación de tintas cian convencionales ("STD") y novedosas "Innovación") de curado convencional de la invención

Tabla 16: formulación de tintas negras convencionales ("STD") y novedosas "Innovación") de curado convencional de la invención

Los productos intermedios para las bases enumeradas en las Tablas 12 a 15 se prepararon como en la Tabla 17:

Las tintas de las Tablas 13 a 16 se evaluaron como se ha descrito anteriormente y se descubrió que eran por lo menos equivalentes en rendimiento a la tinta estándar, a la vez que contenían calidades de agua muy grandes.

Ejemplos 5-20

Estos ejemplos demuestran la utilidad del secado en frío en la elaboración de acuerdo con la presente invención. La Tabla 18 muestra la formulación de tintas amarillas comparativas y tintas de la presente invención. La Tabla 19 muestra la preparación del compuesto intermedio de arcilla (carga). La Tabla 20 muestra la formulación de tintas negras comparativas y tintas de la presente invención. La Tabla 21 muestra la formulación de tintas cian comparativas y tintas de la presente invención.

La Tabla 21 muestra la formulación de tintas amarillas comparativas y tintas de la presente invención. La Tabla 23 muestra las fuentes de materias primas empleadas para elaborar los dieciséis ejemplos. Los resultados demuestran claramente que las tintas de esta invención poseen pegajosidad y densidad óptica colorimétrica equivalentes a las tintas estándar, pero tienen un rendimiento muy superior, que varía de una mejora del 3,7% al 9,7%, dependiendo del color de la tinta y los niveles de agua y carga.

Las tintas se mezclaron a alta velocidad hasta que fueron homogéneas.

Se añadieron aceite de soja, solución de BHT y dispersante a un recipiente de mezclado. Se añadió arcilla con alimentación continua bajo mezcla de bajo cizallamiento. Una vez que se hubo añadido la arcilla, el compuesto se mezcló con cizallamiento alto hasta que fue homogéneo. Luego, el compuesto se somete a un molino de granalla Schold cargado con granalla de acero al carbono 3/32 y se muele hasta que se dispersa hasta un tamaño de micras medio de aproximadamente 1,4 micras.

continuación

continuación

Además, se evaluó el apilamiento de las tintas de los ejemplos 5 a 20 imprimiendo el Ejemplo 6 (tinta comparativa) y el Ejemplo 8 (tinta comparativa) en las siguientes condiciones en una prensa Didde Offset:

a) Velocidad de impresión: 400-1000 pies/minuto

b) Fuente: ACFS 193, 4 oz/galón

c) Papel: papel de periódico Bowater 30#

d) Tintas: Ejemplo 2 (comparativo); Ejemplo 4 (inventivo)

e) Sala de Impresión: 20° C; 34% de humedad relativa

f) El ajuste del agua a 400 FPM es 58 para el Ejemplo 6; 60 para el ejemplo 8

g) La densidad de impresión es 85/85 para el Ejemplo 2; 87/91 para el ejemplo 4 (método DIN)

El apilamiento se evaluó visualmente y se calificó como 1-10, siendo 1-3 apilamiento mínimo o ligero; 4-6 siendo apilamiento moderado; y 7-10 siendo apilamiento severo. Tras la inspección visual, el Ejemplo 2 (comparativo) se calificó como 8, mientras que el Ejemplo 4 (Inventivo) se calificó como 3.

Ejemplo 21

Este es un ejemplo general que describe un protocolo experimental típico para evaluar la transferencia de tinta y otros parámetros de rendimiento para tintas curables por energía que se describen en la presente en el simulador de impresión Mitsubishi: la velocidad del rodillo se establece a 300 metros por minuto, con la temperatura del rodillo mantenida en 30° C. La humectación y el ajuste de la tinta se ajustan de tal manera que la prensa funcione de manera estable a un peso de película constante de 2,5 pm, medido en el sensor localizado entre el rodillo oscilante de tinta final y los dos rodillos formadores de tinta. Los cuatro rodillos oscilantes están equipados con sensores que determinan el grosor de la película de tinta y el contenido de agua y el cilindro de planchas está equipado con una cámara de alta velocidad con un microscopio para controlar la forma del punto y las condiciones en las que la plancha funciona libre. Cuando la prensa funciona de manera estable, la tinta transferida en el rodillo ductor se raspa durante un tiempo definido y la tinta recogida se mide en una balanza de laboratorio. Mediante este método, puede evaluarse si una tinta en condiciones de impresión idénticas, como la configuración de tinta y fuente, la temperatura y la velocidad del rodillo, puede proporcionar una transferencia más alta, que se mide por la cantidad de tinta raspada en el rodillo ductor.

Se midieron una variedad de tintas con y sin emulsificación, como se ejemplifica en los Ejemplos 18-34. Las tintas curables por energía emulsionadas mostraron una transferencia mejorada frente a las tintas comparativas no emulsionadas.

Si una tinta se emulsiona con agua, la viscosidad suele reducirse. Cuando la tinta emulsionada sale del conducto de tinta en la prensa de impresión en la parte superior del tren de tinta, una parte del agua emulsionada puede perderse debido a la evaporación de la película de tinta delgada, dependiendo de la temperatura del rodillo y la velocidad del rodillo. En el área inferior del tren de tinta, la tinta preemulsionada se emulsiona adicionlamente con una solución de fuente y se logra un equilibrio muy rápidamente. Por lo tanto, las tintas de la presente invención muestran, además de una buena transferencia, también una rápida puesta en marcha en la prensa.

Las mediciones del contenido de agua emulsionada mediante titulación Carl-Fisher mostraron que las tintas que se recogen en el rodillo ductor en el simulador de impresión offset tienen una cantidad similar de agua emulsionada, independientemente de si la tinta inicial contiene una cantidad menor o mayor de agua emulsionada. No obstante, las tintas que fueron preemulsionadas muestran una mayor transferencia, en comparación con las tintas no emulsionadas, lo cual es altamente inesperado. Puede argumentarse que la viscosidad puede tener una influencia sobre la cantidad de tinta transferida, ya que en la misma configuración del conducto de tinta con una tinta menos viscosa, puede salir más tinta del conducto de tinta cada vez, lo que proporciona un flujo de tinta mejorado y, por lo tanto, una mejor transferencia cada vez.

Para investigar este efecto, se prepararon tintas experimentales (Ejemplos 35-61) en el molino de tres rodillos en el que se extrajo algo de monómero acrílico trifuncional y se reemplazó por agua, de manera que la viscosidad de la tinta estándar y la tinta emulsionada fuese comparable. No obstante, a pesar de la viscosidad similar, las tintas emulsionadas muestran una transferencia mejorada en comparación con las tintas no emulsionadas. El efecto también se observó con diferentes vehículos de tinta inertes como una resina de aldehídocetona o una resina de colofonia o una resina de hidrocarburo (Ejemplos 35-43). Por lo tanto, la transferencia aumentada observada de las tintas curables por energía emulsionadas no era previsible o predecible y no habría sido anticipado por un experto en la técnica.

Ejemplos comparativos 22-38

Se emulsionó agua en tintas offset amarilla, magenta y cian de la gama de productos de tintas UV Sun Chemical SunCure™ con un agitador de mariposa de tres hojas con una velocidad de 1750 rpm durante 10 minutos. Durante la emulsificación, la temperatura aumentó hasta 45-55° C.

El resultado de la emulsificación se evaluó con DSC. Todas las tintas tuvieron un pico máximo por debajo de -40° C en DSC.

Luego, las tintas se ejecutaron en el simulador de impresión offset de Mitsubishi en condiciones idénticas para cada juego de tintas con un ajuste de humectación inicial del 30%. La solución de fuente es SunFount™ SF480 al 1% 5% de IPA 0,5% de re-endurecedor; la velocidad del rodillo es de 300 metros/minuto; las placas se calientan por ordenador a placa horneadas; la temperatura de los rodillos es de 30° C; la temperatura de la solución fuente es de 11-12° C; el ajuste del rodillo de tinta es del 10-12%. Durante la ejecución, la tinta transferida se retiró del rodillo ductor y se comparó en peso con muestras comparativas sin agua emulsionada.

En la Tabla 24 a continuación, se compararon las tintas emulsionadas con las tintas no emulsionadas, que por lo demás tenían una formulación idéntica. Las tintas se caracterizan por su viscosidad, pegajosidad y la temperatura pico máxima para el agua emulsionada en DSC. Todas las tintas que contienen agua emulsionada muestran una mayor transferencia de tinta (última columna), medida con el simulador de impresión offset frente a las tintas comparativas no emulsionadas.

Los protocolos de prueba para la evaluación de las tintas de la Tabla 24 fueron los siguientes:

a) Viscosidad: Reómetro de cono y placa RCS 300 de la empresa Anton Paar en Alemania. Las tintas se cortan con una tasa de cizallamiento creciente de D = 2 a 1001/s y el valor de viscosidad a una tasa de cizallamiento de 50 1/s.

b) Pegajosidad: Medida con un instrumento calibrado "Tack-o-scope" (Modelo 2001) de IGT testing systems, Países Bajos. Se coloca 1 ml de tinta en el rodillo de distribución de caucho EPDM a 30° C, se distribuye durante 90 segundos a una velocidad de rodillo de 50 rpm, luego 30 segundos a 300 rpm. Luego, el valor de la pegajosidad se toma a una velocidad de rodillo de 150 rpm.

c) Máximo pico de agua emulsionada en DSC:

El equipo utilizado fue el siguiente:

- PC que contiene software para DSC

- DSC Cell200 (empresa Netzsch)

- Interfaz DSC Ta SC 414/3 (Netzsch Company)

- Recipiente Dewar para nitrógeno líquido

- Equilibrio analítico

- Bandejas Tapas de Aluminio de 25|jl (Tmax. 600° C)

- Prensa para bandejas de aluminio

- Espátula

Procedimiento:

1. En la balanza analítica, se midieron ~ 20 mg (± 2 mg) de muestra de tinta en una bandeja de aluminio. La tinta debe estar en el medio de las bandejas de aluminio, no en el extremo superior de las paredes.

2. La bandeja se cierra con una tapa y se sella con la prensa.

3. La bandeja se coloca en la celda de medición. Se coloca una segunda Al-bandeja vacía en la celda de referencia.

4. La cámara está cerrada.

5. La sensibilidad de la celda de medición se establece en el 100%.

6. Se inicia el programa:

Inicio: a 25° C, Paso 1: enfriar a una velocidad de 10K/min. a -80° C bajo burbujeo de nitrógeno (-20-25 ml/min.); Paso 2: recalentamiento a una velocidad de 10K/min a 25° C bajo burbujeo de nitrógeno (~ 20-25 ml/min.) 7. Después de la medición, se evalúan los picos en el intervalo de -80° C a 0° C.

Ejemplos comparativos 39 a 41

Las tintas de la Tabla 24 se produjeron según el principio general indicado en la Tabla 25. Como ejemplo de la preparación general, se ilustra la preparación de tres tintas litográficas cian. Estas se elaboraron en un molino de tres rodillos bajo una presión de rodillo de 12 atmósferas (atm) que equivale a 1,0133 x 12 bar o 1,0133 x 105x 12 Pascal (Pa) a una temperatura de rodillo de 25° C. Las tintas se pasaron tres veces sobre el molino hasta que el medidor de trituración mostró menos de 2 líneas por debajo de las 4 pm, lo que se consideró una buena trituración. Las tintas difieren en la cantidad de monómero acrílico trifuncional para compensar la viscosidad del agua añadida. En dos tintas, se emulsionó el 3,5% (Ejemplo 40) y el 5% (Ejemplo 41) de agua. El ejemplo 39 es comparativo y no contiene agua emulsionada. De esta manera, se logró casi la misma viscosidad en las tres tintas. Luego, las tintas se procesaron en el simulador de impresión offset en las mismas condiciones que en el Ejemplo General 21 (excepto un ajuste del conducto de tinta del 5% para todas las tintas) y se mide la transferencia.

Los ejemplos 40 y 41, que contienen agua emulsionada, muestran una mayor transferencia de tinta, medida por el simulador de impresión offset Mitsubishi frente al ejemplo comparativo 39 no emulsionado.

Ejemplos comparativos 42-45

Se fabricaron cuatro tintas litográficas cian en el molino de tres rodillos con una presión de rodillo de 12 atm que equivale a 1,0133 x 12 bar o 1,0133 x 105 x 12 Pascal (Pa) a una temperatura de rodillo de 25° C. Las tintas se pasaron tres veces sobre el molino hasta que el medidor de trituración mostró menos de 2 líneas por debajo de las 4 pm, lo que se consideró como una buena trituración. Las tintas difieren en la cantidad de monómero acrílico trifuncional y el tipo de resina en el barniz. Luego, en dos tintas (Ejemplos 43 y 45), se emulsionó el 5% de agua. Los ejemplos 42 y 44 son comparativos y no contienen agua emulsionada. De esta manera, se logró casi la misma viscosidad en todas las tintas. Luego, las tintas se procesaron en el simulador de impresión offset en las mismas condiciones que en el Ejemplo General 21 y se midió la transferencia. La preparación de las tintas se muestra en la Tabla 26.

En la tabla anterior, la tinta emulsionada de los Ejemplos 43 y 45 se comparó con la tinta no emulsionada de los Ejemplos 42 y 44 que tienen una viscosidad casi idéntica. Los Ejemplos 43 y 45, que contienen agua emulsionada, muestran una mayor transferencia de tinta, como se ilustra en la Tabla 26, cuando se evalúan en el simulador de impresión offset de Mitsubishi, frente a los Ejemplos Comparativos 42 y 44 no emulsionados.

Las tintas de los Ejemplos 43 y 45 también se probaron en una prensa Didde Offset Web (GSS, Graphic Systems Services). De nuevo, las tintas emulsionadas mostraron una transferencia mejorada, como lo indica los ajustes de los conductos de tinta reducida para obtener la misma densidad óptica (muescas de las tintas frente al estándar). La densidad óptica se mide mediante un densitómetro en línea instalado en la prensa Didde y luego se confirma mediante un fotómetro espectral "SpectroEye" de Gretag-MacBeth Company. La Tabla 27 a continuación muestra los ajustes de tinta para la misma densidad óptica.

Tabla 27: Comparación de densidad óptica de tintas litográficas de curado por energía estándar y novedosas des ués de la im resión

También debe observarse que, a la misma densidad óptica, se requirió un ajuste del conducto de tinta más bajo para las tintas emulsionadas 43 y 45, que para la tinta comparativa 28, lo que indica una mayor transferencia de tinta para las tintas de esta invención.

Ejemplos 46-47

Estos ejemplos delinean tintas litográficas curables por haz de electrones (EB) útiles de la presente invención. Se probó una tinta cian emulsionada que contenía un 9,4% en peso de agua emulsionada (Ejemplo 47) frente a una tinta EB comparativa sin agua emulsionada (Ejemplo 46). Ambas tintas se procesaron en el simulador de impresión offset de Mitsubishi en condiciones idénticas con un ajuste de humectación inicial del 30%. La solución fuente es SunFount™ SF480 al 3% IPA al 5% re-endurecedor al 0,5%; la velocidad del rodillo es de 300 m/min; Las placas se secan con calor por ordenador para placa horneada; la temperatura de los rodillos es de 30° C; la temperatura de la solución fuente es de 11-12° C; el ajuste del rodillo de tinta es del 5%. Durante el procesamiento, la tinta transferida se retiró del rodillo ductor y se comparó en peso como se muestra en la Tabla 28.

Tabla 28: comparación entre la tinta cian litográfica de curado por EB convencional y la tinta curable por energía ue contiene a ua

La viscosidad, la pegajosidad y el flujo se miden como se ha mencionado anteriormente. Como se muestra en la tabla anterior, la tinta emulsionada muestra una transferencia aumentada.

Ejemplo 48

Tintas de Secado en frío que contienen hasta un 40% incluían agua. La Tabla 29 muestra las tintas amarillas estándar frente a las de esta invención; la Tabla 30 muestra tintas magenta estándar frente a las de esta invención; la Tabla 31 muestra tintas cian estándar frente a las de esta invención. Los compuestos intermedios descritos en las tablas 29 a 31 se prepararon como se muestra en la tabla 17.

Tabla 29: formulación de una tinta amarilla de secado en frío comercial

serie BCY 3250 frente a tintas amarillas de esta invención

Tabla 30: formulación de una tinta magenta de secado en frío comercial serie BCY 3250 frente a tintas magenta de esta invención

Tabla 31 :formulación de una tinta cian de secado en frío comercial serie B C Y 3250 frente a tintas magentas de esta invención

Este ejemplo demuestra fórmulas que comparan una tinta de secado en frío estándar que contiene un 3-4% de agua y tintas de esta invención (descritas en las tablas como tintas de "innovación"), tintas de "innovación" que contienen un 10-40% de agua. El rendimiento de impresión de las tintas de la invención es equivalente a las tintas estándar usando un equipo de prueba de laboratorio como se ha descrito anteriormente. Este ejemplo muestra que puede añadirse agua a las tintas litográficas de secado en frío y reducir simultáneamente el nivel de COV y aceites minerales sin ningún impacto negativo en el rendimiento de la impresión.

La invención se ha descrito en términos de realizaciones preferidas de la misma, pero es de aplicación más amplia, como entenderán los expertos en la técnica. El alcance de la invención solo está limitado por las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar una tinta emulsionada adecuada para impresión litográfica offset en emulsión, la tinta comprendiendo del 8 al 15% en peso de por lo menos una carga inorgánica y del 10 al 40% en peso de agua, el proceso comprendiendo los pasos de:

a) combinar por lo menos una carga inorgánica, una o más resinas y uno o más pigmentos o colorantes para formar una tinta premolida, y;

b) añadir agua a dicha tinta premolida, agitando con suficiente cizallamiento para que el agua se emulsione, y manteniendo la temperatura de la operación por debajo de unos 60° C,

y que comprende además el paso de añadir uno o más agentes emulsionantes, juntos o secuencialmente, cuando dicha agua se está mezclando con dicha tinta premolida.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además controlar el pH de los agentes emulsionantes durante la adición, en donde dicho pH está preferiblemente entre 8,0 y 9,5 o entre 4,0 y 5,5.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el uno o más agentes emulsionantes se seleccionan del grupo que consiste de: una sal de ácido graso de aceite de resina, ácido dímero, un surfactante de óxido de polialquileno, ámbar gris, goma arábiga, un éster graso maleado, una amida grasa maleada y un dioleato.

4. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la tinta comprende además por lo menos un agente seleccionado del grupo que consiste de: cera, auxiliar de dispersión, monómero fotorreticulable etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado, fotoiniciador, solvente orgánico y aceite de triglicéridos.

5. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la carga inorgánica se selecciona de un grupo que consiste de: carbonato de calcio, arcilla, especialmente caolín, talco, carbonato de magnesio y sílice.

6. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste de: hidrocarburos, resinas híbridas como una mezcla de hidrocarburo/colofonia, resinas de aldehido, resinas alquídicas, ésteres de colofonia modificados con maleico y ésteres de colofonia modificados con fenoles.

7. El proceso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el pigmento o colorante se selecciona del grupo que consiste de: tintes azo, tintes de antraquinona, tintes de xanteno, tintes de azina y combinaciones de los mismos, pigmento amarillo 1, pigmento amarillo 3, pigmento amarillo 12 , pigmento amarillo 13, pigmento amarillo 14, pigmento amarillo 17, pigmento amarillo 63, pigmento amarillo 65, pigmento amarillo 73, pigmento amarillo 74, pigmento amarillo 75, pigmento amarillo 83, pigmento amarillo 97, pigmento amarillo 98, pigmento amarillo 106, pigmento amarillo 111, Pigmento amarillo 114, pigmento amarillo 121, pigmento amarillo 126, pigmento amarillo 127, pigmento amarillo 136, pigmento amarillo 138, pigmento amarillo 139, pigmento amarillo 174, pigmento amarillo 176, pigmento amarillo 188, pigmento amarillo 194, pigmento naranja 5, pigmento naranja 13, pigmento naranja 16, pigmento naranja 34, pigmento naranja 36, pigmento naranja 61, pigmento naranja 62, pigmento naranja 64, pigmento rojo 2, pigmento rojo 9, pigmento rojo 14, pigmento rojo 17, pigmento rojo 22, pigmento rojo 23, pigmento rojo 37, pigmento rojo 38, pigmento rojo 41, pigmento rojo 42, pigmento rojo 48: 2, pigmento rojo 53: 1, pigmento rojo 57: 1, pigmento rojo 81: 1, pigmento rojo 112, pigmento rojo 122, pigmento rojo 170, pigmento rojo 184, pigmento rojo 210, pigmento rojo 238, pigmento rojo 266, pigmento azul 15, pigmento azul 15: 1, pigmento azul 15: 2, pigmento azul 15: 3, pigmento azul 15: 4, pigmento azul 61, pigmento verde 7, pigmento verde 36, pigmento violeta 1, pigmento violeta 19, pigmento violeta 23, óxido de hierro, óxido de cromo, ferrocianuro de amonio férrico, óxido férrico negro, pigmento blanco 6, pigmento blanco 7 y pigmento negro 7.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en donde

- el auxiliar de dispersión es un aceite de soja modificado; o

- la cera se selecciona del grupo que consiste de cera de amida, cera de erucamida, cera de polipropileno, cera de parafina, cera de polietileno, politetrafluoroetileno, cera de camauba y combinaciones de las mismas; o - el solvente o aceite orgánico se selecciona del grupo que consiste de: mono-, di- o tri-glicéridos líquidos a 25° C, aceites pesados, destilados de hidrocarburos y aceites minerales.

9. Un proceso de impresión litográfica offset, que comprende los pasos de fabricar la tinta de acuerdo con el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, imprimir la tinta sobre un sustrato, luego curar dicha tinta con uno o más de los medios seleccionados de un grupo que comprende: radiación actínica, haz de electrones, calor, infrarrojos y secado al aire, para formar una película de tinta seca sobre dicho sustrato.