ES2925383T3

ES2925383T3 - Tinta cerámica y utilización de la misma para decorar objetos de cerámica

Info

Publication number: ES2925383T3
Application number: ES20194430T
Authority: ES
Inventors: Dario Garzoni
Original assignee: SMALTICERAM UNICER SpA
Current assignee: SMALTICERAM UNICER SpA
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-10-17
Anticipated expiration: 2040-09-03
Also published as: EP3798275B1; PL3798275T3; EP3798275A1; IT201900017318A1

Abstract

Se describe una tinta cerámica, que comprende una suspensión formada por una fracción inorgánica sólida dispersa en una fracción orgánica líquida, donde la fracción orgánica líquida comprende: un primer componente que consiste en un éster derivado del ácido benzoico o de una mezcla de ésteres derivados del ácido benzoico , y/o un segundo componente que consiste en un éster derivado del alcohol fenoxietanol o una mezcla de ésteres derivados del alcohol fenoxietanol. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tinta cerámica y utilización de la misma para decorar objetos de cerámica

Campo técnico

La presente invención se refiere a una tinta cerámica y a un procedimiento para decorar objetos de cerámica utilizando dicha tinta cerámica.

Más en particular, la presente invención se refiere a una tinta cerámica destinada a aplicarse con impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica.

Técnica anterior

Como se sabe, el procedimiento de fabricación para la mayoría de los objetos de cerámica, tales como losetas y baldosas de cerámica, contempla generalmente proporcionar una masa de polvos cerámicos que se compacta seguidamente por medio de una prensa para cerámica, se decora sobre la superficie y finalmente se somete a una etapa de cocción a alta temperatura en un horno para cerámica.

Una de las técnicas actualmente más comunes para realizar la mencionada etapa de decoración es la que contempla aplicar tintas cerámicas a través de la utilización de impresoras digitales que aprovechan la tecnología de chorro de tinta.

Estas tintas cerámicas consisten generalmente en una suspensión que comprende una fracción líquida basada en agua u orgánica (también conocida como portador) y una fracción sólida inorgánica que se muele finamente y se dispersa en la fracción líquida.

La fracción sólida puede comprender, por ejemplo, calcinas de color y pigmentos inorgánicos adaptados para proporcionar a la tinta cerámica el color deseado al que pueden añadirse posiblemente fritas de diversas clases y/u otros óxidos inorgánicos de propiedades refractivas variables a fin de obtener en el objeto de cerámica diversos efectos materiales, incluyendo el efecto brillante, el efecto desvitrificado, el efecto mate, el efecto metálico, el efecto de hundimiento y similares.

En relación con la fracción líquida, los componentes orgánicos principales actualmente utilizados en tintas cerámicas pueden agruparse en las siguientes clases de sustancias orgánicas: glicoles, éteres de glicol, ésteres derivados de ácidos grados, parafinas y naftenos.

Sin embargo, estas sustancias orgánicas tienen el inconveniente de liberar contaminantes a la atmósfera durante la etapa de cocción posterior, incluyendo aldehídos y compuestos de aldehído, formaldehído, sustancias orgánicas volátiles (VOS) y sustancias olorosas que aumentan significativamente el impacto medioambiental de los procesos de decoración que contemplan la utilización de impresoras de chorro de tinta para cerámica.

En particular, las sustancias olorosas ahora representan un problema muy común, ya que el olor desagradable es percibido por la población que vive cerca de centros industriales de cerámica.

Divulgación de la invención

A la luz de lo anterior, un objetivo de la presente invención es el de proporcionar una familia de tintas cerámicas y un procedimiento correspondiente para decorar objetos de cerámica, que permitan que se reduzcan sustancialmente las emisiones de contaminantes durante la etapa de cocción, en particular en relación con emisiones de sustancias orgánicas volátiles, aldehídos y compuestos de aldehído (por ejemplo, formaldehído) y sustancias olorosas.

Otra finalidad de la presente invención es la de alcanzar el objetivo antes mencionado dentro del contexto de una solución simple, racional y relativamente barata.

Estos y otros objetivos se alcanzan por las características de la invención como se expone en las reivindicaciones independientes.

Las reivindicaciones subordinadas resumen aspectos preferidos y/o particularmente ventajosos de la invención. En particular, una forma de realización de la presente invención proporciona una tinta cerámica que comprende (por ejemplo, que consiste en) una suspensión formada por una fracción inorgánica sólida dispersa en una fracción orgánica líquida, comprendiendo la fracción orgánica líquida:

un primer componente que consiste en un éster derivado de ácido benzoico o de una mezcla de ésteres derivados de ácido benzoicos, y/o

un segundo componente que consiste en un éster derivado de alcohol fenoxietanol o una mezcla de ésteres derivados de alcohol fenoxietanol.

Gracias a la utilización de uno o ambos de estos componentes en la fracción orgánica líquida, fue posible ventajosamente obtener tintas cerámicas con características adecuadas que se aplican utilizando impresoras digitales de chorro de tinta y que, al mismo tiempo, durante la etapa de cocción del objeto de cerámica, tienen el importante efecto de liberar sustancias volátiles orgánicas significativamente reducidas, aldehídos y compuestos relativos, formaldehido y sustancias olorosas. Este efecto se debe generalmente al hecho de que, durante la etapa de cocción del objeto de cerámica, los ésteres derivados del ácido benzoico y los ésteres derivados del alcohol fenoxietanol presentan diferentes procedimientos de combustión con respecto a los portadores líquidos en tintas cerámicas actuales, produciendo una menor cantidad de contaminantes.

Por ejemplo, ensayos experimentales han indicado que los ésteres derivados de ácido benzoico generan combustión más energética y rápida con respecto, por ejemplo, a ésteres derivados de ácidos grasos, por tanto, más inclinados a tener lugar completamente, produciendo CO2 en lugar de compuestos orgánicos intermedios.

Según un aspecto de la presente invención, el éster o ésteres de ácido benzoico que constituyen el primer componente de la fracción orgánica líquida pueden seleccionarse de entre el grupo que consiste en:

• benzoato de dodecilo

• benzoato de butilo

• benzoato de propilo

• benzoato de etilo

• benzoato de metilo

• benzoato de 3,7-dimetil-1,6-octadieno-3-ilo,

• benzoato de 2-feniletilo

• benzoato de fenilo

• benzoato de bencilo

Estos ésteres derivados del ácido benzoico pueden encontrarse fácilmente en el mercado y son aptos todos ellos para utilizarse en la composición de una tinta cerámica que presenta las ventajas previamente mencionadas.

Sin embargo, se resalta que el éster de ácido benzoico para el que fue posible encontrar los resultados más significativos es benzoato de dodecilo (CAS número 68411-27-8; ácido benzoico, ésteres de alquilo C12-15) que, por tanto, representa una elección preferida.

Otro aspecto de la invención contempla que el primer componente pueda estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 10% y el 90% del peso total de la propia tinta cerámica (incluyendo los extremos) y/o comprendida entre el 25% y el 100% del peso de la fracción orgánica líquida (incluyendo los extremos).

De esta manera, el primer componente es una parte significativa de la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica, permitiendo que se consiga una reducción de contaminantes igualmente significativa. Según otro aspecto de la presente invención, pueden seleccionarse el/los éster(es) de alcohol fenoxietanol que constituyen el segundo componente de la fracción líquida de entre el grupo que consiste en:

• éster de fenoxietilo,

• acetato de 1-fenoxietilo,

• acrilato de 1-fenoxietilo,

• octanoato de 2-fenoxietilo,

• propionato de 2-fenoxietilo,

• 2-metilpropanoato de 2-feniletilo.

Estos ésteres derivados del alcohol fenoxietanol pueden encontrarse también fácilmente en el mercado y son todos ellos adecuados para utilizarse en la composición de una tinta cerámica que presenta las ventajas previamente mencionadas.

Sin embargo, se resalta que el éster de alcohol fenoxietanol para el que fue posible conseguir los resultados más significativos es éster de fenoxietilo que, por tanto, representa una elección preferida.

Otro aspecto de la invención contempla que el segundo componente pueda estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 10% y el 90% del peso total de la propia tinta cerámica (incluyendo los extremos) y/o comprendida entre el 25% y el 100% del peso de la fracción orgánica líquida (incluyendo los extremos).

De esta manera, el segundo componente es una parte significativa de la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica, permitiendo que se consiga una reducción de contaminantes igualmente significativa.

Sin embargo, se especifica que el porcentaje en peso del primer y/o del segundo componente de la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica pueda regularse sobre la base de los parámetros físicos requeridos por los fabricantes de impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica.

De hecho, en este punto, se especifica que, para poder funcionar de una manera óptima en las principales impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica, se prefiere en general que la tinta cerámica tenga valores predefinidos de viscosidad, densidad y tensión superficial.

Por esta y/u otras razones, la tinta cerámica puede comprender otras sustancias y/o aditivos químicos.

En particular, un aspecto de la invención contempla que, además del primer componente y/o del segundo componente mencionados anteriormente, la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica puede comprender posiblemente un componente adicional que comprende una sustancia o una mezcla de sustancias seleccionadas de entre el grupo que consiste en:

• glicoles,

• éteres de glicol,

• ésteres que se derivan de ácidos grasos,

• parafinas,

• naftenos.

Estas sustancias pueden actuar como reguladores de viscosidad y/o lubricantes, a fin de conferir a la tinta cerámica una viscosidad más adecuada para las necesidades de impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica. Según un aspecto de la invención, el componente adicional antes mencionado (es decir, el seleccionado de entre glicoles, éteres de glicol, ésteres que se derivan de ácidos grasos, parafinas, naftenos y mezclas de los mismos) puede estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso menor o igual al 40% del peso total de la propia tinta cerámica.

De esta manera, es posible efectivamente estimar la cantidad del componente adicional a fin de obtener el efecto deseado sin incrementar significativamente las emisiones de contaminantes. Según otro aspecto de la invención, la tinta cerámica puede comprender además uno o más aditivos químicos seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• dispersantes

• agentes de suspensión,

• agentes tensoactivos,

• antiespumantes.

Los aditivos dispersantes tienen la función de mantener separadas las partículas sólidas y, por tanto, impedir la aglomeración.

Los aditivos de suspensión tienen la función de reducir el asentamiento de las partículas sólidas.

Los aditivos de agentes tensoactivos tienen la función de regular la tensión superficial.

Los aditivos antiespumantes tienen la función de reducir la formación de espuma y limitar la presencia de burbujas y aire en la tinta cerámica.

Un aspecto de la presente invención contempla que cada uno de los aditivos químicos antes mencionados puede estar presente en una cantidad en peso menor o igual al 10% del peso total de la tinta cerámica.

De esta manera, los aditivos químicos son un componente minoritario de la tinta cerámica que no afecta significativamente a las emisiones de contaminantes.

A continuación, al moverse sobre la fracción inorgánica sólida, esta fracción inorgánica sólida puede comprender uno o varios componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• calcinas,

• calcinas de color,

• pigmentos inorgánicos,

• fritas,

• óxidos inorgánicos,

• óxidos inorgánicos refractarios.

Al elegir apropiadamente de entre estos componentes, es posible ventajosamente producir un amplio rango de tintas cerámicas de diferentes colores y/o poder producir en los objetos de cerámica diversos efectos materiales, por ejemplo un efecto brillante, un efecto desvitrificado, un efecto mate, un efecto metálico, un efecto de hundimiento y muchos otros.

Según un aspecto de la invención, la fracción inorgánica sólida puede estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 5% y el 55% (incluyendo los extremos) del peso total de la propia tinta cerámica.

Dado que la fracción inorgánica sólida y la fracción orgánica líquida forman una suspensión, la fracción inorgánica sólida está compuesta generalmente de una masa incoherente de partículas sólidas, típicamente muy pequeñas, que se dispersan dentro de la fracción orgánica líquida.

En particular, con el fin de poder funcionar de una manera óptima en las impresoras digitales principales de chorro de tinta para cerámica, es preferible que la fracción inorgánica sólida esté compuesta de una masa incoherente de partículas sólidas con un diámetro medio menor que 1,5 pm (micrómetros), es decir, la tinta cerámica presenta una distribución del tamaño de partícula D50<1,5 pm.

Para obtener estas y otras características, la tinta cerámica puede obtenerse realizando una primera molienda en seco de la fracción sólida y una ultramolienda posterior de la fracción sólida después de mezclarla con la fracción líquida y cualquier aditivo químico.

En términos generales, la presente invención proporciona también un procedimiento para decorar un objeto de cerámica, que comprende la etapa de aplicar a por lo menos una superficie de dicho objeto de cerámica un tinta cerámica que presenta las características resumidas anteriormente.

Esta forma de realización de la invención tiene la ventaja de la tinta cerámica innovadora para permitir una decoración de los objetos de cerámica que presenta un impacto medioambiental menor con respecto a la técnica anterior.

Según un aspecto de esta forma de realización, la aplicación de la tinta cerámica se realiza preferentemente utilizando una impresora cerámica digital de chorro de tinta.

De esta manera, es posible ventajosamente obtener en el objeto de cerámica un gran variedad de gráficos y efectos dentro del alcance de una solución muy versátil.

Según un aspecto de la invención, el objeto de cerámica sobre el que se aplica el tinte cerámico puede ser un artefacto fabricado crudo de polvos cerámicos prensados, por ejemplo, con la conformación de una capa sustancialmente plana destinada a producir losetas y/o baldosas de cerámica.

El adjetivo “crudo” significa que el objeto hecho de polvos cerámicos prensados no se ha sometido aún al proceso de cocción dentro del horno y, por tanto, que la aplicación del tinte cerámico tiene lugar después de una etapa de prensado de los polvos cerámicos pero antes de la etapa de cocción antes mencionada en el horno para cerámica.

Otro aspecto adicional de esta forma de realización contempla que el procedimiento pueda comprender también una etapa de aplicar une engobe cerámico a dicha superficie del objeto de cerámica antes de la etapa de aplicar la tinta cerámica.

Este engobe cerámico tiene la función de nivelar la rugosidad de la superficie del objeto de cerámica, por ejemplo, del artefacto fabricado en crudo a partir de polvos cerámicos prensados, haciendo al mismo tiempo que los objetos de cerámica sean menos permeables a las tintas cerámicas. lo que, por tanto, puede crear gráficos más definidos sobre la superficie.

Otro aspecto de esta forma de realización contempla además que el procedimiento pueda comprender también una etapa de aplicar un esmalte de revestimiento cerámico a dicha superficie del objeto de cerámica, preferentemente transparente, después de la etapa de aplicar la tinta cerámica.

Este esmalte cerámico tiene el efecto de crear una capa protectora para el objeto de cerámica y la decoración obtenida con la tinta cerámica contra oxidación, agua y ácidos.

Además de lo anterior, la presente invención se extiende también a la utilización de la tinta cerámica definida anteriormente para la decoración de un objeto de cerámica, en particular un artefacto fabricado crudo a partir de polvos cerámicos prensados como se resume anteriormente.

Otra forma de realización de la presente invención se refiere a la utilización de la tinta cerámica definido anteriormente en una impresora cerámica digital de chorro de tinta, por ejemplo para la aplicación de dicha tinta cerámica sobre un objeto de cerámica, en particular sobre un artefacto fabricado crudo a partir de polvos cerámicos prensados como se resume anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la lectura de la siguiente descripción proporcionada a modo de ejemplo no limitativo, también con la ayuda de las figuras ilustradas en la tabla adjunta, ilustrando esquemáticamente las figuras 1a a 1f las etapas equivalentes de un proceso para producir objetos de cerámica.

Descripción detallada

Un procedimiento normal para producir objetos de cerámica, tales como por ejemplo losetas o baldosas cerámicas, contempla en primer lugar disponer una masa blanda (es decir, sin prensar) 100 de polvo cerámico, distribuirla sobre una superficie de soporte, por ejemplo en forma de una capa sustancialmente plana de un espesor predefinido (véase la figura 1a).

El polvo cerámico puede obtenerse moliendo una mezcla de materiales cerámicos en bruto, incluyendo, por ejemplo, arcillas, talco, sílice, minerales de feldespato, carbonatos, micas, materiales de vidrio, etc.

La mezcla de materiales cerámicos en bruto puede ser molida en seco, obteniendo directamente el polvo cerámico, o puede ser molida en húmedo y someterse después a un proceso de secado dentro de un atomizador.

En este segundo caso, el polvo cerámico toma así el nombre de “material atomizado”. Seguidamente, la masa blanda 100 de polvo cerámico se somete a una etapa de prensado (véase la figura 1b) utilizando, por ejemplo, una prensa para cerámica 200 que puede ser del tipo discontinuo o continuo de manera que se obtenga un artefacto fabricado crudo 105 de polvo cerámico prensado que presenta, por ejemplo, la forma de una baldosa o una loseta (véase la figura 1c).

Debe especificarse que en la jerga de cerámica, artefacto fabricado “crudo” generalmente significa un artefacto fabricado de polvo cerámico prensado, pero que no se ha sometido aún a un proceso de cocción.

La presión con la que se prensa la masa blanda 100 puede variar según los polvos cerámicos utilizados, típicamente a partir de un mínimo de 150 kg/cm2 (kilogramos por centímetro cuadrado) hasta un máximo de 600 kg/cm2

Por ejemplo, en el caso de gres de porcelana, la presión ejercida sobre la masa blanda 100 puede estar comprendida entre 300 kg/cm2 y 450 kg/cm2, más preferentemente entre 350 kg/cm2 y 450 kg/cm2.

Después del prensado, el artefacto fabricado crudo 105 puede someterse posiblemente a una etapa de secado, durante la cual se calienta a temperaturas moderadas dentro de un secador a fin de reducir la humedad del polvo cerámico prensado.

Después de esto, el artefacto fabricado crudo 105 de polvo cerámico se somete a un proceso de decoración de superficie, de manera que se realiza una decoración, por ejemplo coloración y/o un gráfico, sobre por lo menos una superficie 110 del mismo.

En particular, la superficie que debe decorarse 110 es generalmente una de las superficies planas más grandes del artefacto fabricado crudo 105 de polvo cerámico prensado.

Este proceso de decoración puede comprender una etapa preliminar que contempla aplicar a la superficie que debe decorarse 110 una capa 115 de un engobe cerámico (véase la figura 1c) que tiene generalmente la función de nivelar la rugosidad de la superficie que debe decorarse 110, haciendo al mismo tiempo que dicha superficie 110 sea menos permeable a los líquidos.

El engobe cerámico puede aplicarse utilizando un aplicador sin aire 205 o cualquier otro dispositivo adecuado.

La etapa de decoración contempla también aplicar a la superficie que debe decorarse 110, posiblemente por encima de la capa 115 del engobe cerámico, una o más tintas cerámicas adaptadas para producir la decoración deseada (véase la figura 1d).

Para incrementar la gama de decoraciones que pueden realizarse y la versatilidad del proceso de decoración, estas tintas cerámicas pueden aplicarse utilizando una o varias impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica 210, es decir, que implementan la tecnología de chorro de tinta.

Cada tinta cerámica está compuesta generalmente por una suspensión, es decir, de una mezcla que comprende un material sólido finamente dividido disperso en otro material en el estado líquido, típicamente de manera que no se asiente en un tiempo breve.

El material sólido presente en la solución adopta generalmente el nombre de fracción sólida, mientras que el material en el estado líquido adopta generalmente el nombre de fracción líquida o portador.

En el caso de tintas cerámicas la fracción sólida de la solución es de naturaleza inorgánica mientras que la fracción líquida es de naturaleza orgánica.

Después de la aplicación de las tintas cerámicas, la superficie 110 puede estar cubierta posiblemente con una capa 120 de un esmalte cerámico de revestimiento (véase la figura 1e), preferentemente transparente, que tiene generalmente el efecto de proteger la decoración obtenida con las tintas cerámicas contra oxidación, agua y ácidos.

El esmalte cerámico puede aplicarse utilizando un aplicador sin aire 215 o cualquier otro dispositivo adecuado.

Al final de la etapa de decoración, el artefacto fabricado crudo 105 de polvo cerámico prensado y decorado se somete a un proceso de cocción, típicamente dentro de un horno para cerámica 220 (véase, la figura 1f) de modo que se obtenga el objeto de cerámica acabado.

Esta etapa de cocción contempla, en general, calentar el artefacto fabricado crudo 105 según una curva de calentamiento establecida hasta que se lleva a una temperatura máxima predefinida que puede variar entre 550°C y 1400°C según la composición del polvo cerámico, y mantenerlo a dicha temperatura máxima durante un tiempo predeterminado, antes de enfriarlo.

Sin embargo, la etapa de cocción implica también que las tintas cerámicas que se aplicaron previamente durante la etapa de decoración, cuya fracción orgánica líquida se somete, por tanto, a combustión y genera así gases y/u otras sustancias volátiles que se liberan a la atmosfera, típicamente a través de la chimenea del horno para cerámica 220.

Para reducir el impacto medioambiental de este proceso de combustión, la presente invención proporciona una familia de tintas de cerámica que, durante la etapa de cocción del artefacto fabricado crudo 105, son capaces de liberar cantidades inferiores de contaminantes con respecto a las tintas cerámicas actualmente en uso, especialmente en relación con emisiones de sustancias orgánicas volátiles (VOCs), aldehídos, compuestos de aldehído y, en particular, formaldehído y sustancias olorosas.

Cada tinta cerámica de esta nueva familia tiene la misma estructura general que las tintas cerámicas tradicionales, es decir, está compuesta de una suspensión formada por una fracción inorgánica sólida dispersada en una fracción inorgánica líquida.

La fracción inorgánica sólida está compuesta generalmente de una masa incoherente de partículas sólidas, típicamente muy pequeñas, que se dispersan dentro de la fracción orgánica líquida. A fin de poder trabajar de una manera óptima en las impresoras digitales principales de chorro de tinta para cerámica, es preferible que las partículas de fracción inorgánica sólida tengan un diámetro medio inferior a 1.5 pm (micrómetros), de modo que la tinta cerámica presente una distribución de tamaño de partícula D50<1.5 pm.

Para esta finalidad, la tinta cerámica puede obtenerse realizando una primera molienda en seco de la fracción sólida y una ultramolienda posterior de la fracción sólida después de mezclarla con la fracción líquida y cualquier aditivo químico.

Seguidamente, entrando en más detalle, la fracción inorgánica sólida puede comprender uno o varios componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• calcinas,

• calcinas de color,

• pigmentos inorgánicos,

• fritas,

• óxidos inorgánicos,

• óxidos inorgánicos (más o menos) refractarios.

Eligiendo y mezclando posiblemente de forma apropiada estos materiales, es posible producir una amplia gama de tintas cerámicas de diferentes colores y/o poder producir en los objetos de cerámica diversos efectos de material, por ejemplo, un efecto brillante, un efecto desvitrificado, un efecto mate, un efecto metálico, un efecto de hundimiento y muchos otros.

En general, la fracción inorgánica solida puede estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 5% y el 55% del peso total de la propia tinta cerámica.

Ahora, pasando a la fracción orgánica líquida, para reducir el impacto medioambiental de la tinta cerámica, la invención contempla que esta comprenda uno o varios componentes cuya combustión, durante la etapa de cocción de los artefactos fabricados de cerámica, tiene lugar según procedimientos que permiten que se produzca menos contaminación y/o sustancias olorosas con respecto a los componentes actualmente utilizados.

En particular, una forma de realización de la presente invención contempla que la fracción orgánica líquida comprenda un primer componente A que comprende un éster derivado del ácido benzoico.

Los ensayos experimentales han indicado, de hecho, que los ésteres que se derivan del ácido benzoico generan una combustión energética y rápida que tiene lugar sustancialmente de forma completa y, por tanto, tiende a producir CO2, en vez de compuestos orgánicos intermedios.

Preferentemente, el éster derivado del ácido benzoico que constituye el primer componente A puede ser:

• benzoato de dodecilo (CAS número 68411-27-8; ácido benzoico, ésteres de alquilo C12-15).

Sin embargo, no se excluye que el primer componente A pueda estar compuesto de otro éster derivado del ácido benzoico, incluyendo por ejemplo:

• benzoato de butilo,

• benzoato de propilo,

• benzoato de etilo,

• benzoato de metilo,

• benzoato de 3,7-dimetil-1,6-octadien-3-ilo,

• benzoato de 2-feniletilo,

• benzoato de fenilo,

• benzoato de bencilo.

Tampoco se excluye que el primer componente A pueda estar compuesto de una mezcla de dos o varios ésteres derivados del ácido benzoico, por ejemplo, seleccionados de entre los mencionados anteriormente.

A pesar de estas consideraciones, se contempla que el primer componente pueda estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 10% y el 90% del peso total de la propia tinta cerámica (incluyendo los extremos) o comprendida entre el 25% y el 100% del peso de la fracción orgánica líquida (incluyendo los extremos).

Otra forma de realización de la presente invención contempla que la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica, en vez del componente A, pueda comprender un segundo componente B que incluye un éster derivado del alcohol fenoxietanol.

De hecho, los ensayos experimentales han resaltado que incluso ésteres derivados del alcohol fenoxietanol producen, durante la combustión dentro del horno para cerámica, cantidades reducidas de contaminación y/o sustancias olorosas.

Preferentemente, el éster derivado del alcohol fenoxietanol que constituye el segundo componente B puede ser:

• éster de fenoxietilo.

Sin embargo, no se excluye que el segundo componente B puede estar compuesto de otro éster derivado del alcohol fenoxietanol, incluyendo, por ejemplo:

• acetato de 1-fenoxietilo,

• acrilato de 1-fenoxietilo,

• octanoato de 2-fenoxietilo,

• propionato de 2-fenoxietilo,

• 2-metilpropanoato de 2-feniletilo.

Tampoco se excluye que el segundo componente B pueda estar compuesto de una mezcla de dos o varios ésteres derivados del alcohol fenoxietanol, por ejemplo seleccionados de entre los mencionados anteriormente.

Asimismo, en este caso, se contempla que el segundo componente B pueda estar presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 10% y el 90% del peso total de la propia tinta cerámica (incluyendo los extremos) o comprendida entre el 25% y el 100% del peso de la fracción orgánica líquida (incluyendo los extremos).

Una tercera forma de realización de la presente invención contempla finalmente que la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica pueda comprender una mezcla de los componentes A y B esbozada anteriormente, es decir, una mezcla que comprende uno o varios ésteres derivados de ácido benzoico y uno o varios ésteres derivados de alcohol fenoxietanol.

Asimismo, esta mezcla de componentes A y B puede estar presente globalmente en la tinta cerámica en una cantidad en peso comprendida entre el 10% y el 90% del peso total de la propia tinta cerámica (incluyendo los extremos), o comprendida entre el 25% y el 100% del peso de la fracción orgánica líquida (incluyendo los extremos).

Sin embargo, debe resaltarse que, en todas las formas de realización divulgadas anteriormente, la cantidad porcentual en peso del primer componente A y/o del segundo componente B en la tinta cerámica puede regularse sobre la base de los parámetros físicos requeridos por los fabricantes principales de las impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica.

De hecho, con el fin de poder trabajar de una manera óptima en impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica, puede preferirse generalmente que la tinta cerámica cumpla con requisitos predefinidos en términos de valores de viscosidad, densidad y tensión superficial.

Por ejemplo, puede ser preferible que la tinta cerámica cumpla una o varias de entre las siguientes condiciones:

• viscosidad comprendida entre 23 y 27 cps (centipoise) (incluyendo los extremos), a una temperatura indicativa de 25°C;

• viscosidad comprendida entre 13 y 16 cps (incluyendo los extremos), a una temperatura indicativa de 45°C;

• densidad comprendida entre 900 y 1550 g/l (gramos/litro) (incluyendo los extremos);

• tensión superficial comprendida entre 28 y 32 mN/m (milinewton/metro) (incluyendo los extremos).

Por estas y/u otras razones, la tinta cerámica según todas las formas de realización de la invención divulgadas anteriormente puede comprender además sustancias y/o aditivos químicos.

En particular, la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica puede comprender asimismo, además del primer componente A y/o del segundo componente B, también un componente adicional que comprende una sustancia o una mezcla de sustancias seleccionadas de entre el grupo que consiste en:

• glicoles,

• éteres de glicol,

• ésteres que se derivan de ácidos grasos,

• parafinas,

• naftenos.

Estas sustancias pueden actuar como reguladores de viscosidad y/o lubricantes a fin de conferir a la tinta cerámica una viscosidad más adecuada para las necesidades de impresoras digitales de chorro de tinta para cerámica.

A modo de ejemplo, pueden seleccionarse glicoles y éteres de glicol de entre el grupo que consiste en:

• éter butílico de tripropilenglicol (TPnB),

• isómeros de éter butílico de tripropilenglicol,

• trietilenglicol (TEG),

• éter metílico de dipropilenglicol (DPM).

Pueden seleccionarse ésteres que se derivan de ácidos grasos de entre el grupo que consiste en:

• laurato de 2-etilhexilo,

• derivados de ácido láurico,

• adipato de bis-(2-etilhexilo),

• adipato de diisodecilo,

• derivados del ácido adípico,

• cocoato de 2-etilhexilo.

Pueden seleccionarse parafinas y naftenos de entre el grupo que consiste en:

Mezclas de hidrocarburo C15-C20,

• n-alcanos,

• isoalcanos,

• cíclicos,

• aceite de vaselina,

• mezclas C15-C30 de cicloalcanos.

A pesar de esto, es preferible que el componente adicional antes mencionado esté presente en la tinta cerámica en una cantidad en peso menor o igual al 40% del peso total de la propia tinta cerámica.

Conforme a todas las formas de realización de la presente invención, la fracción orgánica líquida de la tinta cerámica puede comprender además uno o varios aditivos químicos seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• aditivos de dispersión: aditivos que tienen la función de mantener separadas las partículas sólidas y, por tanto, impedir la aglomeración,

• aditivos de suspensión: aditivos que tienen la función de reducir el asentamiento de las partículas sólidas,

• agentes tensioactivos: aditivos que tienen la función de regular la tensión superficial,

• aditivos antiespumantes: aditivos que tienen la función de reducir la formación de espuma y limitar la presencia de burbujas y aire en la tinta cerámica.

Un aspecto de la presente invención contempla que cada uno de los aditivos químicos antes mencionados pueda estar presente en una cantidad en peso menor o igual a 10% del peso total de la tinta cerámica.

A título de ejemplo, las siguientes tablas muestran algunas fórmulas posibles de tintas cerámicas según la presente invención:

Para cada uno de los ejemplos proporcionados anteriormente, la cantidad de cada componente debe considerarse comprendida entre el par de valores (incluyendo los extremos) que están contenidos en la caja correspondiente de las tablas que representan un porcentaje en peso de dicho componente con respecto al peso total de la tinta cerámica.

Por tanto, por ejemplo, las cajas que contienen los valores “10-90” indican que el correspondiente componente está presente en una cantidad en peso comprendida entre 10% y 90% del peso total de la tinta cerámica (incluyendo los extremos).

Los pares de valores contenidos en todas las demás cajas de las tablas deben interpretarse naturalmente de la misma manera.

Las cajas que no contienen ningún valor indican que el componente al que se refieren está ausente en ese ejemplo específico de tinta cerámica.

Como se menciona anteriormente, los “sólidos” pueden estar compuesto de uno o varios componentes seleccionados de entre calcinas, calcinas de color, pigmentos inorgánicos, fritas de diversas clases y/u óxidos inorgánicos más o menos refractarios.

Para verificar la entidad de las emisiones a la atmosfera de esta nueva familia de tintas cerámica, se realizaron ensayos experimentales según tres procedimientos diferentes.

Primer procedimiento de ensayo

Como primer procedimiento de ensayo, se midieron las emisiones a la atmósfera, provocadas por la etapa de cocción de losetas decoradas en una línea de producción piloto provista de un horno de rodillos para cerámica con quemadores alimentados con metanol y que tiene una longitud de 25 m.

Las losetas se crearon comenzando por artefactos fabricados crudos a partir de gres de porcelana, prensados y con unas dimensiones de alrededor de 65x65 cm.

Los artefactos fabricados crudos se introdujeron en la línea piloto y, después de pasar a través de un secador, alcanzaron un aplicador sin aire a la temperatura media de 90-95°C. Por medio del aplicador sin aire, se aplicaron 350-400 g/m2 de un engobe clásico de gres de porcelana con densidad de 1500 g/l (gramos/litro) a los artefactos fabricados crudos.

Seguidamente, los artefactos fabricados crudos alcanzaron una impresora cerámica digital de chorro de tinta (con cabezales Seiko SG 1536L) a la temperatura de aproximadamente 65-70°C. La impresora cerámica digital de chorro de tinta aplicó 49 g/m2 ± 2g de tinta cerámica sobre toda la superficie de los artefactos fabricados crudos (campo completo).

Después de esto, los artefactos fabricados crudos alcanzaron un segundo aplicador sin aire a la temperatura de 65-70°C. En esta etapa, se aplicaron alrededor de 300 g/m2 de un esmalte de revestimiento transparente clásico para gres de porcelana.

Finalmente, los artefactos fabricados crudos se enviaron para cocción al horno para cerámica con una curva de cocción establecida de modo que cada loseta alcanzó 620°C en 14.8 minutos.

Las emisiones a la atmosfera durante esta etapa de cocción se caracterizaron por realizar los siguientes análisis:

• Metros cúbicos por hora, Temperatura - UNI EN ISO 16911-1 Anexo A:2013

• Oxígeno (O2) -UNI EN 14789:2017

• Vapor de agua -UNI EN 14790:2017

• Ácido acético y fórmico - OSHA ID-186SG 1993 - extensión del procedimiento para emisiones a la atmósfera • V.O.S. (expresado como C-tot) -UNI EN 12619-1: 2013

• V.O.S. sin metano (expresado como C-tot) - UNI EN 12619-1: 2013

• Metano -UNI EN 12619-1: 2013

• Sustancias orgánicas volátiles - UNI EN 13649: 2015 - Análisis en GC/MS

• Aldehídos totales - EPA - TO 11/A segunda edición EPA/625/R 96/010b

• Sustancias olorosas - UNI EN 13725 (Olfatometría dinámica) - determinación con n.2 bolsas que proporcionan valores y media aritmética.

En particular, se realizaron ensayos de comparación entre las losetas de acuerdo con los procedimientos previos y decoradas con tinta tradicional que tiene la fórmula indicada con A en la siguiente tabla, y las losetas realizadas según los procedimientos anteriores, pero decoradas con tinta de la nueva familia que tiene la fórmula B.

Los valores contenidos en esta tabla representan el porcentaje en peso de cada componente con respecto al peso total de la tinta cerámica.

Para cada ensayo, el muestreo de las emisiones se realizó durante más de 30 minutos de manera que se tengan datos representativos.

Los artefactos fabricados crudos se cocieron en una sola fila, por tanto, para cada ensayo fueron necesarias aproximadamente 30 losetas.

Entre cada ensayo, se insertaron alrededor de 10 artefactos fabricados crudos, libres de engobe, tinta y esmalte, continuamente con el fin de mantener inalteradas las condiciones de cocción, no tener espacios vacíos e impedir cualquier contaminación entre un ensayo y el otro.

Los resultados de estos ensayos experimentales están contenidos en la siguiente tabla.

A partir de la tabla anterior, puede apreciarse claramente la manera en que la nueva tinta cerámica (que tiene la fórmula B) garantiza, con respecto a la tinta cerámica tradicional (que tiene la fórmula A), una reducción sustancial en emisiones de contaminantes en términos de sustancias orgánicas volátiles (V.O.S), aldehídos y compuestos, formaldehido y sustancias olorosas.

Segundo procedimiento de ensayo

El segundo procedimiento de ensayo implicó medir las emisiones a la atmosfera generadas durante la cocción de las losetas en un horno eléctrico de rodillos para cerámica con una longitud de 2 m.

Las losetas se crearon comenzando por artefactos fabricados crudos de gres de porcelana, prensados y con unas dimensiones de alrededor de 20x20 cm.

Los artefactos fabricados crudos a la temperatura de aproximadamente 70°C se esmaltaron con un aerógrafo teniendo cuidado de aplicar 350-400 g/m2 de engobe de gres de porcelana clásica con densidad de 1500 g/l y residuo 1.

Posteriormente, se aplicó tinta cerámica a toda la superficie de los artefactos fabricados crudos con una impresora cerámica digital de chorro de tinta (con cabezales Xaar GS12) para una cantidad total de 62 ± 2 g/m2.

A continuación, los artefactos fabricados crudos se esmaltaron nuevamente con un aerógrafo aplicando un esmalte de revestimiento clásico transparente para gres de porcelana en la cantidad de aproximadamente 120 g/m2. Finalmente, las piezas fueron colocadas en el horno eléctrico de rodillos con una curva de cocción ajustada a 600°C durante 60 minutos.

Las emisiones a la atmósfera se caracterizaron por realizar los siguientes análisis:

• V.O.S. (expresado como C-tot) -UNI EN 12619-1:2013

• Aldehidos totales - EPA - TO 11/A segunda edición EPA/625/R 96/010b

• Sustancias olorosas - UNI EN 13725:2014-determinación con 1 bolsa

En este caso, se realizaron ensayos de comparación entre las losetas hechas según los procedimientos previos y decoradas con tinta tradicional que tiene la fórmula indicada con C en la siguiente tabla, losetas hechas según los procedimientos anteriores, pero decoradas con tinta de la nueva familia y que tiene la fórmula B (ya utilizada previamente) y además losetas hechas según los procedimientos anteriores pero decoradas con una tinta de la nueva familia y que tiene la fórmula D.

Asimismo, en este caso, los valores contenidos en esta tabla representan el porcentaje en peso de cada componente con respecto al peso total de la tinta cerámica.

Los artefactos fabricados crudos se cocieron en una sola fila; por tanto para cada ensayo fueron necesarias aproximadamente 8 losetas.

Entre cada ensayo, se insertaron aproximadamente 3 artefactos fabricados crudos, libres de engobe, tinta y esmalte, continuamente a fin de mantener inalteradas las condiciones de cocción, no tener espacios vacíos e impedir cualquier contaminación entre un ensayo y el otro.

Los resultados de estos ensayos experimentales están contenidos en las siguientes tablas.

Estas tablas demuestran la manera en que las nuevas tintas cerámicas (fórmulas B y D) pueden reducir significativamente las emisiones de contaminantes en términos de sustancias orgánicas volátiles (V.O.S.) y sustancias olorosas, como aldehídos y compuestos y formaldehído.

Tercer procedimiento de ensayo

Como tercer procedimiento de ensayo, se probó el comportamiento térmico de la tinta cerámico mediante los siguientes análisis:

• análisis térmico diferencial (DTA) y análisis termogravimétrico (TGA);

• determinación cuantitativa de formaldehído por titrimetría;

• olores a través de la recogida de humos en una bolsa Mylar y evaluación cualitativa de los olores. A fin de realizar el análisis TGA-DTA, algunos mg de tinta cerámica se pesaron dentro de un crisol de platino que estaba reposando sobre las varillas de una termobalanza.

El análisis se realizó en paralelo al de una muestra de referencia. En este caso, es alúmina en polvo colocada dentro de un crisol de platino análoga a la de la muestra que debe analizarse.

El ciclo térmico aplicado es calentar en una rampa continua a 20°C/minuto a 600°C. Durante este ciclo el análisis termogravimétrico y el análisis térmico diferencial se realizaron simultáneamente y los gases emitidos se recogieron en las bolsas Mylar que se enfriaron a continuación a temperatura ambiente para la evaluación odorimétrica. Asimismo, para esta actividad de investigación, se realizaron ensayos comparativos entre una tinta cerámica del tipo tradicional que tiene la fórmula A y una tinta cerámica de la nueva familia y que tiene la fórmula B (ya utilizada previamente, pero proporcionada a continuación también para fines de simplicidad).

Los resultados de los análisis térmicos TGA y DTA realizados en tinta tradicional que tiene la fórmula A se proporcionan en el siguiente gráfico:

Por el contrario, los resultados de los análisis térmicos TGA y TDA realizados en la nueva tinta que tiene la fórmula innovadora B se proporcionaron en el siguiente gráfico:

Como puede observarse por los gráficos y la tabla anteriores, la combustión de la tinta que tiene la fórmula B tiene lugar más energéticamente (0.7°C/mg) ya que tiene un pico exotérmico más intenso con respecto a la tinta que tiene la fórmula A (máx. 0.55°C/mg).

La derivada de la pérdida de peso indica además que con la fórmula B se obtiene un % de pérdida de peso mayor por minuto, aproximadamente 27% menos con respecto a 15%/min de la fórmula A, demostrando que la nueva tinta cerámica se quema más rápidamente y de forma más completa.

Si se considera el porcentaje de la parte seca, que para ambas tintas cerámicas es igual a 41, la tinta cerámica según la fórmula B pierde toda la parte orgánica mientras que no sucede lo mismo con la tinta de la fórmula A.

Estos factores soportan los datos experimentales observados con los dos procedimientos de ensayo e indican que los ésteres derivados del ácido benzoico generan combustión más energética y rápida, por tanto más inclinada a tener lugar completamente, produciendo CO2 en vez de compuestos orgánicos intermedios.

En relación con las emisiones de formaldehído y la evaluación cualitativa de los olores, los ensayos experimentales realizados según el tercer procedimiento produjeron los siguientes resultados:

confirmando la manera en que la tinta que tiene fórmula innovadora B es efectivamente capaz de reducir las emisiones de formaldehído y las sustancias olorosas con respecto a la tinta que tiene la fórmula tradicional A.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tinta cerámica que comprende una suspensión que consiste esencialmente en una fracción inorgánica sólida dispersa en una fracción orgánica líquida, caracterizada por que la fracción orgánica líquida comprende:

un primer componente que consiste en un éster derivado de ácido benzoico o de una mezcla de ésteres derivados de ácido benzoico, y/o

2. Tinta cerámica según la reivindicación 1, en la que el/los éster(es) derivados del ácido benzoico que forman el primer componente se selecciona(n) de entre el grupo que consiste en:

• benzoato de dodecilo,

• benzoato de butilo,

• benzoato de propilo,

• benzoato de etilo,

• benzoato de metilo,

• benzoato de 3,7-dimetil-1,6-octadieno-3-ilo,

• benzoato de 2-feniletilo,

• benzoato de fenilo,

• benzoato de bencilo.

3. Tinta cerámica según las reivindicaciones 1 y 2, en la que dicho primer componente presenta un porcentaje en peso comprendido entre el 10 y el 90 por ciento sobre la base del peso total de la tinta cerámica, y/o entre el 25 y el 100 por ciento sobre la base del peso de la fracción orgánica líquida.

4. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el/los éster(es) derivados del ácido de alcohol fenoxietanol que forman el segundo componente se selecciona(n) de entre el grupo que consiste en:

• éster de fenoxietilo,

• acetato de 1-fenoxietilo,

• acrilato de 1-fenoxietilo,

• octanoato de 2-fenoxietilo,

• propionato de 2-fenoxietilo,

• 2-metilpropanoato de 2-feniletilo.

5. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho segundo componente presenta un porcentaje en peso comprendido entre el 10 y el 90 por ciento sobre la base del peso total de la tinta cerámica, y/o entre el 25 y el 100 por ciento sobre la base del peso de la fracción orgánica líquida.

6. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción orgánica líquida incluye un componente adicional que consiste en una sustancia o en una mezcla de sustancias seleccionadas de entre el grupo que consiste en:

• glicoles,

• éteres de glicol,

• ésteres derivados de ácidos grasos,

• parafinas,

• naftenos.

7. Tinta cerámica según la reivindicación 6, en la que dicho componente adicional presenta un porcentaje en peso inferior o igual al 40 por ciento sobre la base del peso total de la tinta cerámica.

8. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende también uno o varios aditivos químicos seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• dispersantes,

• agentes de suspensión

• agentes tensioactivos,

• antiespumantes.

9. Tinta cerámica según la reivindicación 8, en la que cada uno de dichos aditivos químicos presenta un porcentaje en peso inferior o igual al 10 por ciento, sobre la base del peso total de la tinta cerámica.

10. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha fracción inorgánica sólida comprende uno o varios componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en:

• calcinas,

• calcinas de color,

• pigmentos inorgánicos,

• fritas,

• óxidos inorgánicos,

• óxidos inorgánicos refractarios.

11. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción inorgánica sólida presenta un porcentaje en peso comprendido entre el 5 y el 55 por ciento, sobre la base del peso total de la tinta cerámica.

12. Tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción inorgánica sólida consiste esencialmente en una masa incoherente de partículas sólidas con un diámetro medio inferior a 1.5 pm.

13. Procedimiento para decorar un objeto de cerámica, que comprende la etapa de aplicar sobre por lo menos una superficie (110) de dicho objeto de cerámica una tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que la tinta cerámica es aplicada con una impresora cerámica digital de chorro de tinta (210).

15. Procedimiento según la reivindicación 13 o 14, en el que el objeto de cerámica es un artefacto fabricado crudo (105) realizado a partir de polvos cerámicos prensados.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que comprende la etapa de aplicación de un engobe cerámico sobre dicha superficie (110) del objeto de cerámica antes de la etapa de aplicación de la tinta cerámica.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende la etapa de aplicación de un esmalte cerámico de revestimiento sobre dicha superficie (110) del objeto de cerámica después de la etapa de aplicación de la tinta cerámica.

18. Utilización de una tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para decorar un objeto de cerámica.

19. Utilización de una tinta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en una impresora cerámica digital de chorro de tinta (210).