ES2926720T3 - Plancha de impresión flexografica con estabilidad de almacenamiento mejorada - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar un elemento de impresión de imagen en relieve que comprende una pluralidad de puntos de impresión en relieve. El método incluye los pasos de: (a) proporcionar al menos una capa fotocurable dispuesta sobre un sustrato, siendo capaz la al menos una capa fotocurable de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a la radiación actínica, (b) exponer como imagen la al menos una capa fotocurable a radiación actínica para entrecruzar y curar selectivamente porciones de al menos una capa fotocurable; y (c) revelar el elemento de impresión de imagen en relieve para separar y eliminar partes no reticuladas y no curadas de la al menos una capa fotoendurecible para revelar la imagen en relieve en ella. La al menos una capa fotocurable comprende (i) un monómero etilénicamente insaturado; (ii) un aglutinante; y (iii) un fotoiniciador que muestra un rendimiento cuántico de iniciación (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 liras. El sustrato tiene una densidad óptica de 0,5 a 5 en el rango de longitud de onda de 365 nm a 450 nm pero preferiblemente permite la transmisión de 0,1% a 10% de luz incidente en el rango de longitud de onda de 365 nm a 450 nm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Plancha de impresión flexografica con estabilidad de almacenamiento mejorada
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve que comprende una pluralidad de puntos de impresión en relieve y a un elemento de impresión. En particular, la presente invención se refiere a elementos de impresión para producir planchas de impresión flexográficas con estabilidad de almacenamiento mejorada.
Antecedentes de la invención
La flexografía es un método de impresión que se utiliza comúnmente para tiradas de alto volumen. La flexografía se emplea para imprimir sobre una diversidad de sustratos, tales como papel, materia prima de cartón, cartón corrugado, películas, hojas y laminados. Los periódicos y las bolsas de supermercado son ejemplos destacados. Las superficies gruesas y las películas estirables solo pueden imprimirse de forma económica mediante flexografía. Las planchas de impresión flexográfica son planchas en relieve con elementos de imagen elevados por encima de áreas abiertas. En general, la plancha es algo blanda y lo suficientemente flexible como para poder envolverse alrededor de un cilindro de impresión, y lo suficientemente duradera como para imprimir más de un millón de copias. Tales planchas ofrecen una serie de ventajas al impresor, basadas principalmente en su durabilidad y en la facilidad con la que pueden fabricarse.
Una plancha de impresión flexográfica típica, tal como la suministrada por su fabricante, es un artículo multicapa que consta, por orden, de una capa de respaldo o soporte; una o más capas fotocurables no expuestas; opcionalmente, una capa protectora o película de deslizamiento; y con frecuencia, una lámina de cubierta protectora.
La lámina de soporte o capa de respaldo proporciona soporte a la plancha. Los materiales preferidos para la capa de respaldo incluyen láminas fabricadas a partir de materiales poliméricos sintéticos, tales como poliésteres, poliestireno, poliolefinas, poliamidas y similares. Generalmente, la capa de soporte más ampliamente utilizada es una película flexible de tereftalato de polietileno. La lámina de soporte puede comprender, opcionalmente, una capa adhesiva para una unión más segura a la(s) capa(s) fotocurable(s). Opcionalmente, puede proporcionarse, además, una capa antihalación entre la capa de soporte y la una o más capas fotocurables. La capa antihalación se usa para minimizar la halación causada por la dispersión de luz UV dentro de las áreas sin imagen de la capa de resina fotocurable. Para la mayoría de las aplicaciones flexográficas, la capa de soporte es transparente, particularmente cuando se desea establecer un suelo de fotopolímero en la plancha de impresión.
La(s) capa(s) fotocurable(s) incluye(n) fotopolímeros, monómeros, iniciadores, diluyentes reactivos o no reactivos, cargas y tintes. El término “fotocurable” se refiere a una composición que experimenta polimerización, reticulación o cualquier otra reacción de curado o endurecimiento en respuesta a la radiación actínica, con el resultado de que las partes no expuestas del material pueden separarse y retirarse de forma selectiva de las partes expuestas (curadas) para formar un patrón en relieve tridimensional de material curado. Los materiales fotocurables preferidos incluyen un compuesto elastomérico, un compuesto etilénicamente insaturado que tiene al menos un grupo etileno terminal, y un fotoiniciador. Se describen materiales fotocurables, por ejemplo, en las solicitudes de patente europea n.° 0456 336 A2 y 0640878 A1 de Goss, y col., la patente británica n.° 1.366.769, la patente US- 5.223.375 de Berrier y col., la patente US- 3.867.153 de MacLahan, la patente US- 4.264.705 de Allen, las patentes US- 4.323.636, 4.323.637, 4.369.246 y 4.423.135, todas ellas de Chen y col., la patente US- 3.265.765 de Holden y col., la patente US-4.320.188 de Heinz y col., la patente US- 4.427.759 de Gruetzmacher y col., la patente US- 4.622.088 de Min, y la patente US- 5.135.827 de Bohm, y col. Puede utilizarse más de una capa fotocurable.
Los materiales fotocurables de forma general se reticulan (curan) y endurecen mediante polimerización por radicales en al menos alguna región de longitud de onda actínica. El tipo de radiación utilizado depende del tipo de fotoiniciador en la capa fotopolimerizable. Como se usa en la presente descripción, la radiación actínica es una radiación capaz de llevar a cabo un cambio químico en un resto expuesto en los materiales de la capa fotocurable. La radiación actínica incluye, por ejemplo, luz amplificada (p. ej., láser) y no amplificada, especialmente en las regiones de longitud de onda UV y violeta. Se puede utilizar cualquier fuente convencional de radiación actínica para esta etapa de exposición, incluidos, por ejemplo, arcos de carbono, arcos de vapor de mercurio, lámparas fluorescentes, unidades de destello electrónico, unidades de haz electrónico y lámparas de inundación fotográfica.
La película de deslizamiento es una capa delgada, que protege el fotopolímero del polvo y aumenta su facilidad de manipulación. En un proceso convencional de fabricación de planchas (“analógico” ), la película deslizante es transparente a la luz UV. En este proceso, la impresora desprende la lámina de cubierta de la preforma de plancha de impresión, y coloca un negativo en la parte superior de la capa de película deslizante. La plancha y el negativo se someten, a continuación, a exposición por inundación con luz UV a través del negativo. Las áreas expuestas a la luz se curan, o endurecen, y las áreas no expuestas se retiran (se revelan) para crear la imagen en relieve sobre la plancha de impresión. En lugar de una película deslizante, también puede usarse una capa mate para mejorar la
facilidad de manejo de la plancha. La capa mate comprende, típicamente, partículas finas (sílice o similar) suspendidas en una solución aglomerante acuosa. La capa mate se reviste sobre la capa fotopolimérica y, después, se deja secar al aire. Después, se coloca un negativo sobre la capa mate para la exposición posterior a la inundación con UV de la capa fotocurable.
En un proceso de fabricación de planchas “digital” o “directo a plancha” , un láser es guiado por una imagen almacenada en un archivo de datos electrónicos y se utiliza para crear un negativo in situ en una capa de enmascaramiento digital (es decir, que se puede erosionar con láser), que es, de forma general, una película de deslizamiento que ha sido modificada para incluir un material opaco a la radiación. Las partes de la capa que se pueden erosionar con láser se erosionan mediante la exposición de la capa de enmascaramiento a radiación láser a una longitud de onda y potencia seleccionadas del láser. Ejemplos de capas que se pueden erosionar con láser se describen, por ejemplo, en la patente US- 5.925.500 de Yang y col. y las patentes US- 5.262.275 y 6.238.837 de Fan.
Después de la toma de imágenes, el elemento de impresión fotosensible se revela para eliminar las partes no polimerizadas de la capa de material fotocurable, revelando la imagen en relieve reticulada en el elemento de impresión fotosensible curado. Métodos típicos de revelado incluyen lavar el elemento de impresión con diversos disolventes o agua, a menudo con un cepillo. Otras posibilidades de revelado incluyen el uso de una cuchilla de aire o calor más un secador. La superficie resultante tiene un patrón en relieve que reproduce la imagen que se imprimirá y que, por lo general, incluye áreas sólidas y áreas con patrón que comprenden una pluralidad de puntos de impresión en relieve. Tras el revelado de la imagen en relieve, el elemento de impresión puede montarse en una prensa e iniciarse la impresión.
También se puede realizar una etapa de “exposición posterior” antes de tomar imágenes del elemento de impresión fotosensible (o inmediatamente después de tomar imágenes del elemento de impresión fotosensible). “ Exposición posterior” se refiere a una exposición general a la radiación actínica de la capa fotopolimerizable sobre el lado opuesto al que lleva, o llevará en última instancia, el relieve. Esta etapa se lleva a cabo, de forma típica, a través de una capa de soporte transparente y se utiliza para crear una capa poco profunda de material fotocurado, es decir, el “suelo” , sobre el lado de soporte de la capa fotocurable. El fin del suelo es, en general, sensibilizar la capa fotocurable y establecer la profundidad del relieve.
La forma de los puntos y la profundidad del relieve, entre otros factores, afectan a la calidad de la imagen impresa. Resulta muy difícil imprimir elementos gráficos pequeños, tales como puntos finos, líneas e incluso texto utilizando planchas de impresión flexográfica mientras se mantiene abierto el texto invertido y las sombras. En las áreas más claras de la imagen (comúnmente denominadas zonas de máxima iluminación), la densidad de la imagen está representada por el área total de puntos en una representación en pantalla de tono medio de una imagen de tono continuo. Para una exploración de Amplitud Modulada (AM), esto implica contraer una pluralidad de puntos de medio tono ubicados en una cuadrícula periódica fija a un tamaño muy pequeño, estando la densidad de la zona de máxima iluminación representada por el área de los puntos. Para una exploración de Frecuencia Modulada (FM), el tamaño de los puntos de medio tono se mantiene, generalmente, en algún valor fijo y el número de puntos situados de forma aleatoria o pseudoaleatoria representa la densidad de la imagen. En ambos casos, es necesario imprimir tamaños de punto muy pequeños para representar adecuadamente las áreas de máxima iluminación.
Mantener puntos pequeños sobre las planchas flexográficas puede ser muy difícil debido a la naturaleza del proceso de fabricación de planchas. En los procesos de fabricación de planchas digitales que utilizan una capa de máscara opaca a UV, la combinación de la máscara y la exposición a UV produce puntos de relieve que tienen una forma generalmente cónica. Los más pequeños de estos puntos son propensos a su eliminación durante el procesamiento, lo que significa que no se transfiere tinta a estas áreas durante la impresión (el punto no se “mantiene” sobre la plancha y/o en la prensa). De forma alternativa, si el punto sobrevive al procesamiento, estos son susceptibles a daños en la prensa. Por ejemplo, los puntos pequeños a menudo se doblan y/o rompen parcialmente durante la impresión, haciendo que se transfiera un exceso de tinta o que no se transfiera tinta.
Además, las composiciones de resinas fotocurables se curan, típicamente, a través de polimerización por radicales, cuando se exponen a radiación actínica. Sin embargo, la reacción de curado puede inhibirse por el oxígeno molecular, que se disuelve, típicamente, en las composiciones de resina, debido a que el oxígeno funciona como un depurador de radicales. Por lo tanto, se prefiere que el oxígeno disuelto se elimine de la composición de resina, y/o evitar que el oxígeno atmosférico se disuelva en la resina, antes de la exposición a la imagen, de manera que la composición de resina fotocurable pueda curarse más rápida y uniformemente.
La eliminación del oxígeno disuelto se puede lograr de diversas maneras. Por ejemplo, la plancha de resina fotosensible puede colocarse en una atmósfera de gas inerte, tal como dióxido de carbono gaseoso o nitrógeno gaseoso, antes de la exposición para desplazar el oxígeno disuelto. Otro enfoque implica someter las planchas a una exposición preliminar (es decir, “exposición de choque” ) de radiación actínica. Durante la exposición de choque, se utiliza una dosis de “preexposición” de baja intensidad de radiación actínica para sensibilizar la resina antes de someter la plancha a la dosis de exposición principal de mayor intensidad de radiación actínica. La exposición de choque se aplica a toda el área de la plancha y es una exposición de dosis breve y baja de la plancha que reduce la
concentración de oxígeno, lo que inhibe la fotopolimerización de la plancha (u otro elemento de impresión) y ayuda a conservar las características finas (es decir, puntos de máxima iluminación, líneas finas, puntos aislados, etc.) sobre la plancha terminada. Otros esfuerzos han involucrado formulaciones especiales en plancha solas o en combinación con la exposición de choque.
La publicación de patente US-2014/0141378 concedida a Recchia describe un método para tomar imágenes de un blanco de impresión fotocurable en un proceso de fabricación de planchas digitales que incluye las etapas de laminar una membrana de barrera de oxígeno en la parte superior de una capa de máscara erosionada con láser y exponer el blanco de impresión a radiación actínica a través de la membrana de barrera de oxígeno y capa de máscara para reticular y curar selectivamente partes de al menos una capa fotocurable. La membrana de barrera de oxígeno se elimina antes de la etapa de revelado. La presencia de la membrana de barrera de oxígeno produce puntos de impresión que tienen las características deseadas. El método también se puede utilizar con un proceso de fabricación de planchas análogo que utiliza un negativo en lugar de una capa de máscara erosionable o, como alternativa, se puede utilizar el propio negativo como capa de barrera de oxígeno.
La publicación de patente US-2014/005/7207 concedida a Baldwin describe el uso de uno o más conjuntos de LED UV en fotopolímeros de láminas de curado y reticulación selectiva que puede producir una imagen en relieve que comprende puntos de impresión flexográfica que tienen características geométricas deseables.
Como se describe en la patente US- 8.158.331, concedida a Recchia, y en la publicación de patente US-2011/0079158 concedido a Recchia y col., se ha descubierto que un conjunto concreto de características geométricas definen una forma de puntos flexográficos que proporciona un rendimiento de impresión superior, incluyendo, aunque no de forma limitativa, (1) la planitud de la superficie de puntos; (2) el ángulo lateral del punto; (3) la profundidad de relieve entre los puntos; y (4) la nitidez del borde en el punto donde la parte superior del punto pasa al lateral del punto.
Las planchas flexográficas con imágenes mediante procesos típicos de toma de imágenes digitales tienden a crear puntos con la parte superior redondeada. Una superficie de punto redondeada no es ideal desde una perspectiva de impresión, debido a que el tamaño del parche de contacto entre la superficie de impresión y el punto varía de forma exponencial con la fuerza de estampado. Por el contrario, una superficie plana de puntos debe tener el mismo tamaño de parche de contacto dentro de un intervalo razonable de impresión y, por lo tanto, se prefiere, especialmente para puntos en el intervalo de reflexión (0-10 % de tono).
Un segundo parámetro es el ángulo del hombro del punto. El ángulo lateral puede variar dependiendo también del tamaño de los puntos. Existen dos restricciones geométricas competitivas en el ángulo lateral - estabilidad del punto y sensibilidad de impresión. Un ángulo lateral grande minimiza la sensibilidad de impresión y da la ventana operativa más ancha en la prensa, pero a expensas de la estabilidad del punto y la durabilidad. En contraposición, un ángulo lateral menor mejora la estabilidad del punto, pero hace que el punto sea más sensible a la impresión en la prensa.
Un tercer parámetro es el relieve de la plancha, que se expresa como la distancia entre el suelo de la plancha y la parte superior de un relieve sólido. El relieve del punto está hasta cierto punto relacionado con el ángulo del hombro del punto.
Una cuarta característica es la presencia de un límite bien definido entre la parte superior plana de los puntos y el lateral. Los puntos hechos mediante el uso de procesos de formación de imágenes de fotopolímeros de flexo digital estándar tienden a exhibir bordes de puntos redondeados. Por lo general, se prefiere que los bordes de los puntos sean puntiagudos y definidos. Estos bordes de punto bien definidos separan mejor la parte de “ impresión” de la parte de “soporte” del punto, permitiendo un área de contacto más consistente entre el punto y sustrato durante la impresión. La nitidez de borde puede definirse como la relación de re, el radio de curvatura (en la intersección del lateral y la parte superior del punto) respecto a p, la anchura de la parte superior o superficie de impresión del punto, como se describe, por ejemplo, en la patente US- 8.158.331, concedida a Recchia, y en la publicación de patente US-2011/0079158, concedida a Recchia y col. En un punto con punta verdaderamente redonda, es difícil definir la superficie exacta de impresión porque no existe realmente un borde en el sentido que se entiende habitualmente, y la relación de re'.p puede aproximarse al 50 %. En cambio, un punto con bordes nítidos tendría un valor muy bajo de re, y re:p se aproximaría a cero. En la práctica, se prefiere una re'.p inferior a 5 %, siendo lo más preferido una re'.p inferior a 2 %. El documento WO2016/077109 A2 de Boukaftane describe un método para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve que comprende una pluralidad de puntos de impresión en relieve. El método incluye las etapas de: (a) proporcionar al menos una capa fotocurable dispuesta sobre la capa de respaldo, siendo la al menos una capa fotocurable capaz de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a radiación actínica, (b) exponer como imagen la al menos una capa fotocurable a radiación actínica para reticular y curar selectivamente porciones de al menos una capa fotocurable; y (c) revelar el elemento de impresión de imágenes en relieve para separar y eliminar partes sin reticular y si curar de la al menos una capa fotocurable para revelar la imagen en relieve en la misma. La al menos una capa fotocurable comprende (i) un monómero etilénicamente insaturado; (ii) un aglutinante; y (iii) un fotoiniciador que presenta un rendimiento cuántico de inicio (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 nm. La ventaja del método es la provisión de elementos de impresión de imágenes en relieve que tienen puntos de impresión con las características geométricas deseadas.
La publicación de patente US-2002/058196 concedida a Kanga divulga elementos de impresión flexográfica que comprenden capas de soporte absorbentes de UV. El documento EP-A-2722713 describe un precursor de forma de impresión fotosensible que incluye un soporte y una capa de una composición fotosensible adyacente al soporte, en el que se dispone al menos una señal entre el soporte y la capa fotosensible.
En la búsqueda de puntos de impresión con formas mejoradas y rendimiento de impresión mejorado, se han introducido planchas de impresión de fotopolímero con fotoiniciadores con características químicas y de rendimiento particulares. Estas nuevas clases de fotoiniciadores, sin embargo, han creado planchas de impresión con mayor sensibilidad a la luz diurna ambiental normal y a la iluminación fluorescente interior normal. Estas nuevas planchas de impresión tienen una tendencia a curarse relativamente rápido en presencia de luz diurna ambiental normal y/o iluminación fluorescente interior.
Resumen de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve que tenga puntos de impresión con características geométricas deseadas que no requiera etapas de proceso adicionales en el proceso de fabricación.
El proceso de fabricación de un elemento de impresión de imágenes en relieve no requiere alterar el tipo, la potencia y el ángulo de incidencia de la radiación durante la etapa de exposición.
El proceso de fabricación de un elemento de impresión de imágenes en relieve se puede realizar en presencia de oxígeno atmosférico mientras se producen puntos de impresión que tienen las características geométricas deseadas.
Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un elemento de impresión fotosensible mejorado que tenga una eficiencia de curado mejorada.
El elemento de impresión fotosensible mejorado tiene una estabilidad mejorada en presencia de luz diurna ambiental normal y/o iluminación fluorescente interior.
La presente invención proporciona un método para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve según la reivindicación 1.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un elemento de impresión según la reivindicación 9.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 representa puntos de impresión producidos según la presente invención utilizando fotoiniciadores diferentes.
Descripción
Los inventores de la presente invención han descubierto que el uso de fotoiniciadores particulares en una composición de plancha de impresión fotocurable produce puntos de impresión que tienen las características geométricas deseadas sin necesidad de etapas de proceso adicionales. Por lo tanto, las composiciones fotocurables descritas en la presente memoria producen planchas de impresión de imágenes en relieve que tienen puntos de impresión con las características geométricas deseadas sin necesidad de una capa de barrera. Además, el proceso descrito en la presente memoria también se puede realizar en presencia de oxígeno atmosférico. Por último, las planchas de impresión descritas en la presente memoria tienen buena estabilidad antes del procesamiento en presencia de luz diurna ambiental normal e iluminación fluorescente interior.
La presente invención se refiere a un método para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve, comprendiendo el método la etapa de:
a) proporcionar al menos una capa fotocurable dispuesta sobre un sustrato, siendo la al menos una capa fotocurable capaz de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a radiación actínica, comprendiendo la al menos una capa fotocurable:
i) un monómero etilénicamente insaturado;
ii) un aglutinante;
iii) un fotoiniciador, presentando preferiblemente el fotoiniciador un rendimiento cuántico de inicio (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 nm;
en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 0,5 a 5 en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm pero también permite la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm.
b) exponer como imagen la al menos una capa fotocurable a radiación actínica para reticular y curar selectivamente partes de la al menos una capa fotocurable; y
c) revelar el elemento de impresión de imágenes en relieve para separar y eliminar partes sin reticular y si curar de la al menos una capa fotocurable para revelar la imagen en relieve en la misma;
en donde la imagen en relieve comprende una pluralidad de puntos de impresión en relieve, en donde la pluralidad de puntos de impresión en relieve presenta una nitidez de borde de los puntos tal que la relación del radio de curvatura en la intersección del hombro y la superficie superior del punto, re, con respecto al ancho de la parte superior del punto, p, es inferior al 5 %.
La presente invención también se refiere a un elemento de impresión que comprende:
a) al menos una capa fotocurable dispuesta sobre un sustrato, siendo la al menos una capa fotocurable capaz de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a radiación actínica, comprendiendo la al menos una capa fotocurable:
i) un monómero etilénicamente insaturado;
ii) un aglutinante;
iii) un fotoiniciador, presentando el fotoiniciador un rendimiento cuántico de inicio (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 nm;
en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 0,5 a 5 en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm, pero también permite la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm.
Los inventores de la presente invención han descubierto que la inclusión de fotoiniciadores particulares en la composición fotocurable que tienen un mayor rendimiento cuántico de inicio produce un elemento de impresión con puntos de impresión más finos y nítidos. Estos fotoiniciadores pueden comprender determinadas a-aminocetonas. Se midió la tasa de inicio de la polimerización (Ri) para evaluar la idoneidad de diversos fotoiniciadores, que se pueden realizar mediante RTIR o FTIR en tiempo real.
Ri se describe mediante la Ecuación 1:
(1) Ri = Ia-Ql
Ia es la intensidad absorbida (mW) y se calcula como se establece a continuación en la Ecuación 2.
Qi es el rendimiento cuántico de inicio y se define como el número de cadenas de polimerización iniciadas por fotón absorbido. Qi está influenciado por todos los fenómenos fotoquímicos/físicos que pueden afectar a una molécula excitada después de la absorción de un fotón.
(2) la = I0 • (1-10-DO)
(3) DO = £ • [Pl] • L
En donde:
I0 = Intensidad incidente (mW)
£ = Coeficiente de extinción
[Pl] = Concentración del fotoiniciador (mol/l)
L = Espesor (cm)
Qi se calcula a través de una determinación experimental de la tasa de polimerización (Rp) y por el uso de las constantes de propagación y terminación (kp y kt) para monómeros de acrilato que se encuentran en la literatura.
Para que un fotoiniciador reaccione de manera eficaz, primero debe absorber eficazmente la longitud de onda de servicio, lo que significa una Ia alta, y por lo tanto, un valor alto de £. Entonces, la energía absorbida debe convertirse en un alto número de radicales iniciadores, lo que da como resultado una relación Qi alta.
Para comparar diversos fotoiniciadores, se determinaron £ y Qi para tres fotoiniciadores a 365 nm y los resultados se representan en la Tabla 1.
Se prepararon formulaciones de planchas de impresión utilizando los fotoiniciadores descritos en la Tabla 1 a las concentraciones establecidas en la Tabla 2. La Tabla 2 también enumera un intervalo de valores de concentración que pueden usarse para cada ingrediente de la composición fotocurable de muestra.
Una vez que se prepararon las composiciones fotocurables utilizando los fotoiniciadores descritos anteriormente, las composiciones fotocurables se expusieron como imagen a radiación actínica y después se revelaron utilizando revelado con disolvente para eliminar el fotopolímero sin curar.
Tabla 2. Composición fotocurable de muestra
Basándose en los resultados, se determinó que un rendimiento cuántico de inicio (Qi) superior a aproximadamente 0,05 a la longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente superior a aproximadamente 0,075 a la longitud de onda de 365 nm y mucho más preferiblemente superior a aproximadamente 0,08 a la longitud de onda de 365 nm fue capaz de producir una plancha de impresión que tenía puntos de impresión con las características geométricas deseadas como se ilustra en la Figura 1.
Un alto coeficiente de extinción también es necesario, pero no es suficiente en sí mismo para un buen inicio. De hecho, después de la absorción de la luz, el fotoiniciador es promovido a su estado de singulete y después de triplete a partir del cual puede sufrir diferentes reacciones, incluida la generación de radicales, la inactivación por el monómero, la inhibición por oxígeno y la desactivación térmica. En esta fase, ya existe el riesgo de que se reduzca la eficacia del fotoiniciador, incluso para una molécula de alto coeficiente de extinción. Asumiendo que todo va bien y que la producción de radicales es dominante, el tipo de radicales producidos aún puede tener diferentes sensibilidades hacia el oxígeno dependiendo de sus reactividades. Una vez más, un alto coeficiente de extinción no sería necesariamente suficiente si estos radicales tienen una vida útil lo suficientemente larga, haciéndolos demasiado sensibles al oxígeno y reduciendo así su eficacia para iniciar la reacción de reticulación.
Por lo tanto, es deseable que el coeficiente de extinción sea superior a aproximadamente 3001^cm-1^ mol-1 a la longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente superior a aproximadamente 4001^cm-1^ mol-1 a la longitud de onda de 365 nm y mucho más preferiblemente superior a aproximadamente 5001^cm-1^ mol-1 a la longitud de onda de 365 nm.
Basándose en los valores de Qi y £ que se muestran en la Tabla 1, tanto el 1-butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4-morfolinil)fenilo] como el óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina son fotoiniciadores más rápidos que la 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona. Esto explica los puntos más pequeños y nítidos que se obtuvieron utilizando estos productos como se muestra en la Figura 1. Además, aunque el óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina tiene un Qi ligeramente mayor que el de la 1-butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4 -morfolinil)fenilo], la capacidad de absorción mucho mayor de este último le permitió compensar esta diferencia y producir puntos más nítidos. Por lo tanto, aunque tanto el 1-butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4-morfolinil)fenilo] como el óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina dan buenos resultados, el 1-butanona-2(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4-morfolinil)fenilo] parece ser más rápido que el óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina.
Como puede verse en la Figura 1, el 1-butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4-morfolinil)fenilo] y el óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina produce puntos planos y finos debido a su alta tasa de inicio debido a su capacidad de absorción y su rendimiento cuántico de inicio altos. También se espera obtener un comportamiento similar de otros fotoiniciadores que presenten propiedades comparables.
Además, también puede utilizarse uno o más antioxidantes, tales como 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)benceno, hidroxitolueno butilado (BHT), fenoles alquilados, por ejemplo, 2-6-di-terc-butil-4-metilfenol; bis-fenoles alquilados, por ejemplo, 2,2-metilen-bis-(4-metil-6-terc-butilfenol); 2-(4-hidroxi-3,5-di-terc-butilanilino)-4,6-bis-(n-octiltio)-1,3,5-triazina; trimetildihidroquinona polimerizada; y tiopropionato de dilaurilo en las composiciones del método y el elemento de impresión de la invención en combinación con los aditivos mencionados anteriormente para adaptar adicionalmente las formas de puntos en términos de ángulo de punto, partes superiores del punto, etc. El antioxidante puede ser 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)benceno, comercializado por Albemarle con la marca Ethanox 330.
La composición fotocurable del método y el elemento de impresión de la presente invención comprenden uno o más aglutinantes, monómeros y plastificantes en combinación con el uno o más fotoiniciadores descritos anteriormente. El tipo de aglutinante no es crítico para la composición de fotopolímero y son utilizables la mayoría, si no la totalidad, de los cauchos de copolímeros estirénicos en las composiciones del método y el elemento de impresión de la invención. Los aglutinantes adecuados pueden incluir polímeros naturales o sintéticos de hidrocarburos de diolefina conjugados, incluidos 1,2-polibutadieno, 1,4-polibutadieno, butadieno/acrilonitrilo, butadieno/estireno, copolímeros de bloques elastoméricos-termoplásticos, p. ej., copolímero de bloques de estireno-butadieno-estireno, copolímero de bloque estireno-isopreno-estireno, etc. y copolímeros de los aglutinantes. En general, se prefiere que el aglutinante esté presente en al menos una cantidad del 60 % en peso de la capa fotosensible. El término aglutinante, como se utiliza en la presente memoria, también abarca los microgeles de núcleo-cubierta o mezclas de microgeles y polímeros macromoleculares preformados.
Los ejemplos no limitativos de aglutinantes que son utilizables en las composiciones utilizadas en el método y el elemento de impresión de la presente invención incluyen estireno isopreno estireno (SIS), del que Kraton Polymers, LLC comercializa un producto comercial con la marca Kraton® D1161; estireno isopreno butadieno estireno (SIBS), del que Kraton Polymers, LLC comercializa un producto comercial con la marca Kraton® D1171; y estireno butadieno estireno (SBS), del que Kraton Polymers, LLC comercializa un producto comercial con la marca Kraton® DX405; y copolímeros de tribloque a base de estireno e isopreno, de los que Kraton Polymers, LLC comercializa un producto comercial con la marca Kraton® D1114.
Son monómeros adecuados para su uso en el método y el elemento de impresión de la presente invención los compuestos etilénicamente insaturados polimerizables por adición. La composición fotocurable puede contener un solo monómero o una mezcla de monómeros que forman mezclas compatibles con el o los aglutinantes para producir capas fotosensibles transparentes (es decir, no turbias). Los monómeros son de forma típica monómeros reactivos, especialmente acrilatos y metacrilatos. Tales monómeros reactivos incluyen, aunque no de forma limitativa, triacrilato de trimetilolpropano, diacrilato de hexanodiol, diacrilato de 1,3-butilenglicol, diacrilato de dietilenglicol, diacrilato de 1,6-hexanodiol, diacrilato de neopentil glicol, diacrilato de polietilenglicol-200, diacrilato de tetraetilenglicol, diacrilato de trietilenglicol, tetraacrilato de pentaeritritol, diacrilato de tripropilenglicol, diacrilato de bisfenol-A etoxilado, triacrilato de trimetilolpropano, tetraacrilato de dimetilolpropano, triacrilato de tris(hidroxietil) isocianurato, hidroxipentaacrilato de dipentaeritritol, triacrilato de pentaeritritol, triacrilato de trimetilolpropano etoxilado, dimetacrilato de trietilenglicol, dimetacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de tetraetilenglicol, dimetacrilato de polietilenglicol-200, dimetacrilato de 1,6-hexanodiol, dimetacrilato de neopentil glicol, dimetacrilato de polietilenglicol-600, dimetacrilato de 1,3-butilenglicol, dimetacrilato de bisfenol-A etoxilado, trimetacrilato de trimetilolpropano, dimetacrilato de dietilenglicol; diacrilato de 1,4-butanodiol, dimetacrilato de dietilenglicol, tetrametacrilato de pentaeritritol, dimetacrilato de glicerina, dimetacrilato de trimetilolpropano, trimetacrilato de pentaeritritol, dimetacrilato de pentaeritritol, diacrilato de pentaeritritol, oligómeros de uretanometacrilato o acrilato y similares, que pueden añadirse a la composición fotopolimerizable para modificar el producto curado. También son utilizables en la práctica de la invención monoacrilatos que incluyen, por ejemplo, acrilato de ciclohexilo, acrilato de isobornilo, acrilato de laurilo y acrilato de tetrahidrofurfurilo y los metacrilatos correspondientes. Los monómeros de acrilato especialmente preferidos incluyen diacrilato de hexanodiol (HDDA) y triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA). Monómeros de metacrilato especialmente preferidos incluyen dimetacrilato de hexanodiol (HDDMA) y trimetacrilato de trimetilolpropano (TMPTA). De forma general se prefiere que el uno o más monómeros estén presentes en al menos una cantidad del 5 % en peso de la capa fotosensible.
La capa fotocurable también contiene preferiblemente un plastificante compatible, que sirve para bajar la temperatura de transición vítrea del aglutinante y facilitar el revelado selectivo. Los plastificantes adecuados incluyen, aunque no de forma limitativa, ftalatos de dialquilo, fosfatos de alquilo, polietilenglicol, ésteres de polietilenglicol, éteres de polietilenglicol, polibutadieno, copolímeros de polibutadieno y estireno, aceites nafténicos
pesados hidrogenados, aceites parafínicos pesados hidrogenados y poliisoprenos. Otros plastificantes útiles incluyen ácido oleico, ácido láurico, etc. El plastificante está generalmente presente en una cantidad de al menos el 10 % en peso, con respecto al peso de sólidos totales de la composición de fotopolímero. Los plastificantes comercialmente disponibles para su uso en las composiciones utilizadas en el método y el elemento de impresión de la invención incluyen 1,2-polibutadieno, comercializado por Nippon Soda Co. con la marca Nisso PB B-1000; Ricon 183, que es un copolímero de polibutadieno y estireno, comercializado por Cray valley; Nyflex 222B, que es un aceite nafténico pesado hidrogenado, comercializado por Nynas AB; ParaLux 2401, que es un aceite parafínico pesado hidrogenado, comercializado por Chevron U.S.A., Inc.; e Isolene 40-S, que es un poliisopreno comercializado por Royal Elastomers.
Pueden utilizarse también opcionalmente diversos tintes y/o colorantes en la práctica de la invención, aunque la inclusión de un tinte y/o colorante no es necesaria para obtener los beneficios de la presente invención. Los colorantes adecuados se denominan “tintes ventana” , que no absorben la radiación actínica en la región del espectro en la que es activable el iniciador presente en la composición. Los colorantes incluyen, por ejemplo, tinte CI 109 Red, Methylene Violet (CI Basic Violet 5), “Luxol” ; Fast Blue MBSN (CI Solvent Blue 38), “ Pontacyl” Wool Blue BL (CI Acid Blue 59 o CI 50315), “ Pontacyl” Wool Blue GL (CI Acid Blue 102 o CI 50320), Victoria Pure Blue BO (CI Basic Blue 7 o CI 42595), Rhodamine 3 GO (CI Basic Red 4), Rhodamine 6 GDN (CI Basic Red I o CI 45160) yoduro de 1,1'-dietil-2,2'-cianina, tinte Fuchsine (CI 42510), Calcocid Green S (CI 44090) y Anthraquinone Blue 2 Ga (CI Acid Blue 58), etc. Los tintes y/o colorantes no deben interferir en la exposición por imágenes.
También pueden incluirse en la composición fotopolimerizable otros aditivos que incluyen antiozonantes, cargas o agentes de refuerzo, inhibidores de la polimerización térmica, absorbentes de UV, etc., dependiendo de las propiedades finales deseadas. Estos aditivos son generalmente bien conocidos en la técnica.
Cargas y/o agentes de refuerzo adecuados incluyen cargas o agentes de refuerzo orgánicos o inorgánicos, poliméricos o no poliméricos, inmiscibles, que son prácticamente transparentes a las longitudes de onda usadas para la exposición del material de fotopolímero y que no dispersan la radiación actínica, por ejemplo, el poliestireno, las sílices organofílicas, las bentonitas, la sílice, el vidrio en polvo, el carbón coloidal, así como diversos tipos de tintes y pigmentos. Tales materiales se utilizan en cantidades que varían con las propiedades deseadas de las composiciones elastoméricas. Las cargas son útiles para mejorar la resistencia de la capa elastomérica, reducir la adherencia y, además, como agentes colorantes.
Los inhibidores de la polimerización térmica incluyen, por ejemplo, p-metoxifenol, hidroquinona, e hidroquinonas y quinonas sustituidas con alquilo y arilo, terc-butil catecol, pirogalol, resinato de cobre, naftalaminas, beta naftol, cloruro cuproso, 2,6-di-terc-butil-p-cresol, hidroxitolueno butilado (BHT), ácido oxálico, fenotiazina, piridina, nitrobenceno y dinitrobenceno, p-toluquinona y cloranilo. También serían utilizables en la práctica de la invención otros inhibidores similares de polimerización.
Utilizando los fotoiniciadores descritos en la presente memoria, es posible producir planchas de impresión que tengan puntos de impresión que presenten las características geométricas deseadas para la impresión, incluyendo la planitud de una superficie superior de los puntos y la nitidez de los bordes de los puntos. Además, estas características deseadas se pueden lograr sin usar una capa de barrera de oxígeno en el proceso y sin alterar el tipo, la potencia o el ángulo de incidencia de la radiación durante la etapa de exposición. Por último, el método descrito en la presente memoria también se puede realizar en presencia de oxígeno atmosférico, lo que significa aire atmosférico normal y concentraciones normales de oxígeno atmosférico en el lugar donde se lleva a cabo el proceso. Por lo tanto, no se requiere un control especial del contenido gaseoso de la atmósfera en la que se lleva a cabo el proceso.
Sorprendentemente, el uso de los fotoiniciadores con las características descritas en la presente memoria da como resultado elementos de impresión que son significativamente más sensibles a la luz diurna ambiental normal y/o a la iluminación fluorescente interior que los elementos de impresión típicos. Esta sensibilidad da como resultado una vida útil más corta, una estabilidad de almacenamiento impredecible y la necesidad de manipular con más cuidado los elementos de impresión durante el procesamiento. Los inventores han descubierto que la estabilidad de almacenamiento de estos elementos de impresión se puede aumentar sustancialmente empleando un sustrato que tenga una densidad óptica de 0,5 a 5, más preferiblemente de 1 a 5, en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm, pero que también permite la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 a 450. Esto también aumenta la vida útil de los elementos de impresión y permite una manipulación más fácil en presencia de luz ambiental. Esto también permite el establecimiento de una capa de suelo mediante la exposición del elemento de impresión a radiación actínica a través del sustrato. Además, para la mejor estabilidad de almacenamiento, los inventores también han determinado que los elementos de impresión deben almacenarse en sus cajas con el sustrato absorbente hacia arriba, hacia la abertura de la caja.
Como se indica, la composición fotocurable descrita en la presente memoria se dispone sobre un sustrato. De acuerdo con esta invención, el sustrato debería tener una densidad óptica de 0,5 a 5, más preferiblemente de 1 a 5, en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm. Sin embargo, la capa de sustrato también debe permitir la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm a través del
sustrato hacia la composición de la capa fotocurable. La densidad óptica es una medida estándar de la atenuación de la luz que pasa a través de una sustancia. La densidad óptica indica órdenes de magnitud de atenuación del intervalo de longitud de onda de luz especificado. Entonces, por ejemplo, una densidad óptica de 1 significa que la intensidad (energía) de la luz en el intervalo de longitud de onda seleccionado se atenuó por un factor de 10 al atravesar el sustrato, y una densidad óptica de 2 indica que la intensidad (energía) de la luz en el intervalo de longitud de onda seleccionado se atenuó por un factor de 102 al atravesar el sustrato. El sustrato es preferiblemente una lámina polimérica flexible y mucho más preferiblemente es tereftalato de polietileno (PET). Para lograr la densidad óptica requerida por esta invención, el polímero flexible o PET se debe dopar con un absorbente de luz UV en el intervalo de longitud de onda seleccionado de 365 nm a 450 nm. Los compuestos absorbentes de ultravioleta que podrían usarse para dopar el sustrato de polímero flexible para aumentar su densidad óptica incluyen benzofenonas, benzoato de dietilamino hidroxibenzoil hexilo, etilhexil triazona, oxibenzona, octinoxato, octocrileno, PABA y sulisobenzona. Una diversidad de empresas comercializa compuestos absorbentes de UV, incluyendo BASF con su marca Uvinul®. Estos absorbentes de UV son fuertemente absorbentes, de manera que concentraciones muy bajas en el polímero flexible o PET aumentarán sustancialmente la densidad óptica del mismo.
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi. Un método para fabricar un elemento de impresión de imágenes en relieve que comprende una pluralidad de puntos de impresión en relieve, comprendiendo el método la etapa de:a) proporcionar al menos una capa fotocurable dispuesta sobre un sustrato, siendo la al menos una capa fotocurable capaz de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a radiación actínica, comprendiendo la al menos una capa fotocurable:i) un monómero etilénicamente insaturado;ii) un aglutinante; yiii) un fotoiniciador, presentando el fotoiniciador un rendimiento cuántico de inicio (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 nm;en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 0,5 a 5 en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm pero permite la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm;b) exponer como imagen la al menos una capa fotocurable a radiación actínica para reticular y curar selectivamente partes de la al menos una capa fotocurable; yc) revelar el elemento de impresión de imágenes en relieve para separar y eliminar partes sin reticular y sin curar de la al menos una capa fotocurable para revelar una imagen en relieve en la misma, en donde la imagen en relieve comprende la pluralidad de puntos de impresión en relieve, yen donde la pluralidad de puntos de impresión en relieve presenta una nitidez de borde de los puntos tal que la relación del radio de curvatura en la intersección del hombro y la superficie superior del punto, re, con respecto al ancho de la parte superior del punto, p, es inferior al 5 %.
- 2. El método según la reivindicación 1, en donde la etapa de exponer como imagen la al menos una capa fotocurable a radiación actínica se lleva a cabo en presencia de concentraciones normales de oxígeno atmosférico en el lugar donde se lleva a cabo el método.
- 3. El método según la reivindicación 1, en donde el fotoiniciador presenta un rendimiento cuántico de iniciación (Qi) superior a aproximadamente 0,075 a la longitud de onda de 365 nm, preferiblemente en donde el fotoiniciador presenta un rendimiento cuántico de iniciación (Qi) superior a aproximadamente 0,08 a la longitud de onda de 365 nm.
- 4. El método según la reivindicación 1, en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 3001^cm-1^ mol-1 a una longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 4001^cm-1^ mol-1 a la longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 5001 •cm-1^ mor1 a la longitud de onda de 365 nm.
- 5. El método según la reivindicación 1, en donde el fotoiniciador se selecciona del grupo que consiste en 1-butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1-[4-(4-morfolinil)fenilo], 2-bencil-2-dimetilamino-1-(4-morfolinofenil)-butanona-1, óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina y combinaciones de uno o más de los anteriores.
- 6. El método según la reivindicación 1, en donde el fotoiniciador está presente en la capa fotocurable a una concentración de entre aproximadamente el 1,5 y aproximadamente el 5,0 por ciento en peso, más preferiblemente en donde el fotoiniciador está presente en la capa fotocurable a una concentración de entre aproximadamente el 2,0 y aproximadamente el 3,5 por ciento en peso.
- 7. El método según la reivindicación 1, en donde el sustrato comprende una lámina polimérica flexible con un compuesto absorbente ultravioleta incorporado en el mismo.
- 8. El método según la reivindicación 1, en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 1 a 5.
- 9. Un elemento de impresión que comprende:a) al menos una capa fotocurable dispuesta sobre un sustrato, siendo la al menos una capa fotocurable capaz de reticularse y curarse selectivamente tras la exposición a radiación actínica, comprendiendo la al menos una capa fotocurable:i) un monómero etilénicamente insaturado;ii) un aglutinante; yiii) un fotoiniciador, presentando el fotoiniciador un rendimiento cuántico de inicio (Qi) de más de 0,05 a una longitud de onda de 365 nm;en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 0,5 a 5 en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm, pero también permite la transmisión del 0,1 % al 10 % de luz incidente en el intervalo de longitud de onda de 365 nm a 450 nm.
- 10. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el fotoiniciador presenta un rendimiento cuántico de iniciación (Qi) superior a aproximadamente 0,075 a la longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente en donde el fotoiniciador presenta un rendimiento cuántico de iniciación (Qi) superior a aproximadamente 0,08 a la longitud de onda de 365 nm.
- 11. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 3001^cm-1^ mol-1 a una longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 4001^cm-1^ mol-1 a la longitud de onda de 365 nm, más preferiblemente en donde el coeficiente de extinción del fotoiniciador es superior a aproximadamente 5001 •cm-1^ mor1 a la longitud de onda de 365 nm.
- 12. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el fotoiniciador se selecciona del grupo que consiste en 1 -butanona-2-(dimetilamino)-2-[(4-metilfenil)metil]-1 -[4-(4-morfolinil)fenilo], 2-bencil-2-dimetilamino-1-(4-morfolinofenil)-butanona-1, óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina y combinaciones de uno o más de los anteriores.
- 13. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el fotoiniciador está presente en la capa fotocurable a una concentración de entre aproximadamente el 1,5 y aproximadamente el 5,0 por ciento en peso, más preferiblemente en donde el fotoiniciador está presente en la capa fotocurable a una concentración de entre aproximadamente el 2,0 y aproximadamente el 3,5 por ciento en peso.
- 14. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el sustrato comprende una lámina polimérica flexible con un compuesto absorbente ultravioleta incorporado en el mismo.
- 15. El elemento de impresión según la reivindicación 9, en donde el sustrato tiene una densidad óptica de 1 a 5.
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