ES2938390T3

ES2938390T3 - Procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua

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Publication number: ES2938390T3
Application number: ES18721718T
Authority: ES
Inventors: Bernhard Mokler; Rainer Simon
Original assignee: KBA Metalprint GmbH and Co KG
Current assignee: KBA Metalprint GmbH and Co KG
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2023-04-10
Anticipated expiration: 2038-04-23
Also published as: WO2018197399A1; DE102017207007A1; IL269279A; EP3615346A1; EP3615346B1; EP3615346B8; US20200086660A1

Abstract

2 segundos en solo un segundo después de la impresión del sustrato relevante. El método propuesto se lleva a cabo, en particular, en una prensa de impresión digital. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua

La invención se refiere a un procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Por el documento 9376582 B1 se conoce un procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua, en el que se aplican en cada caso gotas de tinta al sustrato respectivo, en el que la tinta se aplica con al menos un cabezal de impresión de inyección de tinta sobre el sustrato en cuestión, en el que se utilizan sustratos que presentan en el aire a una temperatura de 20 °C en cada caso una tensión superficial de menos de 45 mN/m, en el que, antes de aplicar las gotas de tinta, la tensión superficial de los sustratos que se van a imprimir se aumenta en cada caso hasta un valor de al menos 45 mN/m, en el que las gotas de tinta solo se aplican entonces al sustrato respectivo que presenta la tensión superficial aumentada, usándose una tinta con un contenido de agua de como mínimo el 70 %.

Por el documento 9573349 B1 se conoce un procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua, en el que se aplican en cada caso gotas de tinta al sustrato respectivo, en el que se utilizan sustratos que presentan en cada caso una tensión superficial de menos de 45 mN/m, en el que, antes de aplicar las gotas de tinta, la tensión superficial de los sustratos que se van a imprimir se aumenta en cada caso hasta un valor de al menos 45 mN/m, en el que las gotas de tinta solo se aplican entonces al sustrato respectivo que presenta la tensión superficial aumentada.

Del documento US 2012/0026264 A1 se desprende secar un sustrato impreso mediante la acción del calor, por ejemplo, mediante radiación infrarroja, proponiéndose un intervalo de entre 40 °C y 100 °C para la temperatura de secado y un intervalo de entre 0,2 s y 10 s para el tiempo de acción.

Por el documento CH 703704 A1 se conoce un dispositivo de impresión para imprimir estructuras planas en forma de planchas de hojalata con al menos una tinta de impresión, siendo la tensión superficial de esta estructura plana menor que la tensión superficial de la tinta de impresión, que comprende al menos una unidad de impresión activable y un sistema de secado final aguas abajo de esta al menos una unidad de impresión activable para secar la tinta de impresión aplicada a la estructura plana por la al menos una unidad de impresión activable, en donde aguas arriba de la primera unidad imprimible activable en la secuencia del proceso está configurado al menos un equipo de irradiación con en cada caso al menos una fuente de radiación electromagnética para irradiar y aumentar la tensión superficial de la estructura plana antes de alimentarla a la primera unidad de impresión activable, y en donde la fuente de radiación es un tubo de descarga de gas ultravioleta alargado o un radiador de infrarrojos alargado.

Por el documento DE 102012017538 A1 se conoce un procedimiento para tratar la superficie de objetos con fluidos, en el que el fluido se aplica por medio de una primera herramienta desplazable de manera controlada por ordenador y, a continuación, se trata adicionalmente con la segunda herramienta desplazable de manera controlada por ordenador, en donde el desfase de tiempo entre la aplicación del fluido al objeto y el posterior tratamiento adicional se adapta al comportamiento de esparcimiento del fluido.

La invención se basa en el objetivo de crear un procedimiento para imprimir un sustrato no absorbente con una tinta a base de agua y un procedimiento para el funcionamiento de una máquina de impresión digital con al menos un cabezal de impresión de inyección de tinta, con los que se imprimen sustratos no absorbentes en cada caso con una imagen de impresión de alta calidad, a pesar del uso de una tinta a base de agua, en particular evitando que las gotas de tinta se esparzan.

El objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a configuraciones ventajosas y/o a perfeccionamientos de la solución encontrada.

Las ventajas que se pueden lograr con la invención consisten, en particular, en que no es necesario conocer las propiedades de la superficie de los sustratos que se van a imprimir que están realmente presentes antes de imprimir y que influyen en la humectación, sino que los sustratos que se van a imprimir se llevan preferiblemente a un estado de humectabilidad buena, es decir, al menos de parcialmente buena a muy buena, es decir, completa, mientras que al mismo tiempo se evitan, o al menos limitan, los posibles efectos negativos sobre los sustratos impresos debido a esta medida.

Otra ventaja consiste en una impresión muy plana con una estructura de tinta háptica baja, es decir, reducida formación de relieve, y una impresión con un alto grado de brillo, por lo que, por ejemplo en el mercado de los envases, los requisitos frecuentemente impuestos se pueden cumplir de manera sencilla. Además, los sustratos impresos de esta manera se pueden conformar sin que la abrasión suponga una molestia en la máquina de conformación. Se consigue así igualmente un buen requisito previo para un repintado y una aplicación pequeña y, por lo tanto, ecológica de tinta con agua como disolvente ecológico.

En la impresión de envases, por ejemplo, existe la necesidad de imprimir sustratos no absorbentes en un proceso de impresión industrial con al menos una tinta a base de agua. Estos sustratos son, por ejemplo, preferiblemente sustratos especialmente planos constituidos por una sustancia sólida, por ejemplo, sustratos en cada caso de un material metálico, en particular planchas de chapa, por ejemplo, de una chapa de acero o de hojalata o de un material de aluminio generalmente oxidado en la superficie. Alternativamente, también se pueden considerar sustratos no absorbentes hechos, en particular, de madera prelacada, de un plástico o de un material compuesto, siempre que estos sustratos soporten un contacto con aire caliente de una duración de como máximo un segundo sin resultar dañados, por ejemplo, de manera dimensionalmente estable. Los sustratos están configurados preferiblemente como paneles o planchas; aunque también pueden estar formados en forma de banda o, en cada caso, como un cuerpo redondo.

En particular, los sustratos metálicos estar recubiertos previamente, por ejemplo, con una capa de imprimación, por ejemplo, con base blanca, y/o con un barniz. Estos sustratos presentan concretamente, por ejemplo, una superficie aceitada o engrasada o tratada con un agente anticorrosivo. La superficie de los sustratos que se van a imprimir es en particular hidrófoba. Para imprimir en estos sustratos, se utiliza preferiblemente, por ejemplo, una tinta a base de pigmentos, en particular soluble, con un contenido de agua de al menos el 70 %, en particular de al menos el 80 %. Si está previsto que el sustrato en cuestión se procese posteriormente para formar envases para alimentos, se utilizará preferiblemente una tinta sin fotoiniciadores. Para llevar a cabo la presente invención se utilizan, por ejemplo, sustratos con una superficie no polar y, para imprimir esta superficie, se utiliza una tinta polar.

La tinta respectiva se aplica al sustrato respectivo en cada caso en forma de gotas de tinta, en particular mediante el uso de al menos un cabezal de impresión por inyección de tinta que en cada caso expulsa las gotas de tinta, en donde las gotas de tinta se aplican al sustrato, por ejemplo, durante un movimiento monodireccional (procedimiento de una sola pasada) o durante un movimiento bidireccional (procedimiento de múltiples pasadas) del cabezal de impresión y/o del sustrato en cuestión. A este respecto, las gotas de tinta se aplican al sustrato respectivo, por ejemplo, en un procedimiento de impresión en medios tonos, por ejemplo, en cada caso con una densidad de puntos de al menos 360 dpi, preferiblemente de 600 dpi. Con el fin de generar una imagen de impresión predeterminada, las gotas de tinta se aplican al sustrato en cuestión normalmente en una cuadrícula que presenta varias posiciones de manera posicionada con precisión. Puede estar previsto que se apliquen gotas de tinta de tamaño variable y/o que se apliquen gotas de tinta con diferentes tonos de color y/o que se apliquen gotas de tinta con diferentes intensidades de brillo en cada caso al sustrato respectivo. Para una estructura de imagen de impresión multicolor, se usan preferiblemente puntos de color de un conjunto de colores básico, por ejemplo CMYK.

Para poder imprimir con éxito los sustratos, la tensión superficial de los sustratos en cuestión debe ser al menos tan alta como la tensión superficial de la tinta utilizada. Solo de esta manera puede tener lugar una humectación al menos parcial de la superficie respectiva del sustrato en cuestión con la tinta prevista. De lo contrario, las gotas de tinta aplicadas a la superficie no absorbente de los sustratos en cuestión se contraerán y no será posible la humectación. En todo caso, si la tensión superficial de los sustratos en cuestión es insuficiente, el resultado es al menos una imagen impresa poco clara, en particular borrosa o pálida o de color falseado y, por lo tanto, inutilizable. La tensión superficial de los sustratos en cuestión y la tensión superficial de la tinta utilizada son, por lo general, dependientes de la temperatura. Otras condiciones ambientales tales como, por ejemplo, la humedad del aire o ciertas propiedades superficiales de los sustratos en cuestión, tales como su rugosidad y/o su pretratamiento y/o su grado de contaminación, afectan la humectabilidad de la superficie respectiva de estos sustratos.

La tensión superficial de sustratos sólidos puede determinarse, por ejemplo, con tintas de prueba disponibles comercialmente. La tensión superficial de una tinta a base de agua puede determinarse, por ejemplo, mediante el método del anillo de Lecomte De Noüy o mediante el método de la placa de Wilhelmy o mediante el método de la plancha de Lenard con un tensiómetro o por el efecto capilar o, de manera aproximada, también por una medición comparativa con tintas de prueba.

A temperatura ambiente, por ejemplo en el aire circundante con una temperatura de 20 °C, para sustratos metálicos en forma sólida, es decir, en particular para planchas de chapa, pueden asumirse, por ejemplo, los siguientes valores para su tensión superficial:

acero sin tratar 29 mN/m

(óxido) de aluminio 33-35 mN/m

acero estañado aprox. 35 mN/m

acero fosfatado 43-46 mN/m

Las superficies aceitosas o engrasadas tienen una tensión superficial de alrededor de 30 mN/m.

La presente invención parte del uso de sustratos que presentan en el aire a una temperatura de 20 °C en cada caso una tensión superficial de, por ejemplo, menos de 50 mN/m, preferiblemente de menos de 45 mN/m. En cualquier caso, en cada caso a la misma temperatura ambiente de, por ejemplo, 20 °C, la tensión superficial de los sustratos previstos para la impresión es inferior a la tensión superficial del agua contenida como disolvente en la tinta y, por lo general, también es inferior a la tensión superficial de la propia tinta utilizada para la impresión.

A presión estándar (SATP), es decir, a 0,1 MPa correspondiente a 1 bar y a una temperatura de 20 °C, el agua tiene una tensión superficial de 72,74 mN/m y a una temperatura de 50 °C una tensión superficial de 67,95 mN/m.

Ahora se propone un procedimiento en el que, por ejemplo, en la máquina que realiza el proceso de impresión, por ejemplo una máquina de impresión, en particular una máquina de impresión digital que funciona sin planchas de impresión y que presenta al menos un cabezal de impresión de inyección de tinta, pero en cualquier caso antes de la aplicación de las gotas de tinta, se aumenta la tensión superficial de los sustratos que se van a imprimir, por ejemplo, en al menos un 10 %, preferiblemente en más del 40 % en cada caso hasta un valor de al menos 45 mN/m, en particular de al menos 50 mN/m, preferiblemente hasta un valor superior a 70 mN/m, en el que solo después de este aumento de la tensión superficial se aplican las gotas de tinta al sustrato respectivo que presenta la tensión superficial aumentada y en el que las gotas de tinta aplicadas se calientan y, de este modo, se secan en cada caso por aporte de calor y/o exposición al calor, por ejemplo, mediante aire caliente, en particular a una temperatura de al menos 100 °C, preferiblemente de al menos 150 °C, en particular a una temperatura en un intervalo de 200 °C a 450 °C y/o mediante radiación infrarroja, en cada caso con un tiempo de exposición de 1 segundo como máximo, preferiblemente de menos de 0,2 segundos. Mediante una adaptación o ajuste, que se ha de efectuar, por ejemplo, al configurar un nuevo trabajo de impresión, del aporte de calor y/o la exposición al calor, por ejemplo, la temperatura del aire caliente y/o el volumen de este aire caliente, por ejemplo, al sustrato utilizado y/o a la tinta utilizada, la calidad de la imagen impresa, en particular, el efecto de la imagen puede optimizarse fácilmente.

Para mejorar la humectabilidad de superficies no absorbentes previstas para la impresión con una tinta a base de agua, en particular superficies metálicas, se puede aumentar la tensión superficial de los sustratos en cuestión, por ejemplo fosfatando estos sustratos y/o aplicando un recubrimiento adecuado, por ejemplo, aplicando una base blanca y/o un recubrimiento especial. Alternativa o adicionalmente, la tensión superficial de los sustratos en cuestión se puede aumentar pretratándolos con un procedimiento de corona o con un procedimiento de plasma o con un procedimiento químico o por tratamiento con llama o por radiación UV o con otros métodos de activación superficial. Al aumentar la tensión superficial de los sustratos que se van a imprimir, se busca y se ajusta un valor que no solo alcance el valor mínimo para la humectabilidad preferiblemente completa de la superficie de los sustratos en cuestión, sino que por lo general lo supere significativamente.

La tensión superficial de los sustratos en cuestión, aumentada más allá del valor mínimo de humectabilidad, conduce a una dispersión mayoritariamente fuerte de las gotas de tinta aplicadas a su superficie, es decir, a un esparcimiento no deseado de estas gotas de tinta sobre la superficie de los sustratos en cuestión. La dispersión de las gotas de tinta da como resultado una propiedad de color que cambia muy rápidamente en la imagen impresa y/o también conduce a un flujo no deseado de la tinta, por ejemplo en microhuecos del sustrato en cuestión. Otro efecto al usar gotas de tinta con diferentes tonos de color es que estas gotas de tinta experimentan sangrado, por ejemplo, por una fusión de diferentes puntos de color y, por lo tanto, conduce a efectos de color completamente indeseables en la imagen impresa, no solo en el color, sino también en la nitidez de los contornos de superficies estructuradas impresas, por ejemplo, en un escrito o en el borde de una imagen.

Por lo tanto, se propone de acuerdo con la invención, de manera inmediata, es decir, en tan solo un segundo, preferiblemente en el margen de 0,5 segundos después de la impresión de los sustratos, detener o incluso evitar en gran medida que las gotas de tinta se dispersen, en particular por medio de un (re)secado brusco de las gotas de tinta. Esto se hace mediante un aporte de calor en el sustrato en cuestión y/o en las gotas de tinta aplicadas y/o exponiendo el sustrato en cuestión y/o las gotas de tinta aplicadas al calor, siendo el tiempo de exposición a este calor en cada caso, por ejemplo, inferior a un solo segundo, preferiblemente inferior a 0,2 segundos. Por ejemplo, este aporte de calor en particular muy breve y/o la exposición al calor correspondiente tiene lugar soplando sobre el sustrato en cuestión, por ejemplo, por medio de un secador, aire caliente, en particular aire caliente a una temperatura de al menos 100 °C, preferiblemente de al menos 150 °C, en particular a una temperatura en el intervalo de 200 °C a 450 °C. Este secado brusco detiene la dispersión, pero, gracias al breve tiempo de exposición, no daña ni la tinta ni el sustrato en cuestión. Alternativamente o de manera complementaria al aire caliente, también se puede utilizar una radiación infrarroja generada por un secador, en particular radiación en el infrarrojo cercano. Debido al respectivo efecto masivo del calor, el agua contenida en la tinta como disolvente de las gotas de tinta aplicadas al sustrato en cuestión se evapora casi repentinamente, es decir, muy rápidamente, dado el caso, hasta una humedad residual por lo general baja de, por ejemplo, menos del 25 % del contenido de agua original manteniendo ventajosamente el tamaño de punto respectivo deseado para las gotas de tinta en cuestión, sin dañar el sustrato, que es en este sentido resistente al calor al menos hasta la temperatura del aire caliente o la irradiación que se utilicen. En el caso de una tinta a base de aglutinante, el al menos un aglutinante se gelifica como consecuencia del efecto masivo del calor ejercido por el aire caliente y/o la irradiación, con lo cual se impide o detiene igualmente la dispersión de las gotas de tinta sobre el sustrato en cuestión.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para imprimir sustratos no absorbentes con una tinta a base de agua, en el que se aplican en cada caso gotas de tinta al sustrato respectivo, en el que la tinta se aplica al sustrato en cuestión con al menos un cabezal de impresión de inyección de tinta, en el que se utilizan sustratos que presentan en el aire a una temperatura de 20 °C en cada caso una tensión superficial de menos de 45 mN/m, en el que antes de la aplicación de las gotas de tinta se aumenta la tensión superficial de los sustratos que se van a imprimir en cada caso hasta un valor de al menos 45 mN/m, en el que solo entonces se aplican las gotas de tinta sobre el sustrato respectivo que presenta la tensión superficial aumentada, caracterizado por que las gotas de tinta aplicadas se secan en solo un segundo después de la impresión del sustrato en cuestión por aporte de calor y/o exposición al calor, en cada caso con un tiempo de exposición de menos de 0,2 segundos, usándose una tinta con un contenido de agua de como mínimo el 70 %, evaporándose el agua contenida en la tinta como disolvente de las gotas de tinta aplicadas sobre el sustrato en cuestión por el aporte de calor y/o la exposición al calor en cada caso hasta una humedad residual inferior al 25 % del contenido de agua original.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las gotas de tinta se aplican al sustrato durante un movimiento monodireccional (procedimiento de una sola pasada) o durante un movimiento bidireccional (procedimiento de múltiples pasadas) del cabezal de impresión y/o del sustrato en cuestión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el aporte de calor y/o la exposición al calor se realiza en cada caso mediante aire caliente a una temperatura de al menos 100 °C y/o por radiación infrarroja.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3, caracterizado por que al preparar un nuevo trabajo de impresión se efectúa una adaptación o un ajuste del aporte de calor y/o de la exposición al calor, en donde la temperatura del aire caliente y/o un volumen de este aire caliente se ajusta y/o adapta en cada caso en función del sustrato utilizado y/o de la tinta utilizada.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4, caracterizado por que se utilizan sustratos planos o en forma de banda o sustratos configurados en cada caso como cuerpo redondo y/o por que se utilizan sustratos recubiertos previamente con una imprimación o con una laca.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5, caracterizado por que se aumenta la tensión superficial de los sustratos en cuestión mediante fosfatación de estos sustratos y/o mediante aplicación de una base blanca.

7. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6, caracterizado por que se aumenta la tensión superficial de los sustratos en cuestión mediante su pretratamiento con un procedimiento corona o con un procedimiento de plasma o con un procedimiento químico o mediante un tratamiento con llama o mediante una irradiación UV.

8. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7, caracterizado por que un aglutinante contenido en la tinta se gelifica por el aporte de calor y/o la exposición al calor.

9. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8, caracterizado por que se utilizan sustratos en cada caso de un material metálico o de madera o de plástico o de un material compuesto y/o por que se utilizan sustratos con una superficie que se hace hidrófoba.

10. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9, caracterizado por que se utiliza una tinta sin fotoiniciadores.

11. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9 o 10, caracterizado por que se utilizan sustratos con una superficie no polar y, para imprimir esta superficie, se utiliza una tinta polar.

12. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9 o 10 u 11, caracterizado por que las gotas de tinta se aplican sobre el sustrato respectivo en cada caso con una densidad de puntos de al menos 360 dpi y/o por que se aplican gotas de tinta de tamaño variable sobre el sustrato respectivo.

13. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9 o 10 u 11 o 12, caracterizado por que las gotas de tinta se aplican sobre el sustrato en cuestión de manera posicionada con precisión en una cuadrícula que presenta varias posiciones.

14. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9 o 10 u 11 o 12 o 13, caracterizado por que se aplican gotas de tinta con diferentes tonalidades y/o diferentes intensidades de brillo sobre el sustrato respectivo.

15. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 o 3 o 4 o 5 o 6 o 7 u 8 o 9 o 10 u 11 o 12 o 13 o 14, caracterizado por que se realiza en una máquina de impresión digital.