ES2946736T3 - Formulaciones y métodos de impresión - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación describe formulaciones de precapa, formulaciones de tinta, sistemas de tinta y métodos de impresión para modelar una superficie con un patrón deseado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Formulaciones y métodos de impresión
Campo tecnológico
La invención se refiere a métodos para imprimir patrones en diversas superficies.
Antecedentes
La impresión digital es una técnica de impresión comúnmente usada en la industria de la impresión, ya que permite la impresión bajo demanda, plazos cortos, e incluso una modificación de la imagen (datos variables) con cada impresión. Algunas de las técnicas desarrolladas para imprimir sobre una superficie de un objeto tridimensional se describen a continuación.
Los procesos conocidos para imprimir patrones en superficies incluyen normalmente el apilamiento de capas pigmentadas, una encima de la otra, para formar los patrones deseados. Un proceso de impresión típico requiere la impresión de una primera capa pigmentada, seguido de al menos un curado parcial o fijación (normalmente por luz ultravioleta o calentamiento para evaporar los disolventes de la formulación de tinta y/o para curar la formulación de pigmento). Se imprime una segunda capa pigmentada encima de la primera capa pigmentada y a continuación se cura al menos parcialmente. Este proceso se repite según se requiera para obtener el patrón deseado.
En otro proceso de impresión conocido, el sistema de impresión incluye una pluralidad de cabezales de impresión y una pluralidad de medios de curado (por ejemplo, fuentes de luz) que se mueven concomitantemente unas con otras. En concreto, el medio de curado está dispuesto en las proximidades del cabezal de impresión y se mueve con el mismo, de modo que cada gota de tinta se cure inmediatamente después de la impresión.
Estos procesos de impresión presentan varios inconvenientes importantes. Las técnicas de impresión conocidas en la técnica se llevan a cabo normalmente apilando diversas capas impresas. Para permitir tal apilamiento, las capas se imprimen de manera secuencial, mientras se cura cada capa antes de la aplicación de la siguiente capa. Esto, aunque impide que los colores se mezclen entre sí, también da como resultado procesos de impresión relativamente largos. Además, la impresión y el curado secuenciales son muy propensos a defectos en los patrones, ya que ligeras desalineaciones entre las capas impresas pueden dar como resultado una superposición no deseada de capas o una mezcla de colores, mientras que el curado insuficiente entre ciclos de impresión a menudo provoca que la imagen impresa se vea borrosa, reduciendo de esta manera la resolución global del patrón impreso.
Las deficiencias de las técnicas de impresión comunes son aún más significativas cuando se imprime un patrón sobre una superficie curva; como tal, requiere un alto nivel de precisión espacial y alineación de las capas impresas.
Las técnicas de impresión clásicas (es decir, en las que cada color se imprime y cura por separado) normalmente requieren exponer la superficie a varias fuentes de luz actínica - una fuente de luz para cada color. Estas fuentes de luz deben situarse en la proximidad de los cabezales de impresión, una disposición que a veces causa reflectancia y dispersión de la luz actínica, lo que da como resultado un curado no deseado de la formulación de color dentro y en la proximidad de las boquillas del cabezal de impresión, lo que provoca el bloqueo de las boquillas. Tales configuraciones también normalmente son voluminosas, ya que cada color impreso requiere un sistema de aplicación completo (cabezal de impresión y sistema de fijación/curado).
Otras técnicas de impresión comunes implican el uso de máscaras UV impresas directamente por encima de materiales fotopoliméricos. Sin embargo, debido a la viscosidad limitada de las formulaciones de tinta típicas aplicables a las tecnologías de inyección de tinta, No se puede lograr una alta calidad de impresión de la imagen y se han observado problemas tales como el sangrado, tachado, agrupamientos o difuminados de las gotitas de tinta.
A veces, se aplica una capa de imprimación o una formulación de revestimiento previo sobre la superficie para preparar la superficie para la impresión de formulaciones de color. Sin embargo, normalmente, tales imprimaciones o revestimientos previos se adaptan específicamente a una superficie dada y no se pueden aplicar a superficies de diversas propiedades, geometrías y niveles de rugosidad.
Asimismo, la mayoría de las composiciones de imprimación conocidas en la técnica requieren un proceso de curado previo a la aplicación de otras capas, aumentando de esta manera la complejidad del proceso de impresión y el equipo requerido.
El documento EP 3034312 A1 se refiere a composiciones curables por radiación para imprimir sobre vidrio.
El documento EP 2960306 A1 se refiere a tintas de inyección de tinta curables por radiación acuosa.
El documento EP 2604663 A1 se refiere a líquidos curables y tintas de inyección de tinta para aplicaciones de
envasado de alimentos.
El documento EP 2033949 A1 se refiere a composiciones curables por radiación para aplicaciones alimentarias.
El documento WO 2008/061957 A1 se refiere a composiciones curables por radiación.
El documento EP 1927632 A1 se refiere a composiciones curables por radiación.
El documento WO 2008/030555 A2 se refiere a un revestimiento de imprimación que controla el tamaño de punto para tintas de inyección de tinta curables por radiación.
El documento WO 2008/077045 A2 se refiere a aditivos promotores de la adhesión y métodos para mejorar las composiciones de revestimiento.
El documento WO 2008/074759 A1 se refiere a composiciones curables por radiación.
El documento WO 01/96121 A1 se refiere a tintas receptivas de inyección de tinta para imprimir sobre sustratos de CD-R.
Descripción general
A diferencia de la impresión de inyección de tinta tradicional, la presente invención permite la impresión por inyección de tinta de alta precisión, alta resolución y densidad óptica, así como la minimización de los ciclos de curado para la fijación del patrón sobre una superficie, todo lo cual se obtiene mediante un método de impresión único húmedo sobre húmedo (o húmedo sobre semihúmedo). Los métodos de impresión de la invención son adecuados para imprimir patrones de alta calidad también en superficies curvas, donde las formulaciones de impresión tradicionales no logran proporcionar una impresión de alta precisión y patrones de alta resolución.
Se comprenderá que cada uno de los siguientes aspectos de la invención puede usarse en un sistema o proceso de impresión adecuado. Aunque los aspectos y principios de la presente invención se describirán individualmente, se aprecia que uno o más aspectos y principios desvelados en el presente documento pueden combinarse o usarse concomitantemente en un sistema o proceso de impresión adecuado, y tales combinaciones también se contemplan dentro del alcance de esta divulgación.
Formulaciones de revestimiento previo
A diferencia de la impresión de inyección de tinta tradicional, las formulaciones de revestimiento previo de la presente divulgación permiten preparar diversas superficies para la impresión, sin necesidad de adaptar la formulación al tipo de superficie y sus propiedades físicas y/o químicas. Además, debido a sus propiedades únicas, como se explicará en el presente documento, la formulación de revestimiento previo de la presente divulgación permite imprimir en superficies 3D (curvas), así como una fijación mejorada de diversas formulaciones de patrones aplicadas sobre las mismas. Por tanto, las formulaciones de esta divulgación finalmente proporcionan impresión de inyección de tinta de alta precisión, alta resolución y densidad óptica, así como la minimización de los ciclos de curado para la fijación del patrón sobre una superficie.
Por tanto, en uno de sus aspectos no independientemente de acuerdo con la presente invención, la presente divulgación proporciona una formulación de revestimiento previo de impresión que comprende al menos un monómero funcionalizado, al menos un oligómero, al menos un tensioactivo, al menos un primer fotoiniciador activable por una primera longitud de onda, y al menos un segundo fotoiniciador activable por una segunda longitud de onda.
El término (impresión) formulación de revestimiento previo, se pretende para abarcar una composición multicomponente de la materia, usada como imprimación o composición de revestimiento, para aplicarse directamente sobre una superficie sobre la que se desea imprimir. Una vez que se aplica la fórmula de revestimiento previo, forma una capa de revestimiento previo sobre la superficie, sobre las que se pueden aplicar otras formulaciones de impresión (posteriores) mediante cualquier técnica adecuada (por ejemplo, impresión por inyección de tinta). La formulación de revestimiento previo suele ser líquida y puede estar en forma de una solución homogénea (es decir, en la que cada componente es soluble en los otros componentes de la formulación), o en forma de dispersión o suspensión, en el que algunos componentes de la formulación de revestimiento previo se dispersan o suspenden en otros componentes de la formulación.
La formulación de revestimiento previo se puede caracterizar, en algunas realizaciones, por una tensión superficial de como máximo 37 mN/m. Los valores de tensión superficial se proporcionan para condiciones ambiente, que, a menos que se indique lo contrario y específicamente, se referirán a la presión atmosférica y una temperatura de 25 °C.
Como las superficies típicas sobre las que se desea imprimir tienen tensiones superficiales de al menos 35 mN/m, a veces por encima de 100 o incluso 500 mN/m, la tensión superficial inferior de la formulación de revestimiento previa
proporciona una humectación adecuada de la superficie, así como la distribución uniforme de la formulación del revestimiento previo sobre la superficie.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede tener una tensión superficial de entre aproximadamente 20 y aproximadamente 37 mN/m, entre aproximadamente 20 mN/m y 36 mN/m, entre aproximadamente 20 mN/m y 25 mN/m, o incluso entre aproximadamente 20 mN/m y 33 mN/m.
La formulación de revestimiento previo comprende diversos componentes, adaptados juntos para proporcionar una propiedad deseada de la formulación de revestimiento previo.
La formulación de revestimiento previo comprende al menos un monómero funcionalizado y al menos un oligómero. Los monómeros y oligómeros se seleccionan de manera que puedan copolimerizarse, asistido por un fotoiniciador como se explicará a continuación, para formar la capa de revestimiento previo sobre la superficie. El término monómero se refiere a una molécula que puede reaccionar químicamente con moléculas idénticas o similares para formar una cadena polimérica. En concreto, el monómero es un bloque de construcción básico que puede considerarse como la unidad básica repetitiva de una cadena polimérica. De manera similar, el término oligómero se refiere a una unidad de repetición polimérica que comprende varios monómeros, por ejemplo, entre 2 y 20 monómeros.
De acuerdo con algunas realizaciones, el al menos un monómero se puede seleccionarse de metilacrilato (MA), metacrilato de metilo (MMA), acrilato de etilo, (etilhexil)acrilato, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA), tri-etoxi triacrilato (TMP(EO)3TA), acrilato de isobornilo (IBOA), diacrilato de dipropilenglicol (DPGDA) y combinaciones de los mismos.
El al menos un monómero, en algunas realizaciones, puede estar presente en la formulación de revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 15 a aproximadamente el 70 % en peso. En otras realizaciones, el monómero está presente en la formulación a una concentración de entre aproximadamente el 20 y el 70 % en peso, entre aproximadamente el 25 y el 70 % en peso, entre aproximadamente el 30 y el 70 % en peso, entre aproximadamente el 35 y el 70 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 40 y el 70 % en peso. En algunas otras realizaciones, el monómero puede estar presente en la formulación a una concentración de entre aproximadamente el 15 y el 65 % en peso, entre aproximadamente el 15 y el 60 % en peso, entre aproximadamente el 15 y el 55 % en peso, entre aproximadamente el 15 y el 50 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 15 y el 45 % en peso. En realizaciones adicionales, la concentración del monómero en la formulación puede estar entre aproximadamente el 30 y el 65 % en peso, entre aproximadamente el 30 y el 60 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 35 y el 60 % en peso.
De acuerdo con otras realizaciones, el oligómero se puede seleccionar de epoxi acrilatos, acrilato de poliéster, acrilato acrílico, acrilato de uretano y combinaciones de los mismos.
De acuerdo con algunas realizaciones, el al menos un oligómero puede estar presente en la formulación del revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 5 y el 50 % en peso. En otras realizaciones, el oligómero está presente en la formulación de revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 10 y el 50 % en peso, entre aproximadamente el 15 y el 50 % en peso, entre aproximadamente el 20 y el 50 % en peso, entre aproximadamente el 25 y el 50 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 30 y el 50 % en peso. En algunas otras realizaciones, el oligómero puede estar presente en la formulación de revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 5 y el 45 % en peso, entre aproximadamente el 5 y el 40 % en peso, entre aproximadamente el 5 y el 35 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 5 y el 30 % en peso. En realizaciones adicionales, la concentración del oligómero en la formulación de revestimiento previo puede estar entre aproximadamente el 10 y el 45% en peso, entre aproximadamente el 15 y el 35% en peso, o incluso entre aproximadamente el 15 y el 30 % en peso.
El monómero está funcionalizado por al menos un grupo reactivo. El oligómero puede o no estar funcionalizado por al menos un grupo funcional, siendo igual o diferente al del monómero funcionalizado. La expresión grupo reactivo se refiere a un grupo funcionalizador que se adjunta, normalmente injertado, al monómero o a la estructura del oligómero, y puede reaccionar químicamente con un grupo reactivo complementario adecuado. En las formulaciones de revestimiento previo de la invención, el grupo reactivo generalmente no se ve afectado por los procesos de polimerización de los monómeros y oligómeros, y se mantiene químicamente reactivo con los grupos complementarios adecuados.
Los grupos reactivos complementarios son grupos funcionales adecuados presentes en una o más formulaciones de patrones (que se describirán a continuación) para aplicarse sobre la capa de revestimiento previo en el proceso de impresión posterior. Por tanto, una reacción química que se produce entre los grupos reactivos de la formulación del revestimiento previo y los grupos reactivos complementarios presentes en las formulaciones de patrones aplicadas sobre el revestimiento previo permiten la fijación de las formulaciones de patrones sobre, y en ocasiones en, la capa de revestimiento previo.
La reacción química puede ser cualquier reacción conocida en la técnica, por ejemplo, una reacción ácido-base, una
reacción redox, enlace iónico, complejo, etc. En algunas realizaciones, el grupo reactivo es un resto ácido mientras que el grupo reactivo complementario es un resto básico. En otras realizaciones, el grupo reactivo es un resto básico mientras que el grupo reactivo complementario es un resto ácido.
Cuando el grupo reactivo es ácido, puede seleccionarse, por algunas realizaciones, de grupos carboxilo, grupos de ácido sulfónico (-SO2OH), tioles y enoles. El grupo reactivo complementario, en tales realizaciones, será básico.
En otras realizaciones, en donde el grupo reactivo es básico (es decir, reacciona como una base), puede seleccionarse de aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias, grupos hidroxilo, amidas y similares. El grupo reactivo complementario, en tales realizaciones, será ácido.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede comprender al menos otro oligómero, que puede o no estar funcionalizado. Tal al menos otro oligómero puede tener la misma o diferente estructura de dicho al menos un oligómero. A saber, la estructura de dicho al menos un oligómero (es decir, sin los grupos funcionalizados, si está presente) puede ser igual o diferente del al menos otro oligómero. En algunas realizaciones, el al menos otro oligómero puede seleccionarse independientemente de epoxi acrilatos, acrilato de poliéster, acrilato acrílico, acrilato de uretano y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, el al menos otro oligómero puede estar presente en la formulación del revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 5 y el 15 % en peso.
En algunas realizaciones, el al menos un oligómero y el al menos otro oligómero ambos no están funcionalizados. En otras realizaciones, al menos uno de dicho al menos un oligómero y dicho al menos otro oligómero está funcionalizado.
En algunas otras realizaciones, tanto dicho al menos un oligómero como dicho al menos otro oligómero están funcionalizados. En tales realizaciones, la funcionalidad de los oligómeros puede ser igual o diferente (es decir, ácida o básica); el al menos un oligómero puede llevar los mismos grupos funcionales o grupos funcionales diferentes de los del al menos otro oligómero.
La formulación de revestimiento previo también comprende al menos un tensioactivo. En el contexto de la presente divulgación, el término tensioactivo pretende abarcar agentes químicos que modifican, normalmente, reducen, la tensión superficial de la formulación. Los tensioactivos proporcionan a la formulación la tensión superficial deseada, por ejemplo, una tensión superficial de como máximo 37 mN/m, de modo que se obtenga suficiente humectación y dispersión de la formulación de revestimiento previo una vez aplicada sobre la superficie a imprimir. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, la molécula de tensioactivo comprende un resto polar y un resto no polar. En las formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación, que puede estar basado en monómeros y oligómeros acrílicos polares, las moléculas de tensioactivo tendrán una tendencia a acumularse cerca de la superficie exterior de la formulación del revestimiento previo, es decir, en la interfaz de revestimiento previo con la superficie y/o el aire, modificando de esta manera la tensión superficial de la formulación en las áreas de interfaz.
Las formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación pueden comprender más de un tensioactivo, de manera que cada tensioactivo tiene un impacto diferente en la tensión superficial de la formulación. En concreto, se contempla dentro del alcance de la presente divulgación que debido a las diferencias de polaridad y/o peso molecular, un tensioactivo se acumulará en la interfaz formulación/aire, mientras que otro se acumulará en la interfaz formulación/superficie, provocando de esta manera una modificación diferente de la tensión superficial en cada una de las interfaces.
En algunas realizaciones, el al menos un tensioactivo se selecciona de un polímero de silicona, un polímero silicoorgánico, siloxanos modificados con acrilato, siloxanos modificados con fluoroacrilato y otros tensioactivos adecuados, así como mezclas o combinaciones de los mismos.
En otras realizaciones, el al menos un tensioactivo está presente en dicha formulación de revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 0,01 y el 4 % en peso. De acuerdo con otras realizaciones, el tensioactivo está presente en la formulación del revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 0,01 y el 3,8 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 3,6 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 3,4 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 3,2 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 3 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 2,8% en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 2,6% en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 2,4 % en peso, entre aproximadamente el 0,01 y el 2,2 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,01 y el 2 % en peso. De acuerdo con algunas otras realizaciones, el tensioactivo puede estar presente en la formulación de revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 0,02 y el 4 % en peso, entre aproximadamente el 0,03 y el 4 % en peso, entre aproximadamente el 0,03 y el 4 % en peso, entre aproximadamente el 0,04 y el 4 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,05 y el 4 % en peso. De acuerdo con realizaciones adicionales, la concentración del tensioactivo en la formulación de revestimiento previo puede estar entre aproximadamente el 0,02 y el 3,8 % en peso, entre aproximadamente el 0,03 y el 3,6 % en peso, entre aproximadamente el 0,04 y el 3,4 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,05 y el 3 % en peso.
Como se ha indicado anteriormente, los monómeros (ya veces también los oligómeros) se seleccionan de manera que su polimerización pueda obtenerse en las condiciones deseadas durante el proceso de impresión. Para este fin, la formulación de revestimiento previo comprende al menos 2 fotoiniciadores, siendo cada uno activable por irradiación a una longitud de onda diferente. Por tanto, en una formulación de revestimiento previo de esta divulgación, cada uno de los fotoiniciadores puede activarse en un momento distinto deseado controlando la irradiación a la que se expone la formulación de revestimiento previo. Un foto-iniciador es normalmente un compuesto químico usado para aumentar la velocidad de una o más etapas en el mecanismo de polimerización (también conocida como curado) proporcionando una trayectoria de reacción que tiene una energía de activación inferior, por ejemplo, por formación de especies radicales para promover la polimerización por un mecanismo de adición.
A modo de ejemplo, no limitativo, los fotoiniciadores son cetonas aromáticas, fosfinas orgánicas, peróxido de bencilo, benzofenonas, etc., tales como aminoalquilfenona basada en piperazina (Omnipol 910), diéster de carboximetoxi tioxantona y politetrametilenglicol (Omnipol TX), óxido de bis(2,4,6-trimetilbenzoil)fenilfosfina (irgacure 819) o laurato de 4-hidroxibenzofenona (Omnirad 4HBL), así como fotoiniciadores poliméricos.
El primer fotoiniciador se puede activar con la irradiación de una luz en una primera longitud de onda. En algunas realizaciones, la primera longitud de onda puede estar entre aproximadamente 365 nm y aproximadamente 470 nm.
En las formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación, el primer fotoiniciador se utiliza para aumentar la viscosidad de la formulación de revestimiento previo una vez aplicada sobre la superficie, sin embargo, sin obtener la polimerización completa de los monómeros y los oligómeros, que hace que la superficie de la formulación del revestimiento previo sea pegajosa para permitir la aplicación de otras formulaciones, por ejemplo, formulaciones de patrones, sobre la misma. Para este fin, la concentración del primer fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo normalmente es baja e insuficiente para permitir la polimerización completa de los monómeros y los oligómeros, garantizando de esta manera su agotamiento (o envenenamiento) relativamente rápido tras dicha exposición a la primera longitud de onda de irradiación. Por tanto, en algunas realizaciones, el al menos un primer fotoiniciador está presente en la formulación del revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 0,1 y el 2 % en peso. En otras realizaciones, el primer fotoiniciador está presente en la formulación del revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 0,1 y el 1,8 % en peso, entre aproximadamente el 0,1 y el 1,6 % en peso, entre aproximadamente el 0,1 y el 1,4 % en peso, entre aproximadamente el 0,1 y el 1,2 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,1 y el 1 % en peso. En algunas otras realizaciones, el primer fotoiniciador puede estar presente en la formulación del revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 0,2 y el 2 % en peso, entre aproximadamente el 0,25 y el 2 % en peso, entre aproximadamente el 0,3 y el 2 % en peso, entre aproximadamente el 0,35 y el 2 % en peso, entre aproximadamente el 0,4 y el 2 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,45 y el 2 % en peso. En realizaciones adicionales, la concentración del primer fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo puede estar entre aproximadamente el 0,15 y el 1,8% en peso, entre aproximadamente el 0,2 y el 1,6 % en peso, entre aproximadamente el 0,3 y el 1,4 % en peso, entre aproximadamente el 0,4 y el 1,2 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 0,5 y el 1 % en peso.
En algunas realizaciones, la viscosidad de la formulación de revestimiento previo es de al menos 25 cps (centipoises) a temperatura ambiente. Por tanto, cuando el al menos un primer fotoiniciador es activable por exposición a la primera longitud de onda, puede, en algunas realizaciones, causar un aumento de la viscosidad de la formulación del revestimiento previo a al menos 100 cps, al menos 1.000 cps, al menos 10.000 cps o al menos 100.000 cps.
El término viscosidad pretende indicar la resistencia de una formulación o una capa impresa a la deformación gradual por tensión aplicada. Dado que las formulaciones de esta divulgación normalmente están en forma líquida, normalmente se observará un aumento en la viscosidad como semisolidificación y/o gelificación de la formulación; es decir, cuando aumenta la viscosidad de la formulación, la capa se vuelve más resistente a las tensiones aplicadas. Tal semisolidificación permite una fijación suficiente de la formulación de revestimiento previo sobre la superficie, por un lado, y la capacidad de aplicar formulaciones de patrones sobre la capa de revestimiento previo sin esperar la polimerización completa (o secado) de la misma por otro lado. En concreto, la polimerización parcial permite la aplicación y fijación de formulaciones de patrones sobre la capa de revestimiento previo sin requerir etapas de curado/secado entre tales aplicaciones, permitiendo una denominada impresión húmedo sobre húmedo, como también se describirá en el presente documento.
En concreto, el primer fotoiniciador funciona en la formulación de revestimiento previo para curar parcialmente la formulación de revestimiento previo una vez expuesta a una fuente de luz adecuada, provocando de esta manera un aumento en la viscosidad de la formulación en la capa de revestimiento previo impresa.
Dado que la exposición a la primera longitud de onda solo provoca un curado parcial de la capa de revestimiento previo (normalmente acompañado de un aumento de la viscosidad), la fijación final del patrón impreso se obtiene únicamente después de completar su impresión. Se usa al menos un segundo fotoiniciador, como se indicó anteriormente, que es distinto de dicho primer fotoiniciador, para permitir la polimerización sustancialmente completa de los monómeros y opcionalmente de los oligómeros. Tal polimerización completa se usa para solidificar (es decir, aumentar aún más la viscosidad) y fijar de forma permanente el patrón impreso una vez que se han aplicado todas las formulaciones de patrones deseadas sobre (y en ocasiones dentro) de la capa de revestimiento previo.
El segundo fotoiniciador puede activarse a una segunda longitud de onda distinta, suficientemente diferente de la longitud de onda de activación del primer fotoiniciador. En algunas realizaciones, la segunda longitud de onda está entre aproximadamente 200 nm y aproximadamente 470 nm.
Ejemplos no limitativos de segundos fotoiniciadores son 1-[4-(2-hidroxietoxil)-fenil]-2-hidroxi-2-metilpropanona (Omnirad 659), 1-hidroxi-ciclohexil-fenilcetona (Omnirad 481), hidroxicetona (esacure Kip 160), metil-obenzoilbenzoato (Omnirad OMBB), 4-(4-metilfeniltio)benzofenona (Speedcure BMS), 2-bencil-2-(dimetilamino)-4-morfolinobutirofenona (Omnirad 248), así como fotoiniciadores poliméricos.
De acuerdo con otras realizaciones, el al menos un segundo fotoiniciador está presente en dicha formulación de revestimiento previo en una concentración de entre aproximadamente el 3 y el 10 % en peso, siendo una cantidad que garantiza la polimerización sustancialmente completa de los monómeros y, opcionalmente, de los oligómeros tras la exposición a la irradiación a dicha segunda longitud de onda. En algunas realizaciones, el segundo fotoiniciador está presente en la formulación del revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 3 y el 9,5 % en peso, entre aproximadamente el 3 y el 9 % en peso, entre aproximadamente el 3 y el 8,5 % en peso, entre aproximadamente el 3 y el 8 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 3 y el 7 % en peso. En otras realizaciones, el segundo fotoiniciador puede estar presente en la formulación del revestimiento previo a una concentración de entre aproximadamente el 3,5 y el 10 % en peso, entre aproximadamente el 4 y el 10 % en peso, entre aproximadamente el 4,5 y el 10 % en peso, o incluso entre aproximadamente el 5 y el 10 % en peso.
Cada uno del primer y segundo fotoiniciadores puede, independientemente del otro, estar constituido por un solo compuesto o una mezcla de compuestos.
También es de destacar que el primer y segundo fotoiniciadores pueden estar constituidos por la misma molécula química. En tales casos, la molécula del fotoiniciador contendrá 2 restos distintos, pudiendo activarse el primero por dicha primera longitud de onda y el otro por dicha segunda longitud de onda. En tales casos, el primer fotoiniciador no se consume completamente tras la exposición a la irradiación en la primera longitud de onda, sino que se inactiva cuando la formulación se expone a irradiación en dicha segunda longitud de onda.
En el contexto de la presente divulgación, la expresión longitud de onda indica una banda de radiación, es decir, irradiación en una banda de longitudes de onda, que puede ser ancha o estrecha (dependiendo de la fuente de irradiación usada). El término también pretende abarcar la radiación monocromática en una longitud de onda definida (única).
Cabe señalar además que, a veces, el primer y segundo fotoiniciadores pueden activarse a la misma longitud de onda, sin embargo, requiriendo diferentes intensidades y/o diferentes tiempos de irradiación para su activación. También cabe señalar que la formulación de revestimiento previo puede irradiarse por una única fuente de luz, sin embargo, cada uno de los fotoiniciadores en la formulación reaccionará a una longitud de onda diferente de la fuente de luz. En algunas realizaciones, cada uno del primer y segundo fotoiniciadores puede activarse mediante una combinación diferente de longitudes de onda, la intensidad de la irradiación y el período de tiempo de irradiación (es decir, puede ser diferente al menos uno de la longitud de onda, la intensidad y el período de tiempo).
La formulación de revestimiento previo puede comprender, por algunas realizaciones, nanopartículas, normalmente que tienen un diámetro promedio de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 500 nanómetros. En algunas realizaciones, las nanopartículas tienen un diámetro promedio de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 450 nm, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 400 nm, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 350 nm, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 300 nm, o incluso entre aproximadamente 5 y aproximadamente 250 nm. En otras realizaciones, las nanopartículas pueden tener un diámetro promedio de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 500 nm, entre aproximadamente 20 y aproximadamente 500 nm, entre aproximadamente 25 y aproximadamente 500 nm, entre aproximadamente 30 y aproximadamente 500 nm, entre aproximadamente 35 y aproximadamente 500 nm, entre aproximadamente 40 y aproximadamente 500 nm, o incluso entre aproximadamente 45 y aproximadamente 500 nm. En algunas otras realizaciones, las nanopartículas pueden tener un diámetro promedio de entre aproximadamente 10 y 450 nm, entre aproximadamente 20 y aproximadamente 350 nm, entre aproximadamente 25 y aproximadamente 250 nm, o incluso entre aproximadamente 30 y aproximadamente 200 nm.
De acuerdo con algunas realizaciones, las nanopartículas pueden tener un diámetro promedio no mayor que 250 nm.
Las nanopartículas normalmente se seleccionan de acuerdo con su absorbancia, para no obstaculizar las propiedades ópticas de las formulaciones de revestimiento previo (por ejemplo, la transparencia de la formulación). Por tanto, en algunas realizaciones, las nanopartículas son transparentes a la irradiación en el espectro visible, es decir, a longitudes de onda de entre 400 y 700 nm. Cualquier nanopartícula adecuada de este tipo se puede usar en la formulación de revestimiento previo; en algunas realizaciones, las nanopartículas son nanopartículas de sílice (SO 2).
La formulación de revestimiento previo puede comprender, además, en algunas realizaciones, al menos uno de un pigmento, un diluyente, un polímero, un modificador de adherencia, un eliminador de radicales libres, un modificador
de la viscosidad, o cualquier otro aditivo funcional.
El término pigmento se refiere a un agente químico que otorga a la formulación de revestimiento previo un color deseado u otra propiedad deseada. Cabe señalar que el pigmento se selecciona de manera que no absorba la irradiación de luz en la primera y segunda longitudes de onda anteriormente mencionadas, para no obstaculizar la actividad deseada de los fotoiniciadores. En algunas realizaciones, el pigmento se selecciona de un cromóforo, una sal, un pigmento en polvo encapsulado, pigmentos termocrómicos, pigmentos fluorescentes, agentes de etiquetado de seguridad, pigmentos inorgánicos, pigmentos orgánicos, etc. El término también abarca partículas metálicas, partículas magnéticas, pigmentos conductores, partículas de vidrio o cerámica (frita), pigmentos luminiscentes, etc.
En otras realizaciones, la formulación de revestimiento previo es transparente (al menos en longitudes de onda de luz visible).
El diluente es un agente que permite el control de la viscosidad inicial de la formulación de revestimiento previo. En algunas realizaciones, el diluyente puede seleccionarse de al menos un diluyente alifático opcionalmente sustituido, al menos un diluyente aromático opcionalmente sustituido, un éster de ácido acrílico y mezclas de los mismos.
En otras realizaciones, el diluyente puede ser un monómero de éster de ácido acrílico, que pueden tomar parte en el proceso de polimerización activado por el primer y/o el segundo fotoiniciadores. Cuando está presente, el diluyente puede constituir el 25-30 % en peso de la formulación de revestimiento previo.
Cabe señalar que, en el contexto de la presente divulgación, el diluyente no debe confundirse con un disolvente. Aunque se usa para reducir la viscosidad inicial de la formulación, el diluyente no se evapora, y el aumento de la viscosidad una vez que se activan los fotoiniciadores se debe a la polimerización y no a la evaporación de los componentes volátiles (como los disolventes). Por tanto, en algunas realizaciones, la formulación del revestimiento previo está sustancialmente desprovista de disolventes, por ejemplo, disolventes volátiles. Como uno o más de los componentes usados para formular la formulación de revestimiento previo pueden estar en forma de solución, en concreto, que comprende un disolvente nativo que se usa para disolver en el mismo un componente específico, la expresión sustancialmente desprovisto de disolventes significa indicar una concentración de disolvente que no tiene un efecto significativo en las propiedades de la formulación del revestimiento previo y/o el patrón impreso (por ejemplo, viscosidad, tensión superficial, pegajosidad, perfil de curado, etc.). En algunas realizaciones, la formulación del revestimiento previo puede comprender cantidades de disolventes, es decir, impurezas de disolventes que se originan a partir de los componentes usados para formular la formulación de revestimiento previo.
De acuerdo con algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede comprender hasta el 5 % en peso de disolvente. De acuerdo con otras realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede comprender entre el 0 y el 4,5 % en peso de disolvente, entre el 0 y el 4 % en peso de disolvente, entre el 0 y el 3,5 % en peso de disolvente, entre el 0 y el 3 % en peso de disolvente, o incluso entre el 0 y el 2,5 % en peso de disolvente. De acuerdo con algunas otras realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede comprender entre el 0,01 y el 5 % en peso de disolvente, entre el 0,05 y el 5 % en peso de disolvente, entre el 0,1 y el 5 % en peso de disolvente, entre el 0,2 y el 5 % en peso de disolvente, o incluso entre el 0,5 y el 5 % en peso de disolvente.
En algunas realizaciones, el revestimiento previo se puede aplicar sobre la superficie con antelación; en otras realizaciones, la formulación de revestimiento previo se puede aplicar sobre la superficie inmediatamente antes de la aplicación de cualquiera de las formulaciones de patrones.
Por tanto, en otro de sus aspectos no independientemente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un sustrato para la impresión que comprende una superficie, que se reviste previamente en al menos una porción de la superficie por una capa de formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento. En concreto, un sustrato sobre el que se aplicó una formulación de revestimiento previo de la invención, que hace que el sustrato sea adecuado para la impresión (es decir, la aplicación de formulaciones de impresión y/o patrón) mediante diversas técnicas de impresión, por ejemplo, impresión de inyección.
La superficie puede ser de cualquier material. La superficie puede ser toda la superficie o cualquier porción de la misma. La porción de la superficie del sustrato a revestir puede ser de cualquier tamaño y estructura, la porción puede ser continua o comprender varias subporciones separadas no continuas. En algunas realizaciones, la superficie del sustrato es sustancialmente bidimensional. En otras realizaciones, la superficie es la de un objeto tridimensional. En otras realizaciones, la al menos una porción de la superficie del sustrato (u objeto) es su superficie completa.
El revestimiento puede llevarse a cabo sobre cualquier sustrato, que puede ser un sustrato flexible o rígido, absorbente o no absorbente, conductor o no conductor, coloreado o transparente, puede ser sustancialmente bidimensional (un sustrato plano delgado), una superficie tridimensional curvada (no plana), una superficie desigual o no homogénea, etc. La superficie puede ser de cualquier suavidad. En términos más generales, el sustrato puede ser de un material sólido tal como metal, vidrio, papel, un semiconductor, un material polimérico, una superficie cerámica, o incluso un sustrato híbrido que contiene varios materiales diferentes. El material de la superficie, que es el sustrato sobre el que se aplica la formulación de revestimiento previo, puede no ser necesariamente del mismo material que la
mayor parte del sustrato. Por ejemplo, el sustrato puede comprender una capa exterior, que es diferente de la mayor parte del material, sobre el que se aplica la formulación de revestimiento previo de esta divulgación. Un ejemplo no limitativo de tales sustratos pueden ser sustratos pintados o sustratos vidriados.
El sustrato puede tener una superficie uniforme, es decir, de rugosidad superficial sustancialmente uniforme, fabricado de un solo material (o de una sola composición), y/o tener un espesor uniforme. Sin embargo, cabe señalar que, en el contexto de la presente divulgación, la superficie puede ser no uniforme. En concreto, la superficie del sustrato puede incluir al menos 2 secciones, que difieren en al menos uno de rugosidad, altura, espesor, material o composición, etc. Las al menos 2 secciones pueden ser integrales entre sí o tener huecos entre ellas (es decir, las secciones del sustrato pueden estar asociadas continuamente). Por ejemplo, una de las secciones del sustrato puede ser un tubo mientras que la otra sección del sustrato puede ser una tapa para asociarse con el tubo, de manera que se forma un pequeño hueco entre el tubo y la tapa. Por tanto, los métodos de esta divulgación se pueden aplicar como impresión continua sobre sustratos de múltiples secciones.
Por tanto, en algunas realizaciones, los métodos de esta divulgación comprenden aplicar patrones continuamente a la formulación de revestimiento previo sobre una superficie de un sustrato que comprende al menos 2 secciones asociadas continuamente. Como un experto en la materia apreciaría, cada una de las secciones puede estar en forma de patrón para formar una pluralidad de regiones, cada región en patrón difiere de la otra en al menos una de una propiedad química y física.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo se agota sustancialmente del primer fotoiniciador activable una vez expuesto a la irradiación de dicha primera longitud de onda. De acuerdo con tales realizaciones, la viscosidad de la formulación es de al menos 100 cps, al menos 1.000 cps, al menos 10.000 cps o al menos 100.000 cps. El aumento de la viscosidad tiene una importancia específica cuando se preparan superficies 3D para la impresión posterior, evitando de esta manera que la formulación del revestimiento previo se escurra o rezume debido a la curvatura de la superficie.
Tales sustratos pueden comprender además una capa retirable, situada encima de la capa de formulación de revestimiento previo, que sirve como capa protectora. La capa protectora puede retirarse por el usuario o el sistema de impresión antes de la impresión posterior.
La formulación de revestimiento previo de esta divulgación también puede funcionar como promotor del curado para formulaciones de patrones que son difíciles de curar en condiciones de curado convencionales (tales como la exposición a una fuente de radiación UV). Tales formulaciones de patrones a menudo están muy cargadas de pigmento, de manera que el pigmento absorbe parte de la radiación y dificulta el correcto curado. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, una vez que se aplican las formulaciones de patrones sobre la formulación de revestimiento previo, una parte de los fotoiniciadores presentes en la formulación del revestimiento previo pueden difundirse o migrar a la formulación de patrones, aumentando de esta manera la concentración de fotoiniciadores en la formulación de patrones y favoreciendo su curado.
Por tanto, en otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, la divulgación proporciona una formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento para su uso para favorecer el curado en una formulación de patrones aplicada sobre la misma.
Las formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación también muestran resistencia a la abrasión y alta adhesión a diversas superficies sobre las que se aplican; lo que hace consecuentemente que todo el patrón impreso sobre la superficie tenga una estabilidad y adhesividad excepcionales. Por tanto, en otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, la divulgación proporciona una formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento para su uso en el aumento de la adhesión de una formulación de patrones aplicada sobre una superficie.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un método para preparar una superficie para la impresión, que comprende:
(a) aplicar una formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento sobre al menos una porción de la superficie; y
(b) exponer la superficie a la irradiación a una primera longitud de onda para activar al menos un primer fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo, de manera que la viscosidad de la formulación aumente al menos en un orden de magnitud en comparación con su viscosidad inicial, para obtener una superficie revestida previa.
En el presente contexto, al menos un orden de magnitud se refiere al aumento de un valor inicial en al menos 10 veces, al menos 100 veces, al menos 1.000 veces o incluso al menos 10.000 veces. En concreto, la viscosidad inicial de la formulación de revestimiento previo aumentará al menos en un factor de 10 debido a la exposición a la irradiación en la primera longitud de onda.
En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar una capa retirable sobre la capa de revestimiento
previo viscosificada.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un método para imprimir un patrón sobre un sustrato, que comprende:
(a) aplicar una formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento sobre al menos una porción de la superficie del sustrato;
(b) exponer la superficie a la irradiación a una primera longitud de onda para activar al menos un primer fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo;
(c) aplicar al menos una formulación de patrones sobre al menos una región de dicha porción; y
(d) exponer dicha superficie a la irradiación a una segunda longitud de onda para activar al menos un segundo fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un método para imprimir un patrón sobre un sustrato, que comprende:
(a) aplicar una formulación de revestimiento previo como se describe en el presente documento sobre al menos una porción de la superficie del sustrato;
(b) exponer la superficie a la irradiación a una primera longitud de onda para activar al menos un primer fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo;
(c) aplicar al menos una formulación de patrones sobre al menos una región de dicha porción, de tal manera que dicha al menos una formulación de patrones comprende un grupo reactivo complementario que puede reaccionar químicamente con un grupo reactivo en dicha formulación de revestimiento previo; y
(d) exponer dicha superficie a la irradiación a una segunda longitud de onda para activar al menos un segundo fotoiniciador en la formulación del revestimiento previo.
Durante la impresión, la formulación de revestimiento previo se aplica en primer lugar sobre una superficie mediante cualquier técnica adecuada conocida de por sí. Los ejemplos no limitantes de técnicas de aplicación de formulación de revestimiento previo incluyen impresión por inyección de tinta, pulverización, pintado, empastado, etc.
Una vez aplicada sobre la superficie, la formulación de revestimiento previo se expone a la irradiación en dicha primera longitud de onda, provocando de esta manera un aumento de la viscosidad debido a la polimerización limitada de la formulación del revestimiento previo. En algunas realizaciones, la viscosidad inicial de la formulación de revestimiento previo aumenta en al menos un orden de magnitud por dicha exposición a la irradiación en dicha primera longitud de onda. De acuerdo con tales realizaciones, la formulación de revestimiento previo tiene una viscosidad de al menos 10 cps, a veces al menos 25 cps o incluso al menos 40 cps antes de la exposición a dicha irradiación, y una viscosidad de al menos 1.000 cps después de dicha exposición. En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede tener una viscosidad de entre aproximadamente 10 y 300 cps antes de la exposición a dicha irradiación, y una viscosidad de al menos 1.000 cps después de dicha exposición.
A continuación, se aplican gotas o manchas de al menos una formulación de patrones, para obtener de esta manera un patrón deseado. Si bien la formulación del revestimiento previo suele ser clara o transparente, la formulación o formulaciones de patrones comprenden pigmentos. Cuando se aplican 2 o más formulaciones de patrones, cada formulación de patrones puede comprender un pigmento diferente. Por ejemplo, al menos 4 formulaciones de patrones, cada una de los cuales comprende un pigmento diferente, por ejemplo, seleccionado de cian, magenta, amarillo y negro (o clave), también conocido como colores CMYK, se puede aplicar sobre la capa de revestimiento previo viscosificado para formar un patrón impreso deseado. Otras formulaciones de patrones pueden ser tales que comprendan un pigmento blanco, partículas metálicas, pigmentos conductores, agentes texturizantes, pigmentos termocrómicos, pigmentos fluorescentes, agentes de etiquetado de seguridad, partículas magnéticas, partículas de vidrio o cerámica (frita), etc.
El término patrón se refiere a cualquier forma, de cualquier tamaño, formado sobre la superficie aplicando una o más de las formulaciones de patrones sobre dichas regiones superficiales. Por ejemplo, el patrón puede ser una única forma geométrica o abstracta. Como alternativa, el patrón puede comprender una pluralidad de formas, siendo de tamaño idéntico o diferente, distribuidas de manera aleatoria u ordenada sobre la superficie. El término también abarca líneas, letras, numerales, símbolos, etc.
En algunas realizaciones, la al menos una formulación de patrones tiene una tensión superficial mayor en al menos 3 mN/m en comparación con la tensión superficial de la formulación de revestimiento previo. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, la diferencia entre las tensiones superficiales evita el sangrado o el difuminado de una formulación de patrones en otra formulación de patrones, ya que la humectación y la dispersión de las formulaciones de patrones sobre la capa de revestimiento previo están limitadas por las diferencias en las tensiones superficiales. Por tanto, Se puede obtener una alta resolución de patrones y líneas de borde definidas (nítidas) entre diferentes formulaciones de patrones, así como la prevención de mezclas no deseadas de colores.
Como se ha indicado anteriormente, la formulación del revestimiento previo permite obtener una mayor fijación
mediante una reacción química, por ejemplo, una reacción ácido-base, entre un grupo reactivo en la formulación de revestimiento previo y un grupo reactivo complementario en la formulación o formulaciones de patrón. En algunas realizaciones, dicho grupo reactivo es un grupo funcional ácido y dicho grupo reactivo complementario es un grupo funcional básico. En otras realizaciones, dicho grupo reactivo es un grupo funcional básico y dicho grupo reactivo complementario es un grupo funcional ácido.
La formulación de revestimiento previo también permite controlar la profundidad de incrustación de una gota de formulación de patrones dentro de la capa de revestimiento previo. Esto se puede obtener controlando selectivamente una de las propiedades de la capa de revestimiento previo, por ejemplo, el espesor de la capa de revestimiento previo, en diferentes regiones de la superficie, como se explicará ahora.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo se aplica selectivamente sobre una pluralidad de porciones superficiales, de manera que al menos una de dichas porciones esté recubierta por un revestimiento previo de un primer espesor y al menos otra de dichas porciones esté recubierta por un revestimiento previo de un segundo espesor, siendo dicho segundo espesor mayor que dicho primer espesor. Una vez viscosificada parcialmente por exposición a la irradiación en dicha primera longitud de onda, una gota de formulación de patrones aplicada sobre dichas porciones de primer espesor se incrusta al menos parcialmente dentro de dicho revestimiento previa, y una gota de formulación de patrones aplicada sobre dichas porciones de segundo espesor se mantiene al menos parcialmente por encima del revestimiento previo.
La expresión aplicando selectivamente pretende abarcar una aplicación controlable de la formulación de revestimiento previo para obtener la primera y segunda porciones deseadas. La aplicación del revestimiento previo puede llevarse a cabo mediante la aplicación selectiva de gotas de formulación de revestimiento previo en cada una de la primera y segunda porciones seleccionadas, para obtener el espesor deseado de revestimiento previo en cada porción. Como alternativa, las primera y segunda porciones pueden formarse aplicando en primer lugar la formulación de revestimiento previo sobre toda la superficie para formar una capa de revestimiento previo de un primer espesor, seguido de la aplicación selectiva de la formulación de revestimiento previo en las porciones deseadas, para formar de esta manera porciones de un segundo espesor.
Pueden obtenerse la primera y segunda porciones, por otras realizaciones, mediante la aplicación selectiva de diferentes formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación. En concreto, las primeras porciones pueden formarse aplicando una primera formulación de revestimiento previo, mientras que las segundas porciones pueden formarse aplicando una segunda formulación de revestimiento previo. La primera y segunda formulaciones de revestimiento previo (siendo ambas formulaciones como se describe en el presente documento) pueden diferir en al menos una de su composición química, viscosidad, tensión superficial, reactividad química o cualquier otro parámetro. La primera y segunda formulaciones de revestimiento previo pueden aplicarse selectivamente sobre la primera y segunda porciones predefinidas; como alternativa, una formulación de revestimiento previo puede aplicarse uniformemente sobre la superficie y la otra puede aplicarse selectivamente sobre la misma, obteniendo de esta manera dicha primera y segunda porciones.
En algunas realizaciones, puede aplicarse al menos dos formulaciones de revestimiento previo a cada porción de la superficie para obtener una relación definida entre las formulaciones de revestimiento previo en dicha porción.
Cuando se aplican dos o más formulaciones de revestimiento previo a la misma porción superficial, al menos una de las formulaciones de revestimiento previo no necesita incluir todos los componentes de la formulación. En concreto, al menos una de las formulaciones de revestimiento previo puede incluir solo algunos de los componentes de la formulación de revestimiento previo, de manera que una vez que se obtiene una mezcla de formulaciones de revestimiento previo en dicha porción superficial, la mezcla incluye todos los componentes necesarios que permiten la funcionalidad de la capa de revestimiento previo en dicha región. A modo de ejemplo, cuando se imprimen dos formulaciones de revestimiento previo en la misma porción superficial, una de las formulaciones puede comprender un tensioactivo, mientras que la otra puede estar desprovista de tensioactivo. Cuando las formulaciones se imprimen sobre la misma porción superficial, su mezcla puede dar como resultado el contenido de tensioactivo deseado para permitir la funcionalidad deseada en esa porción superficial.
Cuando se usa más de una formulación de revestimiento previo, las formulaciones de revestimiento previo pueden aplicarse sobre la superficie mediante impresión secuencial o concomitante usando la misma boquilla de impresión. Como alternativa, cada una de las formulaciones puede imprimirse desde una boquilla especializada, estando las boquillas adyacentes entre sí en el sistema de impresión. Mediante otra realización, en cualquier porción dada de la superficie, puede aplicarse una primera formulación de revestimiento previo para formar una primera subcapa y, a continuación, puede aplicarse una segunda formulación de revestimiento previo diferente para formar una segunda subcapa. En tales realizaciones, la capa de revestimiento previo consistirá en realidad en una pluralidad (al menos dos) de tales subcapas, formando de esta manera una multicapa por revestimiento en dicha porción. Las diferentes porciones de la superficie pueden variar en la composición de tales multicapas de revestimiento previo. En concreto, en una porción multicapa dada, la relación de espesores entre la primera y segunda subcapas de revestimiento previo puede variar en el intervalo de entre 0:100% y 100 %:0. Por ejemplo, en una porción, la subcapa a de la primera formulación de revestimiento previo puede ocupar el 40 % del espesor de la multicapa, mientras que la segunda
subcapa de formulación de revestimiento previo puede ocupar el 60 % restante de dicha multicapa; mientras que en una porción adyacente, la primera subcapa de revestimiento previo puede ocupar el 50 % del espesor de la multicapa, mientras que la segunda subcapa de revestimiento previo puede ocupar el 50 % restante de dicha multicapa.
En otra de tales realizaciones, la relación entre la primera y segunda formulaciones por revestimiento puede diferir en diversos puntos dentro de una única porción superficial. Por ejemplo, puede aplicarse una primera formulación de revestimiento previo sobre una porción superficial en una primera subcapa que tiene un espesor que aumenta (o disminuye) gradualmente, y puede aplicarse una segunda subcapa de una segunda formulación de revestimiento previo diferente sobre la primera subcapa para tener un perfil complementario que cambia gradualmente. En otras palabras, donde la primera subcapa tiene un espesor que disminuye gradualmente a lo largo de una dirección lateral en la porción, la segunda subcapa tiene un espesor complementario que aumenta gradualmente a lo largo de la misma dirección lateral, de manera que la multicapa eventualmente formada tiene una superficie superior sustancialmente paralela al sustrato. En una disposición multicapa de este tipo, la relación entre la primera y segunda formulaciones de revestimiento previo variará entre 100 %:0 y 0:100 % en cualquier punto a lo largo de la dirección lateral.
Como un experto en la materia apreciaría, como en una disposición de este tipo, las subcapas de revestimiento previo se imprimen una encima de la otra mientras las formulaciones aún se encuentran en su estado sustancialmente sin curar, se puede formar una región de interfaz entre las subcapas. En una región de interfaz de este tipo, se pueden formar mezclas de la primera y segunda formulaciones de revestimiento previo en cualquier relación dada entre 100 %:0 y 0:100%.
Las primeras porciones y las segundas porciones pueden tener cualquier forma o contorno deseado.
La primera y segunda porciones pueden diferir en su espesor; en concreto, la segunda porción puede tener un espesor mayor que la primera porción. El espesor del revestimiento previo en cada porción puede determinar el comportamiento de una gotita de formulación de patrones aplicada sobre la misma, como se explica en el presente documento.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo se aplica sobre la superficie para formar una pluralidad de primeras porciones separadas de primer espesor y/o una primera formulación de revestimiento previo, y una pluralidad de segundas porciones separadas de segundo espesor y/o unas segundas formulaciones de revestimiento previo.
En otras realizaciones, la primera y segunda porciones están dispuestas alternativamente sobre la superficie. En algunas otras realizaciones, cada una de la primera y segunda porciones forma una matriz ordenada de porciones.
De acuerdo con algunas realizaciones, las primera y segunda porciones son integrales entre sí sobre la superficie, es decir, son continuas, cada primera porción está en contacto en al menos un punto con al menos una segunda porción y cada una de las segundas porciones está en contacto con al menos una primera porción y al menos una porción adicional.
Una vez expuestos a dicha irradiación a una primera longitud de onda, los diferentes espesores de la capa de revestimiento previo en la primera y segunda y porciones adicionales permiten obtener porciones revestidas previamente que tienen diferentes grados locales de curado/polimerización/viscosidad. Se ha encontrado que las porciones que tienen un mayor espesor (es decir, las segundas porciones) mostrarán un mayor grado de curado y/o una mayor viscosidad que las porciones de menor espesor (es decir, las primeras porciones) cuando se exponen a condiciones de irradiación idénticas.
En porciones que tienen un espesor bajo de la capa de revestimiento previo (es decir, las primeras porciones), el área superficial por volumen de la porción es mayor que el área superficial por volumen de porciones de mayor espesor (es decir, las segundas porciones y las porciones adicionales). Sin desear quedar ligado a teoría alguna, los fotoiniciadores, por ejemplo, el primer fotoiniciador, son normalmente sensibles al oxígeno atmosférico y, a menudo, se degradan o envenenan por la exposición a las condiciones de oxigenación. Por lo tanto, cuanto mayor sea la superficie por volumen de la porción, mayor será el grado de degradación del iniciador debido a la interacción con el oxígeno atmosférico, previniendo o inhibiendo por tanto la polimerización en porciones de mayor superficie por volumen. En algunas realizaciones, esto permite obtener una superficie revestida previamente caracterizada por, en primer lugar, porciones de menor grado de polimerización de bajo espesor (porciones "más blandas") y, en segundo lugar, porciones de un mayor grado de polimerización más gruesas (porciones "más duras").
Después de la activación del primer fotoiniciador, se aplica al menos una formulación de patrones sobre la superficie revestida previamente. Como se ha indicado anteriormente, el espesor del revestimiento previo en una porción dada puede determinar, por algunas realizaciones, el comportamiento de la formulación de patrones aplicada sobre el mismo. Como las primeras porciones tienen un menor grado de polimerización, una gotita de formulación de patrones aplicada sobre el mismo penetrará en el revestimiento previo, quedando de esta manera al menos parcialmente incrustada, a veces sustancialmente completamente incrustada, dentro del revestimiento previo; mientras que una gotita de formulación de patrones aplicada sobre las segundas porciones, que son de mayor grado de polimerización,
permanecerá por encima del revestimiento previo, sin penetración alguna o sustancial en el revestimiento previo.
Se puede obtener un efecto similar aplicando diferentes formulaciones de revestimiento previo sobre diferentes porciones de la superficie; por ejemplo, las porciones superficiales se pueden aplicar selectivamente con al menos 2 formulaciones de revestimiento previo, que difieren en su tipo de fotoiniciadores, contenido o relaciones, proporcionando de esta manera porciones con diferentes propiedades de curado.
La variación entre diferentes porciones superficiales también se puede obtener aplicando, en cada porción, dos formulaciones de revestimiento previo diferentes en relaciones variables. En concreto, cada porción puede comprender al menos dos formulaciones de revestimiento previo diferentes, variando la relación entre las formulaciones en un intervalo entre 0:100% y 100 %:0, controlando de esta manera la posición de una gotita de una formulación de patrones aplicada sobre la misma.
En el contexto de la presente divulgación, el término mantenido en la parte superior (o permaneciendo en la parte superior) tiene la intención de indicar que una gotita de la formulación de patrones aplicada sobre la segunda porción permanecerá sobre la superficie de la formulación del revestimiento previo, sin hundirse o incrustarse sustancialmente en el mismo. El término también abarca gotas de formulación de patrones que se aplican sobre las segundas porciones y tienen hasta aproximadamente el 20 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo. De manera similar, el término al menos parcialmente incrustado pretende indicar que una gotita de formulación de patrones aplicada sobre la primera porción tendrá al menos aproximadamente el 20 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo. A veces, la gota de formulación de patrones se incrustará sustancialmente por completo dentro de las primeras porciones del revestimiento previo, normalmente, teniendo más del 75 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo.
Esta variación en la penetración de la formulación de patrones, resultante de la variación del espesor del revestimiento previo en diferentes partes permite la impresión de tonos de piel suaves, efectos de gradación de pigmentos y áreas puntuales sobre superficies relativamente grandes. Tal incrustación también se puede utilizar para apilar diversas formulaciones de patrones una encima de la otra de una manera altamente controlable.
En las porciones de revestimiento previo más duras, no se produce una penetración sustancial de la formulación de patrones en el revestimiento previo. Esto se puede usar, por ejemplo, para crear un efecto de relieve, efecto de nitidez y patrones de letras finas.
Como se ha indicado anteriormente, la aplicación de las formulaciones de patrones se lleva a cabo en un proceso húmedo sobre húmedo, sin necesidad de secar y/o curar cada formulación de patrones antes de aplicar la siguiente en la secuencia de impresión. Esto es posible gracias a las propiedades únicas de la formulación de revestimiento previo, que promueven la fijación tanto física como química de las formulaciones de patrones durante la impresión.
Al finalizar la impresión de patrones, toda la superficie está expuesta a la irradiación en la segunda longitud de onda, polimerizando de esta manera todo el patrón impreso en una única etapa de curado.
Patrones
Como se ha indicado anteriormente, las formulaciones de revestimiento previo de esta divulgación se pueden usar para obtener diversas superficies de patrones en una diversidad de métodos de patrones.
Por tanto, la presente invención proporciona un método para aplicar patrones una superficie de acuerdo con la reivindicación 1.
En tales métodos, en primer lugar, se aplica una formulación de revestimiento previo sobre la superficie de un artículo que se va a aplicar patrones, de manera que se formen sobre la superficie al menos dos regiones de revestimiento previo. Las dos regiones difieren en una o más de una propiedad química y una propiedad física. Las diferencias en dichas propiedades determinan el comportamiento de las gotitas de formulación de patrones que se aplican en las etapas de método posteriores. En concreto, una formulación de patrones que se aplica sobre la formulación de revestimiento previo interactúa (es decir, experimenta interacción química y/o física) de manera diferente con la formulación de revestimiento previo en diferentes regiones de la superficie, de tal manera que (i) la formulación de patrones se incrusta al menos parcialmente dentro del revestimiento previo, o (ii) la formulación de patrones se mantiene encima del revestimiento previo. Por tanto, el grado de penetración de la formulación de patrones en la capa previa está determinado por las diferencias en al menos una de una propiedad química y una propiedad física de la capa de revestimiento previo en diferentes regiones de la superficie.
Como se ha indicado anteriormente, mantenido en la parte superior indica una gotita de formulación de patrones que se aplica sobre la segunda región que permanece en la superficie de la formulación de revestimiento previo, sin hundirse o incrustarse sustancialmente en el mismo. El término también abarca gotas de formulación de patrones que se aplican sobre las segundas regiones y tienen hasta aproximadamente el 20 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo. De manera similar, al menos parcialmente incrustado pretende indicar que una gotita de
formulación de patrones aplicada sobre la primera región tendrá al menos aproximadamente el 20 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo. A veces, la gota de formulación de patrones se incrustará sustancialmente por completo dentro de las primeras regiones del revestimiento previo, normalmente, teniendo más del 75 % de su volumen incrustado dentro del revestimiento previo.
Los términos superficie, regiones, patrón y sustrato tienen el mismo significado indicado anteriormente en relación con los aspectos y realizaciones de la formulación del revestimiento previo.
El término aplicar pretende abarcar la aplicación, aplicación normalmente controlada (o selectiva), de la formulación de revestimiento previo para obtener las regiones deseadas. La aplicación del revestimiento previo puede llevarse a cabo de forma manual o automática. La aplicación del revestimiento previo puede llevarse a cabo mediante la aplicación selectiva de gotas de formulación de revestimiento previo sobre cada una de las regiones seleccionadas para obtener la propiedad física y/o química deseada en cada región. Como alternativa, las regiones pueden formarse aplicando en primer lugar la formulación de revestimiento previo sobre toda la superficie para formar una capa de revestimiento previo de una primera propiedad, seguido de la aplicación selectiva de la formulación de revestimiento previo en las regiones deseadas, para formar de esta manera regiones de una propiedad diferente. Como alternativa, las regiones de diferentes propiedades pueden obtenerse mediante la aplicación selectiva de al menos dos formulaciones de revestimiento previo, diferentes en sus propiedades.
En algunas realizaciones, se pueden obtener regiones de diferentes propiedades aplicando una capa de la formulación de revestimiento previo y exponiendo selectivamente regiones de la superficie revestida previamente a condiciones de curado, para curar al menos parcialmente las regiones expuestas a tales condiciones, dando de esta manera diferentes regiones del revestimiento previo con diferentes propiedades químicas y/o físicas.
La formulación de revestimiento previo normalmente comprende al menos un componente polimerizable (tal como monómeros, oligómeros o cadenas poliméricas reticulables). El revestimiento previo puede comprender además diversos aditivos, tales como agentes de reticulación, fotoiniciadores, pigmentos, diluyente, modificadores de viscosidad, modificadores de tensión superficial, cargas, tensioactivos, estabilizadores, etc. En algunas realizaciones, la formación del revestimiento previo es transparente (al menos a longitudes de onda en el espectro de luz visible). En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo es una formulación como se ha descrito anteriormente en el presente documento en el capítulo "formulaciones de revestimiento previo".
Las diferentes regiones de la capa de revestimiento previo están diseñadas para diferir en sus propiedades. La propiedad química y/o física pretende abarcar cualquier diferencia en la misma propiedad entre las regiones. En otras palabras, la misma propiedad se manifiesta de manera diferente en cada una de las dos regiones. En la presente invención, dicha propiedad química o física es la composición de las regiones de patrones. A modo de ejemplo no limitativo, las regiones pueden diferir en su espesor, viscosidad, dureza (es decir, una propiedad física) y/o por sus composiciones químicas (es decir, una propiedad química). En algunas realizaciones, las regiones difieren en una de una propiedad química y física. En otras realizaciones, las regiones difieren en al menos una de sus propiedades químicas y físicas. En algunas otras realizaciones, las regiones difieren tanto en al menos una propiedad química como en al menos una propiedad física.
Ejemplos de otras propiedades químicas o físicas que difieren entre al menos dos de dichas regiones de patrones pueden ser al menos uno del grado de curado, viscosidad, pegajosidad, estructura superficial, tensión superficial, espesor de la región de patrones, reactividad química y pH.
La propiedad química o física es la composición de las regiones de patrones. En concreto, las regiones superficiales de la capa de revestimiento previo difieren unas de otras en su composición química, por ejemplo, en presencia o ausencia de ciertos componentes, en las cantidades absolutas de componentes, en las relaciones entre diversos componentes, etc. Tal variación puede, en algunas realizaciones, ser una o más de las descritas anteriormente en el capítulo "formulaciones de revestimiento previo".
De acuerdo con algunas realizaciones, cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende al menos un fotoiniciador. En tales realizaciones, cada una de las al menos dos regiones de patrones puede comprender un fotoiniciador diferente. En otras realizaciones, cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende una cantidad diferente de fotoiniciador. En algunas otras realizaciones, cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende una combinación diferente de fotoiniciadores.
De acuerdo con algunas realizaciones, las regiones de patrones comprenden al menos dos fotoiniciadores.
El fotoiniciador es activable por irradiación a una longitud de onda preseleccionada. Por tanto, en formulaciones de revestimiento previo que comprenden más de un fotoiniciador, cada uno de los fotoiniciadores puede activarse en una longitud de onda diferente, a menudo distinta. Esto proporciona la capacidad de ajustar el grado de curado en cada región, como se explicará a continuación.
El término fotoiniciador y la expresión longitud de onda son como se han definido anteriormente.
En algunas realizaciones, cuando la formulación del revestimiento previo comprende al menos dos fotoiniciadores, el primero de dichos al menos dos fotoiniciadores provoca dicho curado parcial de las formulaciones de revestimiento previo cuando se exponen a la irradiación en una primera longitud de onda. En tales realizaciones, la primera longitud de onda puede estar entre aproximadamente 365 nm y aproximadamente 470 nm.
En otras realizaciones, uno segundo de dichos al menos dos fotoiniciadores provoca que se complete el curado de la formulación de revestimiento previo tras la exposición a la irradiación en una segunda longitud de onda. En tales realizaciones, la segunda longitud de onda puede estar entre aproximadamente 200 nm y aproximadamente 470 nm.
En otras realizaciones, cuando la formulación del revestimiento previo comprende al menos dos fotoiniciadores, tanto el primer fotoiniciador como el segundo provocan al menos un curado parcial de la formulación del revestimiento previo cuando se exponen a la irradiación en la misma longitud de onda, sin embargo, cada fotoiniciador se activa con una potencia de irradiación diferente.
También es de destacar que el primer y segundo fotoiniciadores pueden estar constituidos por la misma molécula química. En tales casos, la molécula contendrá 2 restos distintos, pudiendo activarse el primero por dicha primera longitud de onda y el otro por dicha segunda longitud de onda. En tales casos, el primer fotoiniciador no se consume completamente tras la exposición a la irradiación en la primera longitud de onda, y los sobrantes se activan cuando la formulación se expone a la irradiación en dicha segunda longitud de onda.
La expresión curado parcial se refiere a polimerización (o curado no completo) no completa, a menudo limitada, de la formulación del revestimiento previo tras la exposición a condiciones adecuadas. Tal curado parcial suele ir acompañado de un aumento de la viscosidad de la formulación del revestimiento previo. En concreto, cuando se expone a condiciones que permiten un curado parcial, la formulación del revestimiento previo se puede curar parcialmente a un grado de entre el 0,1 % y el 99 %, normalmente hasta el 50-75 %. En otras palabras, una vez expuesto a dichas condiciones, entre el 0,1 y el 99 %, más normalmente, hasta el 50-75 % de las moléculas polimerizables en la formulación del revestimiento previo experimentan polimerización, aumentando de esta manera la viscosidad de la capa de revestimiento previo.
Cabe señalar que, el curado parcial y el curado completo pueden obtenerse mediante el uso de fotoiniciadores como se ha descrito en el presente documento. Sin embargo, el curado parcial y el curado completo también pueden obtenerse por cualquier otro mecanismo adecuado, medios o condición o condiciones que provocan la polimerización de al menos algunas de las moléculas polimerizables en la formulación de revestimiento previo y/o provocan un aumento deseado de la viscosidad.
Por tanto, en algunas realizaciones, las condiciones que permitan el curado parcial son una o más condiciones seleccionadas de la exposición a la irradiación con una fuente de radiación de una banda/longitud de onda definida, exposición a una fuente magnética, exposición a campos eléctricos, irradiación por un haz de electrones, curado oscuro, exposición a la radiación IR, o exposición a temperaturas altas o bajas. Podrán aplicarse las condiciones que permitan un curado parcial, es decir, las regiones de revestimiento previo pueden estar expuestas a dichas condiciones, durante un período de tiempo suficiente para obtener la diferencia deseada. Un período de tiempo de este tipo puede variar, por ejemplo, entre varios microsegundos a varios minutos.
En un caso no limitado ilustrativo, donde las regiones difieren en su composición química, el fotoiniciador en algunas de las regiones puede activarse tras la exposición a dichas condiciones de curado parcial, mientras que un fotoiniciador diferente presente en diferentes regiones no se activará, dando así a las regiones diferentes grados de curado. Por tanto, en algunas realizaciones, al menos dos de dichas regiones de patrones difieren en sus grados de curado.
En otro caso no limitado ilustrativo, donde las regiones difieren en su composición química, los restos polimerizables en algunas de las regiones pueden activarse tras la exposición a una primera temperatura, mientras que otros restos polimerizables presentes en diferentes regiones se activarán en una segunda temperatura diferente, dando así a las regiones diferentes grados de curado.
En algunas realizaciones, al menos dos de dichas regiones de patrones difieren en su viscosidad. Las diferencias en la viscosidad se pueden obtener por cualquier medio conocido por un experto, es decir, variando las viscosidades y/o los pesos moleculares de la formulación de revestimiento previo en cada región, añadiendo o restando componentes modificadores de la viscosidad de diferentes regiones de formulación de revestimiento previo, evaporación selectiva de disolventes de diferentes regiones, etc.
Como se ha indicado anteriormente, las formulaciones de revestimiento previo normalmente están en forma líquida, a menudo, el curado parcial (y también completo) va acompañado de un aumento de la viscosidad, que normalmente se observa como semisolidificación y/o gelificación de la formulación de revestimiento previo; es decir, cuando aumenta la viscosidad de la formulación del revestimiento previo, dicha región se vuelve más resistente a las tensiones aplicadas. Tal semisolidificación puede permitir una fijación suficiente de la formulación de revestimiento previo sobre la superficie, por un lado, y la capacidad de aplicar formulaciones de patrones sobre la capa de revestimiento previo
sin esperar la polimerización completa (o curado) de la misma por otro lado. En concreto, las diferencias en la viscosidad (y/o grados de curado) de diversas regiones permiten la aplicación y fijación de formulaciones de patrones sobre la capa de revestimiento previo sin requerir etapas de curado/secado entre dichas aplicaciones, permitiendo una denominada impresión húmedo sobre húmedo (o húmedo sobre semihúmedo).
En algunas realizaciones, se usa el primer fotoiniciador para aumentar la viscosidad de la formulación de revestimiento previo una vez aplicada sobre la superficie, sin embargo, sin obtener la polimerización completa de las especies polimerizables en la formulación de revestimiento previo, haciendo que las regiones parcialmente curadas se vuelvan pegajosas para permitir la aplicación de otras formulaciones, por ejemplo, formulaciones de patrones, sobre el mismo. Los ejemplos no limitativos de tales fotoiniciadores pueden ser aminoalquilfenona basada en piperazina (Omnipol 910), diéster de carboximetoxi tioxantona y politetrametilenglicol (Omnipol TX), óxido de bis(2,4,6-trimetilbenzoil)fenilfosfina (irgacure 819) o laurato de 4-hidroxibenzofenona (Omnirad 4HBL).
En otras realizaciones, el aumento de la viscosidad se obtiene aplicando cualquier condición adecuada que permita el aumento de la viscosidad o el curado parcial (por ejemplo, irradiación con una fuente de radiación de una banda/longitud de onda definida, exposición a una fuente magnética, exposición a campos eléctricos, irradiación por un haz de electrones, curado oscuro, exposición a la radiación IR, o exposición a temperaturas altas o bajas, etc.).
En algunas realizaciones, las diferencias de viscosidad entre las regiones pueden ser de un orden de magnitud o de varios órdenes de magnitud. Por ejemplo, algunas de las regiones pueden tener una viscosidad de diversas décimas de centipoises, mientras que otras regiones pueden tener una viscosidad de cientos, miles o incluso más centipoises.
Otra propiedad, de acuerdo con algunas realizaciones, que puede diferir entre las regiones es su espesor. En concreto, algunas regiones de revestimiento previo tendrán un espesor diferente al de otras regiones de revestimiento previo.
En algunas realizaciones, las al menos dos regiones de patrones comprenden (a) al menos una primera región revestida por un revestimiento previo de un primer espesor y (b) al menos una segunda región revestida por un revestimiento previo de un segundo espesor, siendo el segundo espesor mayor que dicho primer espesor, de manera que (i) la formulación de patrones aplicada sobre dicha primera región después de dicho curado parcial se incrusta al menos parcialmente dentro de dicho revestimiento previo y (ii) la formulación de patrones aplicada sobre dicha segunda región se mantiene encima del revestimiento previo.
En algunas realizaciones, las primera, segunda y regiones adicionales difieren en su espesor; en concreto, teniendo las segundas regiones un espesor mayor que las primeras regiones y las regiones adicionales tienen un espesor mayor en comparación con la primera y segunda regiones. En algunas realizaciones, el segundo espesor es mayor en al menos el 5 %, normalmente, en al menos el 10 %, o incluso en al menos el 15 % de dicho primer espesor.
En algunas realizaciones, el espesor previo se aplica sobre la superficie para formar una pluralidad de primeras regiones separadas de primer espesor, y una pluralidad de segundas regiones separadas de segundo espesor.
En otras realizaciones, la primera y segunda regiones están dispuestas alternativamente sobre la superficie. En algunas otras realizaciones, cada una de la primera y segunda regiones forma una matriz ordenada de porciones.
De acuerdo con algunas realizaciones, las primera y segunda (y regiones adicionales) son integrales entre sí sobre la superficie, es decir, son continuas, cada primera región está en contacto en al menos un punto con al menos una segunda región y cada una de las segundas regiones está en contacto con al menos una primera región y al menos una región adicional.
En otras realizaciones, la al menos una primera y al menos una segunda regiones son integrales entre sí y forman un patrón lineal de formulación de revestimiento previo. En tales realizaciones, el patrón de líneas puede tener un espesor que aumenta o disminuye gradualmente a lo largo del patrón de líneas, como se explicará adicionalmente en el presente documento.
Cuando las regiones varían en su espesor, la exposición de la superficie revestida previamente a las condiciones de curado parcial provoca un curado parcial y/o aumenta la viscosidad de la formulación de revestimiento previo. Los diferentes espesores del revestimiento previo en la primera y segunda y regiones adicionales permiten obtener regiones revestidas previamente que tienen diferentes grados locales de curado/viscosidad. Se ha encontrado que las regiones que tienen mayor espesor (es decir, las segundas regiones) mostrarán un mayor grado de curado y/o mayor viscosidad que las regiones de menor espesor (es decir, las primeras regiones) cuando se exponen a condiciones idénticas que permiten condiciones de curado parcial.
En regiones de bajo espesor (es decir, las primeras regiones), el área superficial por volumen de las regiones es mayor que el área superficial por volumen de regiones de mayor espesor (es decir, las segundas regiones y las regiones adicionales). Sin desear quedar ligado a teoría alguna, los procesos de curado son sensibles al oxígeno atmosférico y, a menudo, se ven obstaculizados por la exposición a condiciones de oxigenación.
Por ejemplo, en los casos donde se usan fotoiniciadores para curar parcialmente la formulación de revestimiento previo, la exposición al oxígeno puede inhibir, degradar o envenenar el fotoiniciador. En tales casos, cuanto mayor sea la superficie por volumen de la región, mayor será el grado de degradación del iniciador debido a la interacción con el oxígeno atmosférico, previniendo o inhibiendo por tanto el curado en regiones de mayor superficie por volumen. En los métodos de la invención, esto permite obtener una superficie revestida previamente caracterizada por, en primer lugar, regiones de menor grado de curado de bajo espesor (regiones "más blandas") y, en segundo lugar, regiones de mayor grado de curado más gruesas (regiones "más duras").
Por tanto, diferentes espesores y/o diferentes formulaciones del revestimiento previo darán como resultado diferentes grados de curado, dando como resultado regiones de diferentes propiedades. Una vez que se aplica una gotita de formulación de patrones sobre cada región, debido a la diferencia en sus propiedades, la formulación de patrones interactuará de manera diferente con la formulación de revestimiento previo en diferentes regiones.
Como las primeras regiones tienen un menor grado de curado (es decir, forman una porción de revestimiento previo más suave), una gotita de formulación de patrones aplicada sobre el mismo penetrará en el revestimiento previo, quedando de esta manera al menos parcialmente incrustada, a veces sustancialmente completamente incrustada, dentro del revestimiento previo; mientras que una gotita de formulación de patrones aplicada sobre las segundas regiones, que son de mayor grado de curado, permanecerá por encima del revestimiento previo, a veces sin penetración alguna o sustancial en el revestimiento previo.
Esta variación en la penetración de la formulación de patrones, resultante de la variación de las propiedades del revestimiento previo en diferentes partes permite la impresión de tonos de piel suaves, efectos de gradación de pigmentos y áreas puntuales sobre superficies relativamente grandes. Tal incrustación también se puede utilizar para el apilamiento de diversas formulaciones de patrones una encima de la otra de una manera altamente controlable.
En las porciones de revestimiento previo más duras, no se produce una penetración sustancial de la formulación de patrones en el revestimiento previo. Esto se puede usar, por ejemplo, para crear un efecto de relieve, efecto de nitidez y patrones de letras finas.
La formulación de patrones normalmente comprende al menos un componente polimerizable (tal como monómeros, oligómeros o cadenas poliméricas reticulables), igual o diferente al de la formulación del revestimiento previo, y al menos un pigmento. Cuando se aplican 2 o más formulaciones de patrones, cada formulación de patrones puede comprender un pigmento diferente. Por ejemplo, en un método de la invención, en primer lugar, se aplica una formulación de revestimiento previo transparente para formar una capa de revestimiento previo transparente sobre la superficie, y al menos 4 formulaciones de patrones, cada una de los cuales comprende un pigmento diferente, por ejemplo, seleccionado de cian, magenta, amarillo y negro (o clave), también conocido como colores CMYK que a continuación se aplican sobre la misma.
El pigmento puede ser un agente químico que dé a la formulación de patrones un color deseado u otra propiedad deseada. En algunas realizaciones, el pigmento se selecciona de un cromóforo, una sal, un pigmento en polvo encapsulado, pigmentos termocrómicos, pigmentos fluorescentes, agentes de etiquetado de seguridad, pigmentos inorgánicos, pigmentos orgánicos, o cualquier otra forma adecuada conocida en la técnica. El término también abarca partículas metálicas, pigmentos conductores, partículas magnéticas, partículas de vidrio o cerámica (frita), pigmentos luminiscentes, etc.
La formulación de patrones puede comprender además diversos aditivos, tales como agentes de reticulación, fotoiniciadores, diluyente, modificadores de viscosidad, modificadores de tensión superficial, cargas, tensioactivos, estabilizadores, partículas metálicas, partículas conductoras, partículas magnéticas, etc.
En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo y la formulación o formulaciones de patrones pueden reaccionar químicamente entre sí. Por tanto, de acuerdo con tales realizaciones, al menos una formulación de revestimiento previo puede comprender un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en la formulación o formulaciones de patrones. En algunas realizaciones, el agente puede ser un ácido o un resto ácido y dicho agente complementario puede ser una base o un resto básico.
El método de la invención puede comprender, además, antes de aplicar al menos una formulación de patrones, la aplicación de al menos una formulación intermedia. En algunas realizaciones, la formulación intermedia comprende un pigmento blanco o cualquier polvo blanco conocido (como sílice, alúmina, otros óxidos metálicos, talco, arcillas, etc.).
Cuando se aplican dos o más formulaciones intermedias a la misma porción superficial, al menos una de las formulaciones intermedias no necesita incluir todos los componentes de la formulación. En concreto, al menos una de las formulaciones intermedias puede incluir únicamente algunos de los componentes de la formulación intermedia, de manera que una vez que se obtiene una mezcla de formulaciones intermedias en dicha porción superficial, la mezcla incluye todos los componentes necesarios que permiten la funcionalidad de la capa intermedia en dicha región. A modo de ejemplo, cuando se imprimen dos formulaciones intermedias en la misma porción superficial, una de las
formulaciones puede comprender un tensioactivo, mientras que la otra puede estar desprovista de tensioactivo. Cuando las formulaciones se imprimen sobre la misma porción superficial, su mezcla puede dar como resultado el contenido de tensioactivo deseado para permitir la funcionalidad deseada en esa porción superficial.
Cuando se usa más de una formulación intermedia, las formulaciones intermedias pueden aplicarse sobre la superficie mediante impresión secuencial o concomitante usando la misma boquilla de impresión. Como alternativa, cada una de las formulaciones puede imprimirse desde una boquilla especializada, estando las boquillas adyacentes entre sí en el sistema de impresión.
De acuerdo con algunas realizaciones, el método de patrones incluye aplicar con antelación al menos una formulación intermedia sobre la capa de revestimiento previo parcialmente curada; en otras realizaciones, la formulación intermedia puede aplicarse sobre la capa de revestimiento previo inmediatamente antes de la aplicación de al menos una formulación de patrones. La formulación intermedia se puede aplicar sobre toda la superficie del sustrato o sobre las secciones deseadas del mismo de acuerdo con el diseño de patrones. En algunas realizaciones, la al menos una formulación intermedia comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en al menos una de la formulación o formulaciones de patrones.
En otras realizaciones, algunas secciones de la superficie pueden imprimirse con una formulación intermedia, mientras que otras secciones pueden estar impresas con otra formulación intermedia diferente. En algunas otras realizaciones, algunas de las secciones pueden imprimirse con una única formulación intermedia, mientras que otras secciones pueden imprimirse con al menos dos formulaciones intermedias.
En algunas realizaciones, la formulación intermedia tiene componentes funcionales similares a los de la formulación de revestimiento previo. En concreto, en tales realizaciones, la formulación intermedia puede comprender uno o más fotoiniciadores (iguales o diferentes a los de la formulación de revestimiento previo), puede incluir grupos funcionales para la interacción química con uno o más grupos químicos complementarios en las formulaciones de patrones, etc. El patrón de la formulación intermedia puede o no ser el mismo que el patrón del revestimiento previo o cualquiera de las formulaciones de patrones. En algunas realizaciones, el revestimiento previo cubre una porción más grande de la superficie, en donde la formulación intermedia cubre una región más pequeña del revestimiento previo o una porción de un diseño o estructura diferente, y además en donde el patrón impreso final obtenido imprimiendo una formulación de patrones tiene un diseño o estructura diferente tanto del diseño o estructura de revestimiento previo como del diseño o estructura de la formulación intermedia.
Después de la aplicación de las formulaciones de patrones, la superficie revestida se expone a condiciones que permiten completar el curado, obteniendo de esta manera una superficie de patrones. En concreto, en los métodos de la invención, la exposición a condiciones que permiten completar el curado ocurre solo después de completar los patrones (es decir, imprimir el patrón deseado completo), eludiendo de esta manera la necesidad de curar al menos parcialmente el patrón entre aplicaciones de cada una de las formulaciones de patrones diferentes. Además de permitir la acumulación de varias capas de diferentes formulaciones de patrones dentro del revestimiento previo de manera eficiente en el proceso, esto también permite obtener un revestimiento relativamente duradero, ya que el curado de todo el patrón impreso (es decir, el curado de todas las capas de patrón) se lleva a cabo en una única etapa de proceso, y no capa por capa o paso a paso.
Como se ha indicado anteriormente, condiciones que permiten completar el curado se refieren a al menos uno de exposición a la exposición a la radiación con una fuente de radiación de una banda/longitud de onda definida, exposición a una fuente magnética, exposición a campos eléctricos, irradiación por un haz de electrones, curado oscuro, exposición a la radiación IR, o exposición a temperaturas altas o bajas, de manera que se permite que continúe el proceso de polimerización del revestimiento previo parcialmente curado, normalmente al menos hasta un grado de curado del 80 % (a veces al menos hasta el 90 %, el 95 % o incluso mayor). La superficie revestida se expone a dichas condiciones durante un período de tiempo que permite un curado sustancialmente completo de la formulación o formulaciones de revestimiento previo y patrones.
En algunas realizaciones, el período de tiempo en el que la superficie revestida se expone a las condiciones de finalización de curado puede variar entre 0,1 y 10 segundos (o, ejemplo, exposición a una lámpara UV de 800-1600 W durante entre 0,1 y 10 segundos).
En otras realizaciones, las condiciones de finalización del curado incluyen la irradiación con una fuente de radiación UV en una longitud de onda de entre 200 y 470 nanómetros.
De acuerdo con algunas realizaciones, la formulación del revestimiento previo comprende al menos dos fotoiniciadores, el primero de los cuales se activa por dichas condiciones de curado parcial y activándose el segundo por dichas condiciones de finalización de curado.
De acuerdo con otras realizaciones, la longitud de onda de radiación usada para el curado parcial y la longitud de onda de radiación usada para el curado completo son sustancialmente las mismas, sin embargo, el curado parcial se lleva a cabo mediante una exposición más corta a dicha longitud de onda, una intensidad diferente de la radiación, o una
combinación de ambas. De acuerdo con algunas otras realizaciones, Se usan diferentes longitudes de onda de radiación para el curado parcial y completo. De acuerdo con algunas otras realizaciones, las condiciones de curado parcial y completo difieren en todas las longitudes de onda de radiación, el tiempo de exposición y la intensidad de la radiación.
Como se ha indicado anteriormente, en casos donde la formulación del revestimiento previo comprende al menos dos fotoiniciadores, los primeros fotoiniciadores pueden activarse tras la exposición a dichas condiciones de curado parcial, mientras que el segundo fotoiniciador es activable tras la exposición a las condiciones de finalización de curado. Por ejemplo, el primer fotoiniciador puede activarse por exposición a la primera longitud de onda de entre aproximadamente 365 y 470 nm, mientras que el segundo fotoiniciador puede activarse mediante la exposición a una longitud de onda diferente, suficientemente diferente de la longitud de onda de activación del primer fotoiniciador. En algunas realizaciones, la segunda longitud de onda está entre aproximadamente 200 y 470 nm.
También es de destacar que el primer y segundo fotoiniciadores pueden estar constituidos por la misma molécula química. En tales casos, la molécula contendrá 2 restos distintos, pudiendo activarse el primero por dicha primera longitud de onda y el otro por dicha segunda longitud de onda. En tales casos, el primer fotoiniciador no se consume completamente tras la exposición a la irradiación en la primera longitud de onda, y los sobrantes se activan cuando la formulación se expone a la irradiación en dicha segunda longitud de onda.
La formulación de revestimiento previo usada en los métodos de la invención puede ser cualquier formulación de revestimiento previo que permita obtener regiones de diferentes grados de curado dependiendo del espesor del revestimiento previo en dichas regiones. De manera similar, las formulaciones de patrones adecuadas para su uso en los métodos de la invención son aquellas que proporcionan al menos una incrustación parcial dentro y se dispersan sobre el revestimiento previo, dependiendo del grado de curado del revestimiento previo. Las formulaciones de patrones normalmente comprenden al menos un pigmento.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, se proporciona un artículo con patrones, que comprende:
- un artículo que tiene una superficie;
- una capa de revestimiento previo sobre una región de dicha superficie, formando la capa de revestimiento previo regiones de patrones, difiriendo al menos dos de dichas regiones de patrones entre sí en al menos una de una propiedad química y física; y
- estando al menos una capa de una formulación de patrones en interacción con la capa de revestimiento previo, estando determinada la interacción entre la capa de formulación de patrones y la capa de revestimiento previo por dichas propiedades químicas y físicas, de tal manera que la capa de formulación de patrones esté (i) al menos parcialmente incrustada dentro de dicha capa de revestimiento previo, o (ii) se mantenga encima de la capa de revestimiento previo.
En algunas realizaciones, el artículo comprende además al menos una capa de composición intermedia, dispuesta sobre dicha capa de revestimiento previo, e interactuando con dicha capa de revestimiento previo, de tal manera que la capa intermedia esté (i) al menos parcialmente incrustada dentro de dicha capa de revestimiento previo, o (ii) se mantenga encima de la capa de revestimiento previo.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, se proporciona un artículo con patrones, que comprende:
- un artículo que tiene una superficie;
- una capa de revestimiento previo sobre dicha superficie, teniendo la capa de revestimiento previo al menos una primera región de un primer espesor y al menos una segunda región de un segundo espesor, siendo dicho segundo espesor mayor que dicho primer espesor; y
- al menos una capa de patrones de una formulación de patrones, estando (i) al menos parcialmente incrustada dentro de dichas primeras regiones y (ii) mantenida encima de dicha segunda región de la capa de revestimiento previo.
En algunas realizaciones, el segundo espesor es mayor en al menos el 5 % de dicho primer espesor.
En algunas realizaciones, la capa de revestimiento previo comprende una pluralidad de regiones separadas de un primer espesor, y una pluralidad de regiones separadas de un segundo espesor o espesores adicionales. En otras realizaciones, las regiones están dispuestas de manera alterna en dicha capa de revestimiento previo. En algunas otras realizaciones, cada una de las regiones forma una matriz ordenada de regiones dentro de la capa de revestimiento previo.
De acuerdo con algunas realizaciones, las regiones son integrales entre sí, es decir, cada primera región está en contacto con al menos una segunda región.
En algunas realizaciones, la capa de revestimiento previo cubre sustancialmente toda la superficie.
De acuerdo con algunas realizaciones, la al menos una formulación de patrones comprende un pigmento.
El artículo puede comprender una capa intermedia situada entre la capa de revestimiento previo y la capa de patrones. En tales realizaciones, la capa intermedia puede comprender al menos un pigmento blanco.
En algunas realizaciones, la superficie del artículo es convexa.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un artículo con patrones, que comprende:
- un artículo que tiene una superficie;
- una capa de revestimiento previo sobre dicha superficie, teniendo la capa de revestimiento previo una variabilidad gradual de al menos una propiedad química o física a lo largo de una dirección definida; y
- al menos una línea de una formulación de patrones, en donde dicha formulación de patrones está (i) al menos parcialmente incrustada dentro de las primeras regiones de la capa de revestimiento previo y (ii) encima de las segundas regiones de la capa de revestimiento previo, siendo la primera y la segunda regiones integrales entre sí.
En un aspecto adicional no independiente de acuerdo con la presente invención, se proporciona un método que forma un patrón de línea sobre una superficie, que comprende:
- formar sobre al menos una porción de la superficie una capa de formulación de revestimiento previo, teniendo la capa un espesor de variabilidad gradual, de manera que al menos una primera región de la capa tenga un espesor menor en al menos el 5 % de al menos una segunda región de la capa;
- exponer dicha capa a condiciones que permitan el curado parcial de la formulación de revestimiento previo sobre la superficie;
- aplicar al menos una línea de al menos una formulación de patrones sobre dicha capa de manera que (i) la formulación de patrones aplicada sobre dicha primera región se incruste al menos parcialmente dentro de dicha capa y (ii) la formulación de patrones aplicada sobre dicha segunda región se mantenga en la parte superior de dicha segunda región para obtener un patrón de líneas curado previamente; y
- exponer dicho patrón de líneas curado previamente a condiciones que permiten completar el curado obteniendo de esta manera un patrón de líneas sobre dicha superficie.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un artículo que tiene una superficie con patrones de líneas, que comprende:
- una capa de revestimiento previo que tiene un espesor de variabilidad gradual sobre dicha superficie, de manera que al menos una primera región de la capa tiene un espesor menor que un espesor umbral y al menos una segunda región de la capa tiene un espesor mayor que dicho espesor umbral; y
- al menos una línea de una formulación de patrones, en donde dicha formación de patrones está (i) al menos parcialmente incrustada dentro de dichas primeras regiones y (ii) encima de dichas segundas regiones de la capa de revestimiento previo.
El término patrón de líneas indica una continuidad ininterrumpida de la formulación de patrones a lo largo de una línea, recta o curva. Esto está habilitado por la variabilidad gradual en la propiedad química o física, de la capa de revestimiento previo, que aumenta o disminuye gradual y consecutivamente.
Un ejemplo específico de tal cambio de propiedad variable es la variabilidad gradual en el espesor de la capa de revestimiento previo. En regiones que tienen un espesor por debajo de un espesor umbral, el patrón de líneas estará al menos parcialmente incrustado dentro de la capa de revestimiento previo; mientras que en las regiones donde el espesor del revestimiento previo es mayor que el espesor umbral, el patrón de línea se formará sobre la superficie de las regiones. Esto permite la formación de patrones de líneas que están encapsulados en parte por la capa de revestimiento previo y en parte expuestos en la superficie del artículo.
En algunas realizaciones, la capa de revestimiento previo tiene un espesor que aumenta o disminuye gradualmente a lo largo del patrón de líneas.
En algunas otras realizaciones, la capa de revestimiento previo tiene un perfil en forma de cuña, es decir, de espesor continuo que aumenta o disminuye con pendiente constante. En otras realizaciones, la capa de revestimiento previo tiene un perfil de espesor que aumenta y disminuye que se alterna continuamente.
Como un experto en la materia puede apreciar, en los métodos de esta divulgación, la aplicación de cualquiera (o toda) la formulación de revestimiento previo, la formulación intermedia y/o las formulaciones de patrones pueden llevarse a cabo mediante cualquier técnica adecuada, tales como goteo, pulverización, inyección, manchando, pintado, cepillado, aerografía, etc. Cuando se aplican las formulaciones en forma de gotitas, el control del tamaño/volumen de
las gotitas puede obtenerse mediante las dimensiones y la configuración de la boquilla de aplicación, la presión de aplicación, la viscosidad de la formulación, o cualquier otro parámetro conocido por un experto en la materia.
Como puede apreciarse, los métodos de esta divulgación, y las superficies de patrones producidas de esta manera, requieren el uso de formulaciones de revestimiento previo y patrones, es decir, tintas de impresión, adecuadas para tales métodos, que pueden ser sistemas de tinta de impresión que no se describirán.
Sistemas de tinta de impresión
Como ya se indicó, a diferencia de la impresión de inyección de tinta tradicional, los sistemas de tinta descritos en el presente documento permiten la impresión de inyección de tinta de alta precisión, alta resolución y densidad óptica, así como la minimización de los ciclos de curado para la fijación del patrón sobre una superficie.
El sistema descrito en el presente documento es adecuado para imprimir sobre superficies curvas, donde las formulaciones de impresión tradicionales no logran proporcionar una impresión de alta precisión y patrones de alta resolución.
En otro de sus aspectos no independientemente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un sistema de tinta de impresión que comprende una formulación de revestimiento previo que tiene una tensión superficial Yo, y al menos una formulación de patrones que tiene una tensión superficial Y2, de manera que Yo≤Y2 en condiciones ambiente; en donde la formulación de revestimiento previo comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en la al menos una formulación de patrones.
La formulación de revestimiento previo y/o las formulaciones de patrones pueden ser aquellas descritas anteriormente en el presente documento.
La expresión sistema de tinta de impresión, que se denominará, por razones de brevedad en este documento, un "sistema", se pretende que abarque una formulación múltiple que comprende al menos 2 formulaciones de tinta diferentes, cada formulación provista de un conjunto distinto de propiedades. Por tanto, el sistema de tinta de impresión puede comprender 2, 3, 4, 5, 6 o más de 6 formulaciones de tinta diferentes. Las formulaciones normalmente son líquidas y pueden estar en forma de una solución homogénea (es decir, en la que cada componente es soluble en los otros componentes de la formulación), o en forma de dispersión o suspensión, en el que algunos componentes de la formulación se dispersan o suspenden en otros componentes de la formulación.
Cada una de las formulaciones puede estar caracterizada por al menos una tensión superficial distinta. Dentro del contexto de la presente invención, la tensión superficial hará referencia a la propiedad de la formulación de minimizar su energía superficial. En concreto, la tensión superficial es la fuerza de atracción aplicada sobre las moléculas superficiales por sus moléculas vecinas para mantener la cohesión y minimizar el área superficial expuesta. La tensión superficial se identifica en el presente documento como Yi, en donde i es un índice numérico de la formulación pertinente, como se definirá en el presente documento.
Los valores de tensión superficial se proporcionan para condiciones ambiente, que, a menos que se indique lo contrario, se referirán a la presión atmosférica y una temperatura de 25 °C.
De acuerdo con esta divulgación, el sistema comprende al menos dos formulaciones: una es una formulación de revestimiento previo (que puede ser o no una formulación como se ha descrito anteriormente en el presente documento) que tiene una tensión superficial Yo , y la otra es al menos una formulación de patrones que tiene una tensión superficial Y2, de manera que Yo≤Y2. En algunas realizaciones, Y2 es mayor que Yo en al menos 3 mN/m.
Durante la impresión, la formulación de revestimiento previo se aplica en primer lugar sobre una superficie, seguido de la aplicación de gotitas o manchas de la formulación o formulaciones de patrones, para obtener de esta manera un patrón deseado. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, la diferencia entre las tensiones superficiales, así como la reacción química que se produce entre las diferentes formulaciones, es otro mecanismo mediante el cual se puede prevenir el sangrado o el difuminado de la formulación de patrones, obteniendo de esta manera una alta resolución de patrones y líneas de borde definidas (nítidas) entre el revestimiento previo y las formulaciones de patrones.
En algunas realizaciones, el sistema comprende al menos dos formulaciones de revestimiento previo, una primera de las cuales tiene una tensión superficial Y1 o y una segunda de las cuales tiene una tensión superficial y2o, de manera que Y1 o≤Y2 y Y2o ~ Y2. Cuando se imprime, la primera formulación de revestimiento previo se imprime en primer lugar sobre la superficie para formar una capa de revestimiento previo suficientemente dispersada sobre cualquier superficie deseada, mientras que la segunda formulación de revestimiento previo se imprime sobre la misma para formar una base adecuada para la impresión posterior de las formulaciones de patrones.
Si bien la formulación del revestimiento previo normalmente es clara o transparente, la al menos una formulación de patrones, en algunas realizaciones, comprende un pigmento. Cuando comprende 2 o más formulaciones de patrones, cada formulación de patrones puede comprender un pigmento diferente. Por ejemplo, un sistema de la invención
puede comprender una formulación de revestimiento previo transparente para formar una capa de revestimiento previo transparente sobre la superficie, y 4 formulaciones de patrones, cada una de los cuales comprende un pigmento diferente, por ejemplo, seleccionado de cian, magenta, amarillo y negro (o clave), también conocido como colores CMYK.
La diferencia entre la tensión superficial Yo y la tensión superficial Y2 de cada formulación de patrones evita la mezcla no deseada de pigmentos, ya que cada gota de la formulación de patrones se fija físicamente sobre y, a veces, al menos parcialmente, la capa de revestimiento previo resultante de la diferencia de tensiones superficiales. Las diferencias de las tensiones superficiales también controlan y limitan la dispersión de cada mancha o gota impresa, eludiendo de esta manera la necesidad de curado entre ciclos de impresión. Como se evita la mezcla de colores, también se puede obtener alta resolución.
La tensión superficial relativamente baja de la formulación del revestimiento previo garantiza una dispersión relativamente rápida y uniforme de la formulación del revestimiento previo sobre la superficie, proporcionando de esta manera una capa uniforme sobre la que se puede imprimir el patrón. La formulación de revestimiento previo está diseñada de tal manera que su tensión superficial será adecuada para imprimir sobre diferentes sustratos. Para obtener un revestimiento apropiado, es decir, dispersión y nivelado, del revestimiento previo sobre sustratos que tienen diversas tensiones superficiales y niveles de rugosidad, en algunas realizaciones, la tensión superficial del revestimiento previo, Yo , es como máximo 37 mN/m. En algunas realizaciones, la formulación de revestimiento previo puede tener una tensión superficial Yo de entre aproximadamente 20 y aproximadamente 37 mN/m, entre aproximadamente 20 mN/m y 36 mN/m, entre aproximadamente 20 mN/m y 35 mN/m, o incluso entre aproximadamente 20 mN/m y 33 mN/m.
Se puede obtener una fijación adicional del patrón mediante una reacción química. Por tanto, la formulación de patrones comprende un agente que puede reaccionar químicamente con al menos otro agente (el denominado "agente complementario" como se define a continuación) en la formulación del revestimiento previo tras el contacto entre los mismos, o viceversa. En donde se usa más de una formulación de patrones, cada formulación de patrones puede comprender un agente diferente, pudiendo cada agente reaccionar químicamente con el agente complementario en el revestimiento previo.
La reacción química puede ser cualquier reacción conocida en la técnica, por ejemplo, una reacción ácido-base, una reacción redox, enlace iónico, complejo, etc. En algunas realizaciones, el agente y el agente complementario son un resto básico y un resto ácido, respectivamente.
De acuerdo con algunas realizaciones, el agente es un polímero, oligómero o monómero, funcionalizados con grupos funcionales básicos. Es decir, que el agente puede ser un polímero, oligómero o monómero que tiene grupos funcionales básicos (es decir, que reaccionan como una base) pendientes en su estructura carbonosa.
Ejemplos no limitativos de polímeros adecuados son polimetilacrilato (PMA), polimetilmetacrilato (PMMA), polietilacrilato, acrilato de poli(etilhexilo), metacrilato de polihidroxietilo, polibutilacrilato, polibutilmetacrilato, triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA), tri-etoxi triacrilato (TMP(EO)3TA), acrilatos de epoxi, acrilato de poliéster, acrilato de uretano, y sus monómeros correspondientes, cada uno de los cuales, en algunas realizaciones, están funcionalizados con grupos básicos que pueden seleccionarse de aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias, grupos hidroxilo, amidas, o cualquier otro grupo funcional básico.
En otras realizaciones, el agente es una resina de oligoamina acrilada o un acrilato modificado con amina.
En algunas realizaciones, el agente complementario es un oligómero o monómero polimérico funcionalizado con grupos funcionales ácidos. Es decir, que el agente complementario puede ser un polímero, oligómero o monómero que tiene grupos funcionales ácidos (es decir, que reaccionan como un ácido) pendientes en su estructura carbonosa. Ejemplos no limitativos de polímeros adecuados son polimetilacrilato (PMA), polimetilmetacrilato (PMMA), polietilacrilato, acrilato de poli(etilhexilo), metacrilato de polihidroxietilo, polibutilacrilato, polibutilmetacrilato, triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA), tri-etoxi triacrilato (TMP(EO)aTA), acrilatos de epoxi, acrilato de poliéster clorado, ácido poliacrílico, acrilato ácido funcional, metacrilato ácido funcional, y sus correspondientes monómeros, cada uno de los cuales, en algunas realizaciones, están funcionalizados con grupos ácidos que pueden seleccionarse de grupos carboxilo, grupos de ácido sulfónico (-SO2OH), tioles y enoles.
En algunas realizaciones, el agente complementario puede ser un compuesto con funcionalidad ácida, tales como ácido mono-2-acriloiloxietilo ftalato (1,2-bencenodicarboxílico).
Cuando se imprime sobre superficies transparentes o coloreadas, en ocasiones se desea formar en primer lugar una capa intermedia coloreada, normalmente blanca u opaca, antes de formar el patrón. Para este fin, de acuerdo con algunas realizaciones, el sistema de tinta de impresión comprende además una formulación de revestimiento intermedio, distinguible de la formulación de revestimiento previo.
En algunas realizaciones, la formulación intermedia comprende al menos otro pigmento, siendo el mismo o diferente
del pigmento de la formulación de patrones. Por ejemplo, el sistema puede comprender al menos una formulación de revestimiento previo transparente, al menos una formulación intermedia blanca y al menos una formulación de patrones que comprende, cada uno de los cuales comprende uno de los colores CMYK.
La formulación intermedia se selecciona además para que tenga una tensión superficial y i, de manera que Yo≤ Y1-Y2 en condiciones ambiente.
La formulación intermedia se aplica sobre la capa de revestimiento previo. Similar a las formulaciones de patrones, la tensión superficial de la formulación intermedia es mayor que la del revestimiento previo. Por tanto, la formulación intermedia puede aplicarse y fijarse físicamente, es decir, inmovilizarse, a regiones específicas de la superficie de acuerdo con el diseño de patrones deseado. A continuación, se aplica la formulación de patrones, y dado que la formulación de patrones tiene una tensión superficial al menos comparable con la del revestimiento intermedio, a veces incluso mayor que la tensión superficial de la formulación intermedia, el patrón impreso permanece fijado físicamente sobre la capa de revestimiento previo y la capa intermedia. Por tanto, en algunas realizaciones, la tensión superficial Yi de la formulación intermedia es mayor en al menos 3 mN/m de la tensión superficial Yo del revestimiento previo.
Cuando se aplican dos o más formulaciones intermedias a la misma porción superficial, al menos una de las formulaciones intermedias no necesita incluir todos los componentes de la formulación. En concreto, al menos una de las formulaciones intermedias puede incluir únicamente algunos de los componentes de la formulación intermedia, de manera que una vez que se obtiene una mezcla de formulaciones intermedias en dicha porción superficial, la mezcla incluye todos los componentes necesarios que permiten la funcionalidad de la capa intermedia en dicha región. A modo de ejemplo, cuando se imprimen dos formulaciones intermedias en la misma porción superficial, una de las formulaciones puede comprender un tensioactivo, mientras que la otra puede estar desprovista de tensioactivo. Cuando las formulaciones se imprimen sobre la misma porción superficial, su mezcla puede dar como resultado el contenido de tensioactivo deseado para permitir la funcionalidad deseada en esa porción superficial.
De manera similar al revestimiento previo, la formulación intermedia puede comprender al menos otro agente complementario que puede reaccionar químicamente con el agente en la formulación o formulaciones de patrones. Por lo tanto, además de la fijación física obtenida por las diferencias de tensiones superficiales, la formulación de patrones puede fijarse aún más en su posición mediante una reacción química con la formulación intermedia, cuando se aplica esto.
En otras realizaciones, el agente complementario en la formulación de revestimiento previo y el otro agente complementario en la formulación intermedia son iguales.
De acuerdo con algunas realizaciones, el otro agente complementario es un polímero, oligómero o monómero, cada uno funcionalizado con grupos funcionales ácidos, que puede ser igual o diferente al de la formulación de revestimiento previo.
Como un experto en la materia puede apreciar, esta divulgación no se limita a combinaciones en las que la formulación de revestimiento previo y/o la formulación intermedia comprenden un agente y la formulación o formulaciones de patrones comprenden un agente complementario como se define en el presente documento. Por tanto, la presente divulgación también abarca sistemas en donde las formulaciones de patrones comprenden dicho agente, mientras que la formulación de revestimiento previo y/o la formulación intermedia comprenden dicho agente complementario. Otras posibles combinaciones previstas por la presente divulgación incluyen: (i) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente y una formulación de patrones que comprende el agente complementario; (ii) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente complementario y una formulación de patrones que comprende el agente; (iii) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente, una formulación intermedia que comprende el agente y una formulación de patrones que comprende el agente complementario; (iv) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente complementario, una formulación intermedia que comprende el agente complementario y una formulación de patrones que comprende el agente; (v) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente, una formulación intermedia que comprende el agente complementario y una formulación de patrones que comprende el agente complementario; (vi) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente complementario, una formulación intermedia que comprende el agente, y una formulación de patrones que comprende el agente, (vii) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente complementario, una formulación intermedia que comprende el agente y una formulación de patrones que comprende el agente complementario; o (viii) una formulación de revestimiento previo que comprende el agente, una formulación intermedia que comprende el agente complementario y una formulación de patrones que comprende el agente.
La reacción entre el agente, por ejemplo, resto básico, y al menos uno del agente complementario y el otro agente complementario, por ejemplo, que tiene restos ácidos, provoca un aumento en la viscosidad de la formulación o formulaciones de patrones. Este aumento de la viscosidad ayuda aún más a obtener la fijación de la formulación de patrones sobre el revestimiento previo y/o la capa intermedia.
En algunas realizaciones, la al menos una formulación de patrones tiene una viscosidad inicial |J2° y tras la reacción química entre dicho agente y dicho agente complementario, la viscosidad de la al menos una formulación de patrones
aumenta en al menos un orden de magnitud hasta una viscosidad j 2.
En el contexto de la presente divulgación, al menos un orden de magnitud se refiere al aumento de un valor inicial en al menos 10 veces, al menos 100 veces, al menos 1.000 veces o incluso al menos 10.000 veces. En concreto, la viscosidad inicial |j°2 de la formulación de patrones aumentará al menos a al menos 10 |j°2 después de que ocurra una reacción química entre el agente y al menos uno de los agentes complementarios.
En algunas realizaciones, j 02 puede ser al menos 10 cps, al menos 50 cps o incluso al menos 100 cps, y j 2 es al menos 100, al menos 50000 cps o al menos 100.000 cps.
Cabe señalar que, el aumento de la viscosidad, controlado por la reacción química entre la formulación de patrones y al menos una de las formulaciones de revestimiento previo e intermedia, también puede determinar la posición de las gotas de las formulaciones de patrones aplicadas con respecto al revestimiento previo y las formulaciones intermedias.
En concreto, adaptando el equilibrio entre las tensiones superficiales y los cambios de viscosidad de las diferentes capas, se puede controlar la posición de una gota de formulación de patrones. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, cambiar el equilibrio entre la tensión superficial y la viscosidad conduce al control de la medida en que una gota de la formulación de patrones se incrusta dentro del revestimiento previo y/o las capas de revestimiento intermedio. En general, cuanto mayor sea la diferencia entre la tensión superficial de la formulación del revestimiento previo y la tensión superficial de la formulación de patrones, más se dispersará lateralmente una gota de formulación de patrones, obteniendo de esta manera alta resolución entre manchas/puntos impresos. Además, controlar la química de la fijación, es decir, la velocidad a la que se produce la reacción química para aumentar la viscosidad de la formulación de patrones aplicada sobre la formulación de revestimiento previo/intermedia determina la velocidad de fijación de la mancha en su posición. Por tanto, en reacciones químicas más lentas, una gota de formulación de patrones puede penetrar al menos parcialmente en la capa de revestimiento previo/intermedia. Puede usarse el cambio del equilibrio entre la diferencia en la tensión superficial y la velocidad/tipo de reacción química para controlar la posición de las gotas de las formulaciones de patrones aplicadas sobre la superficie, la profundidad de su penetración en las capas de revestimiento inferior, así como la extensión de su dispersión lateral antes de la fijación. Esto, a su vez, permite obtener diversos efectos de impresión, textos de alta resolución (es decir, letras con bordes afilados), efectos de relieve, impresión eficiente de superficies de color continuas, graduación altamente controlada de los tonos de color, etc., sin necesidad de llevar a cabo un proceso de curado/secado entre la impresión de cada capa o cada formulación de patrones (es decir, sin necesidad de curar las capas entre la impresión de diferentes colores en una secuencia de impresión dada). El sistema de la invención, por tanto, permite la impresión de todo el patrón deseado como un proceso de impresión de húmedo sobre húmedo, evitando etapas de curado entre capas impresas y/o durante la impresión de cada capa, ahorrando de esta manera un valioso tiempo de impresión, costes y simplificando la línea de producción de impresión.
Para permitir la fijación final del patrón impreso sobre la superficie, los patrones normalmente están expuestos, después de la impresión de todas las capas deseadas, a una fuente de luz para el curado (es decir, polimerización o reticulación) de las formulaciones. Para este fin, cada formulación en el sistema puede comprender independientemente, de acuerdo con algunas realizaciones, al menos un fotoiniciador. Como se ha indicado anteriormente, el fotoiniciador se usa normalmente para aumentar la velocidad de una o más etapas en el mecanismo de curado proporcionando una trayectoria de reacción que tiene una energía de activación más baja.
En algunas realizaciones, el fotoiniciador es sensible a UV, en concreto, activado por radiación UV, normalmente en una longitud de onda de entre aproximadamente 200 nm y 470 nm. A modo de ejemplo, no limitativo, los fotoiniciadores son cetonas aromáticas, fosfinas orgánicas, peróxido de bencilo, benzofenonas, etc. Debe entenderse que los fotoiniciadores poliméricos (es decir, agentes poliméricos que son fotoiniciadores) también son adecuados.
Como se ha indicado anteriormente, la longitud de onda pretende indicar una banda de radiación, es decir, irradiación en una banda de longitudes de onda, que puede ser ancha o estrecha (dependiendo de la fuente de irradiación usada). El término también pretende abarcar la radiación monocromática en una longitud de onda definida (única).
Como también se ha indicado anteriormente, en algunas realizaciones, se diseñan las propiedades de las formulaciones del sistema, mediante la atenuación de las tensiones superficiales y las velocidades de reacción química, para permitir al menos una penetración parcial de la formulación de patrones en la capa de revestimiento previo o en la capa intermedia, o en ambas, es decir, la diferencia en las tensiones superficiales y la velocidad de la reacción química se pueden ajustar mediante la adición de diferentes aditivos para permitir que la formulación de patrones se revista al menos parcialmente con la capa de revestimiento previo o la capa intermedia o con ambas.
En algunas realizaciones, una vez aplicado sobre el revestimiento previo o la capa intermedia, el patrón está completamente revestido por el revestimiento previo o la capa intermedia, respectivamente. En concreto, las gotas de la formulación o formulaciones de patrones pueden estar completamente incrustadas dentro del revestimiento previo/capa intermedia. Esto da como resultado un revestimiento de patrones que tiene un espesor uniforme a través de toda la superficie impresa (es decir, no resultan diferencias de altura significativas en la capa impresa debido al apilamiento de las capas impresas).
De acuerdo con algunas realizaciones, cada una de las formulaciones en el sistema puede comprender independientemente diferentes aditivos, tales como al menos uno de un diluyente, un tensioactivo, un modificador de tensión superficial, un eliminador de radicales libres y un modificador de la viscosidad.
En algunas realizaciones, el diluyente se selecciona de al menos un diluyente alifático opcionalmente sustituido, al menos un diluyente aromático (opcionalmente) sustituido, y mezclas de los mismos. En otras realizaciones, el diluyente es uno o más de ésteres de ácido acrílico, acrilatos de polieterpoliol, polidimetilsiloxanos modificados, etc.
Los pigmentos pueden estar presentes en la formulación, normalmente en la formulación intermedia y la formulación o formulaciones de patrones, en diversas formas. Como ya se ha indicado anteriormente, el pigmento es cualquier agente químico que dé a la formulación de patrones un color deseado u otra propiedad deseada. En algunas realizaciones, el pigmento se selecciona de un cromóforo, una sal, un pigmento en polvo encapsulado, pigmentos termocrómicos, pigmentos fluorescentes, agentes de etiquetado de seguridad, pigmentos inorgánicos, pigmentos orgánicos, o cualquier otra forma adecuada conocida en la técnica. El término también abarca partículas metálicas, pigmentos conductores, partículas magnéticas, partículas de vidrio o cerámica (frita), pigmentos luminiscentes, etc. En algunas realizaciones, cada uno de los pigmentos puede estar independientemente en forma de cromóforo, una sal orgánica, y una sal inorgánica, un óxido, un cromato, etc. En otras realizaciones, cada uno de los pigmentos puede estar encapsulado dentro de cubiertas, por ejemplo, en forma de micro o nanocápsulas, en el que las cubiertas son degradables tras el contacto con la formulación del revestimiento previo o un aditivo degradante adecuado en la formulación del revestimiento previo.
En algunas realizaciones, cada una de las formulaciones, es decir, la formulación de revestimiento previo, la formulación intermedia y la al menos una formulación de patrones, está sustancialmente libre de disolvente, de manera que no se requiera evaporación ni tiempos prolongados de secado para obtener un patrón impreso. Como uno o más de los componentes usados para formular el revestimiento previo, las formulaciones intermedias y/o de patrones puede estar en forma de una solución, en concreto, que comprende un disolvente nativo que se usa para disolver en el mismo un componente específico, la expresión sustancialmente desprovisto de disolventes significa indicar una concentración de disolvente que no tiene un efecto significativo en las propiedades de la formulación y/o el patrón impreso (por ejemplo, viscosidad, tensión superficial, pegajosidad, perfil de curado, etc.). En algunas realizaciones, el revestimiento previo, la formulación o formulaciones intermedia y de patrones pueden, cada una, independientemente, comprender cantidades de disolventes, es decir, impurezas de disolventes que se originan a partir de los componentes usados para formular la formulación de revestimiento previo (por ejemplo, hasta el 5 % en peso de disolvente).
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un sistema de tinta de impresión que comprende una formulación de revestimiento previo que tiene una tensión superficial Yo ; una formulación intermedia que tiene una tensión superficial Yi ; y al menos una formulación de patrones que tiene una tensión superficial Y2; de manera que Yo≤ Ki ^ Y2 en condiciones ambiente.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un método para formar un patrón, por ejemplo, un patrón 2D o 3D, sobre una superficie, comprendiendo el método aplicar al menos una formulación de patrones sobre una superficie para obtener un patrón, estando la superficie al menos parcialmente revestida previamente por una formulación de revestimiento previo; teniendo la formulación de revestimiento previo una tensión superficial Yo y teniendo la al menos una formulación de patrones una tensión superficial Y2, de manera que Yo≤ Y2 en condiciones ambiente, la al menos una formulación de patrones comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en la formulación de revestimiento previo.
El término superficie, sustrato, secciones, regiones, y porciones tienen el mismo significado que el descrito en los capítulos anteriores descritos en el presente documento.
En algunas realizaciones, el revestimiento previo se puede aplicar sobre la superficie con antelación; en otras realizaciones, la formulación de revestimiento previo se puede aplicar sobre la superficie inmediatamente antes de la aplicación de cualquiera de las formulaciones de patrones. El revestimiento previo se puede aplicar sobre toda la superficie del sustrato o sobre las secciones deseadas del mismo de acuerdo con el patrón deseado.
En algunas realizaciones, la superficie se trata con al menos una formulación intermedia antes de aplicar dicha formulación o formulaciones de patrones, teniendo la formulación intermedia una tensión superficial de manera que Yo≤ Ki ^ Y2 en condiciones ambiente.
De acuerdo con algunas realizaciones, la formulación intermedia se puede aplicar sobre la capa de revestimiento previo con antelación; en otras realizaciones, la formulación intermedia puede aplicarse sobre la capa de revestimiento previo inmediatamente antes de la aplicación de al menos una formulación de patrones. La formulación intermedia se puede aplicar sobre toda la superficie del sustrato o sobre las secciones deseadas del mismo de acuerdo con el diseño de patrones.
El patrón de la formulación intermedia puede o no ser el mismo que el patrón del revestimiento previo o cualquiera de
los patrones impresos. En algunas realizaciones, el revestimiento previo cubre una porción más grande de la superficie, en donde la formulación intermedia cubre una región más pequeña del revestimiento previo o una porción de un diseño o estructura diferente, y además en donde el patrón impreso final obtenido imprimiendo una formulación de patrones tiene un diseño o estructura diferente tanto del diseño o estructura de revestimiento previo como del diseño o estructura de la capa intermedia.
En algunas realizaciones, la formulación de patrones comprende al menos un pigmento. En otras realizaciones, la formulación intermedia comprende al menos otro pigmento. En algunas otras realizaciones, el al menos otro pigmento es diferente de dicho al menos un pigmento.
De acuerdo con algunas realizaciones, la formulación de patrones comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en cualquiera de las formulaciones de revestimiento previo e intermedia o en ambas. Por lo tanto, el método de la invención puede comprender además una etapa de permitir que dicho agente reaccione químicamente con dicho agente complementario.
En algunas realizaciones, se permite que el patrón formado aplicando la formulación de patrones penetre al menos parcialmente en la capa de revestimiento previo. En otras realizaciones, se permite que la formulación de patrones penetre completamente (es decir, que sea revestida por) la capa de revestimiento previo o la capa intermedia, donde sea aplicable.
El método puede comprender, además, en algunas realizaciones, exponer la superficie a condiciones de curado total o parcial después de aplicar patrones. En algunas realizaciones, la superficie se expone a condiciones de curado total o parcial en diferentes etapas durante la aplicación de patrones.
Cuando se usan 2 o más formulaciones de patrones, el método puede comprender la aplicación simultánea de las formulaciones de patrones. En tales realizaciones, la exposición a condiciones de curado total o parcial puede llevarse a cabo durante o después de la finalización de la impresión de patrones.
Como alternativa, cada una de las formulaciones de patrones se puede aplicar por separado, es decir, en una secuencia. En tales realizaciones, se puede obtener un curado parcial y/o un aumento de la viscosidad exponiendo la superficie impresa a condiciones de curado total o parcial entre aplicaciones de las diferentes formulaciones de patrones. En algunas otras realizaciones, la etapa de exposición a condiciones de curado total o parcial se lleva a cabo después de completar la secuencia de patrones.
En otro aspecto no independiente de acuerdo con la presente invención, esta divulgación proporciona un método de aplicar patrones a una superficie, comprendiendo el método:
(a) aplicar una formulación de revestimiento previo que tiene una tensión superficial Yo sobre dicha superficie para obtener una capa de revestimiento previo;
(b) opcionalmente aplicar una formulación intermedia que tiene una tensión superficial yi sobre dicha capa de revestimiento previo para obtener una capa intermedia;
(c) aplicar al menos una formulación de patrones que tiene una tensión superficial Y2 sobre dicha capa de revestimiento previo para obtener un patrón, donde Yo≤ Y1- Y2 en condiciones ambiente, y la formulación de patrones comprende un agente que puede reaccionar químicamente con al menos uno de (i) un agente complementario en la formulación de revestimiento previo, y (ii) al menos otro agente complementario en la formulación intermedia.
De acuerdo con algunas realizaciones, la reacción química entre dicho agente y al menos uno de los agentes complementarios aumenta la viscosidad de dicha al menos una formulación de patrones. En tales realizaciones, dicha al menos una formulación de patrones tiene una viscosidad inicial |J2° y tras la reacción química entre dicho agente y al menos uno de dichos agentes complementarios, la viscosidad de la al menos una formulación de patrones aumenta en al menos un orden de magnitud a una viscosidad J2.
En otras realizaciones, el método puede comprender además exponer la superficie a condiciones de curado después de la aplicación de patrones. Las condiciones de curado pueden comprender, sin embargo, pueden no limitarse a, exposición a condiciones de curado total o parcial. Por tanto, El método puede comprender, además, en algunas realizaciones, una etapa (a1) que expone dicha formulación de revestimiento previo a la irradiación para aumentar una viscosidad inicial j °° de la formulación del revestimiento previo en al menos un orden de magnitud a una viscosidad j °, de manera que la etapa (a1) se lleva a cabo antes de la aplicación de cualquiera de las formulaciones de revestimiento previo o aplicación de patrones.
El método, en otras realizaciones cuando se aplica una formulación intermedia, puede comprender además una etapa (b1) que expone dicha formulación intermedia a irradiación para aumentar una viscosidad inicial J10 de la formulación intermedia en al menos un orden de magnitud a una viscosidad j i , de manera que la etapa (b1) se lleva a cabo antes de la aplicación de la formulación de patrones.
La irradiación en cada una de las etapas (a1), (b1) y después de completar la aplicación de patrones puede ser la misma, pero de longitudes de onda normalmente diferentes. Por tanto, la irradiación en cada una de las etapas (a1), (b1) y la finalización de la aplicación de patrones se puede aplicar de forma independiente a una longitud de onda de entre aproximadamente 365-470 nm y 200-470 nm, respectivamente.
Como un experto en la materia puede apreciar, en los métodos de esta divulgación, la aplicación de cualquiera (o toda) la formulación de revestimiento previo, la formulación intermedia y/o las formulaciones de patrones pueden llevarse a cabo mediante cualquier técnica adecuada, tales como goteo, pulverización, inyección, manchando, pintado, cepillado, aerografía, etc. Cuando se aplican las formulaciones en forma de gotitas, el control del tamaño/volumen de las gotitas puede obtenerse mediante las dimensiones y la configuración de la boquilla de aplicación, la presión de aplicación, la viscosidad de la formulación, o cualquier otro parámetro conocido por un experto en la materia.
en otro de sus aspectos no independientemente de acuerdo con la presente invención, la presente divulgación proporciona un kit que comprende:
- un primer recipiente que comprende una formulación de revestimiento previo,
- opcionalmente, un segundo recipiente que comprende una formulación de revestimiento intermedio, y
- al menos un tercer recipiente que comprende al menos una formulación de patrones;
teniendo la formulación de revestimiento previo una tensión superficial Y0, teniendo la formulación de revestimiento previo una tensión superficial Yi y teniendo la al menos una formulación de patrones una tensión superficial Y2, de manera que Y0≤ Y1-Y2 en condiciones ambiente, comprendiendo la formulación de patrones un agente que puede reaccionar químicamente con al menos uno de (i) un agente complementario en la formulación de revestimiento previo, y (ii) al menos otro agente complementario en la formulación de revestimiento intermedio.
Se apreciará que cuando se usa más de una formulación de revestimiento previo, el kit incluirá más de un primer recipiente. De manera similar, cuando se usa más de una formulación intermedia, el kit incluirá más de un segundo recipiente.
En algunas realizaciones, cada uno de los recipientes comprendidos en el kit está disponible por separado y puede combinarse para realizar los aspectos innovadores de la invención.
Cada uno del primero, segundo y tercer recipientes pueden ser un recipiente genérico, como es conocido por cualquier experto en la materia. En algunas realizaciones, cada uno de los recipientes está adaptado para encajar en un cabezal de impresión de una impresora de patrones adecuada, tal como una impresora de inyección de tinta.
En algunas realizaciones, el kit comprende además un alojamiento para albergar al menos 2 del primer, segundo y tercer recipientes. En tales realizaciones, el alojamiento puede ser un cartucho, que alberga al menos 2 compartimentos para recibir dichos al menos 2 recipientes.
En otras realizaciones, cada uno del primer, segundo y tercer recipientes, puede estar constituido por un primer, segundo y tercer compartimentos, respectivamente, de un cartucho.
A menos que se describa específicamente, todos los valores de viscosidad y tensión superficial mencionados en el presente documento se refieren a valores a temperatura ambiente (23-25 °C) y presión atmosférica.
Como se usa en el presente documento, el término "aproximadamente" pretende abarcar una desviación de ± 10 % del valor mencionado específicamente de un parámetro, tal como temperatura, concentración, etc.
Siempre que se indique un intervalo numérico en el presente documento, se pretende incluir cualquier número citado (fraccionario o integral) dentro del intervalo indicado. Las expresiones "variando/varía entre" un primer número indicado y un segundo número indicado y "variando/varía desde" un primer número indicado "hasta" un segundo número indicado se usan en el presente documento indistintamente y pretenden incluir el primer y segundo números indicados y todos los números fraccionarios e integrales entre los mismos.
Breve descripción de los dibujos
Para comprender mejor la materia objeto que se desvela en el presente documento y ejemplificar cómo se puede llevar a cabo en la práctica, a continuación, se describirán realizaciones, a modo únicamente de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
Las Figuras 1A-1C muestras secciones transversales esquemáticas de una superficie de patrones de acuerdo con una realización de esta divulgación, que tiene regiones de revestimiento previo de diferentes propiedades: una gotita de formulación de patrones se mantiene encima de una región de revestimiento previo (Figura 1A), se permite que una gotita de formulación de patrones penetre parcialmente en la región de revestimiento previo (Figura 1B), y una gotita de formulación de patrones penetre completamente en la región de revestimiento previo (Figura 1C).
La Figura 2A muestra una sección transversal esquemática de una superficie de patrones ilustrativa que tiene regiones con diferentes formulaciones de revestimiento previo aplicadas en diferentes regiones de acuerdo con una realización de esta divulgación, y la Figura 2B muestra la diferencia de viscosidad correspondiente a lo largo de la dirección X.
La Figura 3A muestra una sección transversal esquemática de una superficie de patrones ilustrativa que tiene regiones con la misma formulación de revestimiento previo aplicada en diferentes espesores de acuerdo con otra realización de esta divulgación, y la Figura 3B muestra la diferencia de viscosidad correspondiente a lo largo de la dirección X.
La Figura 4A muestra una sección transversal esquemática de una superficie de patrones ilustrativa que tiene dos capas de diferentes formulaciones de revestimiento previo, de manera que en cada punto a lo largo de la dirección X la relación entre la primera y la segunda formulaciones de revestimiento previo varía entre 0:100 % y 100 %:0 de acuerdo con otra realización de esta divulgación, La Figura 4B muestra la diferencia de viscosidad correspondiente a lo largo de la dirección Y en dos secciones transversales ilustrativas cuando la capa 26A contiene más fotoiniciador que la capa 26B, y la Figura 4C muestra la diferencia de viscosidad correspondiente a lo largo de la dirección Y en dos secciones transversales ilustrativas cuando la capa 26A contiene más fotoiniciador que la capa 26B.
Las Figuras 5A-5B muestran superficies en las que se ha llevado a cabo la impresión sobre una capa de revestimiento previo que tiene diferentes espesores.
Las Figuras 6A-6B muestran la calidad de impresión comparativa de una imagen impresa sobre una superficie polimérica sin una formulación de revestimiento previo (Figura 6A) e impresa sobre una formulación de revestimiento previo de acuerdo con esta divulgación (Figura 6B).
Las Figuras 7A-7B muestran la calidad de impresión comparativa de la imagen y el texto impreso en una superficie polimérica con una formulación de revestimiento previo que tiene alta tensión superficial (Figura 7A) y una formulación de revestimiento previo que tiene baja tensión superficial (Figura 7B).
Las Figuras 8A-8B son imágenes en primer plano de una porción de texto de las superficies impresas de las Figuras 7A y 7B, respectivamente. Las Figuras 9A-9B proporcionan un ejemplo adicional de calidad de impresión comparativa de una imagen impresa sobre una superficie polimérica sin una formulación de revestimiento previo (Figura 9A) e impresa sobre una formulación de revestimiento previo de acuerdo con esta divulgación (Figura 9B). La Figura 10 muestra un patrón de líneas impreso en un método de la presente divulgación sobre una capa de revestimiento previo con un espesor de variabilidad gradual.
Descripción detallada de las realizaciones
Ilustración esquemática ilustrativa de superficies revestidas previamente
Las Figuras 1A-1C ilustran esquemáticamente superficies revestidas con una capa de revestimiento previo, de modo que las propiedades de cada región de revestimiento previo determinan el comportamiento de una gotita de una formulación de patrones aplicada sobre la misma.
El sustrato 10 está revestido por una región 20 de la capa de revestimiento previo. Las regiones 20A, 20B y 20C difieren entre sí por al menos una propiedad, tal como la viscosidad, el grado de curado, espesor, pegajosidad, la composición química, etc., de manera que una gotita de formulación de patrones 30 que se aplica sobre la región se mantiene sobre la región de revestimiento previo, está parcialmente incrustada o completamente sumergida en la misma (Figuras 1A, 1B y 1C, respectivamente).
Como se ilustra en la Figura 2A, la misma superficie del sustrato se puede recubrir previamente con una pluralidad de regiones de diferente formulación de revestimiento previo (22A y 22b ), las regiones pueden ser integrales entre sí o estar separadas (no mostrado). La Figura 2B muestra una variación ilustrativa en las viscosidades de la capa de revestimiento previo, correspondiente a las regiones impresas en la Figura 2A; en concreto, en la región 22A la formulación proporciona una mayor viscosidad en comparación con la de la región 22B.
La Figura 3A, muestra otro ejemplo de aplicación de la formulación de revestimiento previo. En este ejemplo, la superficie del sustrato se reviste previamente con una pluralidad de regiones de la misma formulación de revestimiento previo, sin embargo, difiriendo las regiones en el espesor de la capa de revestimiento previo (24A y 24B). En las viscosidades correspondientes mostradas en la Figura 3B, la región más gruesa (24A) tendrá una viscosidad mayor que la de la región más delgada (24B).
La variación en las propiedades de la capa de revestimiento previo también se puede obtener aplicando al menos dos formulaciones de revestimiento previo en forma de capas sobre la misma región. En concreto, en una región dada, se pueden aplicar dos o más formulaciones de revestimiento previo una encima de la otra en una relación dada. Las propiedades de diferentes regiones se pueden ajustar cambiando las relaciones entre las dos formulaciones de revestimiento previo, normalmente, cambiando el espesor de cada capa de revestimiento previo dentro de una región dada. Por ejemplo, en una región, se pueden aplicar dos formulaciones de revestimiento previo en una relación de espesor (o cantidad) de 20:80, mientras que en una región adyacente las formulaciones de revestimiento previo se pueden aplicar en una relación de espesor (o cantidad) de 40:60 para obtener diferentes propiedades en cada región. Se puede obtener otra variación de propiedades invirtiendo el orden en que se aplican las formulaciones de
revestimiento previo, en concreto, aplicar una primera formulación de revestimiento previo seguida de una segunda formulación de revestimiento previo, o aplicar una segunda formulación de revestimiento previo seguida de una primera formulación de revestimiento previo.
En otro ejemplo, mostrado en la Figura 4A, se pueden aplicar al menos dos formulaciones de revestimiento previo una encima de la otra, sin embargo, dando como resultado un gradiente de espesores en la dirección X. Un gradiente de este tipo puede provocar un cambio continuo en las viscosidades a lo largo de la dirección X; sin embargo, en cualquier punto dado Xi, la viscosidad a lo largo de la dirección Y también cambia, dependiendo de la relación local entre las formulaciones (Figuras 4B-4C).
Como un experto en la materia apreciaría, cuando las regiones son integrales entre sí (como se muestra en las Figuras 2A, 3A y 4A), el punto de contacto entre las diferentes regiones puede estar constituido en realidad por una región de interfaz, en la que puede existir cualquier mezcla de las formulaciones de revestimiento previo; esto se muestra en las Figuras 2B, 3B, 4B y 4C por líneas discontinuas.
Efecto del espesor de la capa de revestimiento previo
Como se ha indicado anteriormente, las regiones de la capa de revestimiento previo pueden diferir entre sí en al menos una propiedad química y/o física. Por ejemplo, una de las diferencias puede ser el espesor de diferentes regiones de revestimiento previo. En concreto, las propiedades de la formulación de revestimiento previo son de manera que, dependiendo del espesor de la capa de revestimiento previo, una gota de formulación de patrones aplicada sobre la capa de revestimiento previo penetrará al menos parcialmente en la capa de revestimiento previo o se mantendrá encima de la capa de revestimiento previo.
Un ejemplo de este comportamiento de la capa de revestimiento previo se proporciona en las Figuras 5A-5B. En la Figura 5A, en primer lugar, se recubrió una superficie polimérica con una formulación de revestimiento previo de esta divulgación, proporcionando un espesor de capa de 5 micrómetros, mientras que en la Figura 5B, la superficie se revistió con la misma formulación de revestimiento previo con un espesor de capa de 10 micrómetros. Ambas superficies se expusieron a la misma fuente de radiación (395 nm) durante un período de tiempo idéntico para obtener un curado parcial del revestimiento previo.
A continuación, las superficies se imprimieron con la misma formulación de patrones bajo condiciones idénticas de impresión y curado. La superficie observada en la Figura 5A mostró una textura de superficie suave, mientras que la superficie de la Figura 5B era granulosa, con las gotas de la formulación de patrones sobresaliendo hacia afuera de la superficie.
Sin desear quedar ligado a teoría alguna, el primer fotoiniciador en la formulación de revestimiento previo es sensible al oxígeno atmosférico y el proceso de polimerización a menudo se ve inhibido por la exposición a las condiciones de oxigenación. Por lo tanto, en la capa de revestimiento previo más delgada de la Figura 5A, la superficie por volumen de la capa de revestimiento previo es mayor que la capa más gruesa de la Figura 5B.
La inhibición de la polimerización para la capa más delgada es mayor cuando la capa de revestimiento previo se expone a condiciones de curado parcial. En concreto, cuando se expone a las mismas condiciones de curado parcial, la capa delgada dará como resultado una capa "más suave" debido a una menor polimerización, mientras que en la capa más gruesa se dará como resultado una capa "más dura" debido a un mayor grado de polimerización.
Por lo tanto, en un método de impresión de acuerdo con la presente divulgación, se puede formar una capa de revestimiento previo con regiones que tienen diferentes espesores. Tales regiones están expuestas a condiciones de curado parcial, en las que se obtiene una variación en el grado de curado. El comportamiento de la formulación de patrones aplicada en cada una de las capas, por tanto, depende de las propiedades de la capa de revestimiento previo: en la Figura 5A, donde la capa de revestimiento previo parcialmente curada es más suave, las gotitas de la formulación de patrones penetran en la capa de revestimiento previo, dando como resultado una superficie suave; mientras que en la Figura 5B, donde la capa de revestimiento previo parcialmente curada es más dura, las gotitas de formulación de patrones se mantienen en la parte superior de la superficie, dando como resultado una superficie texturizada.
En otro ejemplo (no mostrado), las superficies poliméricas idénticas están revestidas por la misma formulación de revestimiento previo, siendo el espesor de la capa de revestimiento previo en una superficie el doble del espesor de la capa de revestimiento previo de la otra superficie. Ambas muestras se expusieron a las mismas condiciones de curado parcial (irradiación con una lámpara LED de 395 nm, 5 W/cm2), y a continuación se aplicaron gotitas de formulación de patrones sobre las capas.
Para la capa de revestimiento previo más delgada y, por lo tanto, menos curada, las gotitas de la formulación de patrones se sumergieron en la capa de revestimiento previo. Para la capa más gruesa, que tiene un mayor grado de curado parcial, las gotitas de la formulación de patrones se mantuvieron encima de la capa de revestimiento previo. Esta variación en la penetración de la formulación de patrones, resultante de la variación de las propiedades del revestimiento previo en diferentes regiones permite utilizar la incrustación parcial de las gotitas en la capa de
revestimiento previo para imprimir tonos de piel suaves, efectos de gradación de pigmentos y áreas puntuales sobre superficies relativamente grandes. En las porciones de revestimiento previo más duras, donde no se produce una penetración sustancial de la formulación de patrones en el revestimiento previo, efectos de relieve, Se pueden obtener efectos de nitidez y patrones de letras finas (según sea necesario, por ejemplo, para texto y dígitos nítidos).
Como se explica, la variación en las propiedades de la formulación de revestimiento previo ayuda a controlar la posición vertical de las gotitas (es decir, la profundidad de incrustación dentro del revestimiento previo), así como su grado de dispersión. Una superficie "más blanda" permitió la incrustación sustancialmente completa de la formulación de patrones en la capa de revestimiento previo; la reacción química que siguió a la incrustación de la gotita ayudó a obtener pequeños puntos de formulación de patrones dentro de la capa de revestimiento previo. Una capa "más dura" dio como resultado un patrón de gotitas de formulación dentro de una penetración sustancial en la capa previa al catalizador, con una superficie limitada para el contacto entre las formulaciones, por lo tanto, ayudando a dispersar la gotita sobre la superficie para obtener una mayor cobertura.
Impresión de texto
La variación y el control de las propiedades de la capa de revestimiento previo en cada región de la superficie con patrones permite obtener imágenes y texto nítidos, que son difíciles de obtener en los métodos de impresión comunes.
En las Figuras 6A-6B se muestra una superficie ilustrativa que contiene una imagen y un texto impresos mediante los métodos de acuerdo con esta divulgación. Las Figuras 6A y 6B muestran la calidad de impresión comparativa de una imagen que comprende un código de barras, áreas puntuales, logotipos y texto impresos sobre una superficie polimérica. Como se puede observar claramente, la imagen impresa por inyección de tinta sobre una superficie polimérica sin un revestimiento previo demuestra dígitos casi ilegibles, código de barras y sin bordes en áreas puntuales y logotipo (Figura 6A). Cuando la misma superficie, usando las mismas tintas (es decir, formulaciones de patrones), en primer lugar, se revistió con una capa de revestimiento previo de la presente divulgación y a continuación se imprimió con la misma imagen, bordes claros y nítidos del logotipo, área puntual, Se obtuvo el código de barras y los números (Figura 6B). Los métodos de la presente divulgación permiten adaptar las propiedades del revestimiento previo de diferentes regiones de manera selectiva, lo que permite proporcionar diferentes propiedades en las regiones pretendidas a texto de las regiones pretendidas a la impresión de imágenes, permitiendo por lo tanto la provisión de texto nítido e imagen suave en un solo y rápido proceso de impresión.
En otro ejemplo, las Figuras 7A y 7B muestran una calidad de impresión comparativa de texto sobre una superficie polimérica. En este ejemplo, la superficie a imprimir se revistió con un barniz brillante, que normalmente se caracteriza por una energía superficial muy baja y, por lo tanto, se considera un sustrato problemático para la impresión en los métodos de impresión comunes. La aplicación del revestimiento previo se llevó a cabo sobre el barniz brillante y la imagen se imprimió encima de la capa de revestimiento previo en los métodos de la presente divulgación.
En la Figura 7A se ve la imagen cuando se imprime con una resolución de 800 ppp en una capa de revestimiento previo que tiene una tensión superficial relativamente alta, similar a la de la formulación de patrones. La Figura 7B es la misma imagen con la misma resolución, sin embargo, la formulación de revestimiento previo tiene una tensión superficial significativamente menor (al menos 3 mN/m) en comparación con la formulación de patrones. Las Figuras 8A-8B son imágenes de primer plano de una porción de texto de las Figuras 7A y 7B respectivamente.
Como se puede observar claramente, la baja tensión superficial de la formulación del revestimiento previo permitió una buena cobertura de la superficie barnizada brillante, proporcionando una base satisfactoria para la fijación de las formulaciones de patrones impresas sobre la misma para obtener texto e imágenes nítidos (Figuras 7B, 8B). En comparación, la muestra en la que las tensiones superficiales del revestimiento previo y la formulación de patrones eran relativamente similares (es decir, la diferencia entre las tensiones superficiales era menor que 3 mN/m), no se pudo obtener un contraste nítido o detallado al imprimir la imagen, mientras que el texto impreso se caracterizó por bordes desiguales y/o borrosos.
Imágenes impresas
La capacidad de obtener una impresión de tonos de piel suaves y efectos de gradación de pigmentos sobre superficies relativamente grandes se ejemplifica en las Figuras 9A-9B. Cuando se imprime sin el revestimiento previo, los rasgos faciales del modelo están borrosos, y un gradiente de color casi no es visible en las diferentes áreas faciales (Figura 9A); mientras que cuando se imprime la misma imagen en una superficie revestida en primer lugar por una formulación de revestimiento previo de esta divulgación, los rasgos faciales son claros, con alta resolución, los gradientes de color y los tonos de piel suaves son claramente visibles (Figura 9B).
Patrón de línea de profundidad variable
En la Figura 10 se muestra un patrón de línea que utiliza la impresión de una capa de revestimiento previo variable de espesor gradual. El método de impresión fue similar al del ejemplo 2, sin embargo, la formulación del revestimiento previo se imprimió en un patrón de líneas, que tiene un espesor gradualmente decreciente (de izquierda a derecha).
Como se puede observar claramente, la línea de formulación de patrones impresa sobre la capa de revestimiento previo gradualmente variable dio como resultado una línea continua, caracterizada por dos partes: una parte que se mantiene encima de la capa de revestimiento previo, mientras que la otra parte está incrustada dentro de la capa de revestimiento previo. Tales patrones de líneas, cuando se imprimen con formulaciones de patrones conductores, pueden utilizarse para imprimir circuitos integrados en capas o líneas de conductividad, de modo que se pueda obtener una arquitectura 3d del circuito mediante los métodos de la presente divulgación.
Método de impresión ilustrativo(A) - revestimiento previo y aplicación de patrones
Como se ha indicado anteriormente, un sistema de la presente divulgación comprende al menos una formulación de revestimiento previo y formulación o formulaciones de patrones. En el método de acuerdo con la invención, se proporcionó una superficie en la que va a aplicarse patrones, con una tensión superficial superior a 30 mN/m.
La formulación de revestimiento previo tenía una tensión superficial de 28 mN/m y, por lo tanto, las gotitas de la formulación de revestimiento previo se dispersaron para formar una película delgada sobre la región impresa de la superficie.
La formulación del revestimiento previo era clara (es decir, transparente) e incluía oligómeros acrílicos ácidos.
Para aumentar la viscosidad de la capa de revestimiento previo, la superficie se expuso a la irradiación a una longitud de onda de 395 nm, de tal manera que se activó un fotoiniciador adecuado presente en la formulación del revestimiento previo, para provocar de esta manera la polimerización parcial y el espesamiento de la capa de revestimiento previo. Debido a esta exposición, la viscosidad de la capa de revestimiento previo aumentó a -100.000 cps, dando como resultado una capa pegajosa. Los ejemplos no limitativos de tales fotoiniciadores pueden ser aminoalquilfenona basada en piperazina (Omnipol 910), diéster de carboximetoxi tioxantona y politetrametilenglicol (Omnipol TX), óxido de bis(2,4,6-trimetilbenzoil)fenilfosfina (irgacure 819) o laurato de 4-hidroxibenzofenona (Omnirad 4HBL). La formulación de revestimiento previo comprendía además un segundo fotoiniciador sensible a la luz UV, que no estaba activado en esta etapa.
A continuación, se imprimó por inyección entre 4 y 12 formulaciones de patrones diferentes, que difieren en sus pigmentos, sobre la capa viscosa de revestimiento previo, una después de la otra. Sin curar, se llevó a cabo el secado o el curado ligero entre la impresión de diferentes formulaciones de patrones. Cada una de las formulaciones de patrones comprendía un monómero u oligómero de acrilamina y un fotoiniciador sensible a la luz UV, y tenía una tensión superficial de aproximadamente 31-35 mN/m. Por tanto, las gotitas de las formulaciones de patrones, que tienen una viscosidad de aproximadamente 25 cps, aplicadas sobre la capa de revestimiento previo, experimentaron una reacción química ácido-base (es decir, una reacción entre los grupos carboxílicos del monómero u oligómero acrílico ácido del revestimiento previo y los grupos amino básicos del monómero u oligómero de acrilamina en las formulaciones de patrones). La reacción química aumentó la viscosidad de las formulaciones de patrones a aproximadamente 100.000 cps, permitiendo de esta manera su fijación. La diferencia entre las tensiones superficiales impidió el sangrado o la mezcla de colores no deseados, dando como resultado una buena separación y resolución de color.
Tras la finalización de la impresión, el área con patrones se expuso a la radiación UV a una longitud de onda de 200 470 nm, activando de esta manera los fotoiniciadores sensibles a la luz UV en el revestimiento previo y las formulaciones de patrones, para provocar el curado de todo el patrón impreso en un único proceso de curado.
Método de impresión ilustrativo (B) - revestimiento previo, revestimiento intermedio y aplicación de patrones
Otros sistemas de acuerdo con la presente divulgación pueden comprender una formulación de revestimiento previo, una formulación de revestimiento intermedio y una formulación o formulaciones de patrones. En el método de acuerdo con la invención, se proporcionó una superficie en la que va a aplicarse patrones, con una tensión superficial superior a 30 mN/m.
La formulación de revestimiento previo tenía una composición, tensión superficial y viscosidad similares como se describe en el método ilustrativo (A). Después de la aplicación de la capa de revestimiento previo, la superficie se expuso a la irradiación a una longitud de onda de 395 nm, de tal manera que se activó un fotoiniciador adecuado presente en la formulación del revestimiento previo, para provocar de esta manera la polimerización parcial y el espesamiento de la capa de revestimiento previo. Debido a esta exposición, la viscosidad de la capa de revestimiento previo aumentó a -100.000 cps, dando como resultado una capa pegajosa. La formulación de revestimiento previo comprendía además un segundo fotoiniciador sensible a la luz Uv , que no estaba activado en esta etapa.
Una formulación de revestimiento intermedio, que comprende un pigmento blanco y un oligómero acrílico ácido se imprimió por inyección sobre la capa de revestimiento previo. El revestimiento intermedio tiene una tensión superficial de aproximadamente 32 mN/m; por tanto, permitiendo la impresión de un patrón intermedio deseado sobre la capa de revestimiento previo. Tras la aplicación, la capa intermedia tenía una viscosidad de aproximadamente 100 cps, y la exposición a la irradiación a una longitud de onda de 395 nm activó un fotoiniciador adecuado para aumentar la
viscosidad de la capa intermedia a ~ 100.000 cps. La formulación de revestimiento previo comprendía además un segundo fotoiniciador sensible a la luz UV, que no estaba activado en esta etapa.
A continuación, se imprimó por inyección entre 4 y 12 formulaciones de patrones diferentes, que difieren en sus pigmentos, sobre la capa viscosa de revestimiento intermedio, una después de la otra. No se llevó a cabo el secado o el curado entre la impresión de diferentes formulaciones de patrones. Cada una de las formulaciones de patrones comprendía un monómero u oligómero de acrilamina y un fotoiniciador, y tenía una tensión superficial de aproximadamente 32-35 mN/m. Por tanto, las gotitas de las formulaciones de patrones, que tienen una viscosidad de aproximadamente 25 cps, aplicadas sobre el revestimiento previo o la capa de patrón de revestimiento intermedio, experimentaron una reacción química ácido-base (es decir, una reacción entre los grupos carboxílicos del monómero acrílico ácido del revestimiento previo y las formulaciones intermedias y los grupos amino básicos del monómero u oligómero de acrilamina en las formulaciones de patrones). La reacción química aumentó la viscosidad de las formulaciones de patrones a aproximadamente 100.000 cps, permitiendo de esta manera su fijación. La diferencia entre las tensiones superficiales impidió el sangrado o la mezcla de colores no deseados, dando como resultado una buena separación y resolución de color.
Tras la finalización de la impresión, el área con patrones se expuso a la radiación UV a una longitud de onda de 200 470 nm, activando de esta manera los fotoiniciadores sensibles a UV y curando todo el patrón impreso en un único proceso de curado.
Claims (7)
1. Un método para aplicar patrones a una superficie, comprendiendo el método
aplicar patrones a al menos una capa de revestimiento previo en una región superficial para formar regiones de patrones, difiriendo al menos dos de dichas regiones de patrones entre sí en al menos una de una propiedad química y una propiedad física, en donde dichas propiedades química o física es la composición de las regiones de patrones, y en donde la capa de revestimiento previo se obtiene aplicando patrones a una primera subcapa de una primera formulación de revestimiento previo y a una segunda subcapa aplicada sobre la misma de una segunda formulación de revestimiento previo diferente, de manera que dichas al menos dos regiones difieren entre sí en la relación entre la primera y la segunda subcapas, estando la relación de dicha primera subcapa a dicha segunda subcapa en cada una de dichas al menos dos regiones independientemente en el intervalo entre 0:100 % y 100 %:0;
exponer la capa de revestimiento previo a condiciones que permiten el curado parcial de la capa de revestimiento previo;
aplicar al menos una formulación de patrones sobre dicha región o regiones de patrones, en donde la al menos una formulación de patrones aplicada sobre dicha región de patrones interactúa con la capa de revestimiento previo, estando determinada la interacción entre la formulación de patrones y la capa de revestimiento previo por dicha propiedad química y/o física, de tal manera que (i) la formulación de patrones se incrusta al menos parcialmente dentro de dicho revestimiento previo, o (ii) la formulación de patrones se mantiene encima del revestimiento previo; y
exponer la superficie a condiciones que permiten el curado de las regiones de patrones que comprenden el revestimiento previo y la al menos una formulación de patrones, obteniendo de esta manera una superficie de patrones.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la capa de revestimiento previo se aplica sobre una pluralidad de regiones de patrones, de manera que al menos una primera de dichas regiones de patrones esté revestida por un revestimiento previo de un primer espesor y al menos una segunda de dichas regiones de patrones esté revestida por un revestimiento previo de un segundo espesor, siendo dicho segundo espesor mayor que dicho primer espesor.
3. El método de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde dicha al menos una capa de revestimiento previo comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en dicha al menos una formulación de patrones.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además, antes de aplicar al menos una formulación de patrones, la aplicación de al menos una formulación intermedia, opcionalmente en donde dicha al menos una formulación intermedia comprende un agente que puede reaccionar químicamente con un agente complementario en dicha al menos una formulación de patrones.
5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde al menos dos de dichas regiones de patrones difieren además en al menos uno de grado de curado, viscosidad, pegajosidad, estructura superficial, tensión superficial, espesor de la región de patrones, reactividad química y pH.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende al menos un fotoiniciador, de manera que (i) cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende un fotoiniciador diferente, (ii) cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende una cantidad diferente de fotoiniciador, o (iii) cada una de las al menos dos regiones de patrones comprende una combinación diferente de fotoiniciadores.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde al menos dos de dichas regiones de patrones difieren en su grado de curado, opcionalmente, en donde dicha diferencia es el grado de curado que se obtiene exponiendo la región o regiones de patrones a condiciones que permiten el curado parcial.
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