COMPOSICIÓN DE PINTURA CURABLE POR RADIACIÓN ULTRAVIOLETA Y
PROCESO PARA SU APLICACIÓN EN SUBSTRATOS DE VIDRIO. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN. A. CAMPO DE LA INVENCIÓN. La presente invención se relaciona con una composición de pintura orgánica para substratos de vidrio y con un proceso para su aplicación y, más específicamente, a una composición de pintura orgánica del tipo que es curable por radiación ultravioleta, para imprimir etiquetas, diseños, o cualquier otra decoración en botellas de vidrio. B. DESCRIPCIÓN DEL ARTE RELACIONADO. Existen algunas composiciones de pintura inorgánicas y orgánicas conocidas en el mercado, que proporcionan una coloración aceptable, principalmente para la decoración de artículos de plástico y de papel. Sin embargo, esas composiciones de pintura no han sido aplicadas apropiadamente en substratos de vidrio principalmente debido a su débil resistencia al agua, a los solventes, a la abrasión, etc. Existe un número de composiciones de pintura curables por radiación, conocidas, para impresión por pantalla, incluyendo pigmentos metálicos tales como cobre, plata, cadmio, cromo, manganeso, etc. Ejemplos de tales composiciones de pintura se describen en las patentes de los Estados Unidos de América No. 3,957,694; 3,968,056 y 3,989,644 todas de Bolón y otros, principalmente apropiados para impresión por pantalla en circuitos impresos.
Ha habido un interés importante de los fabricantes de vidrio, específicamente de fabricantes de botellas de vidrio, en el uso de pinturas orgánicas para etiquetar o decorar botellas de vidrio principalmente para f propósitos de preservación del medio ambiente y para reducir las necesidades
5 de energía, así como para cumplir con los reglamentos ambientales. También se conoce un número de composiciones orgánicas, pigmentadas o no, que son aplicadas y curadas por radiación ultravioleta a infrarroja, para los más diversos propósitos tales como proporcionar privacidad,
f control de las radiaciones solares, resistencia a la abrasión, etc., ejemplos de 10 tales composiciones orgánicas se describen en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,923,754 y 4,946,874 ambas de Lee y otros; 5,514,521 de Kobayashi;. 5,178,952 de Yamamoto y otros, y 5,262,450 de Vera y otros. Estos pigmentos o recubrimientos están comúnmente limitados a
15 substratos de plástico y de papel, circuitos impresos, etc., pero no pueden ser usados para aplicaciones en vidrio debido a que carecen de adhesión o anclaje a superficies sumamente lisas de los substratos de vidrio, así como debido a su pobre resistencia al agua, a los solventes y a la abrasión para manejo rudo. La patente de los Estados Unidos de América No. 5,731 ,359 de Kamen y
20 otros, describe una composición de pintura pigmentada que incluye un componente curable por radiación y un pigmento de pirrolopirrol o isoindolina para proporcionar un color rojo o amarillo, la cual aparentemente puede ser aplicada por estampado en caliente a partir de una hoja o directamente a un substrato y curada por radiación. Esas pinturas aparentemente han sido apropiadas para aplicación en
• botellas de vidrio desechable (no retornables). 5 Por lo tanto, algunos promotores de adhesión, fotoiniciadores tales como el Irgacure 184 de Ciba Geigy, agentes reforzantes, estabilizadores de almacenamiento, fotosensibilizadores, agentes de eslabonamiento y demás, han sido introducidos en las composiciones de pintura y de recubrimiento a fin de mejorar la resistencia a los procesos de llenado, a procesos de múltiple lavado
• 10 alcalino y manejo rudo, pero aún no han sido considerados apropiados para impartir las propiedades deseadas para aplicación en botellas de vidrio retornables. De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, que comprende 80% a
15 95% en peso de una pintura a base de un epoxi-poliuretano; 0.5% a 8% en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas; 1% a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua, preparada de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, que se recomienda agregar justo antes de aplicar la composición de
20 pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un promotor de adhesión que puede ser agregado a la formula de pintura o usada como un apresto para ser aplicado al substrato de vidrio antes de la decoración, y que incluye un silano en una concentración de 0.15% a 3% en peso, la cual, entre otras: es específicamente apropiada para substratos de vidrio; tiene una resistencia deseada al lavado, antes y después del proceso de llenado, así como una resistencia apropiada a la abrasión y manejo rudo a lo cual son sometidas las botellas de vidrio no retornables; puede ser calcinada en un horno cuando las botellas de vidrio decoradas con esta composición, son recicladas como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin afectar las propiedades de la masa de vidrio, debido a que no contiene metales tóxicos tales como plomo, cadmio, cromo hexavalente, etc.; es ambientalmente apropiada debido a que no genera gases de combustión nocivos ni gases de hogar calientes; reduce el consumo de pintura debido a que tiene una gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos pesada que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido usadas comúnmente para decoración de botellas de vidrio; proporciona un mayor rendimiento por unidad de peso y ahorra energía y espacio debido a que no necesita grandes hornos para calentar la pintura; proporciona colores más intensos y brillantes y una gama de colores más amplia que las pinturas cerámicas; tiene una mejor adherencia al substrato de vidrio, debido a la presencia del promotor de adhesión en la pintura o en el apresto aplicado a la superficie de las botellas de vidrio y debido al método de aplicación específica mediante el cual es aplicable. Además, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para la preparación y aplicación de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, anteriormente discutida, que comprende: a) preparar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, mezclando 80% a 95% en peso de una composición de pintura a base de epoxipoliuretano; y 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla; b) agregar de 1 a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua, producido de poliamida debajo e intermedio peso molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión que comprende 0.15% a 3% en peso de un silano; e) aplicar la composición de pintura preparada en el substrato de vidrio, mediante serigrafía, tampografía o similares y curar la composición de pintura mediante exposición de la superficie recubierta, a una radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100°C a 160°C; y g) aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, como un gas o vapor, y/o rociar una emulsión acuosa de un derivado de polietileno etoxilado.
De manera que la composición anterior, en combinación con el proceso descrito para su preparación y aplicación, proporciona todas las ventajas anteriormente descritas, sobre el arte previo conocido. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta específicamente apropiada para substratos de vidrio, que tiene una resistencia deseada al lavado con agua, antes y después del proceso de llenado, así como una resistencia apropiada a la abrasión severa y al manejo rudo al cual se someten las botellas de vidrio no retornables; Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que puede ser calcinada en un horno cuando es reciclada como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin afectar ias propiedades de la masa de vidrio debido a que no contiene metales tóxicos tales como plomo, cadmio, cromo hexavalente, etc., y que la hace ambientalmente apropiada debido a que no genera gases de combustión nocivos ni gases calientes de hogar; Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que reduce el consumo de pintura debido a que tiene una gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos pesada que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido comúnmente usadas para la decoración de botellas de vidrio, proporcionando un mayor rendimiento por unidad de peso y ahorrando energía y espacio debido a que no necesita de grandes hornos para calentar la pintura; Es aún un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que proporciona colores más intensos y brillantes y una gama más amplia de colores que las pinturas cerámicas. Es adicionalmente un objetivo principal de la presente invención, proporcionar un proceso para la preparación y aplicación de una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, especialmente apropiada para substratos de vidrio, mediante el cual se imparten todas las propiedades deseadas anteriormente discutidas, a los substratos, productos o botellas de vidrio. Estos y otros objetivos y ventajas adicionales de la presente invención, se harán evidentes a aquellas personas que tienen habilidad ordinaria en el arte, de la siguiente descripción detallada de la invención con referencia a las modalidades específicas de la misma. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que comprende: una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que incluye 80 a 95% en peso de una pintura a base de epoxi-poliuretano; y 0.5 a 8% en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas; 1% a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua, producida de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, para ser agregada justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un apresto promotor de adhesión que incluye 0.15% a 3% en peso de un silano. En cuanto al proceso para la preparación y aplicación de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, anteriormente discutida, en una modalidad preferida del mismo, este comprende: a) preparar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que incluye mezclar 80% a 95% en peso de una pintura a base de epoxipoliuretano; y 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla; b) agregar de 1% a 7% en peso de un agente resistente al agua producido de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión, que comprende 0.15% a 3% en peso de un silano;
d) aplicar la composición de pintura preparada sobre el substrato de vidrio, mediante serigrafía, tampografía o similares; e) curar la composición de tinta mediante exposición de la superficie recubierta, a una radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100°C a 160°C; y g) aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, como un gas o vapor, y rociar una emulsión acuosa de un derivado de polietileno etoxilado, sobre una porción del substrato de vidrio que incluye la composición de pintura. En otra modalidad de la invención, es conveniente preparar separadamente la composición de apresto promotora de adhesión, agregando 70% a 97% en peso de agua desmineralizada y 0% a 19.4% en peso de alcohol etílico y 0.15% a 3% de un silano, mediante agitación, y aplicarla como una capa delgada sobre el substrato de vidrio, antes de aplicar la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, a fin de mejorar la adhesión de la misma, y secar la composición de apresto promotora de adhesión sobre el substrato de vidrio. Dicha pintura a base de epoxi-poliuretano, puede ser seleccionada de diferentes colores, cuando se desea el color rojo, ésta se selecciona de la familia de pigmentos monoazóicos tales como los conocidos como CD-Photoflex de la compañía Sericol, Inc., específicamente aquella vendida bajo la marca Graftol 210; Red 2000 CD-JC-2455; Red Rubine CD-155; Intensive Red CD-141; Heat-Red CD-180, todas de la compañía Sericol, Inc. El color blanco se selecciona de la familia de dióxido de titanio, específicamente el vendido bajo las especificaciones Opaque White CD-311 , también de Sericol, Inc. Otros colores son Yellow Médium CD-123; Yellow Lemon CD-111; Silver Gray CD-302; Black Shadow CD-SB; Opaque Black CD-301 ; Reflex Blue CD-205; Blue Process CD-190; y otros. El aditivo que incluye la mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafloroetilénicas conocidas como "PTFE" son seleccionadas de aquellas vendidas como Polifluo XF-523 de la compañía Micropowders, Corp., la Serie TL de Hardwick Standard Quemical, Polipenco de Polimer Corporation y Whitcon de Whitford Quemical Corp., y otros. El agente resistente al agua, producido de poliamida de bajo e intermedio peso molecular, se selecciona del vendido como Kaeropox, y "Water Resístanse Agent" de Sericol, Inc. El apresto promotor de adhesión se selecciona de aquellos vendidos como Z-6011, Z-6032, ambos de Dow Corning, a 1100 de Witco, o similares, o una mezcla de los mismos. Y finalmente, el agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, se selecciona del vendido como AP-5 de US-CAN.
Por lo tanto, deberá entenderse que, debido a las propiedades de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, es conveniente preparar y aplicar la composición unas cuantas horas antes de su
• aplicación. 5 Además, deberá entenderse que la invención no se limita a las modalidades específicas anteriormente descritas de la composición y del proceso para prepararla y aplicarla a los substratos de vidrio, y que las personas que tienen habilidad ordinaria en el arte, quedarán capacitados para introducir cambios en los componentes y etapas en vista de las enseñanzas de esta 10 invención, que quedarán dentro del verdadero alcance de la invención que se reivindica en lo siguiente:
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