PT100440B - Tinta de impressao para fotogravura de secagem a quente - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO
DA
PATENTE DE INVENÇÃO
N.° 100 440
REQUERENTE: SUN CHEMICAL CORPORATION, norte-americana (Estado de Delaware), com sede em 222 Bridge
Plaza South, Fort Lee, New Jersey 07024, Estados Unidos da América
EPÍGRAFE: Tinta de impressão por entalhe de secagem a quente
INVENTORES: Walter J. Glesias
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de J883.
Estados Unidos da América em 30 de Abril de 1991 sob o no 07/694 191 •Νβ· MOD 113 Rf 1873?
7'3 888
C-279
PATENTE Na 100 440
Tinta de impressão por entalhe de
RESUMO
secagem a quente tinta de impressão de
O presente invento refere-se a uma secagem a quente para a impressão de documentos pelo método de impressão por matriz de aço gravada.
partir de (i) uma resina epoxi, (ii) un| éster de resina epoxi reagido com uma mistura de um ou mais ácidos monobásicos insaturados e um ou mais monómeros react
A tinta é formulada a ívos, ou uma mistura de (i) e (ii), conjuntamente com um ou mais de glicol ou éter de glicol, um secante amina. A tinta é especialmente útil documentos de segurança, particularmente pigmentos, um solvente e um agente de cura de para a impressão de papel-moeda.
Campo do Invento
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C-279 —2MEMÓRIA DESCRITIVA .·.· invento refere-se a uma tinta de impressão de secagem a quente para a impressão de documentos por impressão por entalhe, isto é, por impressão por matriz de aço gravada. Verif que a tinta era especialmente útil para imprimir documehtos de segurança, tais como selos, cheques, títulos de rendas, notas de banco, bilhetes, etc.; a tinta de impressão do presente é particularmente adequada para ser usada como tinta para -moeda.
icou-se invento papelAntecedentes do Invento tos de •lha. As processo corrente de impressão de documen segurança, especialmente papel-moeda, é por entalhe em fo tintas para entalhe em folha baseiam-se em resinas oxidáveis e alquídicas e são de secagem muito lenta. Tipicamente, lados do papel-moeda é impresso primeiro e, após 24-48 imprime-se o outro lado, entalhe em folha é 4.966.628 descreve folha, adequadas à um dos horas, A velocidade típica de impressão por de cerca de 45-75 m/min. A patente dos E.U. tintas típicas para impressão por entãlhe em impressão de documentos de segurança.
entalhe refere-se a um pjrocesso de impressão, ou uma cl^apa de
A expressão impressão por de impressão onde um cilindro impressão, contém o padrão gravado, sendo os entalhes gravados cheios com a tinta de impressão a ser transferida para o substracto de impressão, a fim de se criar o documento. Tipicamente, neste tipo de impressão, o cilindro gravado rotativo (usualmente fabricado em aço ou níquel e revestido com crómio) é abastecido com tinta por um ou mais cilindros suporte fornecedores de tinta pelos quais se transfere um padrão de tintas de cores difierentes para o cilindro impressor. Qualquer excesso de tinta sobre a superfície do cilindro é depois retirado por um cilindro de limpeza rotativo coberto por um plastissol, usando uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio, como meio emulsionante
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para o excesso de tinta retirado. Depois o padrão de impressão é transferido, sob uma pressão de até 27 kg/mm2, para o substracto.
Os principais requisitos para uma tinta de impressão por entalhe, de secagem a quente, para um documento de segurança são os seguintes:
(a) propiedades reológicas correctas em relação à transferência da tinta para o cilindro de impressão e posterior transferência para o substracto;
(b) possibilidade do excesso de tinta ser fácil e quantitativamente removido das áreas não pertencentes à imagem da superfície do molde pelo cilindro de limpeza (capacidade de limpeza);
(c) facilidade de limpeza do cilindro de limpeza, por meio de uma solução aquosa diluída de soda cáustica, contendo cerca de 1% de NaOH e 1% de óleo de rícino sulfonado;
(d) estabilidade da tinta nos rolos de impressão, isto é, controlo da evaporação de matérias voláteis durante o processo de impressão;
(e) características de formação de película que permitam o manuseio dos rolos de papel com películas impressas com até 200 μ de espessura imediatamente após impressão;
(f) propriedades de secagem adequadas para impressão até velocidades de 200 m/min com entalhes até 200 μ de espessura;
(g) notável resistência química e mecânica do documento impresso, de acordo com as especificações estabelecidas pela INTERPOL na 5* Conferência Internacional sobre Papel-moeda e Falsificação em 1969 e pelo U.S. Bureau of Engraving and Printing in BEP 88-214 (TN) §M5.
Todos os requisitos anteriores foram cumpridos pelas composições de tinta do presente invento. De facto, as composições de tinta do presente invento foram aceites pelo Bureau of Engraving and Printing para utilização na impressão de papel-moeda por impressão por entalhe de secagem a quente.
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Detalhes do Invento
As tintas de impressão por entalhe de secagem a quente do presente invento, compreendem:
A. uma resina seleccionada do grupo consistindo em: (i) uma resina epoxi compreendendo o produto de condensação de bisfenol
A e epicloridrina e representada pela fórmula (n — 0 a 15):-··
-4í (ii) o produto reaccional de: (a) o éster obtido da esterificação da resina epoxi de (i) com um ácido gordo de óleo sicativo e (b) uma mistura de 20-28% de um ou mais ácidos monobásicos insaturados possuindo uma ligação dupla polimerizável e 80-72% de um ou mais monómeros reactivos possuindo uma ligação dupla polimerizável; e (iii) misturas de (i) e (ii);
B. pelo menos um glicol e/ou éter de glicol;
C. pelo menos um pigmento;
D. pelo menos um secante; e
E. pelo menos um agente de cura de amina.
í
A resina epoxi preferida de (i) é a exemplificada pela Shell Epon® Resin 1009F, onde n tem um valor aproximado de 13, o peso equivalente em epóxido varia entre 2300 e 3800 e a viscosidade é de 36-98 poises (ASTM D-445). Estas resinas epóxi são bem conhecidas na arte anterior e estão disponíveis no comércio, com várias origens.
A resina (ii) é primeiro preparada por esterificação da resina (i) com um ácido gordo de óleo sicativo, de preferência um que tenha um índice de acidez de 190-200 e um índice de iodo entre 125 e 185, tendo de preferência pelo menos 20% das suãs duplas ligações presentes em configuração conjugada. São especialmente úteis os ácidos gordos derivados de óleos como o
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óleo de cártamo, óleo de girassol, óleo de fungue, óleo de canola, talóleo, óleo de soja, óleo de rícino desidratado, óleo de oiticica, óleo de pluquenécia (plukenetia oil), óleo de cânhamo, óleo de perila, óleo de nozes, óleo de semente de tabaco e óleo de linhaça.
Para efeitos de preparação da resina (ii), prefere-se que a resina epóxi (i), obtida por condensação de bisfenol A e epicloridrina, seja tal que tenha um valor equivalente de epóxido de 450-525, um ponto de fusão de 65-75’C e uma viscosidade Gardner-Holdt de E-J numa solução de ensaio a 40% de não-voláteis em éter monobutílico de dietilenoglicol. Estas resinas epóxi são bem conhecidas e encontram-se disponíveis no comércio (p. ex. Shell Chemical
1001). Tipicamente, a esterificação realiza-se a uma temperatura de cerca de 220-240°C e continua até se obter um índice de acidez inferior a 10,0 dissolvendo-se depois o éster num éter de glicol, tal como o éter monobutílico de etilenoglicol, até uma concentração de 60% em não-voláteis e uma viscosidade Gardner-Holdt de K-N.
A solução a 60% de não-voláteis da resina epóxi esterifiçada, reage depois com uma mistura de 20-28% de um ou mais ácidos monobásicos insaturados possuindo uma dupla ligação polimerizável e 80-72% de um ou mais monómeros reactivos possuindo uma dupla ligação polimerizável. Os ácidos monobásicos adequados incluem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico e ácido vinilacético. Os monómeros reactivos adequados incluem o estireno, viniltolueno e os ésteres dos ácidos acrílico e metacrílico de álcoois em Cj-Cjq tais como o álcool metílico, etílico, propilico, isopropílico, butílico, isobutílico e 2-etil-hexílico. ......
A razão entre a resina epóxi esterificada e a mistura de ácidos monobásicos insaturados e monómeros reactivos, é de preferência de cerca de 60:40. A reacção entre a resina epóxi esterificada e esta mistura realiza-se tipicamente a uma temperatura de cerca de 120 a 150°C, na presença de cerca de
1-6% p/p de um peróxido catalisador como o peróxido de di-butilo
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-6terciário, peróxido de benzoílo, peróxido de cumeno, perbenzoato de butilo terciário, hidroperóxido de butilo terciário e similares. A solução resultante é depois neutralizada tipicamente com uma amina até um pH de cerca de 5 até 9 para a tornar diluível em água.
As resinas do tipo da resina (ii) são bem conhecidas e podem ser preparadas de acordo com os ensinamentos da:patente dos E.U. 4 166 504, de Charles J. Meeske, et al. e cedida a Reichold Chemicals, Inc., aqui incorporada como referência. Estas resinas estão disponíveis no comércio; um exemplo de resina (ii) útil é a Reichold Chemicals Epotuí® Epoxy Ester Resin 92-737, dissolvida em éter monobutílico de dietilenoglicol daqui em diante referida como Verniz 90-164. Este verniz contém 70% de não-voláteis, tem um índice de acidez de 58 e uma viscosidade Gardner-Holdt de Z6-Z7, e corresponde ao I Exemplo VIII da patente dos E.U. 4 166 504. j ι
i ι
A resina componente está geralmente presente na tinta numa quantidade de cerca de 20-40% p/p, com base no peso de tinta acabada. Para os fins do presente invento, a resina componente particularmente preferida é uma mistura de resinas (i) e; (ii); a razão entre a resina (i) e a resina (ii) estará geralmente na gama de cerca de 1:1 a 1:3. |
A composição da tinta de impressão inclui pelo menos um glicol e/ou um éter de glicol que actua como solvente da; resina. 0 glicol e/ou o éter de glicol têm geralmente um ponto de ebulição de 200-250’C, preferivelmente 220-235’C e estarão presentes numa quantidade de cerca de 5 até 30% p/p, com base no peso de tinta acabada. Os glicois e éteres de glicol adequados incluem o etilenoglicol, dietilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, butilenoglicol, octilenoglicol, éter monobutílico de etilenoglicol, éter mono-hexí1ico de etilenoglicol, éter monofenílico de etilenoglicol, éter monometílico de dietilenoglicol, éter monoetílico de dietilenoglicol, éter monobutílico de dietilenoglicol, éter mono-hexílico de dietilenoglicol, éter
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-7monometílico de dipropilenoglicol, éter monometílico de tripropilenoglicol e éter monofenilico de propilenoglicol e suas misturas.
O pigmento pode ser qualquer pigmento pretendido, inorgânico e/ou orgânico, adequado à impressão por entalhe de secagem a quente, e estará geralmente presente numa quantidade de cerca de 5 até 40, de preferência de 10 até 30% p/p, com base no peso de tinta acabada. Para a impressão de documentos de segurança, especialmente papel-moeda, os pigmentos preferidos são óxido de ferro negro, óxido de ferro amarelo, negro de carvão, Pigmento Verde 7, Pigmento Verde 36, Pigmento Azul 15, Pigmento Vermelho 146, Pigmento Vermelho 224 e suas misturas.
As tintas do presente invento conterão um ou mais secantes, presentes numa quantidade total de cerca de 0,5 até 5% p/p, com base no peso de tinta acabada. São secantes adequados os sais de metais pesados de ácidos gordos complexos, presentes sozinhos ou em misturas. São exemplos de secantes úteis os octoatos, resinatos, naftenatos, neodecanoatos, talatos e linoleatos e suas misturas de metais como o cobalto, magnésio, cério, zircónio e suas misturas. Se tal for pretendido poderá incluir-se uma pequena quantidade, p. ex. 0,1-1,0% p/p de um activador de secagem para aumentar a actividade do secante; um activador de secagem adequado é o 2,2'-bipiridilo.
O agente de cura de amina está presente numa quantidade de cerca de 1 até 5% p/p, com base no peso da tinta acabada. De preferência o agente de cura de amina é uma diamina como a etilenodiamina, dietilenotriamina, trietilenotetramina, tetraetilenopentamina, pentaetileno-hexamina, hexaetileno-heptamina, dimetilaminopropilamina e suas misturas.
De preferência a tinta conterá um ou mais enchimentos, numa quantidade de cerca de 1 até 35% p/p, com base no peso de tinta acabada. Os enchimentos adequadas incluem caulino, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, talco, sílica, dióxido de titânio, alumina e suas misturas. A tinta pode ainda conter cerca 1 a 5%
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. .-¾°.
p/p, com base no peso de tinta acabada, de uma cera para melhorar a resistência ao desgaste. As ceras adequadas incluem ceras de politetrafluoroetileno, ceras de polietileno e suas misturas.
A tinta acabada terá normalmente uma viscosidade na gama dos 90 aos 250 poise e pode ser impressa a velocidades de 100-200 m/min. As tintas secam rapidamente - tipicamente o substracto impresso é curado em fornos de 5-6 metros de comprimento a temperaturas de 180 a 280°C, com um tempo de residência de 0,1 a 2 segundos. Assim, pode ser impressa uma segunda cor quase instantaneamente sobre uma cor previamente impressa; de modo idêntico, o lado em branco do papel—moeda pode ser impresso logo a seguir à impressão do outro lado. Além disso, a tinta foi aceite pelo Bureau of Engraving and Printing como tinta para papel-moeda para impressão por entalhe de secagem a quente. Esta aceitação baseia-se em procedimentos de análises e requisitos usados para avaliar a capacidade das notas resistirem à sujidade e maltratos que podem acontecer durante a circulação. Os ensaios realizados nas notas incluem o seguinte:
(a) resistência química a solventes, ácidos, alcalis, sabões e detergentes;
(b) ensaio de desgaste da integridade da película de tinta;
(c) ensaio de dobras;
(d) ensaio de lavagem;
(e) ensaio de sujidade;
(f) estabilidade à humidade e temperatura;
(g) ensaio de flexão (h) ensaio de resistência ao desbotamente;
(i) ensaio de propriedades magnéticas.
Os seguintes exemplos servem para ilustrar o invento. A menos que se indique em contrário, todas as partes e percentagens são em peso.
Exemplo 1
Prepararam-se duas formulações, A e B, a partir dos
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componentes indicados abaixo na Tabela I. Os ensaios de laboratório mostraram que a formulação A tinha excelente resistência a solventes tais como tolueno, acetona, etc., enquanto que a formulação B mostrava apenas resistência razoável aos solventes. Por outro lado, a formulação B mostrava melhores propriedades em relação aos ensaios de lavagem e de flexibilidade, e uma resistência aceitável aos solventes, 5-7 dias após secagem.
TABELA
Componente A B
Verniz 90-164 23,1 31,1
EporíS) 1009F em 50% de éter monobu-
tílico de glicol 23,0 15,0
Secante octoato de cobalto 0,4 0,4
Secante octoato de manganésio 0,4 0,4
Activador de secante 2,2'-bipiridilo 0,2 0,2
Pigmentos e enchimentos e ceras 29,7 29,7
Agente de cura de dietilenotriamina 2,0 2,40
Éter monobutílico de etilenoglicol 21,2 21,2
Exemplo 2
Prepararam-se três formulações de tinta, C Preto, D Verde e E Verde, a partir dos componentes indicados na Tabela II. A formulação preta foi ensaiada como tinta para papel-moeda na face do papel-moeda dos E.U., enquanto que cada formulação verde foi ensaiada no lado oposto do papel-moeda. O papel-moeda foi impresso por entalhe com secagem a quente, à velocidade de 135 m/min, sendo o lado oposto (isto é, o lado verde) do papel-moeda impresso primeiro. Após impressão do lado verde, o papel de impressão passou através de um forno de secagem de duas zonas, de cerca de 5 m de comprimento; a temperatura do forno na zona de entrada era de 260-265 “C, enquanto que a temperatura da zona de saída era de 190-205 “C, e a temperatura do papel de impressão à saída do forno de secagem era de 160-177’C. Depois de sair do
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C-279 primeiro forno, imprimiu-se a face do papel-moeda com a tinta preta e o papel de impressão passou depois por um segundo forno de secagem de duaszonas com as mesmas dimensões e temperaturas. O papel-moeda foi então submetido aos ensaios indicados nos subparágrafos (a)-(i). Verificou-se que as tintas passaram todos estes testes e o Bureau of Engraving and Printing aceitou estas tintas para serem utilizadas na sua nova impressora por entalhe de secagem a quente.
TABELA II
Componente C Preto D Verde E Verde
Verniz 90-164 42,50 40,50 42,10
Silicone 0,50 0,00 0,00
Óxido de Ferro Negro 30,80 11,00 10,83
Óxido de Ferro Amarelo 0,00 20,00 19,67
Negro de Carvão de fornalha 1,40 0,00 0,00
Pigmento Verde 7 0,00 4,00 3,90
Pigmento Azul 27 0,00 0,00 1,20
Cera de politetrafluoroetileno 2,00 2,00 2,00
Sílica 4,90 2,00 2,00
Octoato de cobalto 0,40 0,45 0,44
Octoato de manganésio 0,40 0,45 0,44
Activador de secante 2,2'-bipiridilo 0,20 0,30 0,30
Agente de cura de dietilenotriamina 2,00 2,00 2,00
Éter monobutílico de etilenoglicol 15,00 17,30 15,12
Exemplo 3
Prepararam-se duas formulações de tinta, F Verde e G Verde, a partir dos componentes indicados na Tabela III. Estas formulações de tinta passaram os ensaios de laboratório de tintas para papel-moeda e foram submetidas a avaliação pelo Bureau of Engraving and Printing. Prevê-se que o Bureau venha a aprovar estas formulações de tinta para utilização como tintas
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C-279 para papel-moeda, na sua nova impressora por entalhe de secagem a quente.
TABELA III
Componente
F Verde
G Verde
Verniz 90-164 37,50 36,0
Pigmento Amarelo HR 11,0
Negro de Carvão de Fornalha 0,90 0,70
Pigmento Verde 7 1,80 2,80
Pigmento Azul 27 0,60 —
Dióxido de Titânio (branco) 6,50 1,50
Cera de politetrafluoroetileno 2,00 2,00
Silica 4,50 4,50
Carbonato de cálcio 24,00 21,00
Octoato de cobalto 0,40 0,40
Octoato de manganésio 0,40 0,40
Activadôr de Secante 2,2'-bipiridilo 0,20 0,20
Agente de cura de dietilenotriamina 2,00 2,00
Éter monobutílico de etilenoglicol 18,00 17,50

Claims (14)

1 - Tinta de i mores s.ão__de...secagem a quente para a impressão de documentos pelo método de impressão por matriz de aço gravada, caracterizada por compreender;
A. uma resina seleccionada do grupo consistindo em.· (i) uma resina epoxi compreendendo o produco de condensação de bisfenol A e epicloridrina e representada pela fórmula (n = 0 a 15);
(ii) o produto reaccional de: (a) o éster obtido da esterificação da resina epoxi de (i) com um ácido gordo de óleo sicativo e (b) uma mistura de 20-28% de um ou mais ácidos monobásicos insaturados possuindo uma ligação dupla polimerizável e 30-72% de um ou mais monómeros reactívos possuindo uma ligação dupla
polimerizável; e (iii) misturas de (i) e (ii) ; B. pelo menos um glicol ou éter de glicol; C. pelo menos um pigmento; D. pelo menos um secante; e E. pelo menos um agente de cura de amina.
2 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a resina estar presente numa quantidade de cerca de 20 a 40 % em peso e compreender uma mistura de (i) e (ii).
3 - Tinta de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a razão entre a resina epoxi (i) e o produto reaccional (ii) estar na gama de cerca de 1:1 a 1:3.
4 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por^a-resitna epoxi (i) ter um peso equivalente em êpoxido de cerca de 2300 a 3800 e uma viscosidade de cerca de 3,6-9,8 Pa.s e n ter um valor médio aproximado de 13.
'l
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5 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, por ácido gordo de óleo sicativo ser deri\ seleccionados de entre o grupo consistindo em ól óleo de girassol, óleo de tungue, óleo de canola, de rícino desidratado, óleo de soja, óleo de oit pluquenécia, óleo de perila, óleo de semente de cânhamo, óleo de noz, óleo de semente de tabaco e óleo de linhaça.
talóleo, óleo cica, óleo de caracterizada
6 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, por os ácidos monobásicos insaturados serem seleccionados de entre o grupo consistindo em ácicido acrílico, ácido ácido crotónico.
metacrílico e caracterizada
7 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, por o monómero reactivo ser seleccionado de ehtre o grupo consistindo em estireno, viniltolueno e ésteres de ácido acrílico e metaacrílico com álcoois seleccionados de entre o grupo consistindo em álcool metílico, etílico isopropílico, butílico, , propílico, isobutilico e 2-etil-hexílico.
8 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o glicol ou éter de glicol estar presente numa quantidade de cerca de 5 a 30% em peso e ser seleccionado de entre o grupo consistindo em etilenoglicol, dietilenoglicol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, tripropilenoglicol, butilenoglicol, glicol, éter monobutílico de etilenoglicol, éter nono-hexílico de etilenoglicol, éter monofenílico de etileno monometílico de dietilenoglicol, éter monoetílico glicol, éter monobutílico de dietilenoglicol, éter de dietilenoglicol, éter monometílico de dipropileroglicol, monometílico de tripropilenoglicol e éter monofenílico de propilenoglicol octilenoglicol, éter de dietilenomono-hexílico éter e suas misturas.
9 - Tinta por o pigmento !
15, Pigmento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada estar presente numa quantidade de cerca de 5 a
40% em peso e ser seleccionado de entre o grupo consistindo em óxido de ferro negro, óxido de ferro amarelo, negro de carvão
Pigmento Verde 7, Pigmento Verde 36, Pigmento Azul
-1473 888 • C-279
Vermelho 146, Pigmento Vermelho 224 e suas misturas.
10 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o secante estar presente numa quantidade de cerca de 0,5 a 5% em peso e ser seleccionado de entre o grupo consistindo em octoatos, resinatos, naftenatos, neodecanoatos, tallatos e linoleatos e suas misturas de um metal seleccionado de entre o grupo consistindo em cobalto, magnésio, cério, zircónio e suas misturas.
11 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir um activador de secagem compreendendo 2,2'-bipiridilo.
12 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o agente de cura de amina estar presente numa quantidade de cerca de 1 a 5% em peso e ser seleccionado de entre o grupo consistindo em etilenodiamina, dietilenotriamina, trietilenotetramina, tetraetilenopentamina, pentaetileno-hexamina, hexaetileno-heptamina, dimetilaminopropilamina e suas misturas.
13 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir um enchimento, presente numa quantidade de cerca de 1 a 35% em peso e seleccionado de entre o grupo consistindo em caulino, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, talco, sílica, dióxido de titânio, alumina e suasuas misturas.
14 - Tinta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir uma cera, presente numa quantidade de cerca de 1 a 5% em peso e seleccionada de entre o grupo consistindo em ceras de politetrafluoroetileno, ceras de polietileno e suas misturas.
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