WO2004085554A1 - Procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital y producto obtenido - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital y producto obtenido Download PDF

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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams

Definitions

  • Process for the production of a digital printing ink and ink obtained comprising the following phases: pigments are dispersed in a mixture of oligomers and monomers, with a maximum particle size of 1 miera, is diluted with a mixture of monofunctional acrylic monomers and multifunctional until a viscosity between 10 and 30 centipoises is obtained, a photoinitiator system is introduced which will initiate the polymerization of the oligomers and monomers of the first phase, in the presence of ultraviolet radiation, and the resulting ink is subjected to a filtering process.
  • Other digital inks can be for laser printers, which are those that starting from a toner or powdered ink, through the use of electrostatic charge by the printer that ink is transferred with the use of a laser beam.
  • Inks for inkjet printers which use channels to direct the ink through said channels, whose information was previously digitized in the computer.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) A pigment or mixture of pigments, to which is added a soluble resin that is used as a vehicle.
  • an organic solvent aqueous or pure
  • a resin is used as a thickener or as an adhesive for the ink.
  • the resins may be identical and may include additives such as ethyl alcohol or butanol, among others.
  • US Patent No. 6,383,274 discloses an aqueous inkjet ink for ink-jet, wherein the bleeding agent of the printing comprises a fluorinated composition, namely a perfluoroalkyl acid salt.
  • a fluorinated composition namely a perfluoroalkyl acid salt.
  • the present invention is an advance in the field of the manufacture of inks, especially inks for digital printing. Said inks once printed on the support are dried by radiation, which causes the ink to polymerize, fixing it immediately to the support and with a dry touch.
  • the present ink completely changes the concept of inks previously indicated since it has a pigment or mixture of pigments, but lacks any resin to use them as a vehicle, neither of organic solvent nor of resin that serves as thickener, since by its special composition are not needed. All this is due to the fact that at the time of the polymerization of the monomers and oligomers the vehicle is formed for the process.
  • the pigments are dispersed in a mixture of oligomers and monomers, in such a way that the maximum particle size does not exceed 1 miera.
  • the aforementioned pigment dispersion is obtained by the use of a high energy ball mill, combined with the application of a constant temperature between 35 ° C and 80 ° C, grinding to obtain an average particle size between 0.1 and 0.8 microns, mixing all of the above with a mixture of polyol acrylate monomers and dispersants, to avoid the subsequent re-agglomeration of the pigments. Afterwards it is diluted with a mixture of monofunctional and multifunctional acrylic monomers until a viscosity between 10 and
  • the ideal proportion is that which is between 10 to 25% of the total acrylic monomers.
  • Multifunctional Acrylic Monomers between 50 to 90% of the total of acrylic monomers, it is necessary to differentiate between those that are Bifunctional and those that are Trifunctional.
  • bifunctional acrylic monomers for this specific embodiment will be used Hexandioldiacrilato, Tripropilenglicoldiacrilato and Dipropilenglicoldiacrilato.
  • trifunctional acrylic monomers ethoxylated trimethylolpropanetriacrylate will be used.
  • Polyol Acrylates used to improve the wetting of the pigments.
  • a photoinitiating system which causes the beginning of the polymerization of the oligomers and monomers of the first phase, due to the release of radicals after having been subjected to a source of ultraviolet radiation.
  • the resulting ink is subjected to a filtering process, to retain particles, placing successive filters until the end of the filter. miera, retaining all those particles that exceed that size of 1 miera.
  • This ink is especially useful for printing on flexible media, such as paper, plastic elements, plastic films, etc.
  • Said flexible supports by means of piezoelectric drop-under-demand heads, also known in the industry as inkjet, eject ink drops until the desired image or illustration is configured.
  • a radiation source for example an ultraviolet light lamp or by means of electron bombardment, is applied to said ink, which fractures the molecules of the photoinitiator system, having free radicals that react violently and rapidly with the oligomers and monomers, resulting in a polymer binding the pigments to the printed support.
  • the ink thus obtained has as its remarkable advantage its high reactivity in comparison with existing ones allowing its use in absorbent supports obtaining a good curing of the ink film. This allows printing directly on these supports without having to make a coating to seal the pores of them.
  • the present invention patent describes a new process for the manufacture of a digital printing ink and obtained ink.
  • the examples mentioned herein are not limiting of the present invention, therefore may have different applications and / or adaptations, all within the scope of the following claims.

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital y tinta obtenida Comprende las siguientes fases: se dispersan unos pigmentos en una mezcla de oligómeros y monómeros, incluyendo acrilatos de polioles, con un tamaño máximo de partícula de 1 micra, se diluye con una mezcla de monómeros acrílicos monofuncionales y multifuncionales hasta que se obtiene una viscosidad entre 10 y 30 centipoises, se introduce un sistema fotoiniciador que originará el inicio de la polimerización de los oligómeros y monómeros de la primera fase, en presencia de radiación ultravioleta, y se somete la tinta resultante a un proceso de filtrado.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA TINTA DE IMPRESIÓN DIGITAL Y PRODUCTO OBTENIDO
Procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital y tinta obtenida que comprende las siguientes fases: se dispersan unos pigmentos en una mezcla de oligómeros y monómeros, con un tamaño máximo de partícula de 1 miera, se diluye con una mezcla de monómeros acrílicos monofuncionales y multifuncionales hasta que se obtiene una viscosidad entre 10 y 30 centipoises, se introduce un sistema fotoiniciador que originará el inicio de la polimerización de los oligómeros y monómeros de la primera fase, en presencia de radiación ultravioleta, y se somete la tinta resultante a un proceso de filtrado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Son conocidas en el estado de la técnica diferentes procedimientos y tintas de curado ultravioleta para impresión digital. En concreto se trata de tintas basadas en monómeros monofuncionales.
Otras tintas digitales pueden ser para impresora láser, que son aquellas que partiendo de un tóner o tinta en polvo, mediante el uso de carga electrostática por parte de la impresora se transfiere dicha tinta con el uso de un rayo láser.
Son también conocidas las tintas para impresoras de inyección de tinta que utiliza unos canales para dirigir la tinta a través de dichos canales, cuya información estaba previamente digitalizada en el ordenador.
También se conocen las tintas de impresión "Computer to Píate", que consisten en que previamente se crea un archivo en un ordenador el cual electrónicamente hará las imposiciones a las placas. De hecho la gran mayoría de las tintas que se conocen hasta la fecha siguen el siguiente esquema:
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Un pigmento o mezcla de pigmentos, al que se añade una resina soluble que se utiliza como vehículo.
Posteriormente se introduce un disolvente orgánico (acuoso o puro), o una mezcla de un disolvente orgánico acuoso con uno puro. Por último se utiliza una resina como espesante o de adhesivo para la tinta.
También se puede señalar que las resinas pueden ser idénticas y que pueden incluir aditivos como el alcohol etílico o el butanol, entre otros.
Este esquema es seguido en la Patente Española n° 413.791 , de 1973 de CIBA-GEIGY AG, que consiste en un procedimiento para preparar tintas de imprimir para la impresión de transferencia por sublimación, en donde la ventaja consistía en que permitía componer preparaciones concentradas muy ricas en colorantes.
La Patente USA n° 6,383,274 describe una tinta de impresión acuosa para ink-jet, en donde el agente sangrante de la impresión comprende una composición fluorinada, en concreto una sal acida perfluoralquil. En dicha patente se señala como ventajas que estas tintas reducen el tiempo de secado, y en especial evitan que se corran las tintas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN SOLICITADA
La presente invención es un avance en el campo de la fabricación de tintas, en especial de tintas para impresión digital. Dichas tintas una vez impresas en el soporte son secadas mediante radiación, lo que provoca que la tinta se polimerice fijándose ésta inmediatamente al soporte y con un tacto seco.
La presente tinta cambia por completo el concepto de tintas antes señaladas ya que dispone de un pigmento o mezcla de pigmentos, pero carece de resina alguna para utilizarlas como vehículo, ni de disolvente orgánico ni de resina que sirva como espesante, ya que por su especial composición no se necesitan. Todo ello es debido a que en el momento de la polimerización de los monómeros y oligómeros se forma el vehículo para el procedimiento.
Al propio tiempo los propios monómeros y oligómeros hacen de disolvente, formándose asimismo la resina en el momento de la polimerización.
Todo lo anterior hace que tampoco sea preciso el uso del agua u otros disolventes para la fabricación de esta tinta.
CONCRETA REALIZACIÓN DE LA PATENTE SOLICITADA
Así en una concreta realización de la presente invención, para la fabricación de una tinta de impresión digital para ink-jet se deben seguir las siguientes fases:
En una primera fase se procede a la dispersión de unos pigmentos en una mezcla de oligómeros y monómeros, de tal modo que el tamaño máximo de partícula no sea superior a 1 miera.
La mencionada dispersión de pigmentos se obtiene mediante el uso de un molino de bolas de alta energía, combinado con la aplicación de una temperatura constante entre 35°C y 80°C, molturando hasta obtener un tamaño de partícula medio entre 0.1 y 0.8 mieras, mezclando todo lo anterior con una mezcla de monómeros acrilatos de poliol y dispersantes, para evitar la posterior reaglomerización de los pigmentos. Posteriormente se diluye con una mezcla de monómeros acrílicos monofuncionales y multifuncionales hasta lograr una viscosidad entre 10 y
30 centipoises. Así, por lo que respecta a dicho monómero acrílico monofuncional, la proporción ideal es la que se encuentra entre un 10 a un 25% del total de monómeros acrílicos.
De los Monómeros Acrílicos Multifuncionales, entre un 50 a un 90% del total de monómeros acrílicos, se debe diferenciar entre los que son Bifuncionales y los que son Trifuncionales. Entre los monómeros acrílicos bifuncionales, para esta concreta realización se utilizará el Hexandioldiacrilato , el Tripropilenglicoldiacrilato y el Dipropilenglicoldiacrilato.
De entre los monómeros acrílicos trifuncionales se utilizará el Trimetilolpropanotriacrilato etoxilado.
También son empleados en esta formulación Acrilatos de Poliol empleados para mejorar la humectación de los pigmentos.
Posteriormente se introduce un sistema fotoiniciador que origina el inicio de la polimerización de los oligómeros y monómeros de la primera fase, debido a la liberación de radicales después de haber sido sometido a una fuente de radiación ultravioleta.
Más tarde, una vez ya se ha concluido con la formulación de la tinta, y ya se ha obtenido la viscosidad deseada, se somete la tinta resultante a un proceso de filtrado, para retener partículas, colocando sucesivos filtros hasta finalizar con el filtro de 1 miera, reteniendo todas aquellas partículas que superen dicho tamaño de 1 miera.
Esta tinta es especialmente útil para su impresión en soportes flexibles, como por ejemplo papeles, elementos plastificados, films plásticos, etc.,. Dichos soportes flexibles, por medio de unos cabezales piezo- eléctricos de gota-bajo-demanda, también llamados en el sector como ink- jet, van eyectando unas gotas de tinta hasta que se configura la imagen o ilustración deseada.
Una vez la tinta resultante se ha impreso en un soporte se aplica sobre dicha tinta una fuente de radiación, por ejemplo una lámpara de luz ultravioleta o por medio de bombardeo de electrones, que fractura las moléculas del sistema fotoiniciador, pasando a tener radicales libres que reaccionan, de manera violenta y rápida, con los oligómeros y monómeros, dando como resultado un polímero fijador de los pigmentos al soporte impreso.
La tinta así obtenida tiene como ventaja destacable su alta reactividad en comparación con las existentes permitiendo su empleo en soportes absorbentes obteniéndose un buen curado de la película de tinta. Ello permite imprimir directamente sobre esos soportes sin tener la necesidad de hacer un recubrimiento para sellar el poro de los mismos.
La presente patente de invención describe un nuevo procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital y tinta obtenida. Los ejemplos aquí mencionados no son limitativos de la presente invención, por ello podrá tener distintas aplicaciones y/o adaptaciones, todas ellas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Procedimiento para la fabricación de una tinta de impresión digital caracterizado porque comprende las siguientes fases: - Se procede a la dispersión de unos pigmentos en una mezcla de oligómeros y monómeros, incluyendo acrilatos de polioles, hasta llegar a un tamaño máximo de partícula de 1 miera,
- se diluye con una mezcla de monómeros acrílicos monofuncionales y multifuncionales hasta lograr una viscosidad entre 10 y 30 ceníipoises, existiendo en la formulación entre un
10 y un 25% de monofuncionales como máximo,
- se introduce un sistema fotoiniciador que originará el inicio de la polimerización de los oligómeros y monómeros de la primera fase, en presencia de radiación ultravioleta, y - se somete la tinta resultante a un proceso de filtrado, para retener partículas, por medio de al menos un filtro, finalizando en el filtro de 1 miera.
2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la mencionada dispersión de pigmentos se obtiene mediante el uso de un molino de bolas de alta energía, combinado con una temperatura constante entre 35°C y 80°C, molturando hasta obtener un tamaño de partícula medio entre 0.1 y 0.8 mieras, mezclando todo lo anterior con una mezcla de monómeros, acrilatos de polio! y dispersantes.
3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque una vez la tinta resultante se ha impreso en un soporte se aplica sobre dicha tinta una fuente de radiación, que fractura las moléculas del sistema fotoiniciador, pasando a tener radicales libres que reaccionan con los oligómeros y monómeros, dando como resultado un polímero fijador de los pigmentos al soporte.
4.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 3 caracterizado porque como monómero acrílico monofuncional se incluye el Isobornil Acrilato en una proporción del 10 al 25% del total de monómeros acrílicos.
5.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 3 ó 4 caracterizado porque los Monómeros Acrílicos Multifuncionales son Bifuncionales y Trifuncionales y están en una proporción de un 50 a un 90% del total de monómeros acrílicos.
6.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado porque entre los monómeros acrílicos bifuncionales se encuentra el Hexandioldiacrilato.
7.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6 caracterizado porque entre los monómeros acrílicos bifuncionales se encuentra el Tripropilenglicoldiacrilato.
8.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6 ó 7 caracterizado porque entre los monómeros bifuncionales se encuentra el Dipropilenglicoldiacrilato.
9.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6 ó 7 ó 8 caracterizado porque entre los monómeros acrílicos trifuncionales se encuentra el Trimetilolpropanotriacrilato etoxilado.
10.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 caracterizado porque la fuente de radiación es al menos un emisor de luz ultravioleta.
11.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 caracterizado porque la fuente de radiación es un bombardeo de electrones.
12.- Tinta para impresión digital de acuerdo con el procedimiento antes mencionado caracterizada porque comprende unos Pigmentos en medio orgánico dispersados en una mezcla de oligómeros , monómeros y Acrilato de Poliol, con un tamaño máximo de partícula de 1 miera, disueltos en una mezcla de monómeros acrílicos mónofuncionales y multifuncionales hasta lograr una viscosidad entre 10 y 30 centipoises, con un sistema fotoiniciador que origina el inicio de la polimerización de los oligómeros y monómeros de la primera fase, siendo filtrada dicha tinta por medio de al menos un filtro, finalizando en el filtro de 1 miera.
13.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 12 caracterizada porque el tamaño de los pigmentos tiene un tamaño de partícula medio entre 0.1 y 0.8 mieras.
14.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 13 caracterizada porque los referidos pigmentos se mezclan con una mezcla de monómeros y dispersantes.
15.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 12 ó 14 caracterizada porque como monómero acrílico monofuncional se incluye el Isobornil Acrilato en una proporción del 10 al 25%.
16.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 12 ó 14 ó 15 caracterizada porque los Monómeros Acrílicos Multifuncionales son Bifuncionales y Trifuncionales y están en una proporción de un 50 a un 90%.
17.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 16 caracterizada porque entre los monómeros acrílicos bifuncionales se encuentra el Hexandioldiacrilato.
18.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17 caracterizada porque entre los monómeros acrílicos bifuncionales se encuentra el Tripropilenglicóldiacrilato.
19.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17 ó 18 caracterizada porque entre los monómeros acrílicos bifuncionales se encuentra el Dipropilenglicoldiacrilato.
20.- Tinta de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17 ó 18 ó 19 caracterizada porque entre los monómeros acrílicos trifuncionales se encuentra el Trimetilolpropanotriacrilato etoxilado.
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