COMPOSICIÓN DE ESMALTE DIGITAL PARA INYECCIÓN DE TINTA.

Composición de esmalte digital para soportes cerámicos que comprende, al menos un disolvente exento de agua y formado por una mezcla de disolventes polares y/o no polares o de baja polaridad como un vehículo que es líquido a temperatura ambiente

, al menos una mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas, sin emplear partículas de pigmentos inorgánicas, como material formador de vidriado y, al menos, un agente dispersante. Todo ello preparado de forma que las propiedades físicas del esmalte digital tales como tamaño de partícula, viscosidad, tensión superficial, velocidad de sedimentación y temperaturas de sinterización y reblandecimiento, sean las adecuadas para la consecución de la calidad de acabado base final necesaria con los gramajes requeridos. La especial composición del esmalte digital permite, asimismo, su utilización como tinta para decoración y tinta para protección.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231722.

Solicitante: TORRECID, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CORTS RIPOLL,JUAN VICENTE, Forés Fernandes,Alejandro, TIRADO FRANCISCO,Francisco Alejandro, RIBES TORNER,Jorge, ALTABA TENA,Raúl, GUILLAMÓN VIVAS,Enrique.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > C09D11/00 (Tintas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO... > Entintado o impresión con una forma de impresión > B41M1/34 (sobre vidrio o cerámica)

PDF original: ES-2468553_A1.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención son esmaltes digitales aptos para ser aplicados mediante las diferentes técnicas digitales de inyección de tinta y que proporcionen las mismas características estéticas y técnicas que los esmaltes tradicionales que se emplean actualmente con otras técnicas de aplicación.

Descripción del estado de la técnica

Los esmaltes digitales objeto de la presente invención están pensados principalmente para sistemas de inyección digital que utilizan cabezales que trabajan en el sistema Drop on Demand (DOD), basados en piezoeléctricos para generar las gotas correspondientes y con frecuencias de disparo del orden de varios KHz, lo que no supone una limitación para que puedan ser empleados con otras técnicas de inyección digital, como el continuous inkjet (CU), electroválvulas, pistones u otras como las descritas en la patente EP2085225B1 o la solicitud internacional W02006027212.

Con la tecnología DOD utilizada adecuadamente se puede llegar a aplicar de forma competitiva, desde un punto de vista industrial, gramajes cercanos a los 200 g/m2, cantidad que, junto con las características particulares de los esmaltes digitales objeto de la presente invención, permiten obtener vidriados continuos sobre los soportes cerámicos, similares a los conseguidos con los esmaltes tradicionales empleando técnicas de aplicación no digitales. De hecho la utilización preferente de los esmaltes digitales objeto de la presente invención se centra en un gramaje inferior a los 150 g/m2 y más preferentemente en 100 g/m2.

La técnica de inyección de tinta se viene empleando desde hace unos años en el sector cerámico y del vidrio para imprimir motivos decorativos, habiendo sustituido parcialmente a otras técnicas de decoración como la serigrafía, la huecografía, etc. Estas tintas para inyección se caracterizan por contener principalmente partículas de pigmentos inorgánicos que son las que aportan los colores y tonalidades necesarias y opcionalmente fritas que

acompañan a los pigmentos cerámicos, tal como se describen en las patentes ES2170667, US6357868, ES2257957 o US5407474.

Las tintas pigmentadas se imprimen sobre capas de esmaltes tradicionales crudos aplicadas previamente mediante técnicas convencionales no basadas en medios digitales (pulverización, cortina, disco, etc.) y que son ampliamente conocidas y utilizadas tanto en el sector cerámico como en el del vidrio. La capa de esmalte es necesaria para conferir el acabado base final a la baldosa cerámica después del proceso de cocción. Puede variar desde un acabado completamente brillante hasta superficies mate, pasando por todos los pasos intermedios, a la vez que el esmalte una vez cocido también puede proporcionar recubrimientos transparentes, opacos o translúcidos. Igualmente desde un punto de vista relacionado con la textura final de la baldosa cerámica, se pueden conseguir diferentes acabados con los esmaltes, como por ejemplo resbaladizos, ásperos, satinados, etc. Otra de las funciones del esmalte es proteger completamente el soporte cerámico arcilloso o el propio vidrio y conferirle las propiedades finales técnicas en cuanto a resistencia a la abrasión, desgaste, ataque químico, etc. Además, el esmalte al fundir durante el proceso de cocción sirve también para fijar la decoración aplicada por cualquier método, inclusive por inyección de tintas pigmentadas.

Existen casos en los que las tintas se imprimen directamente sobre superficies no porosas, como puede ser el caso de vidrio sin esmaltar o baldosas cerámicas ya cocidas. En estos casos, las tintas contienen junto con los pigmentos cerámicos partículas de frita u otros materiales fundentes con el objeto de que la tinta se adhiera durante el proceso de cocción a la superficie en cuestión, tal como se recoge en las patentes EP 1658342 B1 y ES2384269T3.

En ninguno de los casos, ni en el de las tintas pigmentadas que contienen solamente pigmentos cerámicos, ni en el que además contienen partículas fundentes, se pueden emplear dichas tintas como esmalte que cumpla todas las funciones descritas anteriormente (protección del soporte base, conferir propiedades finales técnicas y estéticas, etc.). En concreto, en el caso de las tintas pigmentadas que solamente contienen pigmentos cerámicos, dada la naturaleza refractaria de los mismos no pueden, durante el proceso de cocción, formar fases vítreas que proporcionen vidriados continuos que cubran todo el soporte base, tanto sea arcilloso como de vidrio. Igualmente, en el caso de las tintas que

contienen partículas fundentes además de los pigmentos cerámicos, dichas partículas fundentes tampoco llegarían a formar vidriados continuos que cubrieran todo el soporte base, ya que su temperatura de reblandecimiento es muy baja (<600°C) y a la temperatura de cocción de las baldosas cerámicas (>1.000 °C) llegaría a hervir con la consiguiente aparición de burbujas que proporcionarían una porosidad abierta que, a su vez, haría inviable la baldosa cerámica producida. De hecho, estas partículas fundentes, en la presente invención, se seleccionan entre aquellas que tienen una baja temperatura de reblandecimiento para que cumplan la función para la que son incorporadas en la tinta, que es la de fijar las partículas de pigmento cerámico a la superficie no porosa de vidrio o cerámica. Otra de las razones por las que estas fritas tampoco se podrían emplear como formadoras de vidriados es su elevado coeficiente de dilatación (>0.9 x 10'5 °C'1), muy diferente del de los soportes cerámicos (0.70-0.75 x 10"5 °C"1) lo que provocaría el cuarteado de todo el vidriado, zonas donde dicho vidriado saltaría por las tensiones existentes, etc.

Por otra parte, en la solicitud de patente ES2386267 se describen unas tintas esmaltes digitales basadas en agua, con tamaño de partícula del orden de decenas de mieras (hasta 40 pm), viscosidad entre 20-70 cps y tensión superficial mayor de 30 mN/m. Todas estas características indican claramente que esta tipología de tintas esmaltes digitales no son aptas para su empleo en la tecnología de impresión digital DOD basada en piezoeléctricos con frecuencia de disparo del orden de varios KHz, en la que la utilización de agua en la formulación de las tintas y esmaltes no es recomendable, el tamaño de partícula debe ser inferior a 1 pm, la viscosidad inferior a 20 cps y la tensión superficial debe ser del orden de 30 mN/m, recomendablemente algo inferior a este valor, y todo ello con independencia de la marca de cabezal de inyección empleado (Dimatix, Xaar, Seiko, Toshiba, K&M, Kyocera, Ricoh, etc.). Además, las tintas esmaltes descritas en la patente ES2386267 no cumplen los requisitos de estabilidad exigidos por la tecnología de impresión digital DOD, ya que por las formulaciones allí recogidas dichas tintas esmaltes tienen una tendencia muy elevada a la sedimentación lo que provocaría la obturación de los filtros y de los inyectores u orificios de los cabezales de inyección.

Como se ha indicado anteriormente, el esmalte tradicional es aplicado mediante técnicas convencionales (pulverización, cortina, disco, etc.) sin que existan soluciones de esmaltes digitales que puedan ser aplicados mediante la técnica digital de inyección de tinta DOD basada en piezoelectricos con frecuencia de disparo de varios KHz y que por lo tanto

permitan aprovechar todas las ventajas competitivas que las técnicas digitales aportan a las aplicaciones industriales y que son ampliamente conocidas en el estado de la técnica.

Descripción de la invención

Los esmaltes digitales objeto de la presente invención, no se pueden obtener por reducción directa del tamaño de partícula de los esmaltes tradicionales que se aplican por métodos no basados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición de esmalte digital para la impresión sobre soportes cerámicos caracterizada porque la composición de tinta comprende:

a. Al menos un medio que es líquido a temperatura ambiente, exento de agua y formado por una mezcla de disolventes polares y/o no polares o de baja polaridad

b. Al menos una mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas como material formador del vidriado, sin emplear partículas de pigmentos inorgánicos y

c. Al menos un dispersante.

2. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque cubre toda la superficie de la baldosa cerámica después del proceso de cocción con gramajes inferiores a 200 g/m2 de tinta esmalte digital cruda.

3. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque cubre toda la superficie de la baldosa cerámica después del proceso de cocción con gramajes inferiores a 150 g/m2 y más preferentemente inferiores a 100 g/m2.

4. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque cubre toda la superficie de la baldosa cerámica después del proceso de cocción con gramajes inferiores a 100 g/m2.

5. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque la mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas tiene un tamaño de partícula inferior a 1,2 pm.

6. Composición de esmalte digital, de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el 90 % de la mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas tiene un tamaño de partícula inferior a 1 pm.

7. Composición de esmalte digital, de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el 30 % de la mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas tiene un tamaño de partícula inferior a 0,4 pm.

8. Composición de esmalte digital, de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el 10 % de la mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas tiene un tamaño de partícula inferior a 0,35 pm.

9. Composición de tinta esmalte digital, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la mezcla de partículas inorgánicas de fritas y/o materias primas como material formador del vidriado, sin emplear partículas de pigmentos inorgánicos, se utiliza al menos un elemento seleccionado de entre fritas, arenas, feldespatos, alúminas, arcillas, silicato de zirconio, óxido de zinc, dolomita, calcita, caolín, cuarzo, sílice, carbonato de bario, wollastonita, oxido de estaño, nefelina, oxido de bismuto, colemanita, carbonato de calcio, óxido de cerio, óxido de cobalto, óxido de cobre, oxido de hierro, fosfato de aluminio, carbonato de hierro, oxido de manganeso, fluoruro sódico, óxido de cromo, carbonato de estroncio, carbonato de litio, espodumeno, talco, óxido de magnesio, cristobalita, rutilo, anatasa vanadato de bismuto, óxido de vanadio y pentavanadato amónico, o mezcla de los mismos.

10. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la viscosidad es inferior a 30 cps.

11. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque la viscosidad es inferior a 20 cps,

12. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque la tensión superficial es inferior a 35 mN/m.

13. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque la tensión superficial es inferior a 30 mN/m.

14. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque la velocidad de sedimentación es inferior al 0,1%.

15. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque la velocidad de sedimentación está comprendida entre el 0,013% y el 0,06%.

16. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque las temperaturas de sinterización y reblandecimiento deben estar comprendidas en el intervalo de 900 a 1.300 °C.

17. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque los aditivos dispertantes utilizados son derivados de hidrocarburos aromáticos, poliamidas y sales fosfóricas de polímeros con grupos ácidos, dispersantes poliméricos, basados en poliuretano, en poliesteres, o mezcla de los anteriores.

18. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el vehículo líquido está compuesto por alcoholes, alcoholes grasos, alcoholes grasos alifáticos, alcoholes grasos aromáticos, aminas, octilaminas, aminas cíclicas, disolventes hidrocarbonatos, disolventes nafténicos, disolventes parafínicos, derivados aromáticos como el diisopropilnaftaleno, glicoles, poliglicoles, esteres, monoesteres ramificados, esteres oleicos, esteres benzoicos, esteres del acido láctico, esteres del acido. mirístico, esteres del ácido palmitico, esteres de ácidos grasos en general, acetatos de propilenglicol, dipropilenglicol eter acetato, acetatos de polietilenglicol, dietilenglicol mono butil eter acetato, éteres de glicoles, éteres de polipropilenglicoles, tripropilenglicol monometil eter, dipropilenglicol monopropil eter, dipropilenglicol monobutil eter, propilenglicol fenil éter, tripropilenglicol monobutil eter y éteres de polietilenglicol, hexil carbitol éter, fenoles, alquilfenoles, ácidos grasos, alcoholes terpénicos, aceites terpénicos, copolímeros de la vinilpirrolidona, poliglicoles y polipropilenglicol o mezcla de los anteriroes.

19. Composición de esmalte digital, de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones anteriores caracterizada por incluir pigmentos cerámicos en la composición en porcentajes inferiores al 10% en peso de la composición final.

20. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque comprende al menos un agente humectante.

21. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el agente humectante es un derivado de polisiloxanos con diferentes terminaciones

22. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el agente humectante es polidimetil siloxano modificado con polieter.

23. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque comprende al menos un agente antiespumante.

24. Composición de esmalte digital de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el agente antiespumante es un derivado de polisiloxanos, en ocasiones combinados con sílice.

25. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el agente antiespumante es un derivado de polisiloxanos combinado con sílice.

26. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende al menos un agente espesante.

27. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el agente espesante es un derivado de poliamidas.

28. Composición de tinta digital, de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizada porque el agente espesante es un derivado de urea.

29. esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizada porque el agente espesante es un derivado de aceite de ricino.

30. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 26, caracterizada porque el agente espesante es una mezcla de dos o más componentes seleccionados de entre derivados de poliamidas, derivados de urea y derivados de aceite de ricino.

31. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque el coeficiente de dilatación está comprendido entre 50x10-7 °C-1 y 80x10-7 °C-1.

32. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque puede ser utilizada como tinta de inyección para decoración, aplicada sobre esmaltes base aplicados previamente a soportes cerámicos.

33. Composición de esmalte digital, de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizada porque puede ser utilizada como tinta de inyección para protección, aplicada sobre la decoración aplicada previamente a soportes cerámicos.