Composición de tinta para impresión por chorro desviado continuo, especialmente sobre vidrio húmedo.

Composición de tinta para impresión por chorro desviado continuo, que es líquida a temperatura ambiental, que comprende:

- un disolvente que contiene menos del 0,5% en peso de agua y menos del 0,5% en peso de alcoholes, en relación con el peso total de la composición de tinta;

- uno o más colorante

(s) y/o pigmento(s) que es (son) insoluble(s) en agua y en mezclas de agua y de al menos un alcohol; y

- un aglutinante, que comprende al menos el 50% en peso, en relación con el peso total del aglutinante, de al menos una resina de aglutinante que puede obtenerse mediante reacción entre al menos un alcoxisilano y al menos una resina hidroxiaromática; estando constituido dicho aglutinante preferiblemente por dicha al menos una resina de aglutinante.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/053138.

Solicitante: Markem-Imaje Holding.

Inventor/es: DE SAINT-ROMAIN, PIERRE.

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 C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Tintas > C09D11/10 (basadas en resinas artificiales)

PDF original: ES-2522529_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Composición de tinta para impresión por chorro desviado continuo, especialmente sobre vidrio húmedo

La invención se refiere a una composición de tinta para marcar soportes, sustratos y objetos de todo tipo, especialmente compuestos por vidrio, compuestos por material cerámico, compuestos por plástico o si no compuestos por metal, cuyas propiedades son particularmente adecuadas para la impresión o el mareaje por chorro líquido y muy particularmente para el mareaje por chorro de tinta desviado continuo de una variedad muy grande de soportes.

Esta composición de tinta es particularmente adecuada para marcar sustratos de vidrio o de plástico, especialmente botellas de vidrio o de plástico, en condiciones húmedas, teniendo que resistir el mareaje al frotamiento e inmersión en agua y pudiendo borrarse o retirarse sumergiendo en una disolución alcalina.

La impresión por chorro de tinta es una técnica bien conocida, que permite la impresión, el mareaje o la decoración de todo tipo de objetos, a alta velocidad y sin poner en contacto estos objetos con el dispositivo de impresión, con mensajes que pueden variarse a demanda, tales como códigos de barras, fechas de caducidad, etc., incluso sobre soportes no planos.

Los sistemas de impresión por chorro de tinta pueden dividirse en dos tipos principales: gota a demanda (DOD, Drop on demand) o chorro continuo (CJ, Continuous jet).

Existe un interés más particular en la segunda técnica, más específicamente en la técnica de chorro desviado continuo.

La pulverización por chorro desviado continuo consiste en enviar tinta, a presión, al interior de una cavidad que contiene un cristal piezoeléctrico, de donde la tinta escapa a través de un orificio (boquilla) en forma de un chorro. El cristal piezoeléctrico, que vibra a una frecuencia dada, provoca alteraciones de presión en el chorro de tinta, que oscila y se divide gradualmente en gotitas esféricas. Un electrodo, colocado en la trayectoria del chorro, donde se divide, hace posible proporcionar a estas gotas una carga electrostática, si la tinta es conductora. Las gotas así cargadas se desvían en un campo eléctrico y permiten la impresión.

Las gotas que no se cargan, y por tanto no se desvían, se recuperan en un elemento de recogida de gotas, donde la tinta se aspira, luego se hace recircular al interior del circuito de tinta.

Este tipo de pulverización por chorro de tinta proporciona un mareaje sin contacto a alta velocidad de rendimiento sobre objetos que no son necesariamente planos y con la posibilidad de cambiar el mensaje a voluntad.

Las composiciones de tinta adecuadas para pulverización por chorro desviado continuo deben satisfacer un determinado número de criterios inherentes en esta técnica relacionados, entre otros, con la viscosidad, la conductividad eléctrica, la solubilidad en un disolvente para limpieza, la compatibilidad de los ingredientes, la correcta humectación de los soportes que van a marcarse, etc.

Además, un criterio particular e importante que deben satisfacer las composiciones de tinta que pueden pulverizarse por chorro desviado continuo se deriva, por un lado, del hecho de que el consumo de tinta es bajo cuando el número de caracteres impresos por mensaje es bajo y, por otro lado, del hecho de que el chorro es continuo y de que la tinta se recircula numerosas veces antes de pulverizarse. Por tanto, esta tinta está en contacto con el aire ambiental cuando se aspiran las gotas que no se desvían. Por tanto, puede hacerse que absorba humedad ambiental y/o que reaccione con oxígeno del aire, y por tanto puede modificarse. A pesar de esta situación, la tinta tendrá que conservar sus propiedades esenciales tanto durante el almacenamiento como durante su circulación en la impresora.

Finalmente, estas tintas deben secar rápidamente, deben poder pasar a través de la boquilla sin bloquearla, con una alta estabilidad de orientación del chorro mientras se permite al mismo tiempo una limpieza fácil del cabezal de impresión.

Los ingredientes que constituyen las tintas actuales, para el chorro de tinta del tipo de chorro desviado continuo, son productos orgánicos o minerales; son materias colorantes, tales como colorantes o pigmentos, resinas o aglutinantes, en uno o más disolvente(s) que es (son) más o menos volátil(es), o en agua, y opcionalmente una o más sal(es) de conductividad y también diversos aditivos.

Las materias colorantes se conocen como colorantes o pigmentos dependiendo de si son solubles o insolubles, respectivamente, en el disolvente usado.

Por tanto, los pigmentos, que son insolubles por naturaleza, se dispersan y pueden ser opacos o no opacos. Proporcionan a la tinta su color, su opacidad o propiedades ópticas específicas, tales como fluorescencia (véanse

las patentes o solicitudes de patente US-A-4153593, US-A-4756758, US-A-488465, EP-A-289141, US-A- 5395432, GB-A-2298713). En determinados casos, los propios colorantes también proporcionan a la tinta conductividad suficiente para que no sea necesario añadir una sal de conductividad. En este caso se incluyen los colorantes conocidos con el nombre C.l. negro solvente 27, 29, 35 y 45.

El/los aglutinante(s) o resina(s) es (son) generalmente, en su mayor parte, un (o más) compuesto(s) sólido(s) y polimérico(s) y la elección del/de los mismo(s) la dicta su solubilidad en los disolventes seleccionados y su compatibilidad con los colorantes y los otros aditivos, pero también y especialmente en función de las propiedades que proporciona(n) a la película de tinta, una vez seca (véanse las patentes o solicitudes de patente US-A-4834799, GB-A-228642, US-A-559444, US-A-5316575, WO-A-96/23844, WO-A-95/29287).

Su función primaria es proporcionar a la tinta adhesión al máximo número de soportes o a soportes específicos, por ejemplo soportes no porosos. También hacen posible proporcionar a la tinta una viscosidad adecuada para la formación de las gotas a partir del chorro y proporcionan a la tinta, o mejor dicho al mareaje obtenido, la mayor parte de sus propiedades de resistencia a ataques físicos y/o químicos.

El disolvente de estas tintas está constituido, lo más a menudo, por una mezcla que comprende, por un lado, una cantidad predominante de disolventes volátiles y no muy viscosos, con el fin de hacer posible que los mareajes sequen muy rápidamente y que se ajuste la viscosidad al valor deseado, por ejemplo desde 2 hasta 1 mPa.s y, por otro lado, disolventes más viscosos y menos volátiles que secan más lentamente, en menor cantidad, con el fin de impedir que la tinta se seque en la boquilla cuando la máquina de impresión está parada (véanse las patentes o solicitudes de patente US-A-4155767, WO-A-9214794, WO-A-9214795 y US-A-426531).

Los disolventes volátiles usados lo más a menudo son alcoholes, cetonas o ésteres de bajo peso molecular, tal como se indica en las patentes US-A-4567213 y US-A-5637139. Entre estos disolventes, pueden mencionarse esencialmente metanol, etanol, 1-propanol y 2-propanol, acetona, metil etil cetona (MEK), metil isobutil cetona, acetato de etilo y tetrahidrofurano.

La(s) sal(es) de conductividad opcional(es) proporciona(n) a la tinta la conductividad requerida para la desviación electrostática. Puede hacerse referencia, en este tema, al documento US-A-44658.

Los aditivos comprenden tensioactivos que modifican la humectabilidad o penetrabilidad de la tinta (documento US- A-5395431), en particular aquellos que modifican o controlan la tensión superficial estática o dinámica tales como Fluorad® FC 43 de 3M®, agentes que inhiben la corrosión inducida por las sales mencionadas anteriormente (véanse los documentos EP-A-51752, US-A-512458) o bien aditivos que protegen a la tinta frente a la proliferación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición de tinta para impresión por chorro desviado continuo, que es líquida a temperatura ambiental, que comprende:

- un disolvente que contiene menos del ,5% en peso de agua y menos del ,5% en peso de alcoholes, en relación con el peso total de la composición de tinta;

- uno o más colorante(s) y/o pigmento(s) que es (son) insoluble(s) en agua y en mezclas de agua y de al menos un alcohol; y

- un aglutinante, que comprende al menos el 5% en peso, en relación con el peso total del aglutinante, de al menos una resina de aglutinante que puede obtenerse mediante reacción entre al menos un alcoxisilano y al menos una resina hidroxiaromática; estando constituido dicho aglutinante preferiblemente por dicha al menos una resina de aglutinante.

2. Composición de tinta según la reivindicación 1, en la que la resina de aglutinante puede obtenerse mediante al menos una reacción de desalcoholización entre el grupo o grupos alcoxilo del alcoxisilano y el grupo o grupos hidroxilo aromático(s) de la resina hidroxiaromática.

3. Composición de tinta según la reivindicación 1, en la que dicho alcoxisilano corresponde a la siguiente fórmula:

Ri

I

R4 Si R2

Rs

en la que:

- R1 es un grupo alcoxilo C1 a C4 lineal o ramificado;

- R2 y R3, independientemente entre sí, representan un grupo elegido de grupos alquilo C1 a C4 lineales o ramificados y grupos alcoxilo C1 a C4 lineales o ramificados; y

- R4 representa un grupo alquilo C1 a C2, preferiblemente C1 a C1, lineal o ramificado que porta, y/o que está interrumpido por, al menos un grupo funcional X, elegido de grupos epoxi, amino (-NH2), -NH-, =N-, acrilato, carbonilo, (met)acrilato, anhídrido, halógeno, vinilo, olefina, isocianato y mercapto y grupos -Si(RiR2R3); preferiblemente R4 se elige de los grupos correspondientes a las siguientes fórmulas:

**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**

H

Rs

**(Ver fórmula)**

en las que representa el punto de unión del grupo R4 con el átomo de silicio del alcoxisilano.

4. Composición de tinta según la reivindicación 3, en la que el alcoxisilano es un aminoalcoxisilano en el que R4

representa un grupo alquilo Ci a C2, preferiblemente C1 a C1, lineal o ramificado que porta y/o que está interrumpido por al menos un grupo elegido de grupos amino, -NH- y =N-; preferiblemente R4 se elige de los siguientes grupos:

**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**

R3

**(Ver fórmula)**

en las que representa el punto de unión del grupo R4 con el átomo de silicio del alcoxisilano; y más preferiblemente el alcoxisilano se elige de gamma-aminopropiltrietoxisilano, gamma-aminopropiltrimetoxisilano, N-(2-aminoetil)-3- aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropilmetildietoxisilano, 3-aminopropildiisopropiletoxisilano, 3-(1,3- dimetilbutiliden)-aminopropiltrietoxisilano y bis(trimetoxisililpropil)amina.

5. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la resina hidroxiaromática se elige de resinas hidroxifenólicas; preferiblemente la resina hidroxifenólica se elige de resinas de novolaca y polímeros de hidroxiestireno.

6. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la resina de aglutinante puede obtenerse mediante reacción entre un aminoalcoxisilano y un polímero de hidroxiestireno.

7. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, se lleva a cabo en disolución en un disolvente orgánico, preferiblemente en un disolvente orgánico que no interfiere en la reacción entre la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, y el alcoxisilano, especialmente en la reacción de desalcoholización entre los grupos alcoxilo del alcoxisilano y los grupos hidroxilo aromáticos de la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, y que no da lugar a una reacción de hidrólisis/alcohólisis de los grupos alcoxilo; preferiblemente la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, se lleva a cabo en disolución en un disolvente orgánico que comprende menos del ,5% en peso de agua y menos del ,5% en peso de alcoholes, preferiblemente menos del ,1% en peso de agua y menos del ,1% en peso de alcoholes, más preferiblemente menos del ,5% en peso de agua y menos del ,5% en peso de alcoholes, mejor aún el disolvente está esencialmente libre de agua y de alcoholes.

8. Composición de tinta según la reivindicación 7, en la que el disolvente de la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, se elige de cetonas, preferiblemente de cetonas alifáticas que tienen de 3 a 1 átomos de carbono, tales como acetona, butanona (metil etil cetona), 2-pentanona (metil propil cetona), 3-metil-2-butanona (metil isopropil cetona) y 4-metil-2-pentanona (metil isobutil cetona), y cetonas cíclicas tales como ciclohexanona; dimetilformamida (DMF); dimetilacetamida (DMAc); y mezclas de las mismas; preferiblemente el disolvente de la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, está constituido por una o más cetona(s) preferiblemente elegida(s) de acetona, metil etil cetona, metil propil cetona, metil isopropil cetona y metil isobutil cetona.

9. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en la que el disolvente para la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática es el disolvente de la composición de tinta.

1. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en la que la reacción entre la resina

hidroxiaromática y el alcoxisilano se lleva a cabo a temperatura ambiental.

11. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 1, en la que la reacción entre la resina hidroxiaromática y el alcoxisilano se lleva a cabo calentando la resina hidroxiaromática, el alcoxisilano y el disolvente a una temperatura por encima de la temperatura ambiental, preferiblemente mayor de o igual a 42C, más preferiblemente desde 42C hasta el punto de ebullición del disolvente, mejor aún desde 42C hasta 82C, especialmente 72C, durante una duración de 1 a 72 horas, preferiblemente desde 12 hasta 6 horas, más preferiblemente desde 24 hasta 48 horas.

12. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática se lleva a cabo sin disolvente.

13. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la razón molar entre los grupos alcoxisilano del compuesto de alcoxisilano y la resina hidroxiaromática es de desde ,5 hasta 3,.

14. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el aglutinante representa desde el ,1 hasta el 3% en peso, preferiblemente desde el 1 hasta el 25% en peso, más preferiblemente desde el 3 hasta el 2% en peso del peso total de la composición de tinta; y el disolvente representa desde el 3 hasta el 9% en peso, preferiblemente desde el 6 hasta el 8% en peso del peso total de la composición de tinta.

15. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el disolvente de la composición se elige de cetonas, preferiblemente de cetonas alifáticas que tienen de 3 a 1 átomos de carbono, tales como acetona, butanona (metil etil cetona), 2-pentanona (metil propil cetona), 3-metil-2-butanona (metil isopropil cetona) y 4-metil-2-pentanona (metil isobutil cetona), y cetonas cíclicas tales como ciclohexanona; y mezclas de las mismas; más preferiblemente el disolvente está constituido por una o más cetona(s) preferiblemente elegida(s) de acetona, metil etil cetona, metil propil cetona, metil isopropil cetona y metil isobutil cetona.

16. Composición de tinta según la reivindicación 15, que comprende uno o más de otro(s) disolvente(s) orgánico(s) en una proporción minoritaria en peso en relación con el peso total del disolvente.

17. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho(s) colorante(s) y/o pigmento(s) se elige(n) de los colorantes y pigmentos conocidos con el nombre de C.l. colorantes solventes y C.l. pigmentos, tal como C.l. negro solvente 29, C.l. negro solvente 7, C.l. negro solvente 28, C.l. negro solvente 35, C.l. azul solvente 7, C.l. rojo solvente 124, dispersiones de azul pigmento 6 o de azul pigmento 15.

18. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, en total, desde el ,5 hasta el 25% en peso de colorante(s) y/o pigmento(s), preferiblemente desde el 1 hasta el 2%, más preferiblemente desde el 3 hasta el 1% en peso de colorante(s) y/o pigmento(s) en relación con el peso total de la composición de tinta.

19. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, uno o más plastificante(s) en una cantidad de al menos el ,5%, preferiblemente del ,1 al 2% en peso del peso total de la composición de tinta.

2. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, al menos una sal de conductividad en una cantidad del ,1 al 2% en peso, preferiblemente desde el ,1 hasta el 1% en peso, más preferiblemente desde el ,1 hasta el 5% en peso del peso total de la composición de tinta; preferiblemente dicha sal de conductividad se elige de sales que son insolubles en agua, tales como las sales de metales alcalinos, las sales de metales alcalinotérreos y las sales de amonios simples o cuaternarios, estando dichas sales en forma de haluros, percloratos, nitratos, tiocianatos, formiatos, acetatos, sulfatos, hexafluorofosfatos, hexafluoroantimoniatos y propionatos.

21. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una conductividad, en estado líquido, mayor de 5 pS/cm a 22C, preferiblemente mayor de o igual a 3 pS/cm a 22C, más preferiblemente mayor de o igual a 5 pS/cm a 22C, mejor aún desde 5 pS/cm hasta 2 pS/cm a 22C.

22. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, uno o más aditivo(s) elegido(s) de agentes antiespumantes; estabilizadores químicos; estabilizadores de UV; tensioactivos; agentes que inhiben la corrosión por las sales; agentes bactericidas, fungicidas y biocidas; y tampones de control del pH.

23. Proceso para preparar la composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas consecutivas:

a) preparar un medio de reacción que comprende la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, el alcoxisilano, un disolvente orgánico que no interfiere en la reacción entre el alcoxisilano y la resina

hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, y opcionalmente los otros ingredientes de la composición de tinta que no interfieren en la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica;

b) llevar a cabo una reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, mediante lo cual se obtiene una disolución de resina de aglutinante en el disolvente;

c) cuando la reacción está completa o casi completa, añadir a la disolución de resina de aglutinante los otros ingredientes de la composición de tinta que interfieren en la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, y opcionalmente los otros ingredientes de la tinta que no interfieren en la reacción entre el alcoxisilano y la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica, si estos últimos no están presentes en el medio de reacción.

24. Proceso según la reivindicación 23, en el que la reacción se lleva a cabo a temperatura ambiental o a una temperatura por encima de la temperatura ambiental calentando el medio de reacción.

25. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 23 y 24, en el que el avance de la reacción se sigue midiendo o sometiendo a ensayo, por ejemplo mediante cromatografía de gases, la cantidad de alcohol generado que resulta de la reacción de los grupos alcoxilo del alcoxisilano con los grupos hidroxilo de la resina hidroxiaromática, preferiblemente la resina hidroxifenólica.

26. Proceso para marcar sustratos, soportes u objetos pulverizando una tinta sobre estos sustratos, soportes u objetos mediante la técnica de chorro desviado continuo, caracterizado porque la tinta pulverizada es una composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.

27. Sustrato, soporte u objeto, caracterizado porque está dotado de un mareaje obtenido mediante secado y/o absorción de la composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22; preferiblemente dicho sustrato está compuesto por metal, por ejemplo, aluminio o acero; compuesto por vidrio; compuesto por material cerámico; compuesto por un material que contiene celulosa tal como papel, papel opcionalmente estucado o brillante, cartón o madera; compuesto por un polímero sintético (plástico) especialmente en forma de películas, tales como PVC, PET, poliolefinas tales como polietilenos (PE) o polipropilenos (PP); compuesto por plexiglás; compuesto por material textil; o compuesto por cualquier otra sustancia porosa o no porosa o compuesto de un material compuesto de varios de los materiales anteriores.

28. Sustrato, soporte u objeto según la reivindicación 27, que es un envase, tal como una botella de vidrio.