Tintas curables por radiación.

Una composición de tinta curable por radiación para los cabezales de impresión de impulso,

que comprende:

a) un sistema fotoiniciador que comprende tanto un iniciador de la polimerización fotocatiónico como un fotoiniciador de radicales libres;

b) un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico de la fórmula:**Fórmula**

que tiene un resto de éster de carboxilato que contiene grupos R1, R2 y R3, que son cada uno independientemente hidrógeno, alquilo, arilo, alquilarilo, alcoxiarilo o grupos cicloalifáticos, donde el número total de átomos de carbono incluidos en los grupos R1, R2 y R3 está en el intervalo de 1 a 10, y en donde R4 es un grupo que se selecciona de hidrógeno, metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, fenilo y alcoxifenilo; y

c) al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación; en donde la composición de tinta tiene una viscosidad de menos de aproximadamente 70 cPs a 25º C.

Tintas curables por radiación Campo de la invención La presente invención se refiere a una tinta híbrida curable por radiación que puede ser utilizada ventajosamente en los cabezales de impresión de impulso. La composición combina las ventajas de curación por radicales y catiónica, e incluye un sistema fotoiniciador, que comprende tanto un iniciador de la polimerización fotocatiónico como un fotoiniciador de radicales libres; un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico; y un material curable por radiación, que puede incluir uno o más de un componente monofuncional, un componente polifuncional o un componente difuncional. En una realización, la composición se caracteriza por la ausencia de componente difuncional. En otra realización, la composición se caracteriza por la ausencia de componente polifuncional. En otra realización, la composición se caracteriza por la ausencia de un oxetano.

Antecedentes de la invención La adherencia a múltiples sustratos se ha tratado en el pasado mediante el uso de una formulación de encargo para cada sustrato. Sin embargo, la adherencia de las tintas de inyección de tinta curables por UV a sustratos tales como vidrio, PET y metales sigue siendo un reto. Tintas híbridas basadas en epoxiacrilatos de alta viscosidad y con oxetanos se han estudiado en las tintas curables por UV. (Véase "Photocatalyst Systems" Keipert, S.J. Coatings & Composite Materials (1996) 4, Nº 17, páginas 26-8, y "Ultraviolet dual cure process based on acr y late oxetane monomersâ?? Journal of Polymer Science: Polymer Chemistr y Edition (2003) , 41, Nº 4, páginas 469-75) . Sin embargo, debido a las altas viscosidades de estas tintas, no son adecuadas para tintas de inyección de tinta. Se han investigado tintas de inyección curadas por un mecanismo catiónico (véase "Jettable Ink", documento de patente internacional WO 2005/091811 A2) . Como se curan por mecanismo catiónico, estas composiciones no incorporan un acrilato. Un sistema de tinta de tinta de inyección híbrido fue desarrollado para curado 3D, (véase " 3D Model Maker" documento de patente de los Estados Unidos US2004/0207123 A1. [5] "Three dimensional structured printing" documento de patente de los Estados Unidos 2004/0145088 A1.) sin embargo, este es un sistema de dos componentes con los monómeros curables por UV aplicados como una primera capa seguida de una segunda capa que consiste en fotoiniciadores. (Véase "Three dimensional printing" documento de patente internacional WO 02/064353 A1.)

Compendio de la invención En una realización, se proporciona una composición de tinta curable por radiación para cabezales de impresión de impulso que incluye un sistema fotoiniciador, que contiene tanto un iniciador de la polimerización fotocatiónico como un fotoiniciador de radicales libres, un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico, y al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación, en donde la composición de tinta tiene una viscosidad de menos de 70 cPs a 25º C.

En otra realización, se proporciona un procedimiento para preparar un artículo impreso, que incluye poner en contacto un sustrato con una composición de tinta curable por radiación que contiene un sistema fotoiniciador, que incluye tanto un iniciador de la polimerización fotocatiónico como un fotoiniciador de radicales libres, un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico, y al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación.

En otra realización, se proporciona un artículo de fabricación, que incluye un sustrato y una composición de tinta curable por radiación curada, en donde la composición de tinta contiene un sistema fotoiniciador que contiene tanto un iniciador de polimerización fotocatiónico y un fotoiniciador de radicales libres, un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico, y al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación.

Descripción detallada Se dan a conocer tintas curables por radiación que cumplen las propiedades deseadas de estabilidad a alta velocidad de cizalla (buena estabilidad reológica) , estabilidad a altas temperaturas, y/o estabilidad en cabezales de impresión, especialmente en los cabezales de impresión de impulso. Las tintas de la invención exhiben una amplia ventana de proceso en o por encima de velocidades de impresión de 4 kHz utilizando un cabezal de impresión de impulso. Una velocidad de impresión a este nivel permite que la tinta curable por radiación sea impresa a velocidades similares a las tintas de inyección de tinta tradicionales. Las tintas curables por radiación descritas en este documento son curables por radiación, incluyendo radiación ultravioleta (UV) . En una característica particularmente ventajosa, las tintas de inyección de tinta curables por radiación pueden ser formuladas para tener un buen rendimiento de chorro, incluyendo buena rotura de chorro y una ventana operativa amplia en condiciones de impresión rápida, sin pérdida de resolución de impresión y calidad de impresión. La tinta también tiene deseablemente una buena estabilidad física y química tanto a temperatura ambiente como a las temperaturas de funcionamiento del cabezal de impresión, así como una buena estabilidad durante el envejecimiento.

Las tintas curables por radiación de la invención se pueden utilizar en un cabezal de impresión por goteo a demanda, y especialmente en un cabezal de impresión piezoeléctrico de goteo a demanda, y se basan en una composición fotopolimerizable que combina las ventajas de curación por radicales y catiónica. La película polimérica resultante tiene una curación oscura, lo que aumenta considerablemente la conversión del polímero, y se traduce en una excelente adherencia a múltiples sustratos tales como el vidrio, tereftalato de polietileno (PET) , policarbonato (PC) , vinilo y cerámica. La curación oscura lenta también conduce a una menor contracción e imparte una buena flexibilidad. Las desventajas de la fotopolimerización catiónica de epoxi, afectada por la humedad y la velocidad de fotocuración lenta, se superan mediante la incorporación de la fotopolimerización por radicales de acrilatos en el sistema híbrido de la fotopolimerización.

Los cabezales de impresión, también conocidos como de "goteo a demanda", como se usa en este documento, se refiere a cuatro tipos de cabezales de impresión: aerógrafo, electrostático, piezoeléctrico y térmico. Cabezales de impresión piezoeléctricos están disponibles en dos clases: binario (encendido o apagado) y en escala de grises (construir el tamaño de una gota mediante la adición de múltiples cantidades de gotas más pequeñas a ella) . Hay que diferenciar los cabezales de impresión de impulso de los cabezales de impresión de inyección de tinta continua.

Las tintas curables por radiación comprenden una composición curable por radiación. Tales composiciones contienen, como el componente (s) predominante (s) , al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación, por ejemplo un grupo etilénicamente insaturado, un epóxido, o un oxetano y similares. Grupos etilénicamente insaturados adecuados incluyen el grupo acrilato, metacrilato, acrilamida, metacrilamida, vinilo, alilo, u otros grupos funcionales etilénicamente insaturados. Como se usa en el presente documento, " (met) acrilato" incluye tanto grupos funcionales de acrilato como grupos funcionales de metacrilato. Los materiales pueden estar en la forma de monómeros, oligómeros, y/o polímeros, o mezclas de los mismos. Como se usa en este documento, el término "monómero" es un compuesto cuyas moléculas pueden unirse entre sí para formar oligómeros o polímeros. "Oligómeros" como se usa en el presente documento es un polímero intermedio que contiene relativamente pocas unidades estructurales (por ejemplo, 2, 3, o 4 unidades de repetición) . Compuestos etilénicamente insaturados alcoxilados están excluidos de la definición de un oligómero y se consideran en el presente documento, monómeros a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, el neopentil glicol diacrilato propoxilado se considera un monómero difuncional.

Los materiales también pueden ser monofuncionales, difuncionales, o polifuncionales, por ejemplo materiales tri-, tetra-, o de mayor funcionalidad. Como se usa en el presente documento, materiales mono-, di-, tri-, y tetrafuncionales se refiere a compuestos que tienen uno, dos, tres, y cuatro grupos funcionales curables por radiación por molécula. "Componente polifuncional" se refiere a un componente monómero u oligómero que contiene más de dos grupos funcionales por molécula. Con ciertos... [Seguir leyendo]

1. Una composición de tinta curable por radiación para los cabezales de impresión de impulso, que comprende:

a) un sistema fotoiniciador que comprende tanto un iniciador de la polimerización fotocatiónico como un fotoiniciador de radicales libres;

b) un éster de acrilato de un éster de ácido carboxílico de la fórmula:

** (Ver fórmula) **

que tiene un resto de éster de carboxilato que contiene grupos R1, R2 y R3, que son cada uno independientemente hidrógeno, alquilo, arilo, alquilarilo, alcoxiarilo o grupos cicloalifáticos, donde el número total de átomos de carbono incluidos en los grupos R1, R2 y R3 está en el intervalo de 1 a 10, y en donde R4 es un grupo que se selecciona de hidrógeno, metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, fenilo y alcoxifenilo; y c) al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación; en donde la composición de tinta tiene una viscosidad de menos de aproximadamente 70 cPs a 25º C.

2. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el resto de éster acrilato del éster de ácido carboxílico es uno en donde cada uno de R1, R2 y R3, se selecciona independientemente de, alquilo, arilo, alquilarilo, alcoxiarilo o grupos cicloalifáticos.

3. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 2, en donde el resto de éster de ácido carboxílico se deriva del ácido α, α-dimetil-caproico, ácido α, α-etil-α-metil-caproico, ácido α, α-dietil-caproico, ácido α, α-dietil-valérico, ácido α, α-dimetil-cáprico, ácido α-butil-α-etil-cáprico, ácido α, α-dimetil-enántico, ácido α, α-dietilpelargónico, ácido α-butil-α-metil-caproico, ácido α, α-dimetil-caprílico, ácido α-metil-α-propil-caproico, ácido α-etil-αmetil-enántico, ácido α-metil-α-propil-valérico, ácido α-etil-α-metil-caprílico, ácido α-butil-α-metil-caprílico, ácido α-etilα-propil-caproico, ácido α-etil-α-propil-valérico, ácido α-butil-α-etil-pelargónico, ácido α, α-dimetil-propiónico (ácido piválico) , ácido neodecanoico y combinaciones de los mismos.

4. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el material curable por radiación comprende un monómero monofuncional, un monómero polifuncional y un monómero difuncional.

5. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el material curable por radiación comprende un monómero monofuncional y un monómero polifuncional, y está sustancialmente libre de monómero difuncional.

6. La composición curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el material curable por radiación comprende un monómero monofuncional y un monómero difuncional, y está sustancialmente libre de monómero polifuncional.

7. La composición curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el material curable por radiación comprende un oxetano monofuncional.

8. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el fotocatión iniciador de la polimerización y el fotoiniciador de radicales libres son cada uno independientemente utilizados en una cantidad de 0, 5 a 15% en peso, basado en el peso total de la tinta y el éster de acrilato de éster de ácido carboxílico se utiliza en una cantidad de 0, 01 a 50% en peso, basado en el peso total de la tinta.

9. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde el al menos un material curable por radiación comprende un componente monofuncional en una cantidad de 1 a 70% en peso, un componente polifuncional en una cantidad de 0 a 95% en peso, y un componente difuncional en una cantidad de 0 a 95% en peso, basado en el peso total de la tinta y la composición preferida comprende un componente monofuncional en una cantidad de 3 a 60% en peso, un componente polifuncional en una cantidad de 5 a 80% en peso, y un componente difuncional en una cantidad de 5 a 80% en peso, basado en el peso total de la tinta.

10. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, que comprende además un promotor de adherencia de silano.

11. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 1, en donde la composición tiene una ventana operativa de chorro a una frecuencia de chorro de al menos 1 Hz a 32 kHz, y en donde la composición muestra un chorro estable después de que reside en el cabezal de impresión durante un período de al menos 1 día y preferiblemente de al menos 1 Hz a 16 kHz, y en donde la composición muestra un chorro estable, después de que reside en el cabezal de impresión durante un período de por lo menos 1 día de frecuencia de al menos 1 Hz a 16 kHz.

12. Una composición de tinta curable por radiación para cabezales de impresión de impulso, que comprende:

a) un sistema fotoiniciador que comprende tanto un fotocatión iniciador de la polimerización como un fotoiniciador de radicales libres;

b) un monómero de éster de acrilato que tiene funcionalidad hidroxilo; y c) al menos un material curable por radiación que contiene un grupo funcional curable por radiación; en donde la composición de tinta tiene una viscosidad de menos de 70 cPs a 25º C.

13. La composición de tinta curable por radiación de la reivindicación 12, en donde el grupo funcional curable por radiación comprende un oxetano monofuncional y un oxetano difuncional.