IMPRESION DIGITAL DE PAPEL O CARTON ESTUCADO CON POLIMEROS.

Un método para imprimir digitalmente sobre un papel o cartón (1) estucado con polímeros,

de forma que las partículas de la tinta de imprimir se aplican con un campo eléctrico sobre una superficie de impresión formada por un recubrimiento polimérico correspondiente a la impresión, y la tinta de imprimir se adhiere a la superficie de impresión mediante fusión con la ayuda de radiación infrarroja, caracterizado por llevarse a cabo la impresión sobre un papel o cartón (1, 2) que presenta una capa interior de estuco cargable eléctricamente (3) que contiene copolímero de etileno-acrilato y, sobre esta, una capa barrera exterior a base de poliolefinas (4) que aporta resistencia mecánica y constituye la superficie de impresión sobre la que se aplica la tinta

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2005/000282.

Solicitante: STORA ENSO OYJ.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: KANAVARANTA 1,00160 HELSINKI.

Inventor/es: KUUSIPALO, JURKKA, RASANEN,JARI, SAVOLAINEN,ANTTI, LAHTI,JOHANNA.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 21 de Abril de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G03G7/00B4B4
  • G03G7/00D

Clasificación PCT:

  • G03G7/00 SECCION G — FISICA.G03 FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE UTILIZAN ONDAS DISTINTAS DE LAS ONDAS OPTICAS; ELECTROGRAFIA; HOLOGRAFIA.G03G ELECTROGRAFIA; ELECTROFOTOGRAFIA; MAGNETOGRAFIA (registro de la información basado en un movimiento relativo entre el soporte de registro y el transductor G11B; memorias estáticas con medios para escribir o leer informaciones G11C; registro de señales de televisión H04N 5/76). › Empleo de materiales específicos para utilización en los elementos que reciben la imagen, es decir, para la inversión por contacto físico; Fabricación con este fin (composiciones fotosensibles G03C).

Clasificación antigua:

  • G03G7/00 G03G […] › Empleo de materiales específicos para utilización en los elementos que reciben la imagen, es decir, para la inversión por contacto físico; Fabricación con este fin (composiciones fotosensibles G03C).

Fragmento de la descripción:

Impresión digital de papel o cartón estucado con polímeros.

La invención se refiere a un método para la impresión digital de papel o cartón estucado con polímeros, de manera que las partículas de la tinta de imprimir se aplican con un campo eléctrico sobre una superficie de impresión formada por un recubrimiento polimérico correspondiente a la impresión, y la tinta de imprimir se adhiere a la superficie de impresión mediante fusión con la ayuda de radiación infrarroja. La invención también incluye un papel o cartón apropiado para el método, así como un método para fabricar un envase de producto impreso digitalmente.

La técnica de impresión digital es conocida y ampliamente utilizada en las máquinas de imprenta, las fotocopiadoras y las impresoras, entre otras máquinas. La solicitud de patente europea EP 629930 describe unas técnicas de impresión digital que permiten obtener una impresión multicolor en una o ambas caras de una banda de papel en movimiento. Las diferentes tonalidades de color se obtienen con una serie de unidades impresoras sincronizadas que están dispuestas a lo largo de la trayectoria de la banda de papel. Cada unidad incluye un tambor giratorio con un cargador situado en la periferia para generar una carga eléctrica regular sobre la superficie del tambor. En la periferia del tambor, a continuación del cargador, se encuentra un cabezal impresor, por ejemplo un escáner láser, que genera una imagen latente sobre la superficie del tambor mediante modificación selectiva de la carga de la superficie del tambor, de manera que esa imagen latente se revela posteriormente en una unidad de revelado, donde las partículas de color cargadas con signos opuestos se conducen a los lugares de la superficie del tambor que corresponden a la imagen. Seguidamente la superficie del tambor entra en contacto con una banda de papel que sigue un recorrido lateral, al objeto de transferir a la superficie de dicha banda las partículas de tinta que forman la imagen. Para ello, en el punto tangencial entre el tambor y la cinta, en el lado contrario de la cinta, se monta una corona de transferencia, de manera que la corriente eléctrica conducida por dicha corona genera un campo eléctrico que atrae las partículas de tinta cargadas negativamente, conduciéndolas de la superficie del tambor a la superficie de la banda de papel. En la proximidad inmediata de la corona de transferencia se ha montado una corona de corriente alterna para eliminar las cargas eléctricas de la cinta de papel, de forma que esta pueda desviarse de la superficie del tambor. A continuación la superficie del tambor se precarga con esta segunda corona para limpiar las partículas de tinta que puedan haber quedado, tras lo cual la superficie está lista para un nuevo ciclo de impresión que puede ser idéntico al ciclo anterior o diferente.

Siguiendo el método anterior se puede obtener una impresión monocroma sobre una cara del papel con una única unidad impresora que utilice tinta negra. En el caso de la impresión multicolor, las diferentes tintas se aplican sobre el papel por medio de varias unidades impresoras consecutivas, cada una de las cuales trabaja con un color distinto. De este modo, los colores se añaden de uno en uno a la impresión generada en la cinta en movimiento. Asimismo, existe la posibilidad de imprimir a doble cara situando las unidades impresoras en ambas caras de una cinta de papel móvil.

Después de aplicar sobre el papel una o varias tintas del modo descrito anteriormente, la impresión se adhiere en una unidad de fijación situada en el recorrido de la banda de papel. La adherencia tiene lugar por medio de radiadores infrarrojos que calientan la superficie de la banda de papel y provocan la fusión de las partículas de tinta polimérica con el papel. Una vez impresa, la banda de papel se puede dividir en hojas, que se apilan o se cosen según sea necesario, o se puede rebobinar.

Las fotocopiadoras e impresoras utilizan una tecnología similar, aunque el sustrato de impresión consiste en hojas individuales en lugar de una banda de papel continua. Además de hojas de papel, las fotocopiadoras admiten el uso de películas plásticas como sustrato.

La especificación de patente WO 03/054634 se refiere a papeles y cartones impresos digitalmente cuya superficie consiste en un recubrimiento polimérico que contiene un copolímero de etileno-acrilato cargable eléctricamente. La especificación examinó mediante coronación la cargabilidad del copolímero de etileno-metilacrilato (EMA), polietileno tereftalato (PET) y polietileno de baja densidad (LDPE) y también realizó una serie de ensayos comparativos más exhaustivos sobre la calidad obtenida en la impresión digital de cartones estucados con diferentes polímeros. El mejor polímero para estucado resultó ser el EMA 20%, es decir, EMA con un 20% molar de monómero de metilacrilato. Según los resultados de esta especificación, el polietileno de baja densidad (LDPE) y el polietileno de alta densidad (HDPE), que son poliolefinas utilizadas habitualmente para estucar cartones de envasado, proporcionan una calidad de impresión digital claramente inferior.

Sin embargo, los copolímeros de etileno-acrilato se caracterizan por ser blandos y presentar un bajo punto de fusión; así, por ejemplo, el punto de fusión del EMA 20% antes mencionado es de 80-90ºC aproximadamente. Debido a su blandura, estos copolímeros se ven expuestos a fricción y desgaste cuando se utilizan como capa superior del estuco de un cartón de envasado. Su bajo punto de fusión los hace aptos tal cual para el termosellado, aunque al mismo tiempo son excesivamente fusionables durante el sellado y por eso resultan más difíciles de controlar que, por ej., el LDPE, el polímero de termosellado más utilizado. Debido a su adhesividad, también causan problemas en la extrusión, por ejemplo por su tendencia a pegarse al rodillo enfriador, con lo que requieren el uso de velocidades de avance reducidas.

La especificación de patente WO 03/054634 menciona la adhesividad del EMA, que aumenta paralelamente a la proporción de monómero de metilacrilato en el polímero. La especificación establece una proporción aproximada del 15% de monómero de metacrilato como término medio entre la ausencia de adhesividad del estuco y una alta calidad de impresión. La especificación también señala que es posible aplicar un barniz protector sobre la superficie impresa después de la fusión de la tinta, aunque ello supone una operación más en el proceso de impresión digital.

La invención pretende resolver los problemas mecánicos antes mencionados relativos a la impresión digital de papel o cartón estucado con polímeros, con el fin último de conseguir una superficie de impresión resistente al desgaste sin necesidad de añadir una operación de protección tras la impresión. El método de impresión digital que propone la invención se caracteriza por que la impresión se realiza sobre un papel o cartón que posee una primera capa de estuco cargable eléctricamente que contiene copolímero de etileno-acrilato y una segunda capa protectora a base de poliolefinas que aporta resistencia mecánica y constituye la superficie de impresión sobre la que se aplica la tinta.

La invención se basa en la sorprendente observación de que la alta calidad de impresión digital alcanzada con el copolímero de etileno-acrilato no desaparece, ni disminuye significativamente, cuando una capa que contiene dicho copolímero se recubre con una capa delgada de poliolefinas formando una capa barrera que al mismo tiempo sirve como la superficie de impresión sobre la que se aplica la tinta. El resultado es inesperado teniendo en cuenta que, según los estudios anteriores, el LDPE y el HDPE presentan una baja calidad de impresión digital.

La invención logra ventajas obvias que están basadas en las propiedades mecánicas ventajosas de las poliolefinas, como el LDPE y el HDPE. Puesto que presentan una temperatura de fusión más alta que la de los copolímeros de etileno-acrilato, las poliolefinas son más fáciles de extruir y coextruir y presentan una mayor resistencia al desgaste. No afectan significativamente a la adherencia de la tinta de imprimir bajo la radiación infrarroja y se fusionan con el polímero al fundirse éste por efecto de esa radiación, quizás fundiéndose también ellas mismas en parte.

Entre los copolímeros de etileno-acrilato cargables eléctricamente que pueden utilizarse para la invención, hay que citar especialmente el copolímero de etileno-metacrilato (EMA) con una proporción de monómero de metilacrilato comprendida entre el 9 y el 20% molar, preferiblemente en torno...

 


Reivindicaciones:

1. Un método para imprimir digitalmente sobre un papel o cartón (1) estucado con polímeros, de forma que las partículas de la tinta de imprimir se aplican con un campo eléctrico sobre una superficie de impresión formada por un recubrimiento polimérico correspondiente a la impresión, y la tinta de imprimir se adhiere a la superficie de impresión mediante fusión con la ayuda de radiación infrarroja, caracterizado por llevarse a cabo la impresión sobre un papel o cartón (1, 2) que presenta una capa interior de estuco cargable eléctricamente (3) que contiene copolímero de etileno-acrilato y, sobre esta, una capa barrera exterior a base de poliolefinas (4) que aporta resistencia mecánica y constituye la superficie de impresión sobre la que se aplica la tinta.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado por utilizar radiación infrarroja para fundir la capa barrera con el propósito de que la tinta de imprimir se adhiera a la superficie de impresión.

3. Un método según la reivindicación 2, caracterizado por utilizar partículas de tinta polimérica que se funden por medio de radiación infrarroja para que se adhieran a la superficie de impresión.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa interior de estuco eléctricamente cargable (3) del papel o cartón contiene copolímero de metilacrilato (EMA), en el cual el monómero de metilacrilato se encuentra en una proporción del 20% molar.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa interior de estuco eléctricamente cargable tiene un peso (3) comprendido entre 7 y 20 g/m2.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa barrera (4) contiene polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE) o una mezcla de ambos.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa barrera (4) es termosellable.

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa barrera (4) tiene un peso comprendido entre 2 y 10 g/m2, preferiblemente entre 5 y 7 g/m2.

9. Un método para fabricar un envase de producto impreso, caracterizado por que un papel o cartón estucado con polímeros se imprime digitalmente de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores y luego se pliega y se sella en caliente para formar un envase.

10. Un papel o cartón estucado con polímeros, impreso digitalmente y apto para el método descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por presentar una capa interior de estuco cargable eléctricamente (3) que contiene copolímero de etileno-acrilato y una capa barrera exterior a base de poliolefinas (4) que se adhiere directamente a la anterior sin aglutinante y aporta resistencia mecánica, de forma que esta capa barrera constituye la superficie de impresión sobre la que se aplica la tinta.

11. Un papel o cartón según la reivindicación 10, caracterizado por que la capa interior de polímero cargable eléctricamente (3) contiene copolímero de metacrilato (EMA), en el cual el monómero de metacrilato se encuentra en una proporción aproximada del 20% molar, con un peso comprendido entre 7 y 20 g/m2.

12. Un papel o cartón según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que la capa barrera (4) se compone de polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE) o una mezcla de ambos, y tiene un peso comprendido entre 2 y 10 g/m2, preferiblemente entre 5 y 7 g/m2.

13. Un papel o cartón según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado por ser un cartón de envasado (1) cuyo sustrato de fibras (2) tiene un peso comprendido entre 130 y 600 g/m2, preferiblemente entre 170 y 300 g/m2.

14. Un papel o cartón según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado por que su sustrato de fibras tiene un peso comprendido entre 20 y 130 g/m2, preferiblemente entre 40 y 120 g/m2.


 

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