TINTA PARA SUPERFICIES CERAMICAS.
Una composición de tinta para chorro de tinta para imprimir sobre un sustrato cerámico,
para fundirse con el sustrato después de cocer, la tinta se caracteriza por:
(a) tener una viscosidad inferior a 20 cps a la temperatura de chorro;
(b) ser una parte integral del sustrato después de la exposición a temperaturas superiores a 500ºC;
en la que la composición de tinta comprende:
(i) un solvente orgánico como un vehículo que es líquido a temperatura ambiente y, como una composición ligante, partículas submicrométricas de una frita de vidrio compuesta por SiO2, Bi2O3 y B2O3 y que tiene un tamaño de partícula inferior a 0,9 µm
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IL2004/000771.
Solicitante: DIP TECH. LTD.
YISSUM RESEARCH DEVELOPMENT COMPANY OF THE HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM.
Nacionalidad solicitante: Israel.
Dirección: 17 ATIR YEDA INDUSTRIAL PARK,44643 KFAR SABA.
Inventor/es: MAGDASSI, SHLOMO, ERON,GERA, VINETSKY,YELENA, COHEN,MICHEL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 12 de Mayo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B41J11/00C
- B41J11/00C1
- B41J11/00W
- B41J3/28 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B41 IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS DE ESCRIBIR; SELLOS. › B41J MAQUINAS DE ESCRIBIR; MECANISMOS DE IMPRESION SELECTIVA, es decir, MECANISMOS QUE IMPRIMEN DE OTRA MANERA QUE NO SEA POR UTILIZACION DE FORMAS DE IMPRESION; CORRECCION DE ERRORES TIPOGRAFICOS (composición B41B; impresión sobre superficies especiales B41F; marcado para el lavado B41K; raspadores, gomas o dispositivos para borrar B43L 19/00; productos fluidos para corregir errores tipográficos por recubrimiento C09D 10/00; registro en materia de medidas G01; reconocimiento o presentación de datos, marcado de soportes de registro en forma numérica, p. ej. por punzonado, G06K; aparatos de franqueo o aparatos de impresión y entrega de tiquets G07B; conmutadores eléctricos para teclados, en general H01H 13/70, H03K 17/94; codificación en relación con teclados o dispositivos similares, en general H03M 11/00; emisores o receptores para transmisión de información numérica H04L; transmisión o reproducción de imágenes o de dibujos invariables en el tiempo, p. ej. transmisiones en facsímil, H04N 1/00; mecanismos de impresión especialmente adaptados para aparatos, p. ej. para cajas-registradoras, máquinas de pesar, produciendo un registro de su propio funcionamiento, ver las clases apropiadas). › B41J 3/00 Máquinas de escribir o mecanismos de impresión o de marcado selectivo caracterizados por la finalidad para la cual han sido construidos (máquinas de escribir criptográficas G09C 3/00). › para la impresión de arriba a abajo de superficies planas, p. ej. libros, dibujos, cajas.
- B41J3/407 B41J 3/00 […] › para el marcado sobre materiales especiales (impresión sobre superficies especiales B41F 17/00).
Clasificación PCT:
- C09D11/00 QUIMICA; METALURGIA. › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › Tintas.
Clasificación antigua:
- C09D11/00 C09D […] › Tintas.
Fragmento de la descripción:
Tinta para superficies cerámicas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una tinta para impresión sobre superficies cerámicas, en especial vidrio, después de la impresión, la superficie se somete a calcinación (cocción) a temperaturas superiores a 600ºC.
Antecedentes de la invención
Los materiales cerámicos son sustratos duros, frágiles, resistentes al calor y a la corrosión dando forma y luego calentando un mineral no metálico como una arcilla a una temperatura elevada. Esmaltes, porcelana y ladrillos son ejemplos de materiales que se producen moldeando o dando forma a minerales y cociéndolos a altas temperaturas.
Los productos vítreos se producen típicamente fundiendo silicatos con óxido bórico, óxido de aluminio o pentóxido de fósforo a temperaturas elevadas. Tienen propiedades mecánicas y ópticas muy variables y solidifican del estado fundido sin cristalización en una forma transparente o translúcida. Como los objetos de vidrio en general son duros y frágiles, su falta de estructura cristalina los sitúan en la clase de sólidos amorfos. Los objetos de vidrio que pueden requerir gráficos impresos incluyen ventanas, espejos, utensilios de cocina, botellas, recipientes, etc.
Desde un punto de vista de la impresión, hay a disposición varios métodos para decorar vidrio y cerámicas con imágenes de alta calidad. Los procesos de impresión usados para imprimir vidrio y cerámica cuentan con una variedad de sistemas de tinta. Contrariamente a las tintas de sublimación, la mayoría de las tintas recae en una de dos familias: orgánicas e inorgánicas.
Las tintas orgánicas se usan típicamente en serigrafía, impresión de chorro de tinta y tampografía y consisten en pigmentos orgánicos y resinas junto con otras químicas que se curan con el paso del tiempo y dependen la temperatura o cualquier otra forma de energía para crear una unión con el sustrato. Las tintas orgánicas más efectivas se producen como sistemas de dos componentes o de dos partes. Estas tintas contienen en general resinas capaces de polimerización que se mezclan con catalizadores para iniciar la polimerización. El calentamiento de los productos hasta una temperatura de aproximadamente 200ºC después de imprimirlos puede acelerar el proceso de curado y mejorar la adhesión. Además, esta exposición al calor mejorará típicamente la resistencia mecánica y química de la impresión. Después de imprimir, las películas de tinta orgánica requerirá al menos 48 horas para polimerizarse, a menos que se aplique calor.
Las tintas inorgánicas emplean pigmentos a base de minerales y materiales que, una vez impresos, deben ser calentados y fundidos a temperaturas elevadas para combinarse con la superficie del sustrato y forman una unión permanente.
Los colores cerámicos, tal como se denominan las tintas inorgánicas cerámicas, son una mezcla de pigmentos (óxidos y sales de metal) y partículas vidrio finamente molidas, llamadas frita. Estos materiales se funden en el sustrato calcinándolos ("cociéndolos") a temperaturas de entre 600-1450ºC. Las temperaturas de cocción variarán según la estructura del color, la naturaleza del sustrato y otros criterios de aplicación, pero en todos los casos, las temperaturas deben ser controladas cuidadosamente para lograr colores específicos después de la cocción.
Se usan estas temperaturas de cocción altas porque los componentes de colores cerámicos necesitan fundirse, de modo que se pueden fundir en la superficie cerámica sobre la que se imprimen. Mientras que estas tintas se denominan típicamente "inorgánicas", también pueden contener pequeñas cantidades de material orgánico. Los componentes orgánicos son los materiales en los que el pigmento y la frita se suspenden para crear una tinta de impresión. Estos materiales orgánicos, que son oleosos por naturaleza, se diseñan para arder rápidamente durante la cocción, sin afectar la calidad de impresión y el color final.
Las tintas inorgánicas vienen en diversas formas. Ellas incluyen formulaciones en color para procesos de serigrafía y tampografía, variedades termoplásticas y tintas de transferencia total. Tanto el sistema de serigrafía como la transferencia total se conocen como tintas de "colores fríos", lo cual significa que no necesitan ser calentadas para ser imprimibles, mientras que las tintas termoplásticas deben calentarse antes de que puedan aplicarse al sustrato.
Los sistemas de tintas termoplásticas son cerosos a temperatura ambiente y deben calentarse para imprimir. Para la tampografía, el tintero, la placa y ocasionalmente la almohadilla se mantienen a una temperatura de aproximadamente (60ºC). Cuando la almohadilla que lleva la tinta entra en contacto con el objeto frío por imprimir, la tinta se enfría y se pega al objeto.
Cuando se serigrafía con tintas termoplásticas, la malla se fabrica de acero inoxidable y se hace pasar una corriente eléctrica. Esto calienta la malla y funde la tinta, que luego fluye a través de la malla y se solidifica cuando entra en contacto con la cerámica o el vidrio fríos. El control del flujo de corriente es crítico porque demasiada cantidad sobrecalentará el color y quemará la malla.
Mientras que la impresión sobre superficies cerámicas con tintas orgánicas se pueden obtener por serigrafía mecánica, tampografía o impresión digital, las tintas cerámicas comerciales son difíciles de usar en impresión de chorro de tinta, porque tienen típicamente una viscosidad mayor a la requerida para la impresión de chorro de tinta (aproximadamente 20-40 cps) y la frita de vidrio contenida en ellas, que está en el rango de tamaño del micrómetro, tiende a sedimentarse y también obstruye los inyectores en la placa perforada de la que se expulsa la tinta durante la impresión a chorro de tinta.
Sería muy deseable usar impresión de chorro de tinta sobre las superficies cerámicas con pigmentos cerámicos, en vez de los métodos corrientemente usados de serigrafía mecánica o tampografía. La conversión a impresión digital puede tener las siguientes ventajas: reducción de costos implicados en el almacenamiento de serigrafía o dispositivos de transferencia debido a almacenamiento digital de los patrones deseados en lugar de almacenamiento físico; reducción de costos para impresión de bajo valor que pueden ser prohibitivos en la impresión serigráfica; mayor facilidad y versatilidad de cambio de un diseño a otro, capacidad de utilización de impresión de borde a borde.
Hasta ahora fallaron los intentos en la impresión de colores cerámicos con el proceso de chorro de tinta y, así, de hacer disponible el proceso de chorro de tinta para decorar los artículos de cerámica tales como vidrio, esmalte y porcelana, debido a la pronunciada tendencia de los polvos de color específicamente pesados y gruesos a formar sedimentos. La gravedad específica de los colores de esmaltado y vidriado va de 3,5 a 6,0 kg/1 y la fineza media del grano de esos productos va de 3 a 5 µm. Esos productos se sedimentan de suspensiones acuosas o alcohólicas que tienen la viscosidad del procesamiento de chorro de tinta convencional en el lapso que va desde unos pocos segundos hasta el 50% en algunos casos. Estas suspensiones llevarían rápidamente a bloquear los inyectores de impresión y toda la impresora de chorro de tinta. Las pastas de color líquidas que tienen una viscosidad sustancialmente mayor, por ejemplo, 5000 mPas, como las que se usan en la serigrafía para decorar vidrio, no serán apropiadas para imprimir con chorro de tinta porque la viscosidad es mucho mayor para las impresoras de chorro de tinta presentes en la actualidad.
La patente US N.º 6.357.868, incorporada en la presente memoria por referencia, revela un método para decorar cerámicas por tecnología de chorro de tinta, usando pigmentos inorgánicos y frita de vidrio presentes en un medio termoplástico que tiene un punto de fusión de al menos 30ºC (como cera). El medio, que es sólido en condiciones de almacenamiento, elimina la sedimentación de los pigmentos inorgánicos. La tinta se funde justo antes de ser usada por un cabezal de impresora de chorro de tinta calentable.
De acuerdo con esta patente, la sedimentación se elimina usando un medio termoplástico que se solidifica de inmediato.
La patente EP 1.223.201, incorporada en la presente memoria por referencia, revela una tinta para imprimir sobre sustratos termorresistentes que comprenden pigmento, agentes vítreos fusibles con partículas inferiores a 10 µ y un portador. El portador de acuerdo con esta...
Reivindicaciones:
1. Una composición de tinta para chorro de tinta para imprimir sobre un sustrato cerámico, para fundirse con el sustrato después de cocer, la tinta se caracteriza por:
en la que la composición de tinta comprende:
2. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la tinta se caracteriza por:
en la que la composición de tinta comprende:
3. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en la que los pigmentos inorgánicos termorresistentes son óxidos metálicos.
4. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en la que las partícula de pigmento inorgánico tienen un tamaño medio inferior a 0,9 micrómetros.
5. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el tamaño medio de las partículas del pigmento inorgánico es inferior a 0,7 micrómetros.
6. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el tamaño medio de las partículas del pigmento inorgánico es inferior a 0,55 micrómetros.
7. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en la que los pigmentos inorgánicos están seleccionados de: óxido de cromo, óxido de cobre, óxido de titanio, óxidos de Cu-Cr2O3; dióxido de titanio, óxido de hierro, rutilo amarillo de níquel, antimonio y titanio, espinel azul de cobalto y aluminio; y combinaciones de dos o más de los anteriores.
8. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que el vehículo líquido es al menos un solvente orgánico y la composición ligante son partículas submicrométricas de frita de vidrio.
9. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el al menos un solvente orgánico está seleccionado de PM (propilenglicol monometiléter), DPM (dipropilenglicol monometiléter), TPM (tripropilenglicol monometiléter), PnB (propilenglicol mono-n-butiléter), DPnB (dipropilenglicol monobutiléter), TPnB (trispropilenglicol mono-n-butiléter), PnP (propilenglicol monopropiléter), DPnP (dipropilenglicol monopropiléter), TPnB-H (propilenglicol butiléter), PMA (propilenglicol monometiléter acetato), Dowanol DB (dietilenglicol monobutiléter) u otros etilen- o propilenglicoléteres; o una combinación de dos o más de los anteriores.
10. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, en la que el sustrato es un sustrato de vidrio.
11. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el p/p del SiO2 en la frita de vidrio es del 50-70%.
12. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el p/p del Bi2O3 en la frita de vidrio es del 10-20%.
13. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el p/p del B2O3 en la frita de vidrio es del 3-20%.
14. La composición de tinta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que también comprende al menos un dispersante o una combinación de dispersantes.
15. La composición de tinta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, que también comprende al menos un agente humectante.
16. La composición de tinta de acuerdo con acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, que también comprende un ligante polimérico orgánico.
17. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 16, en la que el ligante polimérico orgánico es un poliacrilato o una polivinilpirrolidona (PVP).
18. La composición de tinta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17 que también comprende al menos un agente curable con UV.
19. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 18, en la que el agente curable está seleccionado de monómeros fotopolimerizables y oligómeros fotopolimerizables.
20. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 19 que también comprende al menos uno de: fotoiniciadores o fotosensibilizantes.
21. Una composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 que también comprende al menos un aditivo.
22. Una composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 21, en la que el aditivo está seleccionado de: agentes mojantes, agentes dispersantes, antiespumantes, humectantes, agentes de control reológico, polímeros orgánicos como ligantes y agentes de fijación, agentes anticorrosivos, agentes coalescentes, agentes de control del pH y biocidas.
23. Una composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 22, en la que los polímeros orgánicos como ligantes y agentes de fijación son: poliacrilatos o polivinilpirrolidona (PVP).
24. La composición de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el sustrato cerámico es un vidrio o un azulejo.
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