Un método de impresión que comprende:

a) aplicar una capa de una primera tinta fluida sobre una superficie de un sustrato,

primera tinta fluida lacual comprende una mezcla de al menos un colorante, y al menos un monómero etilénicamente insaturado,oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, primera tinta fluida la cual tieneun máximo de 10% de componentes volátiles; después

b) aplicar una capa de una segunda tinta fluida sobre la capa de la primera tinta fluida, segunda tinta fluidala cual comprende una mezcla de al menos un colorante, y al menos un monómero etilénicamenteinsaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, segunda tinta fluidala cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; después

c) opcionalmente, aplicar secuencialmente una capa o más capas adicionales de tinta fluida adicional sobreal menos una capa previa, tinta fluida adicional la cual comprende una mezcla de al menos un colorante, yal menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímeroetilénicamente insaturado, tinta fluida adicional la cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles;después

d) opcionalmente, aplicar una capa de una composición de revestimiento sobre al menos una capa previa,composición de revestimiento la cual comprende al menos un monómero etilénicamente insaturado,oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, composición de revestimiento lacual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; y después

e) exponer simultáneamente dichas capas con radiación de haz de electrones suficiente para hacer que elmonómero etilénicamente saturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamenteinsaturado en dichas capas se polimerice o reticule de manera que se sequen; en el que la primera tintafluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento,si está presente, tienen una viscosidad de alrededor de 5,0 Pa*s (5000 cps) o más; en el que la primeratinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición derevestimiento, si está presente, mantienen un incremento máximo de 10% en la viscosidad antes de laradiación con los haces de electrones

Método para imprimir y decorar con tintas curables mediante haz de electrones

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para imprimir y decorar materiales, especialmente para imprimir y decorar materiales de envasado, tales como papel, cartón, metales, y diversas películas poliméricas flexibles y rígidas, mediante exposición a haz de electrones de múltiples capas de tintas curables, que no cambian sustancialmente la viscosidad durante el proceso de impresión. Las tintas están esencialmente libres de componentes volátiles, tales como disolventes orgánicos, disolventes inorgánicos, agua y fracciones de bajo peso molecular, antes, durante y después de la exposición a irradiación de haz de electrones.

Descripción de la técnica relacionada

Los procedimientos de impresión y decoración de múltiples colores usados en la fabricación de materiales de envasado requieren típicamente la impresión secuencial de capas de tinta de un solo color. Cuando se desea la reproducción de imágenes de gran calidad, es importante evitar mezclar una capa de tinta previamente aplicada con una capa de tinta aplicada posteriormente. Tal mezclamiento de las capas conduce típicamente a defectos visuales de la imagen impresa. La técnica de impresión ha resuelto este problema de muchas maneras. La manera habitual para evitar el mezclamiento indeseable de colores es secar o curar cada capa de tinta aplicada antes de la aplicación de nueva capa de tinta. Este método, aunque eficaz, sufre una desventaja importante por cuanto requiere un secado completo después de la aplicación de cada capa de tinta consecutiva. El secado requiere energía y tiempo para su consecución. Como resultado, la productividad se reduce, y aumentan los costes de producción. Una alternativa al secado se puede encontrar en la impresión flexográfica con tintas curables mediante radiación ultravioleta (UV) . Las tintas de UV están libres de diluyentes volátiles, y cada capa de tinta se cura individualmente antes de aplicar capas de tinta consecutivas. Durante este proceso, cada capa de tinta sufre un cambio significativo de viscosidad, desde una viscosidad relativamente baja de 0, 5-2, 0 Pa*s (500-2000 cps) a la de una viscosidad indefinidamente elevada (polímero sólido) . Este proceso permite una impresión estable de buena calidad, pero requiere la introducción de monómeros acrilados de peso molecular bajo y fotoiniciadores volátiles de peso molecular bajo. Tal tecnología no es muy adecuada para los requisitos de bajo olor y migración del envasado de alimentos y/o fármacos. La patente U.S. 6.772.683 introduce un procedimiento de atrapamiento en húmedo de capas secuenciales, en las que tintas flexográficas curables por energía contienen 5% a 50% de diluyentes volátiles, tales como agua. La pérdida de agua a través de la evaporación conduce al desarrollo de viscosidad y gradientes de pegajosidad entre las capas de tinta aplicadas previamente y las capas de tinta siguientes. Incluso una pequeña pérdida de agua, por ejemplo una pérdida de 5% de agua, puede provocar un incremento de 10 veces en la viscosidad durante el proceso de impresión. Una desventaja importante de este procedimiento es que la pérdida continua de agua durante el proceso de impresión también conduce a inestabilidad reológica de la tinta de impresión durante todo el ciclo de impresión, que puede durar tanto como 6-8 horas o más. Estos cambios reológicos (mayor viscosidad, pérdida de flujo) crean problemas tales como agotamiento de la tinta, fuga y empañamiento. El suministro de esta tinta a la superficie de impresión requiere un aparato muy sofisticado y caro, con múltiples bombas y controles de viscosidad.

El documento DE 197 16 261 se refiere a un procedimiento para la producción de impresiones de color decorativas. Un papel decorativo se produce mediante un procedimiento de impresión que usa al menos dos colores diferentes que tienen una viscosidad elevada que se proporciona en un procedimiento de polimerización.

El papel es de cierto peso, y la superficie se reviste con una laca de una película. El uso de la tinta de alta viscosidad proporciona un símbolo de impresión de contraste elevado, y presenta una superficie impermeable.

El documento US 5.690.028 se refiere a un método de atrapamiento en húmedo y a un aparato para impresión curada por radiación de baja viscosidad. En primer lugar, se alimenta un sustrato alrededor de un cilindro de impresión central que gira de manera que el sustrato pasa sucesivamente a través de al menos un rodillo frontal y una pluralidad de estaciones de entintado. A continuación, la tinta en cada estación de entintado se aplica al sustrato, haciendo que la temperatura de la tinta disminuya y aumente la viscosidad. Después, el sustrato entintado, al que se le ha hecho pasar a través de todas las estaciones de entintado, se cura en una estación de curado.

En la impresión offset litográfica, las tintas se formulan inicialmente libres de diluyentes volátiles, pero debido al mezclamiento con disoluciones humectantes, es necesario que mantengan una hidrofilia del área sin imagen en la plancha de impresión litográfica. Como resultado, las tintas litográficas siempre contienen entre 5% y 15% de agua (disolución humectante) que cambia de forma descontrolada la viscosidad, dependiendo del estado de la emulsión formada entre la tinta y la disolución humectante. Estas variaciones de la viscosidad hacen a la impresión offset litográfica de imágenes de múltiples colores bastante desafiante y difícil de controlar. Existe claramente la necesidad de un método de impresión y de decoración simple que permitiera aplicar capas secuenciales de tinta que no cambiasen sustancialmente la viscosidad durante el proceso de impresión de múltiples colores, y no requiera unidades de curado o de secado individuales complicadas y costosas. Tales tintas deberían satisfacer la mayor parte de los requisitos de las aplicaciones de envasado, incluyendo bajo olor y migración, necesarios para fármacos alimentarios u otros artículos que son sensibles a residuos migrables de su envase.

Existe una gran necesidad de nuevos métodos de impresión y decoración de materiales de envasado que tengan una calidad de imagen visual muy elevada, a la vez que satisfagan una gran idoneidad para uso en estándar con respecto a resistencia de producto y cumplimiento con la Food and Drug Administration (FDA) de los Estados Unidos de América, y otras agencias reguladoras mundiales cuyos requisitos se han establecido para proteger alimentos de la alteración. La técnica de impresión y decoración de envases está dominada por procedimientos de tinta líquida que se basan en el curado o secado de capas de tinta individuales a través de la evaporación de agua o de compuestos orgánicos volátiles. Estos procedimientos consumen una gran cantidad de energía, y a menudo afectan negativamente al medio ambiente debido a la emisión de disolvente de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Muchos intentos para introducir disoluciones curables por energía, procedimientos de flexografía ultravioleta (UV) y por haz de electrones (EB) o procedimientos de impresión lito-offset mediante UV y EB, ayudan a reducir emisiones, pero son procesos de impresión complicados o generan compuestos de bajo peso molecular no aceptables para el envasado de alimentos y fármacos, tales como fotoiniciadores y sus subproductos, que pueden alterar el alimento u otros contenidos mediante migración. Es posible, como sugiere esta invención, imprimir y decorar materiales de envasado con tintas de impresión curables mediante EB que esencialmente no cambian de viscosidad durante todo el proceso de impresión, haciendo el proceso muy robusto y fácil de controlar, y esencialmente libre de cualesquiera compuestos de bajo peso molecular que puedan alterar el olor, el mal sabor del alimento, o migrar desde la película curada. Por lo tanto, según esta invención, se puede lograr un proceso de impresión de múltiples colores mediante la aplicación de capas secuenciales de tintas curables mediante haz de electrones que tienen una viscosidad de alrededor de 5, 0 Pa*s (5000 cps) o mayor, que no cambia sustancialmente durante el proceso de impresión. Estas tintas están esencialmente libres de compuestos orgánicos volátiles de bajo peso molecular, antes, durante y después de la exposición a irradiación de haz de electrones. Después del curado, estas tintas no contienen esencialmente especies migrables en un nivel que supere 50 partes por billón (ppb) , como se requiere... [Seguir leyendo]

1. Un método de impresión que comprende:

a) aplicar una capa de una primera tinta fluida sobre una superficie de un sustrato, primera tinta fluida la cual comprende una mezcla de al menos un colorante, y al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, primera tinta fluida la cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; después

b) aplicar una capa de una segunda tinta fluida sobre la capa de la primera tinta fluida, segunda tinta fluida la cual comprende una mezcla de al menos un colorante, y al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, segunda tinta fluida la cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; después

c) opcionalmente, aplicar secuencialmente una capa o más capas adicionales de tinta fluida adicional sobre al menos una capa previa, tinta fluida adicional la cual comprende una mezcla de al menos un colorante, y al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, tinta fluida adicional la cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; después

d) opcionalmente, aplicar una capa de una composición de revestimiento sobre al menos una capa previa, composición de revestimiento la cual comprende al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado, composición de revestimiento la cual tiene un máximo de 10% de componentes volátiles; y después

e) exponer simultáneamente dichas capas con radiación de haz de electrones suficiente para hacer que el monómero etilénicamente saturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado en dichas capas se polimerice o reticule de manera que se sequen; en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, tienen una viscosidad de alrededor de 5, 0 Pa*s (5000 cps) o más; en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, mantienen un incremento máximo de 10% en la viscosidad antes de la radiación con los haces de electrones.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa c) se lleva a cabo aplicando de 1 a alrededor de 10 capas adicionales sobre al menos una capa previa.

3. El método de la reivindicación 1, en el que se lleva a cabo la etapa d) .

4. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, tienen menos de 1% de componentes volátiles.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, tienen alrededor de 50 partes por billón o menos de componentes volátiles.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, tienen alrededor de 0% de componentes volátiles.

7. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, no tienen sustancialmente agua, disolventes orgánicos, disolventes inorgánicos, aminas y fotoiniciadores.

8. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, mantienen una viscosidad sustancialmente constante antes de la radiación del haz de electrones.

9. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, comprenden independientemente un al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado que es un acrilato, un metacrilato, un epoxi, un éster de colofonia, una resina de hidrocarburo, un compuesto vinílico, un compuesto de polivinilpirrolidona, un copolímero que contiene polivinilpirrolidona, un compuesto de estirenoanhídrido maleico, un compuesto uretánico, o sus combinaciones.

10. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, cada tinta fluida adicional, si está presente, y la composición de revestimiento, si está presente, comprenden independientemente un

al menos un monómero etilénicamente insaturado, oligómero etilénicamente insaturado o polímero etilénicamente insaturado que es un acrilato o metacrilato.

11. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, y cada tinta fluida adicional, si está presente, comprenden independientemente un colorante que es un pigmento orgánico, un

pigmento inorgánico, un pigmento metálico, un pigmento eléctricamente conductor, un pigmento magnéticamente activo, un nanopigmento, un pigmento dieléctrico, o sus combinaciones.

12. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, y la tinta fluida adicional, si está presente, comprenden independientemente uno o más componentes adicionales de una cera, talco, un tensioactivo, un modificador de la reología, una sílice, una silicona, un auxiliar de la dispersión, o sus combinaciones.

13. El método de la reivindicación 1, en el que la primera tinta fluida, la segunda tinta fluida, y cada tinta fluida adicional, si está presente, se aplican en forma de imágenes al sustrato desde una plancha de impresión de imágenes sobresaliente.

14. El método de la reivindicación 1, en el que la pegajosidad de dos capas consecutivas de las capas aplicadas no difiere más de 20% entre sí.