Procedimiento de revestimiento por cortina que utiliza una composición de contenido en sólidos elevado y producto revestido.

Procedimiento de revestimiento por cortina para revestir sustratos con una cortina estable y un revestimiento uniforme a bajas velocidades de flujo en el que una cortina de caída libre de una composición acuosa reviste un sustrato en movimiento,

presentando la composición acuosa un contenido en sólidos elevado superior o igual a 50% en peso seco y que comprende un modificador de la reología polimérico y un tensioactivo no iónico, siendo la concentración de dicho modificador de la reología en la composición acuosa inferior a 5% en peso seco del peso seco de la composición total, caracterizado porque la composición acuosa reviste a una velocidad de flujo por valor de longitud de boquilla unitaria (Q) igual a o inferior a 10-4 m3/ (s.m) .

Procedimiento de revestimiento por cortina que utiliza una composición de contenido en sólidos elevado y producto revestido.

Campo de la invención La invención se refiere a un procedimiento de revestimiento por cortina que utiliza una composición de contenido en sólidos elevado para revestir una banda de sustrato.

Antecedentes de la invención En la fabricación de papel de impresión, se aplican composiciones de revestimiento pigmentadas mediante, por ejemplo, métodos de revestimiento de tipo cuchilla, barra, cuchilla de aire o rodillo inverso, habitualmente a altas velocidades. Sin embargo, dichos métodos de revestimiento no están conformados (con la excepción del método de revestimiento con cuchilla de aire) para sustratos rugosos, lo que significa que cualquier superficie de sustrato irregular conducirá a un grosor de revestimiento no uniforme, lo que puede dar como resultado irregularidades durante el proceso de impresión.

Están desarrollándose en la actualidad unos métodos de revestimiento por cortina en la industria papelera para revestir bandas de papel, para lograr uniformidad en la aplicación de superficie, que es una condición necesaria para obtener una buena prestación de impresión final.

Los procedimientos de revestimiento por cortina se conocen bien y son muy utilizados para la aplicación de una o más capas líquidas sobre la superficie de un soporte en movimiento en la industria fotográfica. De hecho, esta tecnología se desarrolló para películas fotográficas que requieren el depósito de muchos diferentes revestimientos, habitualmente entre 8 y 10, con rigurosas restricciones sobre el estado de la superficie y también el grosor de los revestimientos aplicados.

El revestimiento por cortina es un procedimiento de revestimiento premedido, lo que significa que sólo la cantidad requerida de líquido de revestimiento necesario sobre la banda se bombea a través del cabezal de revestimiento. El procedimiento de revestimiento por cortina se basa en un flujo libre sobre una superficie desde un cabezal de revestimiento ubicado por encima de la superficie que va a revestirse. El soporte se recubre formando una cortina vertical de caída libre de modo que impacta sobre el soporte. Se mantiene una relación controlada entre la velocidad de flujo del líquido y la velocidad a la que el soporte se mueve de modo que la cortina es estable y presenta una velocidad de flujo uniforme a lo largo de su anchura para obtener una capa del revestimiento sobre el sustrato. El cabezal de revestimiento se define utilizando propiedades del fluido de revestimiento, de modo que se obtiene el grosor de la película de revestimiento más uniforme posible en la dirección de ejecución o la dirección transversal de la máquina.

Una de las ventajas del revestimiento por cortina es la calidad superior y la superficie más uniforme de los sustratos, concretamente bandas de papel, que pueden obtenerse.

Otra ventaja es la falta de contacto entre el cabezal de revestimiento y el soporte, a diferencia de procedimientos de revestimiento por contacto tales como revestimiento con varilla y cuchilla. Esto proporciona unos medios de eliminación de las fuerzas aplicadas sobre el soporte durante el revestimiento, que provocan la rotura de la banda en particular, y puede presentar un efecto no desdeñable sobre el aumento en la velocidad de la máquina, y en consecuencia puede reducir los costes de producción.

Otra ventaja del revestimiento por cortina es la posibilidad de aplicar dos o más revestimientos simultáneamente.

A pesar de los muchos intentos de revestir bandas de sustratos con una o más capas de revestimiento utilizando procedimientos de revestimiento por cortina, los principales factores limitantes para el revestimiento por cortina siguen siendo la estabilidad de la cortina y el arrastre de aire, que da lugar a la inclusión de aire entre la composición de revestimiento y la banda conduciendo a numerosas burbujas e irregularidades en el revestimiento. El encharcamiento de la cortina también puede ser un problema y conducir a la formación de un abombamiento en la zona de impacto de la cortina, habitualmente como resultado de que el fluido de revestimiento presenta una viscosidad demasiado baja. Este fenómeno puede conducir a no uniformidades del revestimiento, y también puede inducir el arrastre de aire a velocidades de banda relativamente bajas. Las cortinas elásticas y muy viscosas tienden a "tirar de" la banda, lo que también puede conducir a un revestimiento no uniforme debido a fluctuaciones en la zona de impacto de la cortina.

En el revestimiento por cortina, sólo se obtiene (n) capa (s) uniforme (s) si las variables operacionales se mantienen dentro de unos límites bastante precisos. Estos límites definen la "ventana" de revestimiento. Un ejemplo es el arrastre de aire, tal como se describe en la patente US nº 5.391.401 (Blake et al.) . Esta patente describe un método para aliviar los problemas del arrastre de aire.

En la misma se describe una relación óptima entre viscosidad y velocidad de cizallamiento para el revestimiento por cortina. El perfil reológico deseado promueve una baja viscosidad a las velocidades de cizallamiento esperadas cerca de la línea de humectación dinámica, en la que el revestimiento humedece el sustrato, y una alta viscosidad a las velocidades de cizallamiento mucho más bajas esperadas en las otras regiones del flujo. Puede aumentarse la viscosidad de la composición de revestimiento mediante la adición de agentes espesantes que interaccionan con el aglutinante, lo que presenta el efecto de aumentar la viscosidad de la mezcla a baja velocidad de cizallamiento sin elevar sustancialmente su viscosidad a alta velocidad de cizallamiento, lo que implica que una alta velocidad de cizallamiento es una desventaja. Mucho de este trabajo se ha registrado para una formulación que contiene aglutinante, especialmente gelatina, junto con granos de haluro de plata para su utilización en aplicaciones fotográficas. La patente US nº 5.393.571 (Suga et al.) describe el alivio del arrastre de aire y el encharcamiento del revestimiento por cortina utilizando una mezcla de viscosidad superior a 90 mPa.s a baja velocidad de cizallamiento (10 s-1) sobre una superficie rugosa (0, 3 μm) . La patente US nº 6.099.913 (Clarke et al.) describe la formación de una capa revestida adyacente a la superficie del sustrato que presenta una viscosidad de 90 mPa.s a 220 mPa.s a una velocidad de cizallamiento de 10.000 s-1, que puede formar una cortina de caída libre y permite que se logren velocidades de revestimiento superiores sin arrastre de aire. Estas aplicaciones son aparentemente adecuadas para formulaciones fotográficas que contienen generalmente gelatina y granos de haluro de plata, que normalmente presentan un bajo contenido en sólidos.

Un segundo ejemplo de un factor limitante es la estabilidad de la cortina, que está relacionada con la razón de las fuerzas de tensión inercial con respecto a superficial (número de Weber) . Esto implica que velocidades de flujo superiores y tensiones superficiales inferiores son beneficiosas para la estabilidad de la cortina. Sin embargo, en ciertos casos no son deseables unas velocidades de flujo elevadas especialmente cuando se utilizan mezclas de contenido en sólidos elevado y se requieren pesos del revestimiento inferiores.

Muchas composiciones de revestimiento de papel típicas están muy pigmentadas y son de contenido en sólidos elevado y de manera inherente son de naturaleza pseudoplástica. Este tipo de reología es útil para aplicaciones con técnicas de revestimiento con cuchilla, barra, rodillo inverso, ranura o por deslizamiento. Sin embargo, se ha observado que numerosas formulaciones de revestimiento de papel pigmentadas no forman una cortina estable a bajas velocidades de flujo (especialmente cuando Q, la velocidad de flujo por longitud de boquilla unitaria, es igual a o inferior a 10-4 m3/ (s.m) para sistemas acuosos) .

Si el método de revestimiento por cortina va a utilizarse para revestir formulaciones de papel con contenido en sólidos elevado a bajos pesos de revestimiento, esto puede lograrse sólo actualmente utilizando velocidades de banda más rápidas. Sin embargo, a velocidades de banda más rápidas, el arrastre de aire se convierte en un problema real especialmente cuando se recubre sobre sustratos lisos, menos porosos.

La dilución de la mezcla con el fin de trabajar a velocidades de banda más lentas no es una opción. Resultan preferidas las mezclas con contenido en sólidos elevado... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de revestimiento por cortina para revestir sustratos con una cortina estable y un revestimiento uniforme a bajas velocidades de flujo en el que una cortina de caída libre de una composición acuosa reviste un sustrato en movimiento, presentando la composición acuosa un contenido en sólidos elevado superior o igual a 50% en peso seco y que comprende un modificador de la reología polimérico y un tensioactivo no iónico, siendo la concentración de dicho modificador de la reología en la composición acuosa inferior a 5% en peso seco del peso seco de la composición total, caracterizado porque la composición acuosa reviste a una velocidad de flujo por valor de longitud de boquilla unitaria (Q) igual a o inferior a 10-4 m3/ (s.m) .

2. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 1, en el que dicho modificador de la reología se selecciona de entre el grupo que comprende espesantes de fase acuosa y espesantes asociativos, y mezclas de los mismos.

3. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 2, en el que dichos espesantes de fase acuosa se seleccionan de entre polímeros de poliacrilamida/acrilato aniónicos, tipos de poliéter hidrófobo iónico y poli (alcohol vinílico) , carboximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, almidón, derivado de proteína y poliacrilato (s) hinchable (s) alcalino (s) .

4. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 2, en el que dichos espesantes asociativos se seleccionan de entre poliuretanos etoxilados hidrófobos y polioles de poliéter.

5. Procedimiento de revestimiento por cortina según las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho tensioactivo se selecciona de entre el grupo de etoxilatos de alquilarilo, acetilénicos alcoxilados, dioles alquilacetilénicos, acetilénicos no alcoxilados, alcoxilatos de alcohol secundarios y mezclas de los mismos.

6. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la composición acuosa presenta un contenido en sólidos superior o igual a 60% en peso seco.

7. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la viscosidad de la composición acuosa es de entre 50 y 200 mPa.s a una velocidad de cizallamiento de 1.000 s-1, entre 25 y 90 mPa.s a una velocidad de cizallamiento de 10.000 s-1, y entre 20 y 75 mPa.s a una velocidad de cizallamiento de 100.000 s-1, todos los conjuntos de datos registrados a 25º C.

8. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la tensión superficial estática de la composición acuosa es inferior a 45 mN/m.

9. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la composición acuosa comprende aglutinantes y pigmentos.

10. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 9, en el que el aglutinante se selecciona de entre un grupo constituido por copolímeros de estireno en particular estireno-butadieno o estireno-acrilatos, estirenoanhídridos maleicos, poli (alcoholes vinílicos) , polivinilpirrolidonas, carboximetilcelulosas, almidón, proteína, poli (acetatos de vinilo) , poliuretanos, poliéster, ácido acrílico y mezclas de los mismos.

11. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 9 ó 10, en el que el pigmento se selecciona de entre carbonatos de calcio, silicato de aluminio, caolín, talco, dióxido de titanio, sílice, alúminas, alúmina boehmita, sulfato de bario, óxido de cinc, pigmentos plásticos, pigmentos conductores y mezclas de los mismos.

12. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la concentración del modificador de la reología en la composición acuosa es inferior a 1% en peso seco del peso seco de la composición total.

13. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la concentración de tensioactivo en la composición es inferior a 1% en peso seco y preferentemente inferior a 0, 5% en peso seco del peso seco de la composición total.

14. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el peso de revestimiento seco revestido sobre el sustrato es inferior o igual a 12 g/m2, preferentemente inferior o igual a 10 g/m2.

15. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el sustrato en movimiento es un sustrato fibroso o un sustrato de plástico.

16. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 15, en el que el sustrato fibroso es un papel o un cartón.

17. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 16, en el que el gramaje del sustrato de papel antes del revestimiento es inferior o igual a 150 g/m2, más particularmente inferior o igual a 80 g/m2.

18. Procedimiento de revestimiento por cortina según las reivindicaciones 16 a 17, en el que la cortina reviste una banda de papel continua que está o bien a) no revestida o imprimada, b) prerrevestida o preimprimada, c) prerrevestida y posteriormente calandrada.

19. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 15, en el que el sustrato en movimiento es 10 una banda de plástico o una película.

20. Procedimiento de revestimiento por cortina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la cortina de caída libre está compuesta de una o más capas.

21. Procedimiento de revestimiento por cortina según la reivindicación 20, en el que dicha cortina de caída libre comprende dos capas de composición acuosa con un contenido en sólidos elevado.