Dispersantes poliméricos hiperramificados y dispersiones de pigmento no acuosas.
Dispersante polimérico que tiene una arquitectura de poliuretano hiperramificada obtenida por reacción de unnúcleo de poliisocianato con una mezcla de :
a) 40 a 65 % en moles de un anclaje representado por la Fórmula (I) y/o (II) :
en las que n representa un número entero de 0 a 7, y
X y Y representan cada uno independientemente un grupo amino primario o un grupo hidroxilo,
b) 5 a 25 % en moles de un reticulante de óxido de polipropileno,
c) 15 a 40 % en moles de un injerto de óxido de polipropileno, y
en el que la cantidad combinada del reticulante y del injerto es de al menos 35 % en moles, y
en el que 100 % en moles de la mezcla corresponde a la cantidad total de grupos isocianato en el núcleo depoliisocianato.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/063145.
Solicitante: AGFA GRAPHICS N.V..
Nacionalidad solicitante: Bélgica.
Dirección: SEPTESTRAAT 27 2640 MORTSEL BELGICA.
Inventor/es: André,Xavier, BERNAERTS,KATRIEN.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01F17/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › Utilización de sustancias como agentes emulsionantes, humidificantes, dispersantes o generadores de espuma (agentes de flotación B03D 1/001; para aplicaciones particulares, ver las clases apropiadas, p. ej. como detergentes C11D).
- C08G18/10 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 18/00 Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos. › Procesos de prepolimerización que incluyen reacción de isocianatos o isotiocianatos con compuestos que tienen hidrógeno activo en un primer paso de reacción.
- C08G18/28 C08G 18/00 […] › caracterizados por los compuestos utilizados que contienen hidrógeno activo.
- C09D11/00 C […] › 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.
PDF original: ES-2440067_T3.pdf
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Fragmento de la descripción:
Dispersantes poliméricos hiperramificados y dispersiones de pigmento no acuosas
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención hace referencia a dispersantes poliméricos específicos y dispersiones de pigmento y tintas de inyección no acuosas preparadas usando dichos dispersantes poliméricos específicos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Un dispersante es una sustancia que fomenta la formación y estabilización de una dispersión de partículas pigmentarias en un medio de dispersión y que reduce sustancialmente la energía de dispersión necesaria. Las partículas pigmentarias dispersadas pueden tender a reaglomerarse tras la operación de dispersión como consecuencia de las fuerzas de atracción mutua. La utilización de dispersantes contrarresta esta tendencia a la reaglomeración de las partículas pigmentarias.
El dispersante debe cumplir requisitos particularmente exigentes cuando se usa para tintas de inyección. Una dispersión inadecuada se manifiesta en forma de aumentos de viscosidad en sistemas líquidos, pérdidas de brillo y/o cambios de matiz. Además, es necesaria una dispersión particularmente buena de las partículas pigmentarias para garantizar un paso fluido de las partículas pigmentarias a través de las boquillas de un cabezal de impresión, que apenas suelen tener unos cuantos micrómetros de diámetro. Además, en los períodos de espera de la impresora, debe evitarse la aglomeración de las partículas pigmentarias y la obstrucción de las boquillas de la impresora asociada con ella.
Los dispersantes poliméricos contienen típicamente en una parte de la molécula grupos denominados de anclaje que se adsorben a los pigmentos que van a dispersarse. En una parte espacialmente separada de la molécula, los dispersantes poliméricos tienen cadenas poliméricas que son compatibles con el medio de dispersión y, al hacerlo, estabilizan las partículas pigmentarias en el medio de dispersión. Los dispersantes poliméricos típicos son basados en copolímeros de injerto y copolímeros de bloque.
En tintas de inyección acuosas, los dispersantes poliméricos suelen contener grupos de anclaje hidrófobos que muestran una elevada afinidad por la superficie del pigmento y cadenas poliméricas hidrófilas para estabilizar los pigmentos en el medio de dispersión acuoso.
La preparación de dispersiones adecuadas y térmicamente estables con partículas submicrométricas es más difícil en caso de dispersiones de pigmento no acuosas, como las tintas basadas en disolventes, las tintas basadas en aceites y las tintas de inyección curables por radiación. Cuando presentan una superficie no polar, los pigmentos son especialmente difíciles de dispersar.
Estos problemas han llevado a diseñar dispersantes poliméricos muy específicos en los que los grupos de anclaje son derivados de pigmentos. Por ejemplo, el documento WO 2007/006635 (AGFA GRAPHICS) describes dispersiones de pigmento que comprenden un pigmento de color y un dispersante polimérico que contiene al menos un grupo cromóforo pendiente que, a través de un grupo de enlace, se une de manera covalente a la cadena principal polimérica del dispersante polimérico y que tiene un peso molecular inferior al 90% del peso molecular del pigmento de color. Una desventaja es que el grupo cromóforo pendiente debe mostrar una cierta similitud con la fórmula química del pigmento con el fin de obtener una dispersión eficaz, lo que, por lo tanto, se traduce en diferentes dispersantes poliméricos para los diferentes pigmentos usados en un conjunto de tintas que comprende una tinta amarilla, una tinta magenta y una tinta cian.
Otra estrategia para la dispersión de pigmentos con superficies no polares en medios de dispersión no acuosos es cambiar la superficie por una superficie más polar añadiendo compuestos denominados sinergistas de dispersión. Un sinergista de dispersión es un compuesto que fomenta la adsorción del dispersante polimérico en la superficie del pigmento. A menudo se sugiere que el sinergista debe poseer la estructura de pigmento sustituida por uno o más grupos ácido sulfónico, grupos ácido carboxílico o sales de amonio de los mismos. Algunos ejemplos de estos sinergistas de dispersión se enumeran, por ejemplo, en los documentos WO 2007/060254 (AGFA GRAPHICS) , EP 1790697 A (AGFA GRAPHICS) y EP 1790698 A (AGFA GRAPHICS) .
Sin embargo, ambas estrategias aumentan considerablemente el coste de la dispersión de pigmento. Es deseable preparar dispersiones de pigmento estables que no requieren sinergistas de dispersión o dispersantes poliméricos en los que los grupos de anclaje son derivados de pigmento. Para una calidad de imagen consistente, las tintas de inyección requieren una estabilidad de dispersión que permita soportar altas temperaturas (por encima de 60 ºC) durante el transporte de la tinta hasta los usuarios, realizar una eyección de tintas a temperaturas elevadas y tolerar cambios en el medio de dispersión de la tinta de inyección durante su utilización, como por ejemplo la evaporación del disolvente y el aumento de concentraciones de humectantes, penetrantes y otros aditivos.
En el documento US 4647647 (BYK-CHEMIE) se divulgan agentes de dispersión obtenidos por la reacción de poliisocianatos que tienen una funcionalidad media de entre 2, 5 y 6 con compuestos monohidroxilo específicos de poliéteres, poliésteres o poliéteres-poliésteres mixtos. Como grupo de anclaje se sugieren diferentes grupos heterocíclicos, incluyendo triazol, pirimidina, imidazol, piridina, morfolina, pirrolidina, piperazina, benzimidazol,
benzotiazol y/o triazina.
Por lo tanto, es altamente deseable poder fabricar dispersiones de pigmento no acuosas económicas, especialmente tintas de inyección pigmentadas, que presentan una alta calidad y estabilidad de dispersión utilizando el mismo dispersante polimérico en todas las tintas de un conjunto de tintas.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Con el fin de superar los problemas descritos anteriormente, se ha descubierto, sorprendentemente, que se obtuvieron dispersiones de pigmento no acuosas, particularmente tintas de inyección no acuosas, con alta calidad y
estabilidad de dispersión utilizando un dispersante polimérico tal y como se define en la reivindicación 1. La estabilización de pigmentos se llevó a cabo sin modificación costosa de la superficie mediante la adición de un sinergista de dispersión y la utilización del mismo dispersante polimérico “universal” en las diferentes tintas de un conjunto de tintas CMY.
Otro objeto de la presente invención es producir imágenes de alta calidad de imagen utilizando dispersiones de pigmento no acuosas, particularmente tintas de inyección no acuosas.
Otros aspectos, elementos, etapas, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes en la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas de la presente invención.
Definiciones El término “colorante”, tal y como se utiliza en las realizaciones preferidas de la presente invención, hace referencia a tintes y pigmentos.
El término “tinte”, tal y como se utiliza en las realizaciones preferidas de la presente invención, hace referencia a un colorante que tiene una solubilidad de 10 mg/l o superior en el medio en el que se aplica y en las condiciones ambientales correspondientes.
El término “pigmento” se define en DIN 55943, incorporado al presente documento como referencia, como un agente colorante que es prácticamente insoluble en el medio de aplicación en las condiciones ambientales correspondientes, teniendo por lo tanto una solubilidad inferior a 10 mg/l en este medio.
El término “C.I.” se utiliza en la presente solicitud como una abreviatura de Colour Index (Índice de Color) .
El término “alquilo” hace referencia a todas las variantes posibles de cada número de átomos de carbono en el grupo alquilo, es decir, de tres átomos de carbono: n-propilo e isopropilo; de cuatro átomos de carbono: n-butilo, isobutilo y terc-butilo; de cinco átomos de carbono: n-pentilo, 1, 1-dimetil-propilo, 2, 2-dimetilpropilo y 2-metil-butilo, etc.
El término “PPO” se utiliza como abreviatura de óxido de polipropileno.
El término “PEO” se utiliza como abreviatura de óxido de polietileno.
Dispersantes poliméricos 50 El dispersante polimérico de la presente invención tiene una arquitectura de poliuretano hiperramificada obtenida por reacción de un núcleo de poliisocianato con una mezcla de : a) 40 a 65 % en moles de un anclaje representado por la Fórmula (I) y/o (II) :
en las que n representa un número entero de 0 a 7,... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Dispersante polimérico que tiene una arquitectura de poliuretano hiperramificada obtenida por reacción de un núcleo de poliisocianato con una mezcla de : a) 40 a 65 % en moles de un anclaje representado por la Fórmula (I) y/o (II) :
en las que n representa un número entero de 0 a 7, y X y Y representan cada uno independientemente un grupo amino primario o un grupo hidroxilo, b) 5 a 25 % en moles de un reticulante de óxido de polipropileno, c) 15 a 40 % en moles de un injerto de óxido de polipropileno, y
en el que la cantidad combinada del reticulante y del injerto es de al menos 35 % en moles, y en el que 100 % en moles de la mezcla corresponde a la cantidad total de grupos isocianato en el núcleo de poliisocianato.
2. Dispersante polimérico según la reivindicación 1 que comprende entre el 50 y el 60 % en moles del anclaje. 20
3. Dispersante polimérico según la reivindicación 1 ó 2 que comprende entre el 15 y el 25 % en moles del reticulante de óxido de polipropileno.
4. Dispersante polimérico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende entre el 25 y el 35 % 25 en moles del injerto de óxido de polipropileno.
5. Dispersante polimérico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el reticulante de óxido de polipropileno tiene un peso molecular medio en número Mn de entre 400 y 2.500.
6. Dispersante polimérico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el injerto de óxido de polipropileno tiene un peso molecular medio en número Mn de entre 500 y 5.000.
7. Dispersante polimérico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que tiene un peso molecular medio en número Mn de menos de 25.000. 35
8. Dispersión de pigmento no acuosa que incluye un pigmento, un medio de dispersión no acuoso y el dispersante polimérico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Dispersión de pigmento no acuosa según la reivindicación 8, en la que el medio de dispersión no acuoso es un 40 líquido curable por radiación que puede curarse por radiación ultravioleta o por un haz de electrones.
10. Conjunto de tintas de inyección que comprende la dispersión de pigmento no acuosa según la reivindicación 8 ó 9.
11. Conjunto de tintas de inyección que comprende al menos dos tintas de inyección según la reivindicación 10.
12. Método para preparar una dispersión de pigmento no acuosa que comprende los pasos de : a) proporcionar un dispersante polimérico tal y como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,
b) dispersar el pigmento en presencia del dispersante polimérico en un medio de dispersión no acuoso.
13. Método según la reivindicación 12, en el que el medio de dispersión no acuoso es un líquido curable por radiación que puede curarse por radiación ultravioleta o por un haz de electrones.
14. Método según la reivindicación 12 ó 13, en el que la dispersión de pigmento es una tinta de inyección.
15. Método de impresión por inyección de tinta que comprende los pasos de : a) proporcionar una tinta de inyección tal y como se ha definido en la reivindicación 10, y b) eyectar la tinta de inyección sobre un receptor de tinta.
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