Tintas de inyección curables por radiación, flexibles y resistentes al rayado.

Tinta de inyección curable por radiación por radicales libres que contiene un fotoiniciador y compuestos polimerizables que incluyen al menos 45% en peso de una mezcla de monómeros que consiste en:

a) 10 a 35% en peso de uno o más acrilatos monofuncionales cíclicos cuyo homopolímero tiene un valor de Tg superior a 20°C,

b) 10 a 30% en peso de una N-vinil lactama y/o un acrilato de éter vinílico,

c) 10 a 30% en peso de un poliacrilato etoxilado y/o propoxilado que tiene un peso molecular de al menos 450, en la que todos los porcentajes en peso están basados en el peso total de la tinta de inyección, y en la que el valor de Tg se determina según el método DSC tal y como se define en ISO 11357-2:1999.

Tintas de inyección curables por radiación, flexibles y resistentes al rayado.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención hace referencia a tintas de inyección curables por radiación para producir imágenes curadas que presentan una alta flexibilidad y una alta resistencia al rayado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la impresión por inyección de tinta, gotas pequeñas de tinta se proyectan directamente sobre una superficie receptora de tinta sin contacto físico entre el dispositivo de impresión y el receptor de tinta. El dispositivo de impresión almacena los datos de impresión electrónicamente y controla un cabezal de impresión para eyectar las gotas a modo de imagen sobre un receptor de tinta.

La composición de la tinta de inyección depende del método de impresión por inyección de tinta utilizado y de la naturaleza del receptor de tinta que va a imprimirse. Las tintas curables por UV son más adecuadas para los receptores de tinta no absorbentes que, por ejemplo, las tintas de inyección acuosas o basadas en disolventes. Sin embargo, el comportamiento y la interacción de una tinta de inyección curable por UV sobre receptores de tinta sustancialmente no absorbentes es bastante complicado en comparación con tintas acuosas o tintas basadas en un disolvente sobre receptores de tinta absorbentes. En particular, la combinación de una buena flexibilidad y una buena resistencia al rayado sobre un receptor de tinta no absorbente es problemática. Los cambios realizados en la tinta para mejorar la flexibilidad siempre reducen la resistencia al rayado y viceversa. Asimismo, otros requisitos, como una buena adhesión, una buena velocidad de curado, una difusión controlada de la tinta sobre el receptor de tinta y una baja viscosidad limitan además las opciones de diseño de una tinta de inyección que presente a la vez una buena flexibilidad y una buena resistencia al rayado.

El aumento de la proporción de monómeros polifuncionales con respecto a monómeros monofuncionales en tintas curables por UV da lugar a una velocidad de curado mejorada. La alta resistencia al rayado se obtiene gracias a la estructura tridimensional altamente reticulada. Sin embargo, la imagen producida por una tinta de este tipo presenta una baja flexibilidad y se agrieta fácilmente sobre el soporte registrador o incluso se desprende del mismo.

La disminución de la proporción de monómeros polifuncionales con respecto a monómeros monofuncionales en tintas curables por UV produce un menor número de polímeros reticulados, es decir, aumenta la flexibilidad, pero reduce la velocidad de curado y la resistencia al rayado. La naturaleza química de los monómeros polifuncionales y monofuncionales también afecta a la calidad de adhesión y la viscosidad de la tinta de inyección.

En general, el enfoque adoptado para mejorar la flexibilidad y la resistencia al rayado a la vez es utilizar monómeros específicos y combinaciones de monómeros en la tinta.

Por ejemplo, el documento US 2007071953 (FUJI) describe una composición de tinta que incluye un iniciador de polimerización y al menos un compuesto seleccionado de entre el grupo que consiste en ácido (met) acrílico y estéres monofuncionales de ácido (met) acrílico y amidas, cada una de las cuales contiene un grupo carboxi en una molécula. La presencia de un grupo carboxi en el monómero provoca una interacción enlazante de hidrógeno, tal y como se ilustra en el párrafo [0022], que constituye un enlace más débil que el enlace covalente formado por monómeros polifuncionales. El enlace enlazante de hidrógeno puede romperse, dando lugar a una mayor flexibilidad. Sin embargo, el uso de una gran cantidad de monómeros de ácido acrílico de este tipo en la tinta puede corroer los cabezales de impresión por inyección de tinta.

El documento US 2004024078 (SEIREN) muestra otro ejemplo en el que se describe una tinta curable por UV que incluye un componente colorante, un oligómero reactivo y/o un prepolímero reactivo, un diluyente reactivo y un fotoiniciador, en el que un polímero del oligómero reactivo y/o del prepolímero reactivo y un polímero del diluyente reactivo presentan una temperatura de transición vítrea de entre 0 °C y 70 °C. La película curada de dicha tinta presentó una buena flexibilidad, una buena resistencia al rayado y una buena adhesión. Sin embargo, en el párrafo [0021] se hace constar que las composiciones de tinta presentan una viscosidad bastante elevada de entre 60 y 800 cps a una temperatura de 25 °C, lo que obliga a contar con temperaturas de eyección elevadas de 60 °C o superiores.

El documento US 2008108747 (FUJI) describe una composición de tinta que incluye un iniciador de polimerización, un (met) acrilato que comprende un enlace doble con un átomo de carbono que tiene un orbital híbrido sp3 en posición alfa y un colorante. El uso del compuesto polimerizable específico en una composición de tinta permite mejorar la flexibilidad de la imagen tras el curado, manteniendo a la vez una sensibilidad elevada y una adhesión elevada de la imagen al soporte registrador.

El documento US 2009087576 (FUJI) describe en el párrafo [0085] que, desde el punto de vista de la mejora de la flexibilidad y la resistencia al rayado de un material curado, la composición de tinta contiene preferiblemente un (met) acrilato cíclico monofuncional, más preferiblemente uno de los compuestos M-1 a M-29 o acrilato de fenoxietilo.

En el documento US 2007211111 (FUJI) se revela una composición de tinta que incluye una N-vinil lactama, un compuesto polimerizable por radicales y un iniciador de polimerización. En esta composición, el contenido de la Nvinil lactama es de al menos 10% en peso con respecto al peso total y la proporción en peso del contenido de la Nvinil lactama al compuesto polimerizable por radicales libres es de 1:8, 5 a 1. La tinta permite producir imágenes curadas que presentan una excelente flexibilidad y adhesión a un sustrato.

En el documento US 6310115 (AGFA) se revelan tintas de inyección curables por radiación que contienen monómeros curables por radiación que contienen funciones de éter vinílico y de acrilato. Los acrilatos de éter vinílico permiten lograr una baja viscosidad que es necesaria para la impresión por inyección de tinta, sin utilizar una cantidad sustancial de agua u otro disolvente.

A pesar de contar con todas estas composiciones de tinta propuestas, sigue siendo necesario contar con tintas de inyección curables por radiación que presenten una buena flexibilidad y una buena resistencia al rayado, y que a la vez conserven una baja viscosidad para garantizar una buena eyección de la tinta, una velocidad de curado elevada y una buena adhesión a una amplia gama de sustratos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Con el fin de superar los problemas descritos anteriormente, realizaciones preferidas de la presente invención proporcionan tintas de invención que contienen monómeros monofuncionales y polifuncionales específicos en cantidades específicas.

Realizaciones preferidas de la presente invención se han realizado mediante una tinta de inyección curable por radicales libres tal y como se define en la reivindicación 1.

Realizaciones preferidas de la presente invención también se han realizado mediante un método de impresión por inyección de tinta tal y como se define a continuación.

Otros ventajas y realizaciones preferidas de la presente invención se harán evidentes en la siguiente descripción.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Definiciones El término “tinta curable por radiación" significa que la tinta es curable por radiación UV o por haz de electrones.

El término “receptor de tinta de inyección sustancialmente no absorbente” hace referencia a cualquier receptor de tinta de impresión por inyección que cumpla con al menos uno de los dos criterios siguientes: 1) La penetración de la tinta en el receptor de tinta de inyección no supera los 2 µm, 2) No desaparece más del 20% de una gota de 100 pL eyectada sobre la superficie del receptor de tinta de inyección en el mismo en un lapso de 5 segundos. Si existen una o más capas recubiertas, el espesor en seco debe ser inferior a 5 µm. Los expertos en la técnica pueden utilizar un método analítico estándar para determinar si un receptor de tinta se ajusta a uno o a ambos de los criterios mencionados anteriormente relativos al receptor de tinta sustancialmente no absorbente. Por ejemplo, tras eyectar la tinta sobre la superficie receptora de tinta, es posible retirar una porción del receptor de tinta para su examen mediante microscopía electrónica de transmisión con el fin de determinar si la profundidad de penetración de la tinta... [Seguir leyendo]

1. Tinta de inyección curable por radiación por radicales libres que contiene un fotoiniciador y compuestos polimerizables que incluyen al menos 45% en peso de una mezcla de monómeros que consiste en:

a) 10 a 35% en peso de uno o más acrilatos monofuncionales cíclicos cuyo homopolímero tiene un valor de Tg superior a 20°C, b) 10 a 30% en peso de una N-vinil lactama y/o un acrilato de éter vinílico, c) 10 a 30% en peso de un poliacrilato etoxilado y/o propoxilado que tiene un peso molecular de al menos 450, en la que todos los porcentajes en peso están basados en el peso total de la tinta de inyección, y en la que el valor de Tg se determina según el método DSC tal y como se define en ISO 11357-2:1999.

2. Tinta de inyección según la reivindicación 1, en la que el acrilato de éter vinílico es 2- (viniletoxi) etil acrilato.

3. Tinta de inyección según la reivindicación 1 ó 2, en la que la N-vinil lactama es N-vinil caprolactama.

4. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la tinta de inyección contiene dichos uno o más acrilatos monofuncionales cíclicos en una cantidad de entre el 15% en peso y el 30% en peso.

5. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la tinta de inyección contiene la Nvinil lactama y/o el acrilato de éter vinílico en una cantidad de entre el 15% en peso y el 25% en peso.

6. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la tinta de inyección contiene el acrilato multifuncional etoxilado y/o propoxilado en una cantidad de entre el 15% en peso y el 25% en peso.

7. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la cantidad de todos los compuestos polimerizables es superior al 80% en peso con respecto al peso total de la tinta de inyección.

8. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la tinta tiene una viscosidad inferior a 20 mPa.s a una temperatura de 45°C y una velocidad de cizallamiento de 1.000 s-1.

9. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dichos uno o más acrilatos monofuncionales cíclicos se seleccionan de entre el grupo que consiste en 4-terc.butilciclohexil acrilato y isobornil acrilato.

10. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que contiene además un acrilato de uretano.

11. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la tinta de inyección no incluye un disolvente orgánico o agua.

12. Tinta de inyección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que la tinta de inyección es un líquido incoloro.

13. Conjunto de tintas de inyección curables por radiación por radicales libres que incluye al menos dos diferentes tintas de inyección tal y como se definen en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Un método de impresión por inyección de tinta que comprende la etapa que consiste en imprimir por inyección de tinta una tinta de inyección curable por radiación por radicales libres tal y como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 sobre un receptor de tinta sustancialmente no absorbente.

15. Uso de una tinta de inyección tal y como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 con el fin de mejorar la flexibilidad y la resistencia al rayado de una imagen curada de la tinta de inyección.