ESMALTE DIGITAL PARA ELEVADOS GRAMAJES, SIN EL EMPLEO DE ANTISEDIMENTANTES.

Esmalte digital para elevados gramajes, sin el empleo de antisedimentantes,

referido a esmaltes digitales aptos para ser aplicados mediante técnicas digitales de inyección que permiten aplicar gramajes elevados, manteniendo las mismas características estéticas y técnicas que se obtienen con los esmaltes tradicionales y las técnicas de aplicación no digitales. Para evitar que el esmalte digital objeto de la presente invención sea tixotrópico y por lo tanto presente problemas en el proceso de impresión por inyección, no se emplean, en la composición del mismo, antisedimentantes, dado que los mismos son sólidos y no son solubles en el medio líquido que también forma parte del esmalte digital. Su composición comprende, al menos un medio que es líquido a temperatura ambiente, formado por una mezcla de agua y de disolventes polares y/o de media - baja polaridad, cuyo porcentaje en peso está comprendido entre un 20 y un 70 % del peso total del esmalte digital y, al menos una mezcla de fritas y/o materias primas cerámicas como material formador del vidriado, cuyo porcentaje en peso está comprendido entre un 30 y un 80 % del peso total del esmalte digital.

ESMALTE DIGITAL PARA ELEVADOS GRAMAJES, SIN EL EMPLEO DE ANTISEDIMENTANTES

DESCRIPCIÓN Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es un esmalte digital apto para ser aplicado mediante técnicas digitales de inyección que permiten aplicar gramajes elevados, manteniendo las mismas características estéticas y técnicas que se obtienen con los esmaltes tradicionales y las técnicas de aplicación no digitales.

Descripción del estado de la técnica.

La incorporación de la tecnología digital de inyección de tinta como procedimiento de decoración de baldosas cerámicas ha permitido una evolución en la tipología de producto que se comercializa, así como toda una serie de ventajas en gestión, proceso y producto, que han contribuido a mantener la competitividad del sector cerámico en general. Estos sistemas digitales para decoración están basados en la tecnología DOD de alta resolución (superior a 200 dpi) , en la que se emplean cabezales que generan gotas de decenas de picolitros a una frecuencia que, dependiendo del fabricante del cabezal, oscila entre los 530 KHz, siendo los fabricantes más conocidos de este tipo de cabezales las empresas Dimatix (Fujifilm) , Xaar, Seiko, K&M o Ricoh entre otros. Hoy en día se pretende aprovechar las ventajas que ofrece la tecnología digital, no solamente para la etapa de decoración, sino también para el esmaltado de baldosas cerámicas, siendo la tendencia cubrir toda la superficie de la baldosa mediante mezcla de dos o más esmaltes digitales, lo que proporciona nuevos efectos estéticos de mayor valor añadido . En ese sentido y empleando la misma tecnología DOD de alta resolución, en la solicitud de patente española P201231722 se describen una serie de esmaltes adecuados para aplicar con este tipo de tecnología, que van enfocados a esmaltar baldosas cerámicas de grandes formatos que requieren una cantidad relativamente baja de esmalte y una elevada resolución para conseguir los efectos estéticos requeridos. Cuando por las características estéticas y técnicas de las baldosas cerámicas se requiere aplicar una cantidad mayor de esmalte que el que permite la tecnología DOD de alta resolución, es necesario utilizar otras técnicas también digitales de inyección de tinta como los sistemas de electroválvulas o el descrito en las solicitudes de patente EP1972450A2 y EP2085225A2. El tamaño de las gotas que generan estos sistemas es de varias decenas de nanolitros, la frecuencia de disparo del cabezal es del orden de 1 KHz y la resolución de 50 dpi aproximadamente. Dado el elevado tamaño de las gotas, los gramajes que se alcanzan son muy superiores a los de la tecnología DOD de alta resolución, llegando hasta valores que superan el kilogramo por metro cuadrado. En la solicitud de patente ES 2 386 267 A1 se describen unas tintas / esmaltes digitales para este tipo de sistemas de inyección, los cuales presentan un medio líquido que está basado en una mezcla de agua y disolventes polares y una parte sólida que se caracteriza, entre otras cosas, por el empleo de los antisedimentantes que se emplean normalmente en la formulación de esmaltes tradicionales que se aplican por métodos no digitales, como la campana, disco, filera, etc. Estos antisedimentantes son diferentes tipos de arcillas (montmorilloníticas, bentonitas, etc.) y caolines, si bien también se puede llegar a emplear negro de humo u óxidos e hidróxidos coloidales. Todos ellos son sólidos y no se disuelven en un medio líquido formado por agua y los disolventes polares. Además, todos ellos interactúan principalmente con las moléculas de los disolventes que componen el medio líquido, sin que haya interactuación directa con las partículas sólidas del esmalte. En el caso de las arcillas y caolines, estos materiales incorporan las moléculas de disolvente en su estructura laminar. Cuando el esmalte está en reposo o sometido a un esfuerzo de cizalla bajo (γ < 10 s1) la incorporación de las moléculas de disolvente por parte de la arcilla o el caolín hace que la viscosidad del esmalte ascienda considerablemente consiguiendo de esta forma el efecto antisedimentante. Por el contrario, cuando el esmalte se ve sometido a un esfuerzo de cizalla elevado, las moléculas incorporadas son liberadas disminuyendo la viscosidad del esmalte. Los esmaltes que tienen este comportamiento se denominan comúnmente como tixotrópicos.

En el caso del negro de humo, la acción antisedimentante se debe a su elevada superficie específica, de forma que las moléculas de los disolventes que componen el medio líquido penetran por los intersticios de las partículas de negro de humo y provocan el aumento de la viscosidad como en el caso de las arcillas y caolines, proporcionando nuevamente esmaltes tixotrópicos. En el caso de los óxidos coloidales, el efecto antisedimentante es debido a que crean redes tridimensionales en las cuales quedan atrapadas las moléculas de disolvente, provocando al igual que en los casos anteriores un aumento de la viscosidad cuando el esmalte se encuentra en reposo o sometido a esfuerzos de cizalla bajos y una disminución de la viscosidad conforme va aumentando el esfuerzo de cizalla, proporcionando de nuevo esmaltes tixotrópicos. Normalmente esto es una ventaja cuando se utilizan técnicas convencionales de aplicación del esmalte (campanas, fileras, discos, pulverizadas, etc.) , ya que con dichas técnicas se requieren viscosidades altas (en algunos casos del orden de cientos de cps) y la existencia de una pequeña sedimentación no es crítica ya que el esmalte se encuentra en continua agitación, generalmente muy enérgica, y no existen pequeños conductos, pequeños orificios, filtros de pequeño paso o tridimensionales, recovecos, etc. que se puedan obturar por problemas de sedimentación del esmalte. Por el contrario, el empleo de esmaltes digitales tixotrópicos, como los que se describen en la solicitud de patente ES 2 386 267 A1 basados en el empleo de antisedimentantes como los mencionados anteriormente, supone un serio problema cuando se quieren emplear en técnicas digitales de inyección para proceder al esmaltado o decoración de soportes cerámicos. En las técnicas digitales de inyección, como por ejemplo las descritas en las solicitudes de patente EP1972450A2 y EP2085225A2 o los sistemas basados en electroválvulas, para poder aplicar gramajes elevados (superiores a 200 g/m2) , el esmalte digital recorre un circuito cerrado en el que se ve sometido a esfuerzos de cizalla relativamente bajos (<10s1) , entre otras cosas para evitar la formación de burbujas que provocarían defectos en las gotas impresas. Si el esmalte digital es tixotrópico, su viscosidad en el momento de ser inyectado es superior a la requerida en las técnicas de inyección, por lo que no se forma la gota de manera inmediata, siendo necesarios numerosos impulsos hasta que finalmente comience a inyectar, lo que provoca el efecto conocido como retardo. Este efecto se traduce en ausencias de esmalte en los primeros momentos de la impresión y, dado que con los sistemas digitales generalmente se imprimen motivos que no cubren toda la pieza (imágenes, formas geométricas, etc.) , el proceso de impresión está continuamente comenzando y parando, por lo que el resultado final es una impresión defectuosa con numerosas ausencias de esmalte en la superficie de la pieza, lo que hace que la pieza impresa no cumpla los mínimos criterios de calidad exigidos por la industria cerámica. Por lo tanto, para caracterizar un esmalte digital desde un punto de vista reológico, no es suficiente con indicar la viscosidad a la temperatura de trabajo como se menciona en la patente ES 2 386 267 A1, sino que es necesario expresar la viscosidad en función del esfuerzo de cizalla, ya que puede darse el caso de que para esfuerzos de cizalla elevados la viscosidad sea la adecuada, pero no sea así para esfuerzos de cizalla bajos, presentando problemas que hacen que su uso industrial sea inviable.

Por otra parte, todas las técnicas de inyección son muy exigentes en cuanto a la estabilidad de los esmaltes digitales que se vayan a emplear, ya que existen numerosos pequeños conductos, pequeños orificios, filtros de pequeño paso o tridimensionales, recovecos, etc. en los cuales el esmalte puede quedar retenido si no es suficientemente estable, provocando las correspondientes obturaciones y problemas de impresión. Una dificultad añadida a la hora de conseguir esmaltes digitales perfectamente estables sin la utilización de antisedimentantes, es el empleo de partículas con tamaños relativamente grandes (D100 < 50 ïm, frente a un D100 < 1, 2 ïm que caracteriza a los esmaltes digitales para DOD de alta resolución) . El empleo de partículas con D100 < 50 ïm es imprescindible para conseguir un proceso competitivo cuando se requieren... [Seguir leyendo]

1. Composición de esmalte digital para elevados gramajes caracterizada porque comprende: Al menos un medio que es líquido a temperatura ambiente, exento de antisedimentantes y formado por una mezcla de agua y de disolventes polares y/o de media baja polaridad, cuyo porcentaje en peso está comprendido entre un 20 y un 70 % del peso total del esmalte digital, Al menos una parte sólida que es una mezcla de fritas y/o materias primas cerámicas como material formador del vidriado, cuyo porcentaje en peso está comprendido entre un 30 y un 80 % del peso total del esmalte digital, y Al menos un agente soluble en el medio líquido, de entre los denominados dispersantes o estabilizantes, ligantes, tensioactivos o humectantes, modificadores reológicos, antiespumantes y conservantes.

2. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque presenta los siguientes valores de viscosidad en función del esfuerzo de cizalla:

Viscosidad (μ) inferior a 50 cps para un esfuerzo de cizalla (γ) de 10 s1 . Viscosidad (μ) inferior a 40 cps para un esfuerzo de cizalla (γ) de 100 s1 . Viscosidad (μ) inferior a 40 cps para un esfuerzo de cizalla (γ) de 1.000 s1 .

3. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque su valor de pérdida de peso por evaporación es inferior al 5% sometiendo la muestra a una temperatura constante de 50 º C durante 60 minutos.

4. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 3 caracterizada por presentar una tensión superficial comprendida entre 0, 03 y 0, 05 N/m .

5. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque la mezcla de fritas y/o materias primas cerámicas comprende pigmentos cerámicos para dar color al esmalte.

6. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque la mezcla de fritas y/o materias primas cerámicas como material formador del vidriado son arenas, feldespatos, alúminas, arcillas, silicato de zirconio, óxido de zinc, dolomita, caolín, cuarzo, carbonato de bario, mullita, wollastonita, oxido de estaño, nefelina, oxido de bismuto, productos borácicos, colemanita, carbonato de calcio, óxido de cerio, óxido de cobalto, óxido de cobre, oxido de hierro, fosfato de aluminio, carbonato de hierro, oxido de manganeso, fluoruro sódico, óxido de cromo, carbonato de estroncio, carbonato de litio, espodumeno, talco, óxido de magnesio, cristobalita, rutilo, anatasa, vanadato de bismuto, óxido de vanadio, pentavanadato amónico o mezcla de los anteriores.

7. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque el medio líquido contiene agua en un porcentaje comprendido entre el 10 y el 50% del peso total del esmalte digital.

8. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque el medio líquido contiene uno o mas disolventes polares y/o de media baja polaridad en un porcentaje comprendido entre el 10 y el 50% del peso total del esmalte digital.

9. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 7 caracterizada porque el uno o mas disolventes polares y/o de media baja polaridad son alcoholes, alcoholes grasos, alcoholes grasos alifáticos, alcoholes grasos aromáticos, aminas, octilaminas, aminas cíclicas, disolventes hidrocarbonados, disolventes nafténicos, disolventes parafínicos, derivados aromáticos como el diisopropilnaftaleno, glicoles, poliglicoles, esteres, monoesteres ramificados, esteres oleicos, esteres benzoicos, esteres del acido láctico, esteres del acido mirístico, esteres del ácido palmitico, esteres de ácidos grasos en general, acetatos de propilenglicol, dipropilenglicol eter acetato, acetatos de polietilenglicol, dietilenglicol mono butil eter acetato, éteres de glicoles, éteres de polipropilenglicoles, tripropilenglicol monometil eter, dipropilenglicol monopropil eter, dipropilenglicol monobutil eter, propilenglicol fenil éter, tripropilenglicol monobutil eter y éteres de polietilenglicol, hexil carbitol éter, fenoles, alquilfenoles, ácidos grasos, alcoholes terpénicos, aceites terpénicos, copolímeros de la vinilpirrolidona, poliglicoles, polipropilenglicol o mezclas de los anteriores.

10. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque los dispersantes o estabilizantes se emplean en un porcentaje en peso inferior al 8 % del peso total del esmalte digital.

11. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 10 caracterizada porque los dispersantes o estabilizantes se emplean en un porcentaje en peso inferior, preferentemente, al 5% del peso total del esmalte digital.

12. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 11 caracterizada porque los dispersantes o estabilizantes son derivados de hidrocarburos aromáticos, poliamidas y sales fosfóricas de polímeros con grupos ácidos, dispersantes poliméricos, fosfatos, fosfonatos, acrílicos, poliméricos basados en poliuretano, en poliesteres o mezcla de los anteriores.

13. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque los agentes ligantes se emplean en un porcentaje inferior al 5% del peso total del esmalte digital.

14. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 13 caracterizada porque los agentes ligantes se emplean en un porcentaje inferior, preferentemente, al 3% del peso total del esmalte digital.

15. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 14 caracterizada porque los agentes ligantes son derivados celulósicos, poliacrilamidas, polietilenglicoles, poliuretanos, polivinilpirrolidonas o mezcla de los anteriores

16. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque los agentes tensioactivos o humectantes se emplean en un porcentaje inferior al 1% del peso total del esmalte digital.

17. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 16 caracterizada porque los agentes tensioactivos o humectantes son ácidos grasos, alcoxilatos de alcohol, alcoholes grasos, tensoactivos fluorados, copolímeros acrílicos, copolímeros EO/PO, ésteres, derivados de sorbitol, derivados de glicerol, derivados de silicona o mezcla de los anteriores.

18. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque el medio líquido contiene modificadores reológicos en un porcentaje inferior al 2% del peso total del esmalte digital.

19. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 18 caracterizada porque los modificadores reológicos son acrílicos, poliuretanicos, esmectitas, hectoritas, aluminosilicatos, derivados de urea, almidones, celulosas, cloruro de magnesio hexahidratado, cloruro de sodio o mezcla de los anteriores.

20. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque los agentes antiespumantes se emplean en un porcentaje inferior al 1% del peso total del esmalte digital.

21. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 20 caracterizada porque, como agentes antiespumantes, se emplean derivados de polisiloxanos, derivados de aceite mineral, derivados grasos o mezcla de los anteriores.

22. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque el medio líquido contiene conservantes del tipo bactericidas, fungicidas o similares.

23. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 22 caracterizada porque los bactericidas, fungicidas, conservantes o similares se emplean en porcentajes inferiores al 1% del peso total del esmalte digital.

24. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 23 caracterizada porque, como bactericidas, fungicidas, conservantes o similares, se emplean isotiazolonas, carbendazimas, bronopoles u otros.

25. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque puede ser utilizada también como tinta de inyección aplicada sobre esmaltes base (aplicados a su vez por cualquier método) para conseguir ciertos efectos decorativos no relacionados con el color, como el efecto microrrelieve, contraste brillo â?" mate, efecto lustre, entre otros.

26. Composición de esmalte digital para elevados gramajes según la reivindicación 1 caracterizada porque puede ser utilizada como tinta de inyección aplicada al final de la línea de esmaltado, como ultima aplicación después del esmaltado base y la

decoración, con el fin de que actúe de protección