Composiciones curables por radiación ultravioleta.

Un procedimiento de preparación de una composición curable por radiación ultravioleta que comprende las etapas de:

(a) mezclar al menos una cera, al menos un compuesto polimerizable por radiación, y al menos un inhibidor de polimerización;

(b) disolver dicha al menos una cera en dicho al menos un compuesto polimerizable por radiación por calentamiento para proporcionar una mezcla de compuesto polimerizable por radiación, cera e inhibidor;

(c) enfriar dicha mezcla mediante el bombeo de la mezcla a través de un intercambiador de calor de superficie raspada para proporcionar una dispersión de dicha cera en dicho compuesto polimerizable por radiación; y

(d) micronizar la dispersión para proporcionar una composición curable por radiación ultravioleta.

Composiciones curables por radiación ultravioleta Antecedentes de la invención Las composiciones curables por radiación ultravioleta (UV) se usan como barnices de impresión, tintas, adhesivos para laminados, y en la producción de revestimientos, barnices y pinturas para la protección y decoración de una variedad de sustratos. Las composiciones curables por radiación ultravioleta (UV) ofrecen ventajas significativas sobre las composiciones curables por calor típicas. Por ejemplo, las composiciones curables por calor contienen disolventes, y por lo tanto la formación de películas por secado da como resultado la contaminación del medio ambiente. En contraposición, las composiciones curables por radiación ultravioleta (UV) contienen un monómero reactivo en lugar del disolvente. La polimerización de la composición da como resultado la formación de una película reticulada sobre el sustrato, y por lo tanto los problemas de emisiones se eliminan con las composiciones curables por radiación ultravioleta (UV) .

Las composiciones curables por UV también tienen ciertas desventajas. Las composiciones contienen generalmente un vehículo monomérico reactivo líquido, iniciadores de radicales libres para iniciar la reticulación de la composición tras la irradiación UV, y aditivos adecuados para la aplicación técnica destinada de la composición. Los aditivos se dispersan típicamente en el vehículo monomérico líquido moliendo los aditivos en un polvo fino y mezclando el polvo en el monómero. Este procedimiento está relacionado con numerosos problemas, entre los que se incluye el riesgo de inhalación implicado en la manipulación del polvo seco finamente molido. Además, las dispersiones que resultan de este procedimiento no son uniformes debido a la incompatibilidad de los aditivos con el monómero. La naturaleza no uniforme de la dispersión puede requerir el uso de tensioactivos, que a su vez resulta en problemas de formación de espuma. En particular, la formación de espuma provoca agujeros en el revestimiento curado final.

Una desventaja adicional del procedimiento típico para preparar composiciones curables por UV es la falta de estabilidad de las dispersiones resultantes. Los sólidos en suspensión pueden desprenderse del monómero líquido después de sólo uno o dos días. Para reducir esta tendencia, las dispersiones se formulan a menudo con mayor viscosidad, pero las dispersiones con mayor viscosidad tienen menos capacidad de fluidez cuando se incorporan en los revestimientos. Otra desventaja más de las dispersiones típicas es una reducción del brillo y transparencia en las superficies acabadas que incorporan las dispersiones para aplicaciones de revestimiento transparente.

Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de procedimientos mejorados para la producción de composiciones curables por UV. La presente invención proporciona, entre otras cosas, un procedimiento para producir composiciones curables por UV que evita los problemas relacionados con tensioactivos y polvos finos secos, y produce un producto fino, uniforme y estable.

Los inventores tienen conocimiento de la patente de Estados Unidos US 4.218.294 (Design Cote Corporation) que describe revestimientos de liberación provistos de la inclusión, en un monómero o prepolímero líquido polimerizable por radiación electromagnética o ionizante, de un material ceroso de compatibilidad limitada en el mismo. Tras la aplicación de una película de dicho material por colada, revestimiento o impresión, una capa delgada del material ceroso migra a la superficie para proporcionar, después del curado, las propiedades de liberación deseadas. La capa fina de la superficie del material ceroso también tiende a excluir el oxígeno de la película para permitir el curado radiante en aire. Preferiblemente, el líquido polimerizable comprende monómeros de acrilato con o sin prepolímeros insaturados co-polimerizables con el mismo disueltos en el mismo. Se describen prepolímeros nuevos especialmente útiles para proporcionar películas de liberación y otros revestimientos curables por radiación, incluyendo el producto de reacción de poliamidas, que contiene grupos amina primarios y secundarios con ácidos carboxílicos polibásicos insaturados y productos de reacción particulares de trioles poliéter con diisocianato de tolueno, modificados con monómeros insaturados. También se describe la inclusión en el líquido polimerizable de un polímero lineal sustancialmente disperso en forma de agente de refuerzo y de control de la contracción.

La publicación de patente japonesa JP 59116495 (Mitsubishi Rayon Co.) divulga una composición que contiene cera de Fischer-Tropsch al 0, 1% -5 % en peso (peso molecular promedio menos de 1000, tamaño máximo de partícula de 0, 1 µm a 10 µm, punto de fusión de 100° -120°) y cuando se curan con irradiación por UV o con un haz de electrones, tiene propiedades excelentes de nivelación, antibloqueo, deslizamiento y estampado en caliente.

La publicación de patente japonesa JP 63057678 (A) (Toyo Ink Mfg Co.) busca obtener una tinta litográfica que reacciona y cura por irradiación con radiación actínica y tiene una excelente resistencia a la frotación, resistencia al rayado, y adhesividad a una cinta adhesiva, mediante el uso, en forma de sus constituyentes, de un compuesto que tiene dobles enlaces etilénicamente insaturados, un iniciador de fotopolimerización, y una cera.

La publicación de patente japonesa JP 63280782 (A) (Toray Industries) busca obtener una composición de tinta curable por radiación ultravioleta, que contiene una resina modificada y un disolvente con base de petróleo específicos, que tiene una excelente resistencia a la grasa en impresión litográfica sin agua y es capaz de evitar el enrollado, arrancado, etc., de la sustancia imprimida sobre un tambor de cobertura. La composición de resina modificada se prepara mediante la extensión de la cadena molecular de una resina fotoendurecida con un compuesto amina (por ejemplo etilamina) que contiene átomos de hidrógeno activos.

Sumario de la invención Las características esenciales y opcionales de la presente invención se exponen en las reivindicaciones principales y secundarias adjuntas respectivamente.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un procedimiento para preparar una composición curable por radiación UV que comprende: la mezcla de al menos una cera, al menos un compuesto polimerizable por radiación, y al menos un inhibidor de polimerización; la disolución de la cera en el compuesto polimerizable por radiación mediante calentamiento para proporcionar una mezcla de compuesto polimerizable por radiación, cera e inhibidor; enfriamiento de dicha mezcla mediante el bombeo de la mezcla a través de un intercambiador de calor de superficie raspada para proporcionar una dispersión de la cera en el compuesto polimerizable por radiación; y micronización de la dispersión para proporcionar una composición de curado por UV.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan además composiciones curables por UV que comprenden una dispersión de partículas de cera en al menos un compuesto polimerizable por radiación y al menos un inhibidor de polimerización. En una realización preferida, las partículas de cera tienen un tamaño de partícula inferior a diez µm.

Otra realización de la presente invención proporciona un procedimiento para recubrir un sustrato que comprende la adición de una composición curable por UV a un revestimiento para proporcionar un revestimiento curable por UV, en el que la composición curable por UV comprende una dispersión de partículas de cera en al menos un compuesto polimerizable por radiación y al menos un inhibidor de polimerización; aplicación del revestimiento curable por radiación UV a un sustrato; y exposición del sustrato revestido a radiación ultravioleta durante un tiempo suficiente para formar un revestimiento curado.

La invención también proporciona un revestimiento, pintura, barniz o tinta que comprende una composición curable por UV en el que la composición comprende una dispersión de partículas de cera en un compuesto polimerizable por radiación y al menos un inhibidor de polimerización, y artículos fabricados formados usando los revestimientos, pinturas, barnices y tintas de la invención.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un diagrama esquemático de un procedimiento para la producción de composiciones curables por UV.

La Figura 2 proporciona una vista frontal y una vista lateral de un intercambiador de calor de superficie raspada.

La Figura 3 es un diagrama esquemático de un molino de medios vertical de flujo continuo.

Descripción detallada de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de preparación de una composición curable por radiación ultravioleta que comprende las etapas de:

(a) mezclar al menos una cera, al menos un compuesto polimerizable por radiación, y al menos un inhibidor de polimerización;

(b) disolver dicha al menos una cera en dicho al menos un compuesto polimerizable por radiación por calentamiento para proporcionar una mezcla de compuesto polimerizable por radiación, cera e inhibidor;

(c) enfriar dicha mezcla mediante el bombeo de la mezcla a través de un intercambiador de calor de superficie raspada para proporcionar una dispersión de dicha cera en dicho compuesto polimerizable por radiación; y

(d) micronizar la dispersión para proporcionar una composición curable por radiación ultravioleta.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha cera es cera de polietileno, polietileno oxidado, polipropileno, de Fischer-Tropsch, bis-estearamida de etileno, erucamida, candelila, carnauba, montana, o de petróleo.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha cera es cera de carnauba, polietileno, polietileno oxidado, de bis-estearamida de etileno o de Fischer-Tropsch.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicho compuesto polimerizable por radiación es un monómero u oligómero reactivo.

5. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que dicho monómero reactivo es un acrilato monofuncional, un acrilato difuncional, o un acrilato polifuncional.

6. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que dicho monómero reactivo es monometacrilato de polipropilenglicol, diacrilato de tripropilenglicol, diacrilato de 1, 6-hexanodiol, o diacrilato de trietilenglicol.

7. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que dicho monómero reactivo es diacrilato de tripropilenglicol.

8. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicho inhibidor de polimerización es una quinona, una cetona aromática, una acetofenona o una benzoína.

9. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicho inhibidor de polimerización es hidroquinona, hidroquinona de metilo, benzofenona, benzofenona de fenilo, 2, 2-dietoxi acetofenona, 1-hidroxi ciclohexil acetofenona, o éter de benzoína.

10. El procedimiento de la reivindicación 9 en el que dicho inhibidor de la polimerización es hidroquinona de metilo

o hidroquinona.

11. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha al menos una cera, dicho al menos un compuesto polimerizable por radiación, y dicho al menos un inhibidor de polimerización son mezclados en cantidades de al menos el 5% de dicha cera, al menos el 0, 01% de dicho inhibidor, y al menos el 49% de dicho compuesto polimerizable por radiación.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha al menos una cera, dicho al menos un compuesto polimerizable por radiación, y dicho al menos un inhibidor de polimerización son mezclados en cantidades del 5% al 50% de dicha cera, del 0, 02% al 0, 1 % de dicho inhibidor, y del 49, 9% al 94, 98% de dicho compuesto polimerizable por radiación.

13. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicho calentamiento es a una temperatura de desde 77°C a 132°C.

14. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha micronización es por agitación en un molino de medios de molienda.

15. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha composición curable por radiación ultravioleta contiene partículas de cera que tienen un tamaño de partícula menor de diez.

16. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicha composición curable por radiación ultravioleta contiene partículas de cera que tienen un tamaño de partícula de dos micrómetros a ocho micrómetros.

17. Una composición curable por radiación ultravioleta que se puede obtener de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha composición comprende una dispersión de partículas de cera en al menos un compuesto polimerizable por radiación y al menos un inhibidor de polimerización.

18. La composición de la reivindicación 17 en el que dicha cera es cera de polietileno, polietileno oxidado, polipropileno, de Fischer-Tropsch, bis-estearamida de etileno, erucamida, candelila, carnauba, montana, o de petróleo.

19. La composición de la reivindicación 17 en la que dicha cera es cera de carnauba, polietileno, polietileno oxidado, bisestearamida de etileno o de Fischer-Tropsch.

20. La composición de la reivindicación 17, en la que dicho compuesto polimerizable por radiación es un monómero u oligómero reactivo.

21. La composición de la reivindicación 20 en la que dicho monómero reactivo es un acrilato monofuncional, un acrilato difuncional, o un acrilato polifuncional.

22. La composición de la reivindicación 20 en la que dicho monómero reactivo es monometacrilato de polipropilenglicol, diacrilato de tripropilenglicol, diacrilato de 1, 6-hexanodiol, o diacrilato de trietilenglicol.

23. La composición de la reivindicación 20 en la que dicho monómero reactivo es diacrilato de tripropilenglicol.

24. La composición de la reivindicación 17 en la que dicho inhibidor de polimerización es una quinona, una cetona aromática, una acetofenona o una benzoína.

25. La composición de la reivindicación 17 en la que dicho inhibidor de polimerización es hidroquinona, hidroquinona de metilo, benzofenona, benzofenona de fenilo, 2, 2-dietoxi acetofenona, 1-hidroxi ciclohexil acetofenona, o éter de benzoína.

26. La composición de la reivindicación 17 en la que dicho inhibidor de polimerización es hidroquinona de metilo.

27. La composición de la reivindicación 17 que comprende al menos el 5% de dicha cera, al menos el 0, 01% de dicho inhibidor, y al menos el 49% de dicho compuesto polimerizable por radiación.

28. La composición de la reivindicación 17 que comprende dl 5% al 50% de dicha cera, del 0, 02% al 0, 1% de dicho inhibidor, y del 49, 9% al 94, 98% de dicho compuesto polimerizable por radiación.

29. Un procedimiento para revestir un sustrato que comprende las etapas de:

(a) añadir la composición curable por radiación ultravioleta de la reivindicación 17 a un revestimiento para proporcionar un revestimiento curable por radiación ultravioleta;

(b) aplicar de dicho revestimiento curable por radiación UV a un sustrato para proporcionar un sustrato revestido; y

(c) exponer dicho sustrato revestido a radiación ultravioleta durante un tiempo suficiente para formar un revestimiento curado.

30. El procedimiento de la reivindicación 29 en el que dicho sustrato es vidrio, metal, plástico, papel, cartón, madera, textil o un copolímero.

31. El procedimiento de la reivindicación 29 en el que dicho sustrato es papel, fibra de polietileno o cartón.

32. Un revestimiento, pintura, barniz o tinta que comprende la composición curable por radiación ultravioleta de la reivindicación 17.

33. El revestimiento, pintura, barniz o tinta de la reivindicación 32 que comprende del 2% al 20% de la composición curable por radiación ultravioleta de la reivindicación 17.

34. Un artículo fabricado formado mediante el uso del revestimiento, pintura, barniz o tinta de la reivindicación 32.