TInta reactiva bicomponente para la impresión por chorro de tinta.

Una tinta que es una tinta reactiva para impresión por chorro de tinta que comprende un sistema de dos componentes,

en donde

- el primer componente comprende un monómero polimerizable, seleccionado de monómeros epoxi alifáticos, monómeros epoxi alicíclicos, monómeros epoxi aromáticos y mezclas de los mismos, y

- el segundo componente comprende un catalizador de la polimerización seleccionado de ácidos de Lewis y de Brønsted con un pKa de ≤ 4,

y el monómero es capaz de formar una película polimérica a una temperatura de ≤ 60ºC en el espacio de treinta minutos desde el contacto con el catalizador.

TInta reactiva bicomponente para la impresión por chorro de tinta

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a una tinta reactiva para la impresión por chorro de tinta.

Más particularmente, la presente invención se refiere a una tinta reactiva para la impresión por chorro de tinta que comprende un sistema de dos componentes, comprendiendo el primer componente un monómero polimerizable específico, y comprendiendo el segundo componente catalizador de la polimerización específico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Dispositivos de chorro de tinta conocidos en la técnica se dividen en dispositivos de flujo continuo y dispositivos de goteo por demanda.

En los dispositivos de flujo continuo, la tinta es pulverizada con una corriente continua de gotitas a través de al menos una boquilla. Las gotitas se cargan electrostáticamente a medida que abandonan la boquilla y son desviadas en vuelo por la aplicación de pulsos de alto voltaje a un conjunto de placas deflectoras. La trayectoria de cada una de las gotas, y luego su posición de contacto con el sustrato a imprimir, son controladas con precisión.

En los dispositivos de goteo por demanda, la tinta es pulverizada desde una boquilla directamente a una posición específica del sustrato después de la entrada de un sistema digital que posiciona la boquilla y proporciona la eyección de las gotitas.

La presente invención se refiere a una tinta para dispositivos de goteo por demanda.

Los dispositivos de goteo por demanda son principalmente de tres tipos. Un primer tipo de dispositivo consiste en un sistema piezoeléctrico que comprende un cabezal alimentado con una tinta que es expulsada desde una boquilla por un transductor piezoeléctrico que produce un impulso de presión. Un segundo tipo consiste en un sistema acústico que emplea la capacidad de un pulso de sonido para provocar la liberación de gotitas desde una superficie del líquido. Un tercer tipo consiste en un sistema térmico que comprende un cabezal equipado con una resistencia térmica y alimentado con una tinta. La resistencia térmica provoca la evaporación del disolvente de la tinta (habitualmente agua) y la formación de una burbuja que, a su vez, provoca la inyección de la tinta a través de la boquilla del cabezal.

En el campo de la impresión sobre superficies no porosas tales como de plástico, vidrio, metal y materiales compuestos, es posible utilizar las tecnologías de impresión por chorro de tinta arriba mencionados.

La tecnología de impresión por chorro de tinta de goteo por demanda muestra algunas ventajas fundamentales en la impresión industrial tal como un consumo reducido de tinta, una elevada definición de imagen y un bajo coste.

La fijación de la tinta expulsada por la tecnología de chorro de tinta en superficies no porosas se puede hacer con diferentes metodologías. Por ejemplo, la tinta puede ser capaz de atacar químicamente la superficie del sustrato de forma que transporte el colorante por medio de un disolvente dentro del sustrato. Alternativamente, la tinta puede comprender componentes reactivos capaces de polimerizarse mediante tratamientos térmicos o fotoquímicos y para formar una película que fije y mantenga el colorante en la superficie del sustrato.

Ambas técnicas tienen inconvenientes.

La primera técnica sólo funciona si el sustrato a imprimir es atacado por el disolvente de la tinta. Por consiguiente, las tintas formuladas de este modo sólo se pueden utilizar con soportes de plástico que son fácilmente atacados por los disolventes de la tinta. En el caso de la impresión sobre vidrio, metal u otras superficies con una alta resistencia química, es necesario recurrir a otras técnicas.

La segunda técnica requiere que la tinta impresa pueda ser calentada a altas temperaturas o expuesta a radiaciones UV para fomentar la polimerización.

Sin embargo, las tintas polimerizables térmicas no se pueden utilizar con los sistemas de chorro de tinta térmicos, ya que la temperatura alcanzada en la cámara de expulsión fomentaría la polimerización de los componentes de la tinta. Tintas polimerizables térmicas podrían utilizarse con sistemas de inyección de tinta piezoeléctricos, pero siguen existiendo problemas de estabilidad bajo almacenamiento que podrían resultar en la obstrucción del cabezal de impresión y que requieren el almacenamiento a una temperatura inferior a 0°C. Además, el uso de una alta temperatura para la polimerización de las tintas limita el tipo de sustratos a imprimir a aquellos con una alta estabilidad térmica.

El uso de tintas polimerizables por UV dificulta la polimerización de objetos tridimensionales o superficies que no son perfectamente planas. Además de ello, el coste total y las dimensiones globales de una impresora con un dispositivo para la polimerización son considerablemente mayores. Además de eso, las tintas reactivas - en las que tanto los monómeros u oligómeros reactivos como el catalizador de la polimerización se mezclan juntos en la misma composición - es más probable que sean inestables con el tiempo y sean más propensos a obstruir las boquillas que afectan negativamente a la fiabilidad del cabezal de impresión.

Patentes y solicitudes de patentes que describen composiciones de tinta reactivas que tienen las desventajas arriba mencionadas son, por ejemplo, US 5.380.769, US 7.632.546, US 7.563.489, US 2008/00384 y US 2008/0295731.

El documento US 7.632.546 describe una tinta de cambio de fase curable por radiación, utilizada preferiblemente en dispositivos de chorro de tinta piezoeléctricos, que comprende un vehículo de tinta que incluye al menos un agente gelificante compuesto por un componente de acrilato de poliamida-epoxi curable y un componente de poliamida, y al menos un colorante. El documento US 7.563.489 describe la tinta de cambio de fase curable por radiación, utilizada preferiblemente en los dispositivos de chorro de tinta piezoeléctricos. La tinta comprende un vehículo de tinta que incluye al menos un agente gelificante de epoxi-poliamida curable, y al menos un colorante.

El documento US 2008/00384 describe una tinta de cambio de fase curable por radiación que comprende un vehículo de tinta que incluye al menos un vehículo curable, al menos un agente gelificante, al menos una cera curable y al menos un fotoiniciador.

El documento US 5.380.769 describe una composición de tinta reactiva que comprende al menos dos componentes reactivos, un componente de tinta base y un componente de curado, que se aplica a un sustrato receptor por separado. El componente de tinta base incluye un soporte de tinta, un colorante compatible y un componente reticulable, y el componente de curado es un agente de reticulación. Tras la exposición del componente de tinta base al componente de curado, al menos una parte de la tinta se reticula para proporcionar una imagen impresa que es duradera y resistente a la abrasión.

El documento US 2008/0295731 da a conocer un conjunto de tintas reactivas que incluye tres mezclas de monómeros polimerizables en los radicales. Una primera mezcla incluye un peróxido, una segunda mezcla incluye un agente de descomposición de peróxido y una tercera mezcla opcional que no incluye un peróxido ni un agente de descomposición de peróxido. La primera mezcla y la segunda mezcla se polimerizan para formar una tinta sólida sobre el sustrato después de inyección en el estado líquido.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La solicitante ha desarrollado una tinta y un método de impresión por chorro de tinta capaz de superar uno o más de los inconvenientes arriba mencionados.

La solicitante ha encontrado, sorprendentemente, que los problemas arriba mencionados pueden ser superados mediante una tinta reactiva para impresión por chorro de tinta que comprende un sistema de dos componentes, en donde el primer componente comprende un determinado monómero polimerizable, y el segundo componente comprende un determinado catalizador de la polimerización, y el monómero es capaz de formar una película polimérica a una temperatura de 60ºC en el espacio de treinta minutos, preferiblemente en el espacio de diez minutos desde el contacto con el catalizador.

La solicitante también ha desarrollado un método para emplear la tinta reactiva antes mencionada, que tiene una alta reactividad, sin incurrir en una polimerización indeseada ni en variaciones de las propiedades dentro del cabezal de impresión durante las fases estacionarias o el almacenamiento.

El método comprende la etapa de expulsar por separado los dos componentes de una composición de tinta reactiva bicomponente sobre un sustrato no poroso, en donde la expulsión de los dos... [Seguir leyendo]

1. Una tinta que es una tinta reactiva para impresión por chorro de tinta que comprende un sistema de dos componentes, en donde -el primer componente comprende un monómero polimerizable, seleccionado de monómeros epoxi alifáticos, monómeros epoxi alicíclicos, monómeros epoxi aromáticos y mezclas de los mismos, y -el segundo componente comprende un catalizador de la polimerización seleccionado de ácidos de Lewis y de Brønsted con un pKa de 4, y el monómero es capaz de formar una película polimérica a una temperatura de 60ºC en el espacio de treinta minutos desde el contacto con el catalizador.

2. La tinta de la reivindicación 1, en donde el monómero es capaz de formar una película polimérica a 60ºC en el espacio de diez minutos desde el contacto con el catalizador.

3. La tinta de la reivindicación 1 ó 2, en donde el monómero es capaz de formar una película polimérica a una temperatura de 40ºC, y preferiblemente de 10-30ºC.

4. La tinta de la reivindicación 1, en donde el monómero epoxi alifático se selecciona de monómeros epoxi que portan un grupo alifático C4-20, un grupo poliglicol y mezclas de los mismos; y preferiblemente se selecciona de dióxido de butadieno, dióxido de dimetilpentano, diglicidil-éter, 1, 4-butanodioldiglicidil-éter, dietilenglicol-diglicidil-éter, dióxido de dipenteno y mezclas de los mismos.

5. La tinta de la reivindicación 1, en donde el monómero epoxi alifático se selecciona d.

3.

4. epoxiciclohexilcarboxilato de (3'-4'-epoxiciclohexano) metilo, 2- (3, 4-epoxi) -ciclohexil-5, 5-espiro- (3, 4-epoxi) ciclohexano-m-dioxano, 3, 4-epoxiciclohexil-alquil-3, 4-epoxi-ciclohexanocarboxilato, 3, 4-epoxi-6-metilciclohexilmetil-3, 4-epoxi-6metilciclohexanocarboxilato, dióxido de vinil-ciclohexano, adipato de bis (3, 4-epoxiciclohexilmetilo) , adipato de bis (3, 4-epoxi-6-metilciclohexilmetilo) , exo-exo bis (2, 3-epoxiciclopentil) éter, endo-exo bis (2, 3-epoxiciclopentil) éter, 2, 2-bis (4- (2, 3-epoxipropoxi) ciclohexil) propano, 2, 6-bis (2, 3-epoxipropoxiciclohexil-p-dioxano) , 2, 6-bis (2, 3epoxipropoxi) norborneno, el diglicidiléter del dímero de ácido linoleico, dióxido de limoneno, 2, 2-bis (3, 4epoxiciclohexil) propano, dióxido de diciclopentadieno, 1, 2-epoxi-6- (2, 3-epoxi-propoxi) hexahidro-4, 7-metanoindano, p- (2, 3-epoxi) ciclopentilfenil-2, 3-epoxipropiléter, 1- (2, 3-epoxipropoxi) fenil-5, 6-epoxihexahidro-4, 7-metanoindano, o (2, 3-epoxi) ciclopentilfenil-2, 3-epoxipropil-éter, 1, 2-bis (5- (1, 2-epoxi) -4, 7-hexahidro-metanoindanoxil) etano, ciclopentenilfenilglicidil-éter, ciclohexanodioldiglicidil-éter, hexahidroftalato de diglicidilo y mezclas de los mismos; y preferiblemente e.

3.

4. epoxiciclohexil-carboxilato de (3'-4'-epoxiciclohexano) metilo.

6. La tinta de la reivindicación 1, en donde el monómero epoxi aromático se selecciona de resinas epoxídicas de bisfenol-A, resinas epoxídicas de bisfenol-F, resinas epoxídicas de fenol-novolaca, resinas epoxídicas de cresolnovolaca, resinas epoxídicas de bifenol, resinas epoxídicas de bifenilo, resinas epoxídicas de 4, 4'-bifenilo, resinas epoxídicas polifuncionales, dióxido de divinilbenceno y 2-glicidilfenilgilcidil-éter, y mezclas de los mismos; y preferiblemente se selecciona de diglicidil-éter de bisfenol-F (DGEBF) y diglicidil-éter de bisfenol-A (DGEBA) y mezclas de los mismos.

7. La tinta de la reivindicación 1, en donde el catalizador de la polimerización se selecciona de -ácidos minerales incluyen; preferiblemente ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido perclórico, ácido nítrico, ácido fosfórico y mezclas de los mismos; -ácidos sulfónicos orgánicos; preferiblemente ácido metanosulfónico, ácido trifluorometanosulfónico, ácido bencenosulfónico, ácido dodecilbenceno-sulfónico, ácido dodecil-difenil-óxido sulfónico, ácido 5-metil-1-naftalenosulfónico, ácido p-toluenosulfónico y mezclas de los mismos; -superácidos; preferiblemente ácido perclórico, ácido fluorosulfúrico, ácido trifluorometanosulfónico, ácidos perfluoroalquilsulfónicos. SbF5, TaF5, NbF5, PF5, BF3, HSbF6, HTaF6, HNbF6, HPF6 y HBF4 y mezclas de los mismos; y -mezclas de los mismos.

8. La tinta de la reivindicación 7, en donde el catalizador de la polimerización se selecciona de ácido perclórico, ácido ortofosfórico, ácido trifluorometanosulfónico, ácido tetrafluorobórico (HBF4) , ácido hexafluoroantimónico (HSbF6) y mezclas de los mismos.

9. La tinta de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer componente y el segundo componente comprenden, además, al menos un medio de soporte.

10. La tinta de la reivindicación 9, en donde el medio de soporte se selecciona de alcoholes, agua, amidas, ácidos carboxílicos; ésteres, éteres, glicerol; glicoles; ésteres de glicol; éteres de glicol; cetonas, lactamas, lactonas, sulfonas, organosulfóxidos y mezclas de los mismos; y preferiblemente se selecciona de alcohol etílico, alcohol metílico, alcohol isopropílico, alcohol n-propílico, agua y mezclas de los mismos.

11. La tinta de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer componente y el segundo componente comprenden, además, al menos un componente seleccionado de colorantes, tensioactivos, antiespumantes, agentes secuestrantes y biocidas.

12. Un proceso de producir una imagen sobre un sustrato no poroso, comprendiendo el proceso expulsar sobre el 10 sustrato no poroso una composición de tinta reactiva según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

13. El proceso de la reivindicación 12, en el que el primer componente se expulsa por separado del segundo componente antes, simultáneamente con o después de expulsar el segundo componente.

14. Un cabezal de impresión de chorro de tinta que incluye un sistema de tinta de dos componentes, que comprende

- un primer depósito que incluye un primer componente de tinta que comprende un monómero polimerizable 15 seleccionado de monómeros epoxi alifáticos, monómeros epoxi alicíclicos, monómeros epoxi aromáticos, y mezclas de los mismos, -un segundo depósito que incluye un segundo componente de tinta que comprende un catalizador de la polimerización seleccionado de ácidos de Lewis y de Brønsted con un pKa de 4, y -sistemas de eyección separados para los primero y segundo componentes de la tinta.