ES2959656T3 - Recubrimientos de imprimación para su uso en sustratos - Google Patents
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Abstract
Se proporcionan revestimientos de imprimación que incluyen una dispersión acuosa que tiene una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico para su uso en una variedad de sustratos. En diversas realizaciones, la dispersión acuosa está sustancialmente libre de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos. También se proporciona un método para recubrir un sustrato, incluyendo el método aplicar una dispersión acuosa al sustrato y secar la dispersión acuosa sobre el sustrato para formar un recubrimiento sobre el sustrato. La divulgación también describe un sustrato recubierto con una capa de imprimación que incluye una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Recubrimientos de imprimación para su uso en sustratos
Campo técnico
Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren generalmente a recubrimientos para su uso en una variedad de sustratos y, más particularmente, a recubrimientos que incluyen una dispersión acuosa de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico.
Antecedentes
En los últimos años, se ha generalizado el uso de máquinas de impresión digital de alta velocidad bajo demanda que utilizan tóneres o tintas líquidos o secos en sistemas electrofotográficos. Las impresoras que usan dichos tóneres o tintas están disponibles comercialmente de Hewlett-Packard Company bajo la marca HP Indigo. Sin embargo, como los tóneres líquidos no se transfieren bien y/o no se adhieren bien al polímero o a los sustratos de papel impresos en tales prensas, los sustratos se tratan normalmente con un imprimador para mejorar la adhesión de los tóneres líquidos a los mismos.
Se han desarrollado varios imprimadores para su uso sobre sustratos, tales como películas poliméricas que hacen que la superficie de las películas sea más receptiva a los tóneres líquidos. Los recubrimientos típicos actualmente en uso se han desarrollado en base a copolímeros de etileno-ácido acrílico. Como se describe en la patente de EE. UU. núm. US-7.470.736 comúnmente asignada, uno de dichos recubrimientos de imprimación incluye un copolímero de etileno y ácido acrílico o metacrílico, y un potenciador de la adhesión compatible seleccionado de una dispersión de poliuretano alifática, una dispersión de éster de colofonia o de colofonia de hidrocarburo hidrogenada, y una dispersión de polímero acrílico amorfo. El documento WO 01/88039 A1 describe composiciones poliméricas que comprenden una mezcla de una copoliamida (un 20-80 % en peso, en base a la mezcla de peso total) y una poliolefina que tiene funcionalidad de ácido carboxílico o anhídrido de ácido carboxílico. El documento W<o>2010/104626 A1 describe sustratos con un recubrimiento multicapa que comprende poliamidas y copolímeros de etileno-ácido acrílico. La capa superior se puede aplicar como una dispersión acuosa. El documento EP 2716 714 A1 describe dispersiones acuosas que comprenden un caucho a base de poliamida, y un copolímero de un etileno y un ácido carboxílico etilénicamente insaturado.
Sin embargo, el desarrollo de prensas digitales de alta velocidad más recientes presenta nuevos desafíos para el uso de dichos recubrimientos de imprimación, con respecto a la transferencia de tinta y la adhesión al sustrato. Por consiguiente, todavía existe en la técnica una necesidad de recubrimientos de imprimación eficaces para su uso en dichas prensas de impresión.
Resumen
La descripción proporciona un imprimador que según la invención comprende una dispersión acuosa que comprende: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.
También se proporciona un método para recubrir un sustrato, que comprende: aplicar una dispersión acuosa al sustrato sin ningún recubrimiento intermedio, comprendiendo la dispersión acuosa de aproximadamente 10 % a aproximadamente 50 % en peso de sólidos, y el resto agua y amoniaco, en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos, en donde los sólidos comprenden una mezcla de: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, y secar la dispersión acuosa sobre el sustrato, para formar un recubrimiento sobre el sustrato.
También se proporciona un sustrato recubierto que comprende un sustrato recubierto con una capa de imprimación, en donde la capa de imprimación comprende una mezcla de: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, en donde la capa de imprimación tiene un grosor de aproximadamente 0,1 micrómetros a aproximadamente 1,0 micrómetros.
Por consiguiente, varias realizaciones se orientan a un recubrimiento de imprimación para sustratos que incluyen una dispersión acuosa de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico, y un poliuretano. Estas y otras características y ventajas de varias realizaciones resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones adjuntas.
Descripción detallada
Ahora se hará referencia en detalle a varias realizaciones de recubrimientos de imprimación que incluyen una dispersión de poliamida acuosa. Los componentes del recubrimiento incluyen generalmente una dispersión de poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico, y un poliuretano. Dichos recubrimientos pueden utilizarse como recubrimientos de imprimación para sustratos impresos utilizando una impresora digital. Las realizaciones de los recubrimientos descritos en la presente memoria pueden proporcionar una resistencia de unión mejorada cuando se usan como recubrimientos de imprimación. Por ejemplo, varias realizaciones pueden proporcionar una adhesión mejorada de tóner líquido, tóner seco y/o varias tintas, sobre sustratos recubiertos con la imprimación impresos en prensas digitales, incluyendo la operación de prensa digital de alta velocidad. Por alta velocidad, se entiende que el sustrato se desplaza a una velocidad lineal de desde aproximadamente 15 metros/min hasta aproximadamente 150 metros/min a través de la impresora. Además, en varias realizaciones, el recubrimiento no requiere el uso de ningún imprimador ni prerecubrimientos adicionales para lograr una adhesión adecuada de tinta o tóner al sustrato. Varias realizaciones pueden proporcionar una buena transferencia y adhesión de tinta, y una superficie no bloqueante. Por no bloqueante, se entiende que el sustrato recubierto puede enrollarse sobre sí mismo después del recubrimiento sobre una superficie, y puede desenrollarse sin causar problemas de alimentación en la prensa de impresión. Se describirán varias realizaciones de recubrimientos de imprimación, sustratos recubiertos y métodos para recubrir un sustrato utilizando los mismos.
A menos que se indique lo contrario, la divulgación de cualesquiera intervalos en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, debe entenderse como que incluye el propio intervalo y también cualquier cosa que contenga dentro del mismo, así como los puntos finales.
En varias realizaciones, un recubrimiento de imprimación incluye una dispersión acuosa que incluye una mezcla de una poliamida y un copolímero de etileno y ácido acrílico. Como se usa en la presente memoria, una “ dispersión” hace referencia a una fase discontinua particulada en un medio líquido continuo. Una dispersión acuosa es una dispersión en la que el medio líquido continuo es agua.
Según la invención, la mezcla de dispersión incluye poliuretano. Varias realizaciones también pueden incluir amoniaco u otros neutralizantes. El resto de la dispersión puede ser agua. La dispersión acuosa está sustancialmente libre de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos. Por “ sustancialmente libre” , se entiende que están presentes menos del 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.
Según varias realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 10 % a aproximadamente 50 % en peso de sólidos. En algunas realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso de sólidos. En otras realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 15 % a aproximadamente 25 % en peso de sólidos. La dispersión acuosa en varias realizaciones contiene de aproximadamente 50 % a aproximadamente 90 % en peso de agua. En algunas realizaciones, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 70 % a aproximadamente 90 % en peso de agua. En otras realizaciones más, la dispersión acuosa contiene de aproximadamente 75 % a aproximadamente 85 % en peso de agua.
Según la invención, la poliamida está presente en una cantidad de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso, en base a los sólidos. En otras realizaciones más, la poliamida está presente en una cantidad de aproximadamente 60 % a aproximadamente 70 % en peso, en base a los sólidos. Al incluir más de aproximadamente 70 % de poliamida, la dispersión puede no ser estable, y la poliamida puede no permanecer adecuadamente dispersa en la mezcla, o puede resultar en propiedades ópticas indeseables. En varias realizaciones, las poliamidas son poliamidas altamente ramificadas de bajo peso molecular basadas en ácidos grasos, tales como ácido oleico. Las poliamidas disponibles comercialmente adecuadas para su uso pueden incluir, a modo ilustrativo y no limitativo, las comercializadas bajo las marcas Macromelt® (disponible de Henkel) y Platamid® (disponible de Akrema). Las poliamidas incluidas en la dispersión acuosa pueden ser adhesivos termofusibles.
Según varias realizaciones, la poliamida es una poliamida terminada en amina. En algunas realizaciones, en la dispersión se pueden utilizar poliamidas con otros grupos funcionales terminales, tales como un grupo ácido. En dichas realizaciones, el uso de una poliamida con terminación funcional en la dispersión puede dar como resultado una adhesión mejorada del recubrimiento de imprimación al sustrato, en comparación con una dispersión que incluya una poliamida “ no funcional” . Como se usa en la presente memoria, una poliamida “ no funcional” se refiere a una poliamida que carece de un grupo terminal funcional químicamente reactivo. Las poliamidas no funcionales pueden incluir, por ejemplo, nailon 6,6 o nailon 12. En algunas realizaciones, el uso de una poliamida con terminación funcional puede proporcionar, además, una mayor flexibilidad del recubrimiento, en comparación con un recubrimiento que incluya una poliamida no funcional.
Como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, el recubrimiento de imprimación también puede incluir poliuretano alifático. El poliuretano está presente en una cantidad de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso, en base a los sólidos. Los poliuretanos adecuados para su uso incluyen, a modo ilustrativo y no limitativo, Dispercoll® U53, U54 y U56, comercializado por Bayer, y NeoRez® 605, comercializado por DSM, que están en forma de una dispersión acuosa de poliuretano.
El copolímero de etileno-ácido acrílico está presente en una cantidad de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso, en base a los sólidos. En realizaciones que incluyen más de aproximadamente 40 % de copolímero de etileno-ácido acrílico, la dispersión puede no presentar una resistencia al agua o resistencia de unión adecuadas una vez laminada en una estructura flexible de envasado. Sin embargo, al incluir menos de aproximadamente 10 % de copolímero de etileno-ácido acrílico, la dispersión puede volverse inestable y, en particular, la poliamida puede no permanecer adecuadamente dispersa. El copolímero puede tener un peso molecular promedio en número de aproximadamente 2.000 a aproximadamente 180.000. En varias realizaciones, el copolímero incluye de aproximadamente 65 % a aproximadamente 80 % en peso de comonómeros de etileno, y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 35 % de comonómeros de ácido acrílico. Sin embargo, en algunas realizaciones, el copolímero incluye de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % de comonómeros de ácido acrílico. En otras realizaciones más, el copolímero incluye de aproximadamente 15 % a aproximadamente 20 % de comonómeros de ácido acrílico.
Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que el copolímero de etileno-ácido acrílico actúa como un tensioactivo polimérico para mantener la poliamida en dispersión. Convencionalmente, las poliamidas son difíciles de dispersar en agua. Sin embargo, en las realizaciones descritas en la presente memoria, la combinación de copolímero de etilenoácido acrílico con poliamida permite una dispersión estable a base de agua.
Según algunas realizaciones, el copolímero puede prepararse como una dispersión, calentando el copolímero sólido con una fase acuosa, en un reactor de presión, en presencia de una base, tal como amoniaco. En algunas realizaciones, el amoniaco se incluye en cantidades de aproximadamente 0,1 % a 2,0 % en peso. El amoniaco, en su forma anhidra o acuosa, puede añadirse para neutralizar parte o toda la parte ácida del copolímero de etileno-ácido acrílico. El copolímero puede fundirse calentando el copolímero a una temperatura de aproximadamente 75 °C a aproximadamente 190 °C, a una presión de aproximadamente 300 psi a aproximadamente 800 psi. La base reacciona con los grupos ácidos en el copolímero, y el copolímero forma una dispersión. Según otras realizaciones, en lugar de preparar una dispersión de copolímero de etileno-ácido acrílico desde cero, puede emplearse una dispersión de copolímero adecuada comercialmente disponible. Las dispersiones de ácido acrílico de etileno adecuadas para su uso incluyen, a modo ilustrativo y no limitativo, Primacor® 5985 y Primacor® 5990, comercializadas por Dow Chemical Company.
En otras realizaciones, se puede añadir ácido acrílico de etileno a un reactor en forma sólida, y dispersarse junto con la poliamida. Si bien se pueden emplear varios métodos para formar la dispersión, en varias realizaciones, se utiliza amasado por fusión. En algunas realizaciones, se puede utilizar un amasador, un mezclador Banbury, una extrusora de un solo tornillo, o una extrusora de múltiples tornillos. Por ejemplo, se puede utilizar una extrusora de múltiples tornillos que tenga dos o más tornillos, a la que se le puede añadir un bloque de amasado en cualquier posición de los tornillos.
En varias realizaciones, una extrusora de doble tornillo incluye un depósito de base y un depósito de agua inicial, cada uno de los cuales incluye una bomba. Las cantidades deseadas de base y una cantidad inicial de agua se proporcionan desde el depósito base y el depósito de agua, respectivamente. En varias realizaciones, la base es amoniaco. En algunas realizaciones, la base y el agua se precalientan.
La resina en forma de gránulos se alimenta desde un alimentador hasta una entrada de la extrusora, donde la resina se funde o se compone. En algunas realizaciones, el agente dispersante se añade a la resina, mientras que en otras realizaciones, el agente dispersante se proporciona por separado a la extrusora de doble tornillo. En varias realizaciones, la “ resina” es la poliamida, y el “ agente dispersante” es el copolímero de etileno-ácido acrílico descrito anteriormente. Como ejemplo, en varias realizaciones, se pueden mezclar gránulos de copolímero de etileno-ácido acrílico y gránulos de poliamida entre sí, antes de alimentarse a la extrusora, donde se funden y se mezclan entre sí.
A continuación, la masa fundida de resina se suministra a una zona de emulsificación de la extrusora, donde se añade la cantidad inicial de agua y base a través de una entrada. En algunas realizaciones, la mezcla emulsionada se diluye adicionalmente con agua adicional del depósito de agua, en una zona de dilución y enfriamiento de la extrusora.
En otras realizaciones, la poliamida, la dispersión de copolímero de etileno-ácido acrílico se combinan mediante un proceso de mezcla de alto cizallamiento en condiciones ambientales. Sin embargo, en algunas realizaciones, el proceso de mezcla de alto cizallamiento puede realizarse parcial o completamente a temperatura (de aproximadamente 75 °C a aproximadamente 190 °C) y presión (de aproximadamente 300 psi a aproximadamente 800 psi) elevadas.
En varias realizaciones, el recubrimiento de imprimación tiene una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de aproximadamente 200 cP, cuando se mide utilizando un husillo Brookfield #3 a aproximadamente 20 °C y una velocidad de rotación de aproximadamente 60 rpm. Cuando la viscosidad es superior a aproximadamente 200 cP, el recubrimiento de imprimación puede ser difícil de aplicar como recubrimiento uniforme.
El recubrimiento de imprimación resultante se aplica a un sustrato de cualquier manera adecuada, incluyendo recubrimiento por huecograbado, recubrimiento por rodillo, recubrimiento por alambrón, impresión flexográfica, recubrimiento por pulverización, serigrafía y similares. Los sustratos pueden incluir, a modo ilustrativo y no limitativo, sustratos celulósicos, así como sustratos poliméricos que incluyen tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), polietileno, una película polimérica recubierta de AlO<x>o SiO<x>, ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), polipropileno, polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), poliamida orientada biaxialmente, nailon, o cloruro de polivinilo. Otros sustratos pueden incluir, por ejemplo, fibra, madera, metal, vidrio, tela no tejida, papel de aluminio, una película polimérica metalizada, un papel metalizado, y similares. En algunas realizaciones, tal como donde el sustrato tenga una baja energía superficial (menos de aproximadamente 40 dinas/cm), la superficie del sustrato puede tratarse con un tratamiento de llama o un tratamiento de descarga corona, antes del recubrimiento. En dichas realizaciones, el recubrimiento de imprimación puede presentar una adhesión mejorada al sustrato tratado, en comparación con un sustrato del mismo material no tratado con el tratamiento de llama o el tratamiento de descarga corona.
Después de aplicar el recubrimiento, puede secarse por aire caliente, calor radiante, o cualquier otro medio adecuado que proporcione una película recubierta transparente y adherente. El recubrimiento se aplica a un sustrato de tal manera que al secarse, el recubrimiento forme una capa lisa y uniformemente distribuida de aproximadamente 0,1 micrómetros a aproximadamente 1,0 micrómetros de grosor. En algunas realizaciones, el recubrimiento forma una capa lisa y uniformemente distribuida de aproximadamente 0,3 a 1,0 micrómetros de grosor. Se pueden emplear otros grosores de recubrimiento, siempre que produzcan las propiedades de imprimibilidad y adherencia deseadas a las composiciones de formación de imágenes, tales como, por ejemplo, tinta de tóner líquido y el sustrato. En varias realizaciones, la capa de imprimación se recubre directamente sobre el sustrato. Por ejemplo, la capa de imprimación se recubre sobre el sustrato sin que se aplique ningún recubrimiento o capas intermedias entre la capa de imprimación y la superficie del sustrato.
Debe entenderse que varias realizaciones proporcionan un único recubrimiento que incluye poliamida y copolímero de etileno-ácido acrílico y poliuretano. Convencionalmente, se proporcionaban copolímeros de etileno-ácido acrílico y poliamida en capas separadas para obtener las ventajas funcionales de cada uno de los componentes. Por ejemplo, el copolímero de etileno-ácido acrílico ofrece una buena adhesión a la tinta, pero por sí mismo no se adhiere bien a sustratos poliméricos. Si bien la poliamida ofrece una buena adhesión a sustratos poliméricos, debido a las dificultades para formar una dispersión acuosa estable, se dispersa convencionalmente en disolvente, especialmente disolventes orgánicos, lo que pueden ocasionar problemas medioambientales cuando el disolvente se evapore. Alternativamente, la poliamida puede extruirse sobre el sustrato como una película. Sin embargo, el grosor de una película extrudida (con o sin capas de recubrimiento adicionales, tal como un recubrimiento que incluya copolímero de etileno-ácido acrílico), normalmente será de varios, hasta aproximadamente 10 micrómetros, lo que puede ser limitativo en diversas aplicaciones de envasado flexible. Por ejemplo, un recubrimiento más delgado puede reducir el grosor total del envasado flexible, puede reducir los costes asociados a la fabricación y envío, y puede permitir que se empleen otros recubrimientos para proporcionar otras ventajas, tales como resistencia a la perforación, sin afectar negativamente a la flexibilidad del envasado.
Además, varias realizaciones proporcionan una mayor resistencia al agua, en comparación con otros recubrimientos de imprimación, tales como los recubrimientos que incluyen polietileno imida.
Debe apreciarse que se puede utilizar un adhesivo de laminación junto con el recubrimiento de imprimación, como se describió anteriormente. Por ejemplo, después de que el imprimador se haya aplicado y se haya secado, entonces el sustrato de polímero recubierto de imprimación se puede imprimir utilizando una prensa digital y tóner/tinta líquido. Se puede aplicar un adhesivo de laminación a la superficie de sustrato imprimado/impreso antes de la laminación a un segundo sustrato polimérico. En varias realizaciones, cuando un sustrato imprimado e impreso se lamina a un segundo sustrato, la resistencia de unión es suficiente para provocar un fallo cohesivo en la capa de tinta, es decir, la resistencia de unión entre el imprimador y la tinta, y de la tinta al adhesivo de laminación, es mayor que la resistencia interna de la capa de tinta, de manera que la capa de tinta se dividió, y se observó en ambos sustratos de la laminación.
Con el fin de que varios aspectos puedan entenderse más fácilmente, se hace referencia a los siguientes ejemplos que no forman parte de la invención y pretenden ser para fines ilustrativos.
Ejemplo 1 (no forma parte de la invención)
Una película de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente (BOPET) con un grosor de 12 micrómetros se recubrió con varios pesos de recubrimiento de una composición de imprimación que comprendía una dispersión acuosa de 70 % de poliamida, y un 30 % de EAA fuera de línea en una unidad de recubrimiento/laminación Digilam fabricada por AB Graphics International Ltd., que consiste en un rodillo anilox de huecograbado directo, barra alisadora y tres hornos. El anilox utilizado fue de 160 líneas/cm, 2,4 ml/m<2>Se utilizó la barra alisadora, girando en la dirección opuesta a la dirección de la banda, y se ajustó a 105 % de la velocidad de línea. A continuación, la película recubierta se secó en hornos consecutivos, ajustados a 100 °C, 87 °C, 54 °C y 32 °C, respectivamente. La banda se recubrió a una velocidad de línea de 50 pies/min.
El recubrimiento de imprimación fue una dispersión acuosa con un 15%en peso de sólidos totales. Los sólidos incluían un 70 % de poliamida Macromelt® (Henkel Corp., Connecticut) y un 30 % de EAA Primacor® (Dow Chemical Company, Michigan), en peso, sobre una base sólida.
Después de que se aplicara imprimación a la película, se imprimió utilizando HP Electroink en una prensa HP Indigo WS6600. La película se imprimió a una temperatura de mantilla de 105 °C. La película impresa se sometió a pruebas inmediatamente para determinar la adhesión de tinta a través de la prueba de cinta estándar de HP-Indigo. La prueba de cinta consiste en aplicar cinta adhesiva 3M 810 a la superficie de la tinta. A continuación, se pasa 4 veces un rodillo de 2 kg sobre la cinta. A continuación, se tira de la cinta a mano en dirección paralela al plano del sustrato a una velocidad lo más rápida posible. A continuación, se registra el porcentaje de tinta que permanece en el sustrato impreso. En todos los casos, se evaluaron los bloques de impresión n.° 19-24 del patrón de prueba de impresión estándar de HP-Indigo, ya que tienen la mayor cobertura de tinta y son las más susceptibles a una mala adhesión de tinta. A continuación, las muestras se sumergieron bajo agua durante 30 minutos, así como 24 horas, posteriormente se secaron con golpecitos, e inmediatamente se sometieron a prueba a través de la prueba de cinta estándar de HP-Indigo mencionada anteriormente. La Tabla 1 muestra que en los pesos de capa de imprimación entre 1,43 y 0,43 gramos por pulgada cuadrada (g/m2) en seco, mostraron una adhesión de la tinta al imprimador del 100 %, en la prueba inmediata (en seco), en la de inmersión en agua durante 30 minutos, y en la de inmersión en agua durante 24 horas. Los recubrimientos de imprimación tenían un grosor de entre 1,43 y 0,43 mm (es decir, 1 g/m2 es equivalente a 1 mm de grosor).
Como se muestra en la Tabla 1, el recubrimiento de imprimación demuestra una excelente adhesión a las tintas HP Indigo cuando se somete a una prueba de cinta de adhesión de tinta después de la aplicación a sustratos de papel, así como a sustratos poliméricos que incluyen tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), y polietileno. Por “ excelente adhesión” , se entiende que al menos un 85 % de la tinta impresa se adhiere al sustrato cuando se somete a dicha prueba de cinta. Los experimentos han demostrado que el tereftalato de polietileno orientado biaxialmente recubierto con 0,5 g/m2 (en seco) del recubrimiento de imprimación, pasó el 100 % de todas las pruebas de cinta, incluyendo el uso de cinta de etiqueta 3M 800, cinta 3M 610, cinta de enmascarar y cinta de embalaje. Además, la Tabla 1 demuestra que la excelente adhesión se observa tanto inmediatamente después de la impresión en un entorno seco, así como después de la inmersión en agua tanto para períodos cortos (30 minutos) como de larga duración (24 horas).
Ejemplo 2 (no forma parte de la invención)
Se aplicó imprimación a una película de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente (BOPET) con un grosor de 12 micrómetros, utilizando un recubrimiento de imprimación en una cantidad de 0,3 g/m2 en seco, con un 70 % de poliamida y un 30 % de copolímero de etileno-ácido acrílico, se imprimió, y después se recubrió con un adhesivo de laminación térmica con un peso de capa de 3,0 g/m2 en seco. A continuación, la banda de película impresa y recubierta se laminó térmicamente a una película soplada de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) con un grosor de 75 micrómetros (Laminado A). Las películas se laminaron entre sí a 60 °C, a una velocidad de 1,5 metros por minuto, en un laminador de rodillos calientes ChemInstruments (modelo HL-100). Una muestra de control (Laminado B) también se produjo con las mismas películas en una configuración idéntica, pero utilizando un adhesivo bicomponente convencional basado en agua obtenido de Dow Chemical Company (ROBOND™ L330 con co-catalizador de isocianato al 2 %). Estas películas también se laminaron a 60 °C, a una velocidad de 1,5 metros por minuto. Los laminados se sometieron a pruebas para los fallos de transferencia de tinta tras deconstruir el laminado, y los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuación.
En la Tabla 2, la designación “ NT” indica que no se transfirió tinta desde la banda impresa a la banda sellante tras deconstruir el laminado, o que se produjo una falta de adhesión de tinta al adhesivo y/o una falta de adhesión del adhesivo a la película sellante y/o un fallo de cohesión de la capa adhesiva. La designación “ PT” indica una transferencia parcial de tinta desde el sustrato impreso al sustrato sellante tras deconstruir el laminado. “ FT” indica la transferencia completa de tinta desde el sustrato impreso al sustrato sellante cuando el laminado se encuentra deconstruido, o que la resistencia de unión del adhesivo a la tinta es mayor que la resistencia de unión de la tinta a la banda de impresión. “ IS” indica que la tinta se dividió o que se produjo un fallo de cohesión de la capa de tinta.
Como se muestra en la Tabla 2, cuando un sustrato imprimado e impreso se lamina a un segundo sustrato, la resistencia de unión es suficiente para provocar un fallo cohesivo en la capa de tinta, es decir, la resistencia de unión entre el imprimador y la tinta, y de la tinta al adhesivo de laminación, es mayor que la resistencia interna de la capa de tinta, de manera que la capa de tinta se dividió, y se observó en ambos sustratos de la laminación.
Por consiguiente, cuando se utiliza como imprimación para mejorar la adhesión de la tinta en aplicaciones de impresión digital, varios aspectos pueden proporcionar una mayor resistencia de unión entre las tintas de impresión digital y el sustrato sobre el que se imprimen. Además, la resistencia de unión entre el recubrimiento de imprimación y el sustrato es fuerte. Además, en varios aspectos, cuando un sustrato imprimado e impreso se lamina a un segundo sustrato, la resistencia de unión es suficiente para provocar un fallo cohesivo en la capa de tinta, es decir, la resistencia de unión entre el imprimador y la tinta, y de la tinta al adhesivo de laminación, es mayor que la resistencia interna de la capa de tinta, de manera que la capa de tinta se dividió, y se observó en ambos sustratos de la laminación. Varios aspectos demuestran que al combinar una poliamida con un copolímero de etileno-ácido acrílico, el recubrimiento receptor de impresión resultante puede utilizarse para mejorar la adhesión de tintas de base acuosa, tintas litográficas offset, y tóneres secos y líquidos, para su uso en la impresión electrostática. Un experto en la técnica apreciará otras ventajas.
Según la invención, la descripción proporciona un imprimador que incluye una dispersión acuosa que comprende: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.
La dispersión acuosa puede incluir, además
El imprimador comprende una dispersión acuosa que puede incluir de aproximadamente 10 % a aproximadamente 50 % en peso de sólidos, y de aproximadamente 50 % a aproximadamente 90 % en peso de agua.
El recubrimiento de imprimación puede tener una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de aproximadamente 200 cps.
El copolímero de etileno y ácido acrílico puede incluir de aproximadamente 65 % a aproximadamente 90 % de comonómeros de etileno, y de aproximadamente 10 % a aproximadamente 35 % de comonómeros de ácido acrílico.
La poliamida puede ser una poliamida terminada en amina.
La descripción también proporciona un método para recubrir un sustrato. El método incluye aplicar una dispersión acuosa al sustrato sin ningún recubrimiento intermedio, comprendiendo la dispersión acuosa de aproximadamente 10 % a aproximadamente 50 % en peso de sólidos, y el resto agua y amoniaco, en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos, en donde los sólidos comprenden una mezcla de: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, y secar la dispersión acuosa sobre el sustrato, para formar un recubrimiento sobre el sustrato.
En una realización del método, el recubrimiento tiene un grosor de aproximadamente 0,1 micrómetros a aproximadamente 1,0 micrómetros.
La poliamida puede ser poliamida terminada en amina.
El sustrato puede seleccionarse del grupo que consiste en papel de aluminio, una película polimérica metalizada, un papel metalizado, una película polimérica de tereftalato de polietileno recubierta de AlO<x>o SiO<x>, ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno, polietileno de polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), poliamida orientada biaxialmente, nailon, o cloruro de polivinilo, papel, fibra, madera metal, vidrio, y tela no tejida.
La descripción proporciona también un sustrato recubierto que comprende un sustrato recubierto con una capa de imprimación, en donde la capa de imprimación comprende una mezcla de: de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, en donde la capa de imprimación tiene un grosor de aproximadamente 0,1 micrómetros a aproximadamente 1,0 micrómetros.
La poliamida puede ser una poliamida terminada en amina.
El sustrato puede ser del grupo que consiste en papel de aluminio, una película polimérica metalizada, un papel metalizado, una película polimérica recubierta de AlO<x>o SiO<x>, tereftalato de polietileno, ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno, polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), polietileno, poliamida orientada biaxialmente, nailon, o cloruro de polivinilo, papel, fibra, madera, metal, vidrio, y tela no tejida.
Claims (10)
1. Un imprimador que comprende:
una dispersión acuosa que comprende:
de 50 % a 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de 10 % a 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de 20 % a 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa,
en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos.
2. El imprimador de la reivindicación 1, en donde la dispersión acuosa comprende de 10 % a 50 % en peso de sólidos, y de 50 % a 90 % en peso de agua.
3. El imprimador de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de imprimación tiene una viscosidad de dispersión de Brookfield de menos de aproximadamente 200 cps, cuando se mide usando un husillo Brookfield #3 a 20 °C y una velocidad de rotación de 60 rpm.
4. El imprimador de la reivindicación 1, en donde el copolímero de etileno y ácido acrílico comprende de 65 % a 90 % de comonómeros de etileno, y de 10 % a 35 % de comonómeros de ácido acrílico.
5. El imprimador de la reivindicación 1, en donde la poliamida es una poliamida terminada en amina.
6. Un método para recubrir un sustrato, que comprende:
aplicar una dispersión acuosa al sustrato sin ningún recubrimiento intermedio, comprendiendo la dispersión acuosa de 10 % a 50 % en peso de sólidos, y el resto agua y amoniaco, en donde la dispersión acuosa comprende menos de 1 % en peso de plastificantes no acuosos y disolventes orgánicos, en donde los sólidos comprenden una mezcla de:
de 50 % a 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de 10 % a 20 % en peso de poliuretano, en base sólidos en la dispersión acuosa; y de 20 % a 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa, y
secar la dispersión acuosa sobre el sustrato, para formar un recubrimiento sobre el sustrato.
7. El método de la reivindicación 6, en donde la poliamida es una poliamida terminada en amina.
8. Un sustrato recubierto que comprende un sustrato recubierto con una capa de imprimación, en donde la capa de imprimación comprende una mezcla de:
de 50 % a 70 % en peso de poliamida, en base a sólidos en la dispersión acuosa; de 10 % a 20 % en peso de poliuretano, en base a sólidos en la dispersión acuosa; y de 20 % a 40 % en peso de copolímero de etileno-ácido acrílico, en base a sólidos en la dispersión acuosa,
en donde la capa de imprimación tiene un espesor de 0,1 micrómetros a 1,0 micrómetros.
9. El sustrato recubierto de la reivindicación 8, en donde la poliamida es una poliamida terminada en amina.
10. El sustrato recubierto de la reivindicación 8, en donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en papel de aluminio, una película polimérica metalizada, un papel metalizado, una película polimérica recubierta de AlO<x>o SiO<x>, tereftalato de polietileno, ácido poliláctico (PLA), polihidroxialcanoato (PHA), tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET), polipropileno, polipropileno orientado biaxialmente (BOPP), polietileno, poliamida orientada biaxialmente, nailon, o cloruro de polivinilo, papel, fibra, madera, metal, vidrio, y tela no tejida.
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