IT202200000488A1 - Veicolo per inchiostri digitali ceramici - Google Patents
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Description
Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:
?VEICOLO PER INCHIOSTRI DIGITALI CERAMICI?.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un veicolo per inchiostri digitali ceramici.
Con riferimento al settore della decorazione di manufatti ceramici, ? noto come negli ultimi anni abbia trovato larga diffusione la stampa digitale, nella fattispecie la stampa a getto d?inchiostro.
La decorazione ceramica mediante stampa digitale prevede, prima della cottura del manufatto ceramico, la deposizione di uno strato di inchiostro sulla superficie del manufatto stesso che viene successivamente sottoposto a cottura.
La cottura ? un?operazione fondamentale del processo tecnologico di produzione di manufatti ceramici in quanto determina la formazione del materiale ceramico, trasformando le materie prime dell?impasto in nuovi composti cristallini e vetrosi che conferiscono al manufatto ceramico cotto particolari propriet? meccaniche ed estetiche.
Gli inchiostri noti sono composti da una parte solida inorganica, il pigmento ceramico, e da una parte liquida di natura organica che ne rappresenta anche pi? del 75% ed ? costituita da un veicolo e da un disperdente in combinazione eventualmente con altri additivi del tipo di superdisperdenti e/o modificatori di viscosit?.
La funzione della frazione organica consiste nel veicolare il pigmento ceramico sulla superficie del manufatto, venendo successivamente eliminata in fase di cottura.
Generalmente, la cottura dei manufatti ceramici avviene a temperature elevate comprese tra 750?C e 1250?C, tuttavia, nonostante tali temperature, la combustione delle emissioni organiche non ? mai completa a causa del funzionamento in controcorrente dei forni ceramici che prevede la movimentazione dei manufatti ceramici in direzione opposta rispetto alla direzione di fuoriuscita dei prodotti della combustione dei forni ceramici. Come conseguenza, le sostanze organiche che si decompongono ed evaporano in fase di preriscaldamento, miscelandosi ai prodotti della combustione, vengono trascinate dal flusso gassoso verso il camino di emissione del forno, e quindi verso zone pi? fredde.
Tali emissioni, pertanto, non raggiungono livelli termici necessari per la combustione completa e sono, quindi, emesse come tali in atmosfera, determinando il fenomeno della presenza di odori nell?area interessata alla ricaduta dei fumi causati dalla formazione di composti a bassa soglia olfattiva.
La conseguenza della presenza di composti a bassa soglia olfattiva ha comportato, negli ultimi anni, la rilevazione di numerose segnalazioni di odori nei distretti ceramici con il riscontro, in molti casi, della provenienza degli stessi dai camini dei forni ceramici stessi.
Per limitare almeno in parte tali disagi, il D.M.12/07/90 prevede un limite per sostanze organiche comuni nelle emissioni dai forni ceramici in concentrazione rapportata ai flussi di massa.
Nel dettaglio, il controllo delle emissioni di sostanze organiche volatili (SOV) da forni ceramici prevede attualmente la verifica delle emissioni espresse complessivamente come carbonio organico totale (COT) o come somma dei singoli composti organici.
Ad oggi, le emissioni di carbonio organico totale devono essere inferiori a 50 mg/Nm3, rappresentando un notevole ostacolo alla diffusione della stampa digitale.
In questo contesto assume un?importanza fondamentale la formulazione del veicolo contenuto negli inchiostri ceramici.
Pertanto, per rispondere almeno in parte a tale esigenza, sono noti inchiostri digitali a bassa emissione di COT.
Tuttavia, anche tali inchiostri non sono scevri di inconvenienti dovuti al fatto che i solventi organici presenti nei veicoli in essi contenuti presentano una bassa temperatura di ebollizione.
Questa caratteristica determina numerose problematiche legate alla siccativit? degli inchiostri stessi, comportando una maggiore interazione della parte solida dell?inchiostro con il vapore acqueo presente lungo le linee di produzione e che, all?uscita delle testine di stampa, forma incrostazioni.
Per ovviare almeno in parte ai suddetti inconvenienti, sono stati messi a punto numerosi inchiostri presentanti propriet? diversificate tra loro.
A questo proposito, i documenti brevettuali n. US2017/0298245, EP2233539, US2019/0337862, US2011/0160389 e US7677720 descrivono alcune tipologie di inchiostri presentanti formulazioni differenti tra loro, aventi propriet? reologiche diversificate ma che non risolvono in modo soddisfacente i suddetti inconvenienti legati alle emissioni nocive e a bassa soglia olfattiva.
Nel dettaglio, il documento brevettuale n. US2017/0298245 descrive un inchiostro ceramico per stampa digitale comprendente surfattanti che prevedono l?impiego di composti siliconici. Tuttavia, l?impiego delle suddette sostanze non apporta alcun contributo alla riduzione delle emissioni odorose.
Inoltre, il documento brevettuale n. US2019/0337862 descrive un inchiostro comprendente pigmenti ceramici in forma di scaglie comprendenti composti a base di silicio ma che, analogamente ai documenti sopracitati, in nessun modo permette di abbattere drasticamente le emissioni odorose e nocive.
Ulteriormente, i documenti brevettuali n. US7803221, US2014/291313 e KR20190075226 descrivono inchiostri che in alcun modo risolvono il problema correlato alle emissioni odorose e nocive senza influenzare la qualit? di stampa.
A questo proposito, US7803221 descrive un inchiostro per stampa su superfici ceramiche in cui la parte solida dell?inchiostro prevede composti a base di silicio che in alcun modo diminuiscono la formazione di emissioni odorose e nocive.
US2014/291313 descrive un procedimento per la realizzazione di manufatti ceramici che prevede l?impiego di una resina comprendente composti inorganici a base di silicio e che, quando sottoposta a riscaldamento, reticola e permane sottoforma di materiale organico che nessun?influenza garantisce circa la riduzione delle suddette emissioni odorose e nocive. Infine, KR20190075226 descrive l?uso di tensioattivi comprendenti composti a base di silicio che, in analogia agli insegnamenti in accordo con i precedenti documenti, non fornisce alcuna soluzione efficace per la riduzione delle emissioni odorose.
In aggiunta, gli inchiostri noti tendono a seccare molto rapidamente comportando l?ostruzione degli ugelli e delle testine di stampa e determinando il danneggiamento delle testine stesse con conseguente abbassamento dell?efficienza e della qualit? di stampa.
Appare quindi evidente che nessun insegnamento della tecnica nota fornisce chiare e precise indicazioni circa una soluzione che consenta di ridurre in modo drastico le emissioni odorose e nocive e al contempo mantenere buone prestazioni di stampa.
A questo scopo, ? particolarmente sentita l?esigenza di ricercare veicoli per inchiostri digitali ceramici che consentano di ridurre notevolmente le emissioni di COT rispettando i limiti di legge e mantenendo inalterata l?efficienza di stampa e la resa dei colori ceramici.
Il compito principale della presente invenzione ? quello di escogitare un veicolo per inchiostri digitali ceramici, che consenta di ridurre notevolmente le emissioni di COT, garantendo un?elevata efficienza di stampa nonch? resa dei colori ceramici.
All?interno di questo compito, uno scopo del presente trovato ? quello di escogitare un veicolo per inchiostri digitali ceramici, che consenta di ridurre notevolmente il contenuto di componenti organiche totali degli inchiostri digitali ceramici di tipo noto.
Un altro scopo del presente trovato ? quello di escogitare un veicolo per inchiostri digitali ceramici che aumenti il potere lubrificante degli inchiostri ceramici durante l?erogazione degli stessi da parte delle testine di stampa, evitandone l?ostruzione e riducendone notevolmente l?usura e il rischio di rottura delle stesse.
Altro scopo del presente trovato ? quello di escogitare un veicolo per inchiostri digitali ceramici che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell?ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.
Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente un veicolo per inchiostri digitali ceramici, avente le caratteristiche di rivendicazione 1.
Un primo aspetto della presente invenzione riguarda un veicolo per inchiostri digitali ceramici.
Si specifica che nell?ambito della presente trattazione con le espressioni ?manufatto ceramico? o ?materiale ceramico? si fa riferimento a materiali opzionalmente anche vetrosi.
Si specifica che nell?ambito della presente trattazione con l?espressione ?stampa digitale? si fa riferimento ad un sistema di stampa generico dove la forma da stampare viene generata attraverso processi elettronici e impressa direttamente sul materiale da stampare.
A titolo esemplificativo, la stampa a getto d?inchiostro comprende tecnologia drop-on-demand di tipo piezoelettrico.
Tale tipologia di stampa a getto di inchiostro consente l?applicazione di un peso compreso tra 10-200 g/m<2>, una risoluzione di 180-720 dpi e un volume della goccia compreso tra 10 e 200 pl.
I manufatti ceramici comprendono un corpo principale ricoperto da uno o pi? strati di materiale alternativamente scelto tra: ceramico, vetroso od organico.
Ad esempio, tali manufatti sono destinati a essere impiegati come rivestimento per pavimenti, pareti esterne ed interne o come elemento di arredo del tipo di stoviglie, top cucina e parti di mobili.
Nell?ambito della presente trattazione con il termine ?agglomerati? si fa riferimento a piastrelle o lastre realizzate in materiale inorganico del tipo di quarzo o vetro, che formano un materiale coerente grazie all?impiego di un legante inorganico o organico polimerico.
Il veicolo comprende almeno un componente oligomerico o polimerico a base di silicio presentante la seguente unit? monomerica di formula:
Formula I
- in cui X ? O; e
in cui R1, R2 sono uguali o diversi tra loro e sono indipendentemente scelti tra: idrogeno, gruppo idrossile, gruppo metile, gruppo etile, catene alchiliche lineari o ramificate, catene alifatiche lineari o ramificate contenenti silicio;
- in cui n ? compreso tra 2 e 500.
Si specifica che nell?ambito della presente trattazione con l?espressione ?almeno un componente oligomerico o polimerico a base di silicio? si indica che il veicolo pu? comprendere una pluralit? di composti a base di silicio, sia appartenenti alla medesima tipologia chimica (ad esempio polidimetilsilossani aventi eventualmente diverso peso molecolare), sia appartenenti a tipologie chimiche diverse (ad esempio polidimetilsilossani e polidietilsilossani).
Ulteriormente, si specifica che tale espressione ? usata per indicare genericamente composti comprendenti almeno un atomo di silicio.
Preferibilmente, l?almeno il componente oligomerico o polimerico a base di silicio sono lineari o ciclici.
Vantaggiosamente, il componente oligomerico o polimerico a base di silicio in accordo con la formula I presenta n compreso tra 3 e 80.
Preferibilmente, il componente oligomerico o polimerico a base di silicio presenta un peso molecolare (P.M.) inferiore a 6000 g/mol.
Convenientemente, l?almeno il componente oligomerico o polimerico a base di silicio ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo del veicolo, compresa tra 50% e 100%.
Preferibilmente, l?almeno il componente oligomerico o polimerico a base di silicio ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo del veicolo, superiore al 70%.
Non si esclude dall?ambito della presente trattazione che il veicolo in accordo con il presente trovato comprenda due o pi? componenti oligomerici o polimerici a base di silicio.
Inoltre, il veicolo in accordo con il presente trovato pu? comprendere almeno un cosolvente scelto dall?elenco comprendente: chetone, etere, estere, alcol grasso, terpene, idrocarburo alifatico, acqua e polioli.
Vantaggiosamente, il cosolvente ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo del veicolo, compresa tra 0% e 50%. Preferibilmente:
- il chetone comprende un metiletilchetone (CAS 78-93-3);
- l?etere comprende un etere dietilico (CAS 60-29-7);
- l?estere comprende un estere dell?alcool isopropilico, un estere dell?alcool isobutilico o un estere dell?alcool 2-etilesilico, ad esempio 2,2,4-trimetil-1,3-pentadiolo monoisobutirrate (CAS 252-77-4),
- l?estere comprende un estere dell?acido laurico, preferibilmente isopropil laurato (CAS 10233-13-3), e/o un estere dell?acido acetico, pi? preferibilmente etil acetato (CAS 141-78-6);
- l?alcool grasso comprende alcool laurilico (CAS 112-53-8);
- il terpene comprende limonene (CAS138-86-3 (R/S), 5989-27-5 (R), 5989-54-8 (S))
- l?idrocarburo alifatico comprende paraffine e/o isoparaffine. Nel dettaglio, l?idrocarburo alifatico presenta un peso molecolare inferiore a 300 g/mol.
- il poliolo ? scelto tra glicerine e polietilenglicole (CAS 25322-68-3). Non si esclude dall?ambito della presente invenzione che il veicolo in accordo con la presente invenzione comprenda due o pi? cosolventi miscelati tra loro.
A titolo esemplificativo si riportano qui di seguito due formulazioni di veicoli in accordo con il presente trovato.
FORMULAZIONE 1 VEICOLO:
FORMULAZIONE 2 VEICOLO:
In un secondo aspetto, il presente trovato riguarda un inchiostro per stampa digitale ceramica, preferibilmente per stampa a getto d?inchiostro.
L?inchiostro comprende:
- una parte solida comprendente almeno un pigmento ceramico e/o colorante; e
- una parte liquida in cui ? disperso il pigmento ceramico e/o colorante e comprendente almeno il veicolo in accordo con la presente invenzione e almeno un disperdente.
Si specifica che nell?ambito della presente trattazione, l?inchiostro pu? contenere uno o pi? veicoli e uno o pi? disperdenti.
Nell?ambito della presente trattazione l?espressione ?uno o pi? veicoli? indica che l?inchiostro pu? comprendere una pluralit? di veicoli, sia appartenenti alla medesima tipologia chimica (ad esempio polisilossani aventi eventualmente diverso peso molecolare), sia appartenenti a tipologie chimiche diverse (ad esempio polisilossani e paraffine).
Similmente, l?espressione ?uno o pi? disperdenti? indica che l?inchiostro pu? comprendere una pluralit? di disperdenti, sia appartenenti alla medesima tipologia chimica (ad esempio polimeri acrilici aventi eventualmente peso molecolare diverso), sia appartenenti a tipologie chimiche differenti (ad esempio polimeri acrilici e poliuretanici).
Nel dettaglio, il pigmento ceramico ? di origine sintetica o naturale.
Nell?ambito della presente trattazione con l?espressione ?pigmento ceramico? si fa riferimento a composti inorganici, sia coloranti che non coloranti, atti ad ottenere effetti tecnici e/o estetici sul manufatto ceramico e con l?espressione ?pigmento colorante? si fa riferimento a composti organici.
A titolo esemplificativo, il pigmento ceramico e/o colorante ? scelto dall?elenco comprendente:
- feldspati;
- carbonato di metallo alcalino;
- carbonato di metallo alcalino terrosi;
- solfato di metallo alcalino terrosi;
- caolino;
- metacaolino;
- smectiti;
- illiti;
- fritta di vetro;
- graniglia di vetro;
- wollastonite;
- pseudowollastonite;
- nefelina;
- spodumene;
- allumina;
- mullite;
- bismuto vanadato;
- dolomite;
- ulexite;
- colemanite;
- ossido di silicio;
- ossido di zirconio;
- silicato di zirconio;
- biossido di titanio;
- carbonati di metalli alcalini;
- carbonati di metalli alcalino terrosi;
- geopolimeri a base di silicio e alluminio;
- geopolimeri a base di alluminio;
- geopolimeri a base di silicio;
- antimony nickel titantium oxide yellow (EINICS 232-353-3; CAS 8007-18-9);
- pyrochlore, antimony lead yellow (EINICS 232-382-1; CAS 8012-00-8);
- aluminium yttrium trioxide (EINICS 234-443-8; CAS 12003-86-0); - dichromium zinc tetraoxide (EINICS 234-637-2; CAS 12018-19-8); - diiron magnesium tetraoxide (EINICS 235-107-3; CAS 12068-86-9); - chromium iron oxide (EINICS 235-790-8; CAS 12737-27-8);
- tricobalt bis(orthophosphate) (EINICS 236-655-6; CAS 13455-36-2); - cobalt titanate green spinel (EINICS 269-047-4; CAS 68186-85-6); - cobalt zinc aluminate blue spinel (EINICS 269-049-5; CAS 68186-87-8);
- zinc iron chromite brown spinel (EINICS 269-050-0; CAS 68186-88-9);
- chrome antimony titanium buff rutile (EINICS 269-052-1; CAS 68186-90-3);
- copper chromite black spinel (EINICS 269-053-7; CAS 68186-91-4); - chrome tungsten titanium buff rutile (EINICS 269-054-2; CAS 68186-92-5);
- tin vanadium yellow cassiterite (EINICS 269-055-8; CAS 68186-93-6); - manganese ferrite black spinel (EINICS 269-056-3; CAS 68186-94-7); - zirconium vanadium blue zircon (EINICS 269-057-9; CAS 68186-95-8);
- spinels, chromium iron manganese zinc brown (EINICS 269-058-4;
CAS 68186-96-9);
- iron cobalt chromite black spinel (EINICS 269-060-5; CAS 68186-97-0);
- manganese alumina pink corundum (EINICS 269-061-0; CAS 68186-99-2);
- titanium vanadium antimony grey rutile (EINICS 269-062-6; CAS 68187-00-8);
- vanadium zirconium yellow baddeleyite (EINICS 269-063-1; CAS 68187-01-9);
- spinels, iron titanium brown (EINICS 269-064-7; CAS 68187-02-0);
- spinels, cobalt tin grey (EINICS 269-066-8; CAS 68187-05-3);
- cobalt chromite blue green spinel (EINICS 269-072-0; CAS 68187-11-1);
- chrome tin pink sphene (EINICS 269-073-6; CAS 68187-12-2);
- zirconium praseodymium yellow zircon (EINICS 269-075-7; CAS 68187-15-5);
- chrome alumina pink corundum (EINICS 269-083-0; CAS 68187-27-9);
- olivine, cobalt silicate blue (EINICS 269-093-5; CAS 68187-40-6);
- cobalt chromite green spinel (EINICS 269-101-7; CAS 68187-49-5);
- iron cobalt black spinel (EINICS 269-102-2; CAS 68187-50-8);
- zinc ferrite brown spinel (EINICS 269-103-8; CAS 68187-51-9);
- chrome tin orchid cassiterite (EINICS 269-104-3; CAS 68187-53-1);
- tin antimony grey cassiterite (EINICS 269-105-9; CAS 68187-54-2);
- chrome alumina pink spinel (EINICS 269-230-9; CAS 68201-65-0);
- manganese antimony titanium buff rutile (EINICS 270-185-2; CAS 68412-38-4);
- cobalt zinc silicate blue phenacite (EINICS 270-208-6; CAS 68412-748);
- zirconium iron pink zircon (EINICS 270-210-7; CAS 68412-79-3);
- victoria green garnet (EINICS 271-385-2; CAS 68553-01-5);
- spinels, chromium iron manganese brown (EINICS 271-411-2; CAS 68555-06-6);
- chrome niobium titanium buff rutile (EINICS 271-891-3; CAS 68611-42-7);
- nickel niobium titanium buff rutile (EINICS 271-892-9; CAS 68611-43-8);
- hematite, chromium green black (EINICS 272-713-7; CAS 68909-79-5);
- nickel iron chromite black spinel (EINICS 275-738-1; CAS 71631-15-7);
- zircon, cadmium yellow (EINICS 277-135-9; CAS 72968-34-4);
- spinels, copper green (EINICS 305-837-8; CAS 95046-49-4)
- rutiles, antimony titanium yellow orange (EINICS 305-908-3; CAS 95193-93-4)
- spinels, chromium green (EINICS 306-013-0; CAS 95465-97-7
- aluminium oxide (EINICS 310-073-3; CAS 102110-71-4)
- silicic acid, zirconium salt, cadmium pigment-encapsulated (EINICS 310-077-5; CAS 102184-95-2)
- cobalt aluminate blue spinel (EINICS 310-193-6; CAS 1345-16-0)
- pseudobrookite (Fe2TiO5) (EINICS 603-450-1; CAS 1310-39-0) Reaction mass of fumes, silica and diiron trioxide (EINICS 909-981-8; CAS 1353091-50-5);
- reaction mass of willemite, white and zinc iron chromite brown spinel (EINICS 936-897-9; CAS 1373399-58-6).
Gli uno o pi? veicoli sono presenti in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, superiore a 30%.
Preferibilmente, gli uno o pi? veicoli sono presenti in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, superiore a 45%.
Inoltre, gli uno o pi? veicoli presentano una viscosit? compresa tra 2 cP (0,002 kg/(m?s)) e 100 cP (0,1 kg/(m?s)), preferibilmente tra 10 cP (0,01 kg/(m?s)) e 30 cP (0,03 kg/(m?s)), misurata ad uno shear rate pari a 100 sec<-1 >e ad una temperatura pari a 25?C.
Nel dettaglio, gli uno o pi? disperdenti presentano la seguente formula di struttura:
-[SiOR3R4]n-X-[SiOR5R6]m-in cui X ? scelto dall?elenco comprendente: (CR7R8)p e (SiOR9R10)q;
in cui n, m, p e q sono indipendentemente compresi tra 0 e 400; e
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 e R10 sono indipendentemente scelti tra: gruppo idrossile, catene alchiliche lineari, catene alifatiche lineari, catene alifatiche cicliche, gruppo cicloalchilico lineare, gruppo cicloalchilico ramificato, gruppo arilico lineare, gruppo arilico ramificato, gruppo etere, gruppo polietere, gruppo estere, gruppo poliestere, gruppo vinilico, gruppo polivinilico, gruppo stirenico, gruppo polistirenico, gruppo alcossi, gruppo arilossi, gruppo glicolico, gruppo poliglicoli, gruppo glucidico, idrogeno, gruppo amminico, gruppo ammidico, gruppo poliammidico, catene alifatiche lineari o ramificate contenenti silicio, idrogeno, gruppo acrilico, gruppo poliacrilico, gruppo poliuretanico, gruppo polieterammine, gruppo fosfoestere.
Nel dettaglio, gli uno o pi? disperdenti sono solubili negli uno o pi? veicoli.
Vantaggiosamente, gli uno o pi? disperdenti sono presenti in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, compresa tra 1% e 20%, preferibilmente fra 3% e 12%. Ulteriormente, gli uno o pi? disperdenti presentano una viscosit? compresa tra 6 cP (0,006 kg/(m?s)) e 90.000 cP (90 kg/(m?s)), preferibilmente tra 10 cP (0,01 kg/(m?s)) e 5.000 cP (5 kg/(m?s)), misurata ad uno shear rate pari a 100 sec<-1 >e ad una temperatura pari a 25?C.
Preferibilmente, gli uno o pi? disperdenti sono scelti dall?elenco comprendente:
- idrogeno dimeticone;
- polidimetilsilossano funzionalizzato con gruppi estere ed amminici; - polyglyceryl-3 polydimethylsiloxyethyl dimethicone;
- metilalchilpolisilossano funzionalizzato con gruppi alcossilici;
- polidimetilsilossano funzionalizzato con gruppi polieterei;
- deciltrimetossisilano;
? doveroso puntualizzare che il disperdente viene chemisorbito o fisisorbito sulla superficie delle particelle di pigmento ceramico o colorante, generando un?azione repulsiva fra le particelle stesse dovuta ad effetti sterici e/o elettrostatici implicati da cariche residue superficiali presenti sui polimeri.
Durante il processo di cottura, le molecole organiche abbandonano il manufatto ceramico assieme ai fumi di cottura tramite evaporazione, pirolisi e/o combustione ossidativa.
Al contrario, gli uno o pi? composti organici o inorganici di silicio permangono sulla superficie del manufatto ceramico.
Infatti, gli uno o pi? composti organici o inorganici del silicio, per riscaldamento, formano primariamente ossidi ed eventualmente boruri, carburi e nitruri.
? doveroso enfatizzare come la presenza dei suddetti composti organici o inorganici del silicio non espleti alcun effetto negativo relativamente alle propriet? tecnologiche ed estetiche dei manufatti ceramici quali la resistenza agli attacchi chimici, sporcabilit?, tono del colore della decorazione e brillantezza della superficie.
Inoltre, l?inchiostro comprende uno o pi? additivi scelti dall?elenco comprendente: modificatori di reologia, surfactanti, modificatori di tensione superficiale, agenti antischiuma, promotori di adesione, agenti antibatterici, conservanti o loro miscele.
? preferibile che la concentrazione complessiva in peso degli uno o pi? additivi, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, sia inferiore al 10%.
Preferibilmente, la concentrazione complessiva in peso degli uno o pi? additivi ? inferiore al 5%.
Nel contesto dell?invenzione, l?espressione ?uno o pi? additivi? indica che l?inchiostro comprende una pluralit? di additivi, sia appartenenti alla medesima tipologia chimica (ad esempio, pi? polimeri acrilici che possono presentare diverso peso molecolare), sia appartenenti a tipologie chimiche diverse (ad esempio polimeri acrilici e polimeri polimminici).
Nel dettaglio, i modificatori di reologia sono almeno parzialmente solubili o disperdibili negli uno o pi? veicoli o nella miscela di veicoli e disperdenti.
Preferibilmente, i modificatori di reologia sono a base degli uno o pi? composti organici o inorganici del silicio sopra descritti e alla cui descrizione di dettaglio si rimanda integralmente.
Ulteriormente, i modificatori di reologia possono presentare densit? differenti rispetto agli uno o pi? veicoli.
Ad esempio, i modificatori di reologia possono preferibilmente essere olii siliconici.
In questo caso, gli uno o pi? modificatori di reologia e gli uno o pi? veicoli formano emulsioni.
A titolo esemplificativo, i modificatori di reologia possono essere scelti dall?elenco comprendente: polimerici acrilici, polimeri stirolo-acrilici, polimeri poliuretanici o loro miscele.
? preferibile che la concentrazione in peso complessiva dei modificatori di reologia, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro sia inferiore a 5%.
Inoltre, i surfactanti possono preferibilmente essere di tipo ionico, non ionico o zwitterionico.
Ulteriormente, non si esclude che l?inchiostro in accordo con il presente trovato possa comprendere agenti antischiuma, promotori di adesione, agenti antibatterici, o conservanti.
Gli agenti antischiuma, quando presenti nell?inchiostro, presentano una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, compresa tra 0.05% e 1%.
A titolo esemplificativo, gli agenti antischiuma sono del tipo di composti siliconici comprendenti olio siliconico.
Similmente, i promotori di adesione, quando presenti nell?inchiostro, presentano una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, compresa tra 0.05% e 2%.
A titolo esemplificativo, i promotori di adesione sono scelti dall?elenco comprendente: wollastonite (CaSiO3), silice amorfa (ottenuta ad esempio per precipitazione, processi sol-gel o pirogenesi), composti organici a base di titanio, zirconio o alluminio eventualmente funzionalizzati con gruppi metossi, etossi legati al metallo e siliconi colloidali.
Ulteriormente, i conservanti e gli agenti antibatterici, quando presenti nell?inchiostro, presentano una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, compresa tra 0.05% e 1%.
Ulteriormente, gli agenti antibatterici o conservanti sono scelti dall?elenco comprendente: benzoisotiazolinone (EINICS no. 220-120-9) e (5-cloro-2-metil-2H-isotiazol-3-one [EINICS no. 247-500-7] 2-metil-2H-isotiazol-3-one (EINICS no. 220-239-6), triazina, 2-bromo-2-nitro-1,3-propanediol, acido benzoico e relativi esteri, rilasciatori di formaldeide quali imidazolidinyl urea (CAS 39236-46-9).
L?inchiostro in accordo con il presente trovato presenta caratteristiche chimico-fisiche e reologiche ben definite, che ne permettono l?applicazione mediante stampa a digitale su manufatti ceramici.
In particolare, l?inchiostro presenta un valore di tensione superficiale dinamica compreso tra 20 mN/m e 40 mN/m, in cui la tensione superficiale dinamica ? misurata a 25?C.
? doveroso sottolineare, inoltre, che gli uno o pi? composti organici del silicio per riscaldamento si decompongono o reticolano mediante interazione tra questi ultimi e il materiale ceramico sul quale l?inchiostro ? stato applicato formando composti inodore.
Nel dettaglio, in un secondo aspetto il presente trovato riguarda un metodo per la fabbricazione di un manufatto ceramico comprendente le seguenti fasi:
- predisporre un semilavorato ceramico;
- stampare l?inchiostro in accordo con la presente invenzione su di una superficie del semilavorato ceramico;
- trattare termicamente il semilavorato ceramico ad una temperatura superiore a 200?C per ottenere il manufatto ceramico;
in cui il manufatto ceramico produce un?emissione odorigena inferiore a 1000 OUE/m<3 >e/o un?emissione in atmosfera di carbonio organico totale (COT) inferiore a 50 mg/Nm<3 >e/o in cui gli uno o pi? composti organici o inorganici di silicio formano superficialmente al manufatto ceramico almeno un composto inodore scelto dall?elenco comprendente: SiOx, SiCx, SiCxOy, SiNx, SiNxOy, SiBx, SiBxOy, in cui x e y sono compresi tra 0 e 6.
Nel dettaglio, la suddetta emissione odorigena ? valutata in riferimento al deposito, mediante una stampante a getto d?inchiostro, di 25 g/m<2 >di inchiostro su un manufatto ceramico planare crudo ed engobbiato.
In particolare, quando negli uno o pi? veicoli e/o negli uno o pi? disperdenti sono presenti molecole contenenti limitatamente Si e H, il trattamento termico pu? portare alla formazione di SiOx in cui x ? compreso tra 1 e 2.
Ulteriormente, quando negli uno o pi? veicoli e/o negli uno o pi? disperdenti sono presenti molecole contenenti solo Si e C, il trattamento termico pu? portare alla formazione di SiOx, SiCx, SiCxOY in cui x e y sono compresi tra 0 e 2.
Ancora, negli uno o pi? veicoli e/o negli uno o pi? disperdenti sono presenti molecole contenenti solo Si e N, il trattamento termico porta alla formazione di SiOx, SiNx, SiNxOy in cui x e y sono compresi tra 0 e 6. Infine, negli uno o pi? veicoli e/o negli uno o pi? disperdenti sono presenti molecole contenenti solo Si e B, il trattamento termico pu? portare alla formazione di SiOx, SiBX, SiBXOY in cui x e y sono compresi tra 0 e 6. La formazione dei suddetti composti ? dovuta al fatto che la decorazione su manufatti ceramici prevede sempre un processo termico di ?cottura?.
Pertanto, il fatto di ridurre il contenuto di molecole organiche a base di carbonio presenti nell?inchiostro per la decorazione grafica, sostituendone una parte con uno o pi? composti a base di silicio permette di limitare notevolmente la quantit? di sostanze organiche a base di carbonio emessa a camino.
A questo proposito, ? doveroso specificare che l?inchiostro in accordo con la presente invenzione consente di ridurre le emissioni inquinanti derivanti dall?ossidazione dei solventi organici durante la cottura dei manufatti ceramici.
In altre parole, il particolare accorgimento di prevedere un inchiostro presentante la sostituzione di circa il 50% delle componenti organiche con composti a base di silicio consente di ridurre di un valore compreso tra 10% e 60% l?emissione di prodotti combusti o semi-combusti a base di carbonio.
Ulteriormente, ? sensibilmente abbattuta l?emissione, in fase di cottura della ceramica, di prodotti di combustione a bassa soglia olfattiva.
A questo proposito, ? doveroso sottolineare come l?impiego dell?inchiostro in accordo con la presente trattazione garantisce l?emissione in atmosfera di carbonio organico totale (COT) inferiore a 50 mg/Nm<3>.
Si specifica che tali emissioni sono state quantificate direttamente a camino mediante tecnologica FID (flame ionization detector), in accordo con la norma UNI EN 13725:2004, e sulla base dell?applicazione di 25 g/m<2 >di inchiostro in accordo con la presente invenzione, previa taratura dello strumento con sostanze a base di composti di silicio. ? noto, infatti, che la taratura con idrocarburi lineari porti ad una sovrastima della concentrazione del carbonio organico totale quando vengono misurati composti a base di silicio.
Inoltre, la presente invenzione riguarda l?uso dell?inchiostro secondo il presente trovato per decorare un manufatto ceramico mediante stampa a getto di inchiostro, preferibilmente stampa digitale.
Preferibilmente, il manufatto ceramico ? selezionato dal gruppo comprendente: piastrelle ceramiche, elementi di arredo, stoviglierie, ceramiche sanitarie e ceramiche tecniche.
Nel dettaglio, le piastrelle possono essere ad esempio piastrelle crude, piastrelle cotte, in gres, gres porcellanato, ceramica monoporosa, bicottura, klinker, terzo fuoco e quarto fuoco.
La stoviglieria, a sua volta, pu? essere stoviglieria cruda e stoviglieria cotta e comprende articoli di uso domestico o di arredo.
Le ceramiche sanitarie comprendono ad esempio sanitari, lavandini e lavelli, lavatoi, piatti doccia.
Parallelamente, si specifica che con l?espressione ?ceramiche tecniche? si fa riferimento a materiali utilizzati per la realizzazione di componenti per il settore meccanico o biomedicale.
L?inchiostro viene riscaldato per irraggiamento con radiazione elettromagnetica IR, UV o NIR o per trattamento termico a temperature superiori a 200?C, e gli uno o pi? composti organici del silicio, reticolando o decomponendosi, determinano emissioni di composti organici totali (COT) inferiori a 50 mg/Nm<3>.
Si specifica che le caratteristiche di forme di realizzazione descritte in riferimento ad un aspetto del presente trovato sono da intendersi valide anche in merito agli altri aspetti dell?invenzione qui descritti, anche se non esplicitamente ripetute.
FORMULAZIONE INCHIOSTRO 1
FORMULAZIONE INCHIOSTRO 2
Claims (12)
1) Veicolo per inchiostri ceramici digitali, comprendente almeno un componente oligomerico o polimerico a base di silicio presentante la seguente unit? monomerica di formula:
Formula I
- in cui X ? O; e
in cui R1, R2 sono uguali o diversi tra loro e sono indipendentemente scelti tra: idrogeno, gruppo idrossile, gruppo metile, gruppo etile, catene alchiliche lineari o ramificate, catene alifatiche lineari o ramificate contenenti silicio;
- in cui n ? compreso tra 2 e 500.
2) Veicolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto componente oligomerico o polimerico a base di silicio presenta un peso molecolare inferiore a 6000 g/mol.
3) Veicolo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto componente oligomerico o polimerico a base di silicio ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo del veicolo, compresa tra 50% e 100%.
4) Veicolo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto componente oligomerico o polimerico a base di silicio in accordo con la formula I presenta n compreso tra 3 e 80.
5) Veicolo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un cosolvente scelto dall?elenco comprendente: chetone, etere, estere, alcol grasso, terpene, idrocarburo alifatico, acqua e polioli.
6) Veicolo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto cosolvente ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo del veicolo, compresa tra 0% e 50%.
7) Inchiostro ceramico per stampa digitale, comprendente:
- almeno una parte solida comprendente almeno un pigmento ceramico e/o colorante; e
- almeno una parte liquida in cui ? disperso detto pigmento ceramico o colorante e comprendente almeno un veicolo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti e almeno un disperdente.
8) Inchiostro secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto almeno un disperdente presenta la seguente formula di struttura:
-[SiOR3R4]n-X-[SiOR5R6]min cui X ? scelto dall?elenco comprendente: (CR7R8)p e (SiOR9R10)q;
in cui n, m, p e q sono indipendentemente compresi tra 0 e 400; e
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 e R10 sono indipendentemente scelti tra: gruppo idrossile, catene alchiliche lineari, catene alifatiche lineari, catene alifatiche cicliche, gruppo cicloalchilico lineare, gruppo cicloalchilico ramificato, gruppo arilico lineare, gruppo arilico ramificato, gruppo etere, gruppo polietere, gruppo estere, gruppo poliestere, gruppo vinilico, gruppo polivinilico, gruppo stirenico, gruppo polistirenico, gruppo alcossi, gruppo arilossi, gruppo glicolico, gruppo poliglicoli, gruppo glucidico, idrogeno, gruppo amminico, gruppo ammidico, gruppo poliammidico, catene alifatiche lineari o ramificate contenenti silicio, idrogeno, gruppo acrilico, gruppo poliacrilico, gruppo poliuretanico, gruppo polieterammine, gruppo fosfoestere.
9) Inchiostro secondo una o pi? delle rivendicazioni 7-8, caratterizzato dal fatto che detto almeno un disperdente ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo dell?inchiostro, compresa tra 1% e 20%, preferibilmente fra 3% e 12%.
10) Inchiostro secondo una o pi? delle rivendicazioni 7-9, caratterizzato dal fatto che detto almeno un disperdente ? solubile in detto almeno un veicolo.
11) Inchiostro secondo una o pi? delle rivendicazioni 7-10, caratterizzato dal fatto che detto almeno un disperdente ? scelto dall?elenco comprendente:
- idrogeno dimeticone;
- polidimetilsilossano funzionalizzato con gruppi estere ed amminici; - polyglyceryl-3 polydimethylsiloxyethyl dimethicone;
- metilalchilpolisilossano funzionalizzato con gruppi alcossilici;
- polidimetilsilossano funzionalizzato con gruppi polieterei;
- deciltrimetossisilano.
12) Inchiostro secondo una o pi? delle rivendicazioni 7-11, caratterizzato dal fatto che detto almeno un pigmento ceramico e/o colorante ? presente in una concentrazione in peso, valutata rispetto al peso complessivo di detto inchiostro, compresa tra 5% e 70%, preferibilmente tra 35% e 50%.
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CAS , no. 68187-270-6-6-8-ICS-6-6-6-6-6-6-6-6-6-6-6-6-6-8-6- |
| CAS, no. 1310-39-0 |
| CAS, no. 6-269-6-6-95-95-95 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023135568A1 (en) | 2023-07-20 |
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