MX2012011186A - Composicion de tinta acuosa para chorro de tinta. - Google Patents

Composicion de tinta acuosa para chorro de tinta.

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Abstract

Una tinta acuosa para chorro de tinta se hace al formar una mezcla de un pigmento, un dispersante opcional si el pigmento no es auto-dispersante y una dispersión de polímero o prepolimero de uretano en agua. Esta tinta es útil en una variedad de aplicaciones de impresión con chorro de tinta tal como impresión sobre sustratos y textiles de amplio formato.

Description

COMPOSICIÓN DE TINTA ACUOSA PARA CHORRO DE TINTA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a composiciones de tinta acuosas para chorro de tinta que comprenden un polímero o prepolímero de uretano en forma dispersa como un aglutinante, agua, un pigmento y opcionalmente un dispersante si es deseable para formar una dispersión estable del pigmento en la composición.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El documento US 5,696,182 se relaciona a una tinta que comprende agua, un solvente orgánico soluble en agua, un material colorante y un oligómero soluble en agua.
El documento US 7, 176, 248 se relaciona a una tinta para chorro de tinta resistente a la embarradura que utiliza un portador acuoso, una dispersión de uretano como aglutinante y pigmentos auto-dispersantes.
El documento US20040085419 se relaciona a una tinta para chorro de tinta que comprende pigmento, agua opcionalmente con co-solvente miscible en agua y un poliuretano de una fórmula específica.
El documento US H2113H1 se relaciona a un proceso para la preparación de una tinta que comprende mezclar un vehículo de tinta, un colorante y una emulsión de resina de poliuretano .
El documento US 2005/0182154 divulga tintas para chorro de tinta que contienen poliuretanos reticulados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Aquí, se describen dispersiones acuosas de prepolimeros de uretano o poliuretano para el uso como un aglutinante en una formulación tinta para chorro de tinta y la formulación para chorro de tinta. Se hacen al (1) formar una mezcla de un prepolímero de poliuretano en la ausencia sustancial de agua (debido a la sensibilidad de los isocianatos al agua) y luego (2) dispersar el prepolímero (con o sin extensión de cadena y/o neutralización de grupos ácidos) en un medio acuoso. Opcionalmente, (3) los grupos ácidos del prepolímero se pueden neutralizar y/o el prepolímero se puede extender en la cadena con reactivos apropiados. El prepolímero y/o poliuretano puede ser opcionalmente reticulado después de la dispersión y/o después de salir de la boquilla de chorro de tinta.
En una modalidad, las dispersiones se preparan al hacer reaccionar en la ausencia sustancial de agua (1) por lo menos un poliisocianato; (2) por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo y (3) opcionalmente, por lo menos un compuesto aumentador de dispersabilidad en agua para formar un prepolímero (que es frecuentemente isocianato terminado en esta etapa y después extendido en la cadena a un peso molecular más alto) . Este prepolímero se neutraliza opcionalmente por la reacción con por lo menos un agente neutralizante, se dispersa en un medio acuoso y opcionalmente se extiende en la cadena por la reacción con por lo menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene un promedio de aproximadamente 2 o más grupos amina primarios y/o secundarios o combinaciones de los mismos. El prepolimero de uretano y/o poliuretano se optimizan en composición química y estabilización coloidal para el uso en formulaciones de tinta para chorro de tinta.
La tinta para chorro de tinta se formula de los componentes dependiendo del desempeño requerido de la tinta. La tinta para impresión de amplio formato y para impresión textil es una modalidad preferida en esta aplicación. Estas tintas necesitan imprimirse rápidamente, proporcionar una imagen robusta permanente y no transferirse a otras superficies a las cuales la tinta impresa puede ponerse en contacto. La tinta también necesita resistir la deposición en la boquilla de chorro de tinta o de otra manera el ensuciamiento del sistema de chorro de tinta. La tinta se puede someter al calentamiento o compresión como parte del proceso de chorro de tinta. La gotita de tinta que sale de la cabeza de impresión deseablemente forma una sola gotita en la superficie del sustrato y después forma una imagen adherente precisamente aplicada sobre el sustrato.
En una modalidad, la tinta para chorro de tinta comprende una dispersión de resina de poliuretano hecha de un diisocianato alifático (de preferencia con 4-30 átomos de carbono en la posición alifática del diisocianato y más de preferencia un diisocianato cicloalifático con 4-30 átomos de carbono) reaccionado con un poli(adipato de glicol) y opcionalmente con un componente de ácido hidroxi-carboxilico que imparte dispersabilidad en agua al prepolimero cuando se neutraliza con una amina u otra base. En una modalidad, el poli (adipato de glicol) se selecciona de glicoles que tienen de 3 a 8 átomos de carbono y de preferencia neopentil glicol y/o 1, 6-hexanodiol . En una modalidad, ese poli (adipato de glicol) tiene un peso molecular de aproximadamente 500 a aproximadamente 10,000 Daltons. En una modalidad, el prepolimero consiste esencialmente de un producto de reacción del diisocianato, el poli (adipato de glicol) y el ácido hidroxi-carboxilico y no incluye cantidades significantes de otros componentes tales como componentes aumentadores de la dispersabilidad en agua no iónicos o dioles o trioles de bajo peso molecular (por ejemplo, que comprenden 2-20 átomos de carbono) . En estas modalidades, el componente de uretano es visto como que imparte a la tinta buenas características para pasar fácilmente a través del proceso de impresión de chorro de tinta y para formar una imagen durable.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, se prepara un prepolimero de poliuretano (que es frecuentemente terminado en isocianato) en la ausencia sustancial de agua (para minimizar las reacciones de degradación entre los grupos isocianato y agua) y luego se dispersa en un medio acuoso para formar una dispersión de prepolimero de poliuretano. Este prepolimero se neutraliza opcionalmente por la reacción con por lo menos un agente neutralizante, se dispersa en un medio acuoso y opcionalmente se extiende en la cadena por la reacción con por lo menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene un promedio de aproximadamente 2 o más grupos primarios y/o secundarios o combinaciones de los mismos. El prepolimero de uretano y/o poliuretano se optimizan en composición química y estabilización coloidal para el uso en formulaciones de tinta para chorro de tinta. Este poliuretano o prepolimero se mezcla con un pigmento (posiblemente un pigmento auto-dispersable o un pigmento en combinación con un dispersante adecuado) en un medio acuoso (opcionalmente que incluye hasta 50 o 60% en peso de orgánicos solubles en agua similares a glicoles, éteres de glicol, glicerina) para formar una tinta para chorro de tinta. La tinta para chorro de tinta será llamada una formulación y puede incluir otros aditivos tales como humectantes, otros aglutinantes, modificadores de la viscosidad, agentes activos en la superficie, inhibidores de corrosión, etc. La tinta necesita resistir la deposición en la boquilla de chorro de tinta o de otra manera el ensuciamiento del sistema de chorro de tinta. La tinta se puede someter al calentamiento o compresión como parte del proceso de chorro de tinta. La gotita de tinta que sale de la cabeza de impresión deseablemente forma una sola gotita discreta sobre la superficie que es impresa y no fácilmente borrosa en gotitas adyacentes o lejos al desgaste (resistencia al frotamiento y rayadura) durante el proceso de impresión o durante el uso del artículo formado. La resistencia al frotamiento puede relacionarse a la calidad de la superficie de imagen mientras que la resistencia a la rayadura puede relacionarse a la adhesión de la tinta al sustrato o cualquiera de las capas intervención entre el sustrato actual y la tinta.
Definiciones En este documento, "poliuretano" es un término genérico utilizado para describir polímeros que incluyen oligómeros (por ejemplo, prepolímeros) que contienen el grupo uretano, es decir, -O-C (=0) -NH-, sin considerar de cómo se hacen los polímeros. Como es bien conocido, estos poliuretanos pueden contener grupos adicionales tales como urea, alofanato, biuret, carbodiimida, oxazolidinilo, isocinaurato, uretdiona, etc. (que se forman durante la síntesis del polímero) además de los grupos uretano. "% en peso" significa el número de partes en peso del monómero por 100 partes en peso del polímero, o el número de partes en peso del ingrediente por 100 partes en peso de la composición o material del cual el ingrediente forma una parte .
"Medio acuoso" significa una composición que contiene una cantidad sustancial de agua. Puede contener otros ingredientes solubles en agua y/o dispersables en agua también .
El "producto de poliuretano final" se refiere a la forma del poliuretano en el producto de dispersión acuosa de esta invención o el poliuretano en la imagen seca. Donde el prepolimero de poliuretano es opcionalmente extendido en la cadena, el producto de poliuretano final es este polímero extendido en la cadena. Donde el prepolimero de poliuretano no es extendido en la cadena, el producto de poliuretano final es el prepolimero mismo. Cuando el poliuretano es parcialmente o completamente reticulado antes o después de salir de la boquilla de chorro de tinta, el producto de poliuretano puede ser el poliuretano reticulado. En una modalidad preferida, el poliuretano existe como una fase oleofílica dispersada dentro de un medio basado en agua. La fase dispersada deseablemente se estabiliza coloidalmente por segmentos iónicos en el poliuretano. tal como aquellos derivados de ácidos hidroxi-carboxílieos .
"Ausencia sustancial de agua" se refiere a composiciones formadas sin la adición intencional de cualquier cantidad significante de agua, por ejemplo, aproximadamente 2% en peso o asi.
Ingredientes de Prepolimero de Poliuretano Los prepolimeros de poliuretano de esta invención se forman de por lo menos un poliisocianato, por lo menos un compuesto que contiene hidrógeno activo y, opcionalmente, por lo menos un compuesto aumentador de dispersabilidad en agua. Poliisocianato Los poliisocianatos adecuados tienen un promedio de aproximadamente dos o más grupos isocianato, de preferencia un promedio de aproximadamente dos a aproximadamente cuatro grupos isocianato por molécula e incluyen poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y aromáticos, asi como productos de su oligomerización, utilizados solos o en mezclas de dos o más. Son más preferidos los diisocianatos .
Ejemplos específicos de poliisocianatos alifáticos adecuados incluyen diisocianatos alfa, omega-alquileno que tienen de 5 a 20 átomos de carbono, tal como hexametilen-1, 6-diisocianato, diisocianato de 1, 12-dodecano, diisocianato 2 , 2 , 4-trimetil-hexametileno, diisocianato 2, 4 , 4-trimetil-hexametileno, diisocianato 2-metil-l, 5-pentametileno y los similares. Los poliisocianatos que tienen menos de 5 átomos de carbono se pueden utilizar pero son menos preferidos debido a su alta volatilidad y toxicidad. Los poliisocianatos alifáticos preferidos incluyen hexametilen-1, 6-diisocianato, 2, 2, 4-trimetil-hexametilen-diisocianato y 2, 4 , 4-trimetil-hexametilen-diisocianato .
Ejemplos específicos de poliisocianatos cicloali-fáticos adecuados incluyen diisocianato de diciclohexilmetano, (comercialmente disponible como DesmodurMR W de Bayer Corporation) , diisocianato de isoforona, diisocianato 1 , 4-ciclohexano, 1 , 3-bis- ( isocianatometil ) -ciclohexano y los similares. Los poliisocianatos cicloalifáticos preferidos incluyen diisocianato de diciclohexilmetano (mucho más preferidos) y diisocianato de isoforona. En una modalidad preferida, por lo menos 50, más deseablemente por lo menos 75 y de preferencia por lo menos 85% en mol del poliisocianato utilizado en hacer reaccionar un poliisocianato con un compuesto que contiene hidrógeno activo para formar un polímero o prepolímero de uretano es un poliisocianato cicloalifático y de preferencia diisocianato de diciclohexilmetano.
Ejemplos específicos de poliisocianatos aralifáticos adecuados incluyen diisocianato de m-tetrametil xilileno, diisocianato p-tetrametil xilileno, diisocianato de 1 , 4-xilileno, diisocianato 1,3-xilileno y los similares. Un poliisocianato aralifático preferido es diisocianato de tetrametil xilileno.
Ejemplos de poliisocianatos aromáticos adecuados incluyen diisocianato -de 4 , 4 ' -difenilmetileno, diisocianato de tolueno, sus isómeros, diisocianato de naftaleno y los similares. Un poliisocianato aromático preferido es diisocianato de tolueno.
Compuestos que contienen Hidrógeno Activo Cualquier compuesto que proporciona una fuente de hidrógeno activo para reaccionar con grupos isocianato por la vía de la siguiente reacción: -NCO+H-X-»— H-C (=0) -X, se puede utilizar como el compuesto que contiene hidrógeno activo en esta invención. Ejemplos incluyen pero no están limitados a polioles, politioles y poliaminas.
El "poliol" en este contexto significa cualquier producto que tiene un promedio de aproximadamente dos o más grupos hidroxilo por molécula. Ejemplos incluyen productos de bajo peso molecular llamados "extendedores" con peso molecular promedio en número menor que aproximadamente 500 Daltons tal como polioles alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos, especialmente dioles, que tienen de 2-20 átomos de carbono, más típicamente de 2-10 átomos de carbono, así como "macroglicoles," es decir, polioles poliméricos que tienen pesos moleculares de por lo menos 500 Daltons, más típicamente aproximadamente 1,000-10,000 Daltons, o aun 1,000-6,000 Daltons. Ejemplos de tales macroglicoles incluyen polioles de poliéster que incluyen alquidos, polioles de poliéter, polioles de policarbonato, amidas de polihidroxi poliéster, policaprolactonas que contienen hidroxilo, polímeros acrilicos que contienen hidroxilo, epóxidos que contienen hidroxilo, policarbonatos de polihidroxi, poliacetales de polihidroxi, politioéteres de polihidroxi, polioles de polisiloxano, polioles de polisiloxano etoxilados, polioles de polibutadieno y polioles de polibutadieno hidrogenados, polioles de poliisobutileno, polioles de poliacrilato, poliésteres halogenados y poliéteres y los similares y mezclas de los mismos. Son preferidos los polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de policarbonato , polioles de polisiloxano y polioles de polisiloxano etoxilados. Son mucho más preferidos los polioles de poliéster.
Los polioles de poliéster típicamente son productos de esterificación preparados por la reacción de ácidos policarboxílicos orgánicos o sus anhídridos con un exceso estequiométrico de un diol o dioles. Ejemplos de polioles adecuados para el uso en la reacción incluyen poli(glicol adipato) , polioles de poli (tereftalato de etileno) , polioles de policaprolactono, polioles de alquido, polioles ortoftálicos, polioles de sulfonados y fosfonados y los similares y mezclas de los mismos.
Los dioles utilizados en la elaboración de los polioles de poliéster incluyen alquilenglicoles , por ejemplo, etilenglicol, 1,2- y 1 , 3-propilenglicoles, 1,2-, 1,3-, 1,4- y 2, 3-butilenglicoles, hexano dioles, neopentil glicol, 1,6-hexanodiol, 1 , 8-octanodiol y otros glicoles tales como bisfenol-A, ciclohexano diol, ciclohexano dimetanol (1,4-bis-hidroximetilciclohexano) , 2-metil-l, 3-propanodiol, 2,2,4-trimetil-1, 3-pentanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol , tetraetilenglicol, polietilenglicol, dipropilenglicol , polipropilenglicol, dibutilenglicol, polibutilenglicol, dimerato diol, bisfenoles hidroxilados, glicoles de poliéter, dioles halogenados y los similares y mezclas de los mismos. Los dioles preferidos incluyen etilenglicol, dietilenglicol, butilenglicol, hexano diol y neopentilglicol.
Los ácidos carboxilicos adecuados utilizados en elaborar los polioles de poliéster incluyen ácidos dicarboxilicos y ácidos tricarboxilicos y anhídridos, por ejemplo, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido succínico, ácido glutárico, anhídrido glutárico, ácido adípico, ácido subérico, ácido pimélico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido cloréndico, ácido 1, 2, 4-butano-tricarboxí lico, ácido itálico, los isómeros de ácido ftálico, anhídrido ftálico, ácido fumárico, ácidos grasos diméricos tales como ácido oleico y los similares y mezclas de los mismos. Los ácidos policarboxí lieos preferidos utilizados en elaborar los polioles de poliéster incluyen ácido dibásicos alifáticos o aromáticos .
Los polioles particularmente interesantes son los dioles de poliéster, es decir, cualquier compuesto que contiene el grupo -C(=0)-0-. Ejemplos incluyen poli (adipato de butanodiol), poli (caprolactona) s, polioles que contienen ácido, poliésteres hechos de hexano diol, ácido adipico y ácido isoftálico tal como poliéster de isoftalato de hexano adipato, dioles de poliéster de ácido adipico de hexane diol neopentilglicol de hexano diol, por ejemplo, Piothane 67-3000 HNA (Panolam Industries) y Piothane 67-1000 HNA; asi como dioles de poliéster de ácido adipico de anhídrido maleico de propilenglicol, por ejemplo, Piothane 50-1000 PMA; y dioles de poliéster de ácido fumárico de neopentilglicol de hexano diol, por ejemplo, Piothane 67-500 HNF. Otros dioles de poliéster preferidos incluyen RucofiexMR. S1015-35, S1040-35 y S-1040-110 (Bayer Corporation) . En una modalidad preferida, por lo menos 50, más deseablemente por lo menos 75 y de preferencia por lo menos 85% en mol del compuesto que contiene hidrógeno activo utilizado en hacer reaccionar un poliisocianato con un compuesto que contiene hidrógeno activo para formar el polímero o prepolímero de uretano es un poliéster de dioles lineales o ramificados alifáticos reaccionados con ácido adipico y de preferencia un copolímero de 1,6-hexano diol, neopentilglicol y ácido adipico. En una modalidad la relación en mol de 1,6-hexano diol a neopentilglicol en el copolímero es 90:10 a 10:90, en otra modalidad la relación es 75:25 a 25:75. En una modalidad por lo menos 90% en mol del ácido en el copolímero es ácido adípico. En una modalidad por lo menos 90% en mol del diol en el copolímero es 1,6-hexano diol o neopentilglicol .
Los polioles de poliéter que se pueden utilizar como el compuesto que contiene hidrógeno activo de acuerdo con la presente invención contiene el grupo -C-0-C-. Se puede obtener de una manera conocida por la reacción de (A) los compuestos de partida que contienen átomos de hidrógeno reactivos, tal como agua o los dioles expuestos para preparar los polioles de poliéster y (B) óxidos de alquileno, tal como óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de estireno, tetrahidrofurano, epiclorohidrina y los similares y mezclas de los mismos. Los poliéteres preferidos incluyen poli (propilenglicol) , politetrahidrofurano y copolimeros de poli (etilenglicol) y poli (propilenglicol) .
Los polioles de policarbonato incluyen aquellos que contienen el grupo -0-C(=0)-0-. Se pueden obtener, por ejemplo, de la reacción de (A) dioles tales como 1,3-propanodiol, 1, 4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol y los similares y mezclas de los mismos con (B) diarilcarbonatos tales como difenilcarbonato o fosgeno. También se pueden utilizar polioles de policarbonato alifáticos y cicloalifáticos . En una modalidad preferida, por lo menos 50, más deseablemente por lo menos 75 y de preferencia por lo menos 85% en mol del compuesto que contiene hidrógeno activo utilizado en hacer reaccionar un poliisocianato con un compuesto que contiene hidrógeno activo para formar el polímero o prepolímero de uretano es un policarbonato .
Los polihidroxi poliacetales útiles incluyen los compuestos que se pueden preparar de la reacción de (A) aldehidos, tal como formaldehido y los similares y (B) glicoles tales como dietilenglicol, trietilenglicol, 4,4'-dihidroxi-difenildimetilmetano etoxilado, 1 , 6-hexanodiol y los similares. Los poliacetales también se pueden preparar por la polimerización de acétales cíclicos.
En lugar de o además de un poliol, otros compuestos también se pueden utilizar para preparar el prepolímero. Ejemplos incluyen poliaminas, amidas de poliéster y poliamidas, tales como los condensados predominantemente lineales obtenidos de la reacción de (A) ácidos carboxílicos saturados y no saturados polibásicos o sus anhídridos y (B) aminoalcoholes saturados o no saturados polivalentes, diaminas, poliaminas y los similares y mezclas de los mismos.
Las diaminas y poliaminas están entre los compuestos preferidos útiles en la preparación de las amidas y poliamidas de poliéster anteriores. Las diaminas y poliaminas adecuadas incluyen 1, 2-diaminoetano, 1/6-diaminohexano, 2-metil-l, 5-pentanodiamina, 2, 2, -trimetil-1, 6-hexanodiamina , 1, 12-diaminododecano, 2-aminoetanol , 2-[ (2-aminoetil) amino] -etanol, piperazina, 2 , 5-dimetilpipe-razina, l-amino-3-aminometil-3, 5, 5-trimetil-ciclohexano (isoforona diamina o IPDA) , bis- (4-aminociclohexyl) -metano, bis- (4-amino-3-metil-ciclohexil) -metano, 1, 4-diaminociclo- exano, 1, 2-propilendiamina, hidrazina, urea, hidrazidas de aminoácido, hidrazidas de ácidos semicarbazidocarboxílicos, bis-hidrazidas y bis-semicarbazidas, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, pentaetilen-hexamina, N, N, -tris- (2-aminoetil) amina, N- (2-piperazino-etil) -etilendiamina, ?,?' -bis- (2-aminoetil) -piperazina, N, N, N' -tris- (2-aminoetil) etilendiamina, N- [N- (2-aminoetil) -2-amino-etil] -N' - (2-aminoetil) -piperazina, N- (2-aminoetil) -NT -(2-piperazinoetil) -etilendiamina, ?,?-bis- (2-aminoetil) -N- (2-piperazinoetil ) amina, N, -bis- (2-piperazinoetil ) -amina, poli-etileniminas, iminobispropilamina, guanidina, melamina, N-(2-aminoetil) -1, 3-propanodiamina, 3, 3' -diaminobencidina, 2,4,6-triaminopirimidina, polioxipropilenaminas, tetrapropilen-pentamina, tripropilentetramina, N, N-bis- ( 6-aminohexil ) amina , N, N' -bis- ( 3-aminopropil ) etilendiamina y 2 , 4-bis- ( ' -amino-bencil) -anilina y los similares y mezclas de los mismos. Las diaminas y poliaminas preferidas incluyen l-amino-3-aminometil-3 , 5 , 5-tri-metil-ciclohexano (isoforona diamina o IPDA) , bis- (4-aminociclohexil) -metano, bis- ( 4-amino-3-metil-ciclohexil) -metano, etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina y pentaetilen-hexamina y los similares y mezclas de los mismos. Otras diaminas y poliaminas adecuadas incluyen JeffamineMR. D-2000 y D-4000, que son polipropilenglicoles terminados en amina, que difieren solamente por el peso molecular y que están disponibles de Huntsman Chemical Company.
Otra manera de describir los poliuretanos se relaciona al porcentaje en peso de segmentos duros y suaves en el poliuretano. Los segmentos duros en el poliuretano se caracterizan típicamente como el componente de isocianato y cualquiera de los extendedores, diaminas y poliaminas de cadena de poliol de bajo peso molecular (<500 Daltons) , (generalmente en el mismo intervalo de peso molecular) y los ácidos hidroxicarboxílicos utilizados como componentes aumentadores de la dispersabilidad en agua. Los segmentos suaves son los polioles poliméricos de por lo menos 500 Daltons (pero molecular promedio en número) . En una modalidad, la cantidad de los segmentos suaves es deseable de aproximadamente 30 a aproximadamente 85% en peso del poliuretano (con los componentes que forman el segmento duro que es la cantidad complementaria) , más deseablemente de aproximadamente 35 a aproximadamente 75% en peso del poliuretano y de preferencia de aproximadamente 40 a aproximadamente 65 o 72% en peso del poliuretano (con los componentes que forman los segmentos duros que son la cantidad complementaria) .
Compuestos Aumentadores de Dispersabilidad en Agua Los poliuretanos con generalmente hidrofóbicos (oleofílieos ) y no dispersables en agua. Por lo tanto, de acuerdo con una modalidad de la invención, por lo menos un compuesto aumentador de dispersabilidad en agua (es decir, monómero) , que tiene por lo menos un grupo, hidrofilico, iónico o potencialmente iónico está opcionalmente incluido en el prepolimero de poliuretano para asistir la dispersión del prepolimero de poliuretano asi como al poliuretano de cadena extendida hecho del mismo en agua, para de esta manera aumentar la estabilidad de las dispersiones asi hachas. Típicamente, esto se hizo al incorporar un compuesto que lleva por lo menos un grupo hidrofilico o un grupo que se puede hacer hidrofilico (por ejemplo, mediante modificaciones químicas tal como neutralización) en la cadena de polímero. Estos compuestos pueden ser de una naturaleza no iónica, aniónica, catiónica o zwitteriónica o la combinación de los mismos. Por ejemplo, los grupos aniónicos tales como grupos de ácido carboxílico se pueden incorporar en el prepolimero en una forma inactiva y subsecuentemente activada por un compuesto formador de sal, tal como una amina terciaria definida más completamente después en la presente, para crear un prepolimero que tenga un número de ácido de aproximadamente 1 a aproximadamente 60, típicamente de 1 o 5 a aproximadamente 40, o 7 o 10 a 35, 12 a 30, o 14 a 25. Otros compuestos aumentadores de la dispersabilidad en agua también se pueden hacer reaccionar en la cadena principal de prepolimero a través de enlaces de uretano o enlaces de urea, que incluyen unidades de óxido de etileno o ureido hidrofilicas laterales o terminales.
Los compuestos aumentadores de la dispersabilidad en agua de interés particular son aquellos que pueden incorporar grupos carboxilo en el prepolimero. Normalmente, se derivan de ácidos hidroxi-carboxilicos que tienen la fórmula general (HO) XQ (COOH) y, en donde Q es un radical de hidrocarburo recto o ramificado que contiene de 1 a 12 átomos de carbono y x y y son 1 a 3. Ejemplos de tales ácidos hidroxi-carboxilicos incluyen ácido dimetilolpropanoico (DMPA), ácido dimetilol butanoico (DMBA), ácido cítrico, ácido tartárico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido málico, ácido dihidroximálico, ácido dihidroxitartárico y los similares y mezclas de los mismos. Los ácidos dihidroxi-carboxílicos son más preferidos con ácido dimetilolpropanoico (DMPA) que es el mucho más preferido.
Otro grupo de compuestos aumentadores de la dispersabilidad en agua de interés particular son monómeros hidrofílicos de cadena lateral. Algunos ejemplos incluyen polímeros y copolímeros de óxido de alquileno en los cuales los grupos de óxido de alquileno tienen de 2-10 átomos de carbono (de preferencia que tienen de 2 átomos de carbono por unidad de repetición) como se muestra, por ejemplo, en la Patente Norteamericana No. 6,897,281, la descripción de la cual se incorpora en la presente por referencia.
Otros compuestos aumentadores de la dispersabilidad en agua adecuados incluyen ácido tioglicólico, ácido 2,6-dihidroxibenzoico, ácido sulfoisoftálico, polietilenglicol y los similares y mezclas de los mismos.
Compuestos Que Tienen Por Lo Menos Un Grupo Funcional Reticulable Los compuestos que tienen por lo menos un grupo funcional reticulable también se pueden incorporar en los prepolimeros de poliuretano de la presente invención, si es deseado. Ejemplos de tales compuestos incluyen aquellos que tienen grupos carboxilicos , carbonilo, amina, hidroxilo, epoxi, acetoacetoxi, olefinico e hidrazida, isocianatos bloqueados y los similares y mezclas de tales grupos y los mismos grupos en formas protegidas que se pueden invertir nuevamente en los grupos originales a partir de los cuales se derivaron .
Otros compuestos adecuados que proporcionan reticulabilidad incluyen ácido tioglicólico, ácido 2,6-dihidroxibenzoico y los similares y mezclas de los mismos. Catalizadores El prepolimero se puede formar sin el uso de un catalizador si es deseado pero puede ser preferido en algunos casos. Ejemplos de catalizadores adecuados incluyen octoato estañoso, dilaurato de dibutil estaño y compuestos de amina terciaria tal como trietilamina y éter bis- (dimetilaminoetílico) , compuestos de morfolina tales como éter beta, beta-dimorpholinodietilico, carboxilatos de bismuto, carboxilatos de bismuto-zinc, cloruro de hierro (III), octoato de potasio, acetato de potasio y DABCO® (diazabiciclo [2.2.2 ] octano) , de Air Products. El catalizador preferido es una mezcla de ácido 2-etilhexanoico y octoato estañoso, por ejemplo, FASCAT®. 2003 de Elf Atochem North America.
Proporciones de Ingredientes Normalmente, el prepolímero producido en la presente invención será terminado en isocianato. Para este propósito, la relación de grupos isocianato a grupos de hidrógeno activos en el prepolímero típicamente varían de aproximadamente 1.3/1 a aproximadamente 2.5/1, de preferencia de aproximadamente 1.5/1 a aproximadamente 2.1/1 y más de preferencia de aproximadamente 1.7/1 a aproximadamente 2/1. Esto da por resultado un prepolímero terminado en isocianato de peso molecular limitado (debido a que la estequiometría de grupos activos se desvía de 1:1).
La cantidad típica del compuesto aumentador de la dispersabilidad en agua químicamente incorporado en el prepolímero será de hasta aproximadamente 50% en peso, más típicamente de aproximadamente 2% en peso) a aproximadamente 30% en peso y más especialmente de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 10% en peso basado en el peso total del prepolímero .
La cantidad de compuestos opcionales que tienen grupos funcionales reticulables en el prepolímero será típicamente de hasta aproximadamente 1 miliequivalente, de preferencia de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.5 miliequivalente y más de preferencia de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.3 miliequivalente por gramo de poliuretano final sobre una base de peso seca.
La cantidad del catalizador utilizada para formar el prepolímero será típicamente de aproximadamente 5 a aproximadamente 200 partes por millón del peso total de los reactivos de prepolímero.
En esta solicitud de patente, el término "que consiste esencialmente de" cuando describe el poliuretano o dispersión de poliuretano significará el componente de poliisocianato, las especies que contienen hidrógeno activo (que incluirán el poli(adipato de glicol) y el ácido hidroxi-carboxílico que funciona para crear la dispersabilidad en agua para el prepolímero o poliuretano, un extendedor de cadena opcional para el prepolímero y un agente neutralizante de prepolímero opcional. "Que consiste esencialmente de" excluirá agentes en cantidades que materialmente afectan la naturaleza y desempeño del poliuretano tal como cantidades de isocianatos aromáticos que podrían afectar el poliuretano de tipo isocianato alifático, especies que contienen hidrógeno activo en cantidad que afectará la naturaleza del uretano asociado con el poli(adipato de glicol) , otros componentes aumentadores de la dispersabilidad en cantidades que afectan la dispersabilidad tal como dispersantes no iónicos o catiónicos, etc.
Manufactura del Prepolímero Las dispersiones acuosas de las partículas compuestas de poliuretano se hacen de acuerdo con esta invención al formar el prepolímero de poliuretano en la ausencia sustancial de agua y luego al dispersar esta mezcla en un medio acuoso. Esto se puede hacer de cualquier manera mientras que una masa continua del prepolímero (como es opuesta a las partículas discretas del prepolímero) se forme en la ausencia sustancial de agua antes de que el prepolímero se combine con agua. Típicamente, la formación de prepolímero será hecha por la polimerización de volumen o solución de los ingredientes para el prepolímero.
La polimerización de volumen y solución son técnicas bien conocidas y son descritas, por ejemplo, en "Bulk Polymerization", Volumen 2, páginas 500-514, y "Solution Polymerization", Volumen 15, páginas 402-418, Enciclopedia of Polymer Science and Engineering, © 1989, John iley & Sons, New York. Ver, también, "Initiators , " Volumen 13, páginas 355-373, Kirk-Othmer, Enciclopedia of Chemical Technology, © 1981, John iley & Sons, Nueva York. Las descripciones de estos documentos también se incorporan en la presente por referencia.
Dispersión en un Medio Acuoso Una vez que se forma el prepolimero de poliuretano, este se dispersa en un medio acuoso para formar una dispersión de poliuretano del prepolimero. La dispersión de la mezcla de prepolimero en un medio acuoso se puede hacer por cualquier técnica convencional. Normalmente, esta será hecha al combinar el prepolimero y agua con mezclado. Donde se emplea la polimerización de solvente, el solvente y otros componentes volátiles se pueden destilar opcionalmente de la dispersión final, si es deseado.
En una modalidad de la invención, donde el prepolimero incluye bastante compuesto aumentador de la dispersabilidad en agua químicamente incorporado en el prepolimero para formar una dispersión estable sin emulsificadores adicionados ( surfactantes de peso molecular más bajos (que no son enlazados químicamente al prepolimero) ) , la dispersión se puede hacer sin tales compuestos, es decir, sustancialmente libre de surfactantes , si es deseado. La ventaja de este procedimiento es que los recubrimientos u otros productos hechos del poliuretano exhiben menos sensibilidad de agua, mejor formación de película, menos espumoso y crecimiento reducido de moho, bacterias y así sucesivamente.
Neutralización del Prepolímero En aquellos casos en los cuales el prepolímero incluye compuestos aumentadores de la dispersabilidad en agua (químicamente enlazados en el prepolímero) que producen grupos carboxilo pendientes, estos grupos carboxilo se pueden convertir a aniones carboxilados para aumentar la dispersabilidad en agua del prepolímero.
Los agentes neutralizantes adecuados para este propósito incluyen aminas terciarias, hidróxidos de metal, hidróxido de amonio, fosfinas y otros agentes bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. Las aminas terciarias e hidróxido de amonio son preferidas, tales como trietil amina (TEA), dimetil etanolamina (DMEA), N-metil morfolina y los similares y mezclas de los mismos. Los agentes neutralizantes difieren del agente de extensión de cadena por su función y la naturaleza de asociación con el prepolímero. Es reconocido que las aminas primarias o secundarias se pueden utilizar en lugar de las aminas terciarias, si son suficientemente impedidas para evitar interferir con el proceso de extensión de cadena.
Extensión de Cadena Las dispersiones de partículas de prepolímero acuosas producidas como son descritas en lo anterior se pueden utilizar como se encuentran, si es deseado. Alternativamente, pueden ser extendidos en la cadena para convertir los prepolimeros en las partículas a poliuretanos más complejos (peso molecular más alto) .
Como un extendedor de cadena, por lo menos uno de agua, las poliaminas inorgánicas u orgánicas que tienen un promedio de aproximadamente 2 o más grupos de amina primaria y/o secundaria, polialcoholes , ureas o combinaciones de las mismas son adecuadas para el uso en esta invención. Las aminas orgánicas adecuadas para el uso como un extendedor de cadena incluyen dietilen triamina (DETA) , etilen diamina (EDA) , meta-xililendiamina (MXDA) , aminoetil etanolamina (AEEA) , 2-metil pentano diamina y los similares y mezclas de los mismos. También adecuados para la práctica en esta invención son propilen diamina, butilen diamina, hexametilen diamina, ciclohexilen diamina, fenilen diamina, tolilen diamina, 3, 3-diclorobencideno, 4, 4' -metilen-bis- (2-cloroanilina) , 3, 3-dicloro-4, 4-diamino difenilmetano, aminas primarias y/o secundarias sulfonadas y los similares y mezclas de los mismos. Las aminas inorgánicas adecuadas incluyen hidrazina, hidracinas sustituidas y productos de reacción de hidrazina y los similares y mezclas de los mismos. Los polialcoholes adecuados incluyen aquellos que tienen de 2 a 12 átomos de carbono, de preferencia de 2 a 8 átomos de carbono, tal como etilenglicol, dietilenglicol, neopentilglicol, butanodioles, hexanodiol y los similares y mezclas de los mismos. Las ureas adecuadas incluyen urea y derivados y los similares y mezclas de los mismos. Se prefiere la hidrazina y es mucho más de preferencia utilizada como una solución en agua. La cantidad del extendedor de cadena típicamente varía de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1.1 equivalentes basados en el isocianato disponible.
Ingredientes y Características Adicionales Los prepolímeros de poliuretano, los poliuretanos de producto producidos de los mismos y las dispersiones de uretano acuosas de la presente invención como son descritas en lo anterior se pueden hacer con varios ingredientes y características adicionales de acuerdo con la tecnología de poliuretano conocida.
Ramificación del Polímero La ramificación del producto de polímero final, así como el prepolímero, se puede realizar para el propósito de aumentar la resistencia a la tensión y mejorar la resistencia al corrimiento— es decir, recuperación a aquella de o cerca de su longitud original después del estiramiento. En este respecto, ver la Patente Norteamericana No. 6,897,281, la descripción de la cual se ha incorporado en la presente por referencia anteriormente.
Compuestos Que Contienen Hidrógeno Activo Monofuncionales Los prepolimeros de esta invención también se pueden hacer con compuestos que contienen hidrógeno activo monofuncionales para aumentar la dispersabilidad del prepolímero en un medio acuoso e impartir otras propiedades útiles, por ejemplo, reticulabilidad, así como para ajustar la morfología y reología del polímero cuando es recubierto en un sustrato, como también es descrito en la Patente Norteamericana No. 6,897,281 señalada en lo anterior.
Píastificantes Los prepolimeros de poliuretano y productos de poliuretano finales de esta invención se pueden preparar en la presencia de un plastificante . El plastificante se puede adicionar en cualquier tiempo durante la preparación o dispersión del prepolímero o al poliuretano durante o después de su manufactura. Los plastificantes bien conocidos en la técnica se pueden seleccionar para el uso en esta invención de acuerdo a los parámetros tal como compatibilidad con el poliuretano particular y propiedades deseadas de la composición final. Ver, por ejemplo, WO 02/08327 Al, así como la Patente Norteamericana No. 6,897,281 señalada en lo anterior .
Otros Aditivos para la Preparación de Dispersiones Otros aditivos bien conocidos para aquellos expertos en la técnica se pueden utilizar para ayudar en la preparación de las dispersiones de esta invención. Tales aditivos incluyen estabilizadores, desespumantes, antioxidantes (por ejemplo, Irganox 1010) , absorbedores UV, carbodiimidas, activadores, agentes de curado, estabilizadores tales como carbodiimida, colorantes, pigmentos, agentes neutralizantes, espesantes, plastificantes no reactivos y reactivos, agentes coalescentes tales como éter di (propilenglicol ) metílico (DPM) , ceras, agentes de deslizamiento y liberación, agentes antimicrobianos, surfactantes tales como PluronicMR F68-LF y IGEPALMR CO630 y surfactantes de silicona, metales, coalescentes, sales, aditivos retardantes a la flama, antiozonantes, aditivos anti-corrosión y los similares. Se pueden adicionar opcionalmente como sea apropiado antes y/o durante el procesamiento de las dispersiones de esta invención en los productos terminados como es bien conocido para aquellos expertos en la técnica. Los aditivos también se pueden utilizar como sea apropiado para hacer artículos o para tratar otros productos (tal como mediante impregnación, saturación, rociado, recubrimiento o los similares) . Las dispersiones de uretano de esta invención como son manufacturadas típicamente tienen sólidos totales de por lo menos aproximadamente 20% en peso, de preferencia por lo menos aproximadamente 25% en peso y más de preferencia por lo menos aproximadamente 30% en peso. Subsecuentemente, serán diluidas como parte de la manufactura de tinta.
Mezclas con Otros Polímeros y Dispersiones de Polímero Las dispersiones de esta invención se pueden combinar con polímeros y dispersiones de polímero comerciales por métodos bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. Tales polímeros y dispersiones incluyen aquellos descritos en la Publicación de WIPO O 02/02657 A2, Patente Norteamericana No. 4,920,176, Patente Norteamericana No. 4,292,420, Patente Norteamericana No. 6,020,438, Patente Norteamericana No. 6,017,997 y un artículo revisado por D. P. Tate y T. W. Bethea, Enciclopedia of Polymer Science and Engineering, Volumen 2, página 537, las descripciones de las cuales son incorporadas en la presente por referencia.
Híbridos con Otros Polímeros Las dispersiones acuosas de esta invención también se pueden utilizar como polímeros de semilla para formar híbridos de poliuretanos con otros polímeros (por ejemplo, polímeros de acrilato) . Esto se puede hacer al formar las dispersiones acuosas de dispersión de poliuretano de la manera descrita en lo anterior y luego polimerizar los monómeros adicionales mediante la polimerización de emulsión y suspensión en la presencia de estas dispersiones, es decir, con las dispersiones inventivas que son mezcladas con los monómeros adicionales antes de que la polimerización sea completada. Los híbridos de poliuretanos y acrílicos se pueden hacer a la ventaja de este procedimiento.
Aun otra manera de hacer polímeros híbridos de acuerdo con la presente invención es incluir monómeros etilénicamente no saturados en el sistema de reacción del prepolímero de poliuretano y para causar que aquellos monómero(s) se polimericen cuando o después de que el prepolímero sea dispersado en un medio acuoso. En este procedimiento, los monómeros etilénicamente no saturados actúan como un diluyente durante la formación del prepolímero y/o dispersión del prepolímero. En el medio acuoso, estos monómeros etilénicamente no saturados se pueden polimerizar hasta la terminación con o sin monómeros adicionales que se adicionan. Los híbridos de poliuretanos y acrílicos se pueden hacer a la ventaja por este procedimiento, también.
Composiciones de Poliuretano Curables con Energía Portadas en Agua Es ya conocido que las composiciones de poliuretano e híbridas portadas por agua que se pueden curar por la aplicación de energía (radicación UV y IR y/o haces de electrones) se pueden hacer al terminar en extremo el poliuretano con ésteres (met) acrílicos y otros monómeros etilénicamente no saturados. Esta tecnología se puede aplicar a esta invención para proporcionar tintas de poliuretano portadas por agua curables con energía o recubrimientos aplicados con chorro de tinta.
Métodos Alternativos de Manufactura Lo descrito en lo anterior es una manera típica de como las dispersiones de la presente invención se pueden hacer, es decir, al formar un prepolímero en la ausencia sustancial de agua y luego dispersar la mezcla en un medio acuoso con mezclado. También se pueden utilizar otras maneras conocidas de hacer dispersiones de poliuretano acuosas para hacer las dispersiones de uretano de esta invención, con la condición de que el prepolímero termine siendo una dispersión en un medio acuoso. Se dan enseguida ejemplos de métodos alternativos para hacer dispersiones de uretano.
Mezclado de Esfuerzo Cortante del Prepolímero En este método, el prepolímero se dispersa por fuerzas de esfuerzo cortante con emulsificadores (emulsificadores externos, tales como surfactantes o emulsificadores internos que tienen grupos non iónicos, aniónicos, catiónicos y/o zwitteriónicos incorporados como parte de o pendiente a la cadena principal de poliuretano y/o como grupos finales en la cadena principal de poliuretano) . Este método frecuentemente usa diluyentes para disminuir la viscosidad del prepolímero y tiende a evitar altas temperaturas conforme puede ocurrir la degradación de grupos isocianato residuales en el prepolímero. El prepolímero se puede extender en la cadena con poliaminas después de la dispersión .
Proceso de Acetona Un prepolimero se forma con o sin la presencia de acetona, MEK y/o otros solventes polares que no son reactivos con los grupos isocianato y fácilmente destilado. El prepolimero además se diluye en los solventes como sea necesario para el control de la viscosidad y se extiende en la cadena con un compuesto que contiene hidrógeno activo. Se adiciona agua al poliuretano extendido en la cadena y los solventes se destilan. Una variación en este proceso seria extender la cadena del prepolimero después de su dispersión en agua.
Proceso de dispersión en estado fundido Se forma un propolimero terminado en isocianato y luego se hace reaccionar con un exceso de amoniaco o urea para formar un oligómero de bajo peso molecular que tiene grupos urea o biuret terminales. Este oligómero se dispersa en agua y se extiende en la cadena por la metilolación de los grupos biuret con formaldehido . Este método puede tolerar temperaturas más altas que el Mezclado de Esfuerzo Cortante del Prepolimero y puede usar menos o nada de diluyente para controlar la viscosidad.
Procesos de Cetazina y Cetimina Las hidrazinas o diaminas se hacen reaccionar con cetonas para formar cetazinas o cetiminas. Estas se adicionan a un prepolimero de uretano y permanecen inertes con los grupos isocianato. Conforme el prepolimero es dispersado en agua, la hidrazina o diamina es liberada y la extensión de cadena del prepolímero toma lugar conforme la dispersión está tomando lugar.
Polimerización de Proceso Continuo Se forma un prepolímero terminado en isocianato. Este prepolímero se bombea a través de la cabeza (s) de mezclado de alto esfuerzo cortante y se dispersa en agua y luego se extiende en la cadena en la cabeza (s) de mezclado, o se dispersa y se extiende la cadena simultáneamente en la cabeza (s) de mezclado. Esto se realiza por múltiples corrientes que consisten del prepolímero (o prepolímero neutralizado) , un agente neutralizante opcional, agua y un extendedor de cadena opcional y/o surfactante.
Proceso de Alimentación Inverso El agua y el agente (s) neutralizante opcional y/o amina (s) extendedora se cargan al prepolímero bajo agitación. El prepolímero se puede neutralizar antes de que se adicione agua y/o el extendedor de cadena de diamina.
Aplicaciones en Tinta para Chorro de Tinta Un uso preferido para la dispersión de prepolímero o de polímero de uretano en un medio acuoso es como un aglutinante en una tinta para chorro de tinta. La tinta para chorro de tinta se puede distinguir de otras tintas en que se aplica por la vía de una tecnología de chorro de una o más tintas coloreadas al sustrato deseado (también llamado impresión no de impacto) para crear una imagen sobre el sustrato. Los otros procesos de impresión (tipos de impacto) incluyen impresión flexo, huecograbado, etc. El chorro es el transporte de la tinta a través de un orificio en el dispositivo de impresión y aplicación a áreas especificas de los sustratos (con la ubicación o áreas especificas donde la tinta se aplica siendo controlada digitalmente) donde se desea una imagen de un color (es) particular. Los orificios tienden a ser de 10-50 mieras en diámetro y la cabeza de impresión está lejos de la superficie impresa por 0.254 a 2.54cm (0.1 a o 1"). Los orificios para el chorro pueden estar en columnas, hileras y otras configuraciones para permitir que el chorro de múltiples columnas, hileras y/o colores de tinta en un solo paso del dispositivo de chorro sobre una porción particular del sustrato. La tecnología digital ayuda a coordinar la ubicación del dispositivo de chorro con relación a las coordenadas x y y sobre el sustrato tal que controla el proceso de chorro de tinta, color de tinta, etc. crea la imagen digitalmente controlada deseada. Entre más pequeño es el orificio y entre más pequeño es el tamaño de gotita más alta es la resolución de la imagen (medida en puntos por pulgadas (dpi)). Las porciones de tinta de chorro tienden a ser 1-80 pico litros, dependiendo de la resolución deseada. Basado en la tecnología de cabeza de impresión y su diseño, las tintas de más baja viscosidad (por ejemplo, 2-5 cps) o más alta viscosidad (por ejemplo, 10-15 cps) se pueden utilizar a la temperatura operante. Las tintas de más baja viscosidad tienden a tener tamaños de gotita de chorro más pequeños y las tintas de más alta viscosidad tienden a tener tamaños de gotita de chorro ligeramente más grandes. La tensión superficial para ambos será deseablemente de 25-40 dinas/cm basado en el sustrato que es impreso.
Las velocidades de chorro de 50,000-100,000 gotitas/seg son posibles con una exactitud de 0.5 a 1 pixel. Las velocidades de gotita que salen del dispositivo de chorro pueden ser fácilmente de 5-15 m/seg.
Por lo menos dos tipos de impresión de chorro de tinta existen (chorro de tinta Continuo y Gota sobre Demanda) . En la impresión de chorro de tinta Continuo, una corriente continua de gotitas de tinta se crea a través de cada orificio. Las gotitas son ya sea cargadas o no cargadas. Este método permite que las gotitas cargadas creen una imagen en el medio (sustrato) y permiten que las gotitas no cargadas sean recolectadas en un canalón para la recirculación. En la tecnología de Gota sobre Demanda, las gotitas de tinta solamente son generadas (formadas) cuando sea necesario crear imágenes en el medio (sustrato) eliminando la necesidad de cargar selectivamente algunas gotitas y re-circular las gotitas no cargadas. Los métodos para crear las gotitas incluyen térmicos, piezoeléctricos, electrostáticos y acústicos. Son más frecuentemente utilizados los térmicos y piezoeléctricos .
La composición de tinta para chorro de tinta deseablemente comprende de aproximadamente 0.2 o 1 a 10, más deseablemente de aproximadamente 0.2 o 2 a 8, y de preferencia de aproximadamente 0.2 o 2 a 6% en peso de un pigmento o tinte (sin agua o solvente) ; de aproximadamente 20 a 84 o 87, más deseablemente de aproximadamente 30 a 83 o 85 y de preferencia de aproximadamente 30-60 o 85% en peso de agua; de aproximadamente 1 o 5 a aproximadamente 30, más deseablemente de aproximadamente 2 o 5 a aproximadamente 15, y de preferencia de aproximadamente 2 o 5 a aproximadamente 10% en peso de aglutinante (porción de poliuretano de la dispersión de poliuretano) ; de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 o 44% en peso de solvente y/o co-solventes (diferentes o además de agua); y de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5% en peso de otros aditivos basados en el peso de la composición de tinta.
La composición y manufactura de la dispersión de poliuretano pueden impartir varias propiedades útiles para depositar tinta que incluyen el tamaño de gotita consistente, bajas proporciones de taponamiento de orificio, baja acumulación de sólidos en el orificio (incluyendo estabilidad de esfuerzo cortante durante el chorro) , tensión superficial optimizada para inyectar desde el orificio, baja o nada de espumación, aceptabilidad ambiental, rápido secado sobre el sustrato, baja pegajosidad superficial subsecuente a la impresión y menos secado o deposición de tinta (o sus componentes) en el orificio de la cabeza del dispositivo de chorro. Las dispersiones de poliuretano optimizadas pueden impartir propiedades deseables en la imagen de la tinta tal como abrasión, marcado, frotamiento y resistencia al rayado; reticulación o auto-reticulación; propiedades de barrera; retardo a la flama; agua, químico y resistencia a las manchas; estabilidad de color; estabilidad a la luz (resistencia a la decoloración) ; sin amarillamiento; resistencia al lavado; resistencia a la tensión más alta; actividad catalítica, actividad biocida, propiedades magnéticas y eléctricas; propiedades ópticas (brillo, mate, plano, etc.) y efectos; UV y bloqueo de radiación; estabilidad UV; auto ensamblaje; y así sucesivamente. En una modalidad, la tinta incluirá aditivos seleccionados de biocida, inhibidor de corrosión, modificador de pH, glicoles y surfactantes para controlar la energía superficial (la cual afectará la humectación superficial y contacto con el orificio del mecanismo de chorro) . En una modalidad, la tinta para chorro de tinta tendrá por lo menos cuatro o cinco colores (es decir, cuan, amarillo, magenta, blanco (opcional) y negro. La tinta será brillantemente coloreada.
Dispersión de Pigmentos o Tintes para Colorear la Tinta Para Chorro de Tinta Si los pigmento se utilizan para colorear en lugar de los tintes generalmente estarán por debajo de 200 nm en su diámetro más largo, más deseablemente con por lo menos 75% de las partículas que tienen una dimensión más larga de menos de 150 nm, más deseablemente menos de 120 nm y de preferencia menos de 80 nm. Es deseable filtrar la tinta para chorro de tinta a través de un filtro con un tamaño de poro de menos de 1 micrómetro una o más veces durante la manufacturación para eliminar partículas/pigmentos de gran tamaño o aglomerados. Ejemplos de pigmentos/tintes adecuados para tintas incluyen pigmentos orgánicos e inorgánicos, nano-materiales tales como óxidos de metal, metales, negro de carbón, etc., extendedores y rellenadores; tintes, especialmente tintes dispersos; agentes de abrillantamiento ópticos y auxiliares textiles de tintes de baño; materiales de cerámica particulados; y materiales magnéticos y medios de registro magnético. Un sólido particulado preferido es un pigmento de cualquiera de las clases reconocidas de pigmentos descritos, por ejemplo, en la Tercera Edición del índice de Color (1971) y versiones subsecuentes de y suplementos de los mismos, bajo el capítulo titulado "Pigmentos". Ejemplos de pigmentos inorgánicos son dióxido de titanio, óxido de zinc, azul Prusia, sulfito de cadmio, óxidos de hierro, bermellón, ultramarina y los pigmentos de cromo, que incluyen cromatos, molibdatos y cromatos mezclados y sulfatos de plomo, zinc, bario, calcio y mezclas y modificaciones de los mismos que son comercialmente disponibles como amarillo verdoso a pigmentos rojos bajo los nombres primorosa, limón, intermedio, naranja, escarlata y cromos rojos. Ejemplos de pigmentos orgánicos son aquellos del azo, disazo, azo condensado, tioindigo, indantrona, isoindantrona, antantrona, antraquinona, isodibenzantrona, trifendioxazina, quinacridona, perileno, dicetopirrolopirrol (DPP) y series de ftalocianina, especialmente ftalocianina de cobre y sus derivados halogenados nucleares y también lagos de ácido, tintes básicos y mordientes. Negro de carbón, aunque estrictamente inorgánicos se comportan más similares a un pigmento orgánico en sus propiedades dispersantes. Los pigmentos orgánicos preferidos son ftalocianinas, especialmente ftalocianinas de cobre, monoazos, disazos, indantronas, antrantronas , quinacridonas , perileno, dicetopirrolopirrol (DPP) y negros de carbón.
Otros sólidos particulados preferidos que se pueden utilizar en una tinta para chorro de tinta de propósito especial son: extendedores y rellenadores tales como talco, caolín, sílice, baritina y tiza; materiales de cerámica particulados tales como alúmina, sílice, zirconia, titania, nitruro de silicio, nitruro de boro, carburo de silicio, carburo de boro, nitruros de silicio-alúminio y titanatos de metal; materiales magnéticos particulados tales como los óxidos magnéticos y metales de transición, especialmente hierro y cromo, por ejemplo, gamma-Fe203, Fe3C4, y óxidos de hierro impurificado con cobalto, óxido de calcio, ferritas, especialmente ferritas de bario; y partículas de metal, especialmente hierro metálico, níquel, cobalto y aleaciones de los mismos; y retardantes de fuego tal como trihidrato de aluminio e hidróxido de magnesio. Nanomateriales incluidos óxidos de metal tales como óxidos de alúmina, zirconio, zinc, sílice ferroso y titanio, etc., y metales tales como plata, oro, cobre, etc.
Selección del Aglutinante El aglutinante (polímero o prepolímero de uretano de la dispersión en esta descripción) se selecciona para impartir propiedades deseables para el proceso de impresión de chorro de tinta y la aplicación de uso final del sustrato impreso. Deseablemente, el aglutinante encapsulará las partículas del pigmento en la etapa de secado para proporcionar una película durable de imagen. Deseablemente, el aglutinante aumentará la adhesión de la tinta al sustrato ya sea mediante interpenetración del aglutinante en el sustrato, interacciones polares del aglutinante con el sustrato, enlace químico del aglutinante con el sustrato, reticulación del aglutinante al sustrato o solo humectación efectiva del sustrato con el aglutinante. Rápido secado (o reducción de pegajosidad) es una característica deseable de la tinta. Mientras que la tinta deseablemente se seca rápidamente después de que se aplica al sustrato, es deseable conservar la tinta de los depósitos de secado y formación dentro del orificio del dispositivo de chorro. Los humectantes pueden retardar el secado de la tinta en los orificios de chorro de tinta, pero también retarda el secado de la imagen sobre el sustrato. Las mezclas de glicol-agua en la fase acuosa del aglutinante frecuentemente se utilizan para minimizar el secado de las tintas en el orificio.
Aditivos para la Tinta Para Chorro de Tinta Varios aditivos son útiles en la tinta para chorro de tinta para optimizar algunas de las propiedades /características listadas en lo anterior de las dispersiones de aglutinante y tinta formulada. Los dispersantes y/o otras especies activas en la superficie que proporcionan capas de estabilización estérica o aumentan las capas de esterilización estérica en los pigmentos y/o aglutinante son útiles. Estos ayudan a prevenir el bloqueo del orificio, controlar la viscosidad y minimizar la aglomeración de pigmento en la tinta. Es deseable que por lo menos una porción de los dispersantes y/o otras especies activas en la superficie sean dispersantes de pesos moleculares promedio en número por arriba de 500 Daltons tan alto como dispersantes de peso molecular tienden a ser menos móviles y proporcionan estabilidad coloidal a largo plazo. Es deseable que los dispersantes por arriba de 500 Daltons utilicen segmentos de solubilización de agua o cadenas para proporcionar capas de estabilización estérica. En una modalidad, es deseable que los segmentos de solubilización de agua comprenden poli (óxidos de alquileno) donde la porción alquileno es por lo menos alguna porción de etileno y opcionalmente alguna cantidad de propileno. En una modalidad, por lo menos 10% en peso del dispersante es segmentos de solubilización de agua (caracterizado por que tiene solubilidad de agua de por lo menos 10% en peso en agua a 25°C) . En una modalidad, es deseable que los dispersantes y/o otras especies activas en la superficie sean asi designadas que la estabilidad de la dispersión coloidal de los pigmentos y aglutinantes en agua se mantiene durante periodos largos (tal como meses o años) a 25°C tal que la viscosidad de la tinta formulada (la cual es afectada por la estabilidad coloidal de todas las fases dispersadas) es independiente de las veces de almacenamiento razonablemente anticipadas para la formulación de tinta.
Las fases dispersadas (pigmento, aglutinante, etc.) de la tinta típicamente necesitan ser coloidalmente estables (falta de agregación o asentamiento) durante seis meses a un año para evitar problemas de vida en anaquel en el inventario de la tinta. Los aditivos para proteger superficies adyacentes en el equipo de transporte de tinta y equipo de chorro son deseables para minimizar acumulaciones sólidas en estas superficies (especialmente durante el transporte de alto esfuerzo cortante de calor o tinta caliente durante el proceso de chorro) . La protección de cualquier superficie de chorro adyacente sujeta a la corrosión (utilizando inhibidores de corrosión como aditivos) también es deseable como superficies corroídas que tienen diferentes características de humectación y pueden tener irregularidades de superficie que pueden interrumpir el proceso de chorro. Los aditivos biocidas son deseables como cualquier crecimiento biológico dentro de la tinta puede crear líquidos de alta viscosidad o sólidos que pueden contribuir al pobre flujo de tinta y/o taponamiento de orificio. Los aditivos para promover o controlar los ángulos de contacto de superficie de sustrato (o humectación del sustrato con la tinta) son deseables ya que pueden ayudar a minimizar los depósitos en el orificio durante el chorro y control de la migración de gotita en el sustrato de modo que las gotitas de tinta de chorro emergen para formar una imagen coherente pero no se mezclan en las gotitas adyacentes reduciendo la resolución e integridad de color. La tensión superficial de la tinta también puede afectar la humectación y adhesión al sustrato que puede afectar la durabilidad del enlace de la tinta al sustrato. Los mordantes se pueden adicionar (tal como aditivos catiónicos, sales inorgánicas, aditivos cuaternarios, floculantes, etc., para minimizar el tiempo de secado, minimizar la migración en la superficie del sustrato, etc. Los modificadores de reologia se pueden adicionar para controlar la viscosidad de la tinta para lograr efectos similares minimizando la penetración en el sustrato y/o manteniendo algún espesor de recubrimiento (especialmente durante condiciones de curado calentado) . Los modificadores de superficie para la película de tinta se pueden adicionar para lograr una imagen de tinta de brillo alto, brillo moderado o brillo bajo (mate, plano, etc.). Los aditivos retardantes a la flama se pueden incorporar en la tinta para ayudar a promover la resistencia al fuego del sustrato recubierto. Los aditivos pueden incluir especialmente solventes tales como propilenglicol, glicerina, alcohol isopropílico, PEG's (200- 600) y éteres de glicol similares a DPME, PMA, etc. Los solventes se utilizan como aquellos de la tensión superficial de la tinta se pueden ajusfar al nivel deseado basado en la cabeza de impresión utilizada y para controlar el secado ambos en los orificios y los sustratos impresos. Los aditivos pueden incluir desespumantes, agentes de liberación de aire, antioxidantes, etc .
Las dispersiones de poliuretano acuosas de la presente invención, tanto en forma de prepolímero como de cadena extendida, se pueden utilizar para hacer tintas y/o recubrimientos aplicados de chorro de tinta y películas para sustratos porosos y no porosos tales como películas y materiales fibrosos tales como papeles, materiales no de tejido, textiles, cuero, madera, concreto, mampostería, metales, envoltura de casa y otros materiales de construcción, fibra de virio, artículos poliméricos, productos laminados, equipo protector de personal (tal como prendas de protección de material peligroso, que incluyen mascaras faciales, cortinas y batas médicas y prendas de atavío de bombero) y los similares. Las aplicaciones incluyen papeles y no tejidos; materiales fibrosos; películas, láminas, compuestos y otros artículos. Los textiles se pueden utilizar en la ropa, tapicería, carpas, toldos y los similares. Los textiles adecuados incluyen telas, hilos y mezclas, si tejidas, no tejidas o de punto y ya sea naturales, sintéticas o regeneradas. Los sustratos sintéticos incluyen cloruro de polivinilo, polietileno, polipropileno, poliestireno, poliésteres de ácidos hidroxicarboxílicos, poliésteres de polioles y ácidos policarboxílicos, fibras acrílicas o telas, fibras de algodón o telas, etc. Los sustratos se pueden pre-recubrir (por la vía de técnicas de recubrimiento convencionales o por la vía de chorro de tinta) con un recubrimiento receptivo de tinta o un recubrimiento aglutinante de intercapa. El uso final del sustrato impreso se puede publicar con carteles y pancartas (en interiores y al aire libre) , carteles publicitarios, carteles en autobuses, carteles en el punto de publicidad de venta, etc. Ejemplos de textiles adecuados incluyen acetato de celulosa, lana, algodón, yute, lino, poliamidas, celulosa regenerada (Rayón) y los similares.
En una modalidad de esta invención, la tinta para chorro de tinta y composiciones de recubrimiento de chorro de tinta de esta invención se pueden utilizar como adhesivos o para aumentar o suplementar los tipos de adhesivo bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, las propiedades de adhesivo particulares se pueden lograr al variar el tipo y la cantidad del isocianato (s) ; tipo, cantidad y peso molecular de poliol(es); y cantidad de unidades de cadena lateral de poli (óxido de alquileno) . La tecnología de aplicación de chorro de tinta se puede utilizar para aplicar tintas pigmentadas o no pigmentadas o recubrir en varios patrones a textiles y otros materiales para facilitar la formación de líneas de enlace controladas con precisión entre los dos o más sustratos .
En una modalidad, las dispersiones de poliuretano utilizadas para hacer la tinta se basan en los poliuretanos con poli (óxidos de alquileno) estabilizantes coloidalmente no iónicos lateralmente unidos tal como poli (óxido de etileno) que forman recubrimientos de poliuretanos respirables, tal como son descritos en la Patente Norteamericana No. 6,897,281, asi como la técnica para manufacturar las dispersiones de poliuretano de núcleo-cubierta descritas en la Solicitud de Patente Publicada Norteamericana No. 20050004306. Las descripciones de la patente anterior y solicitudes publicadas son incorporadas en la presente por referencia.
EJEMPLOS Los siguientes ejemplos son presentados para ilustrar esta invención: Químicos Utilizados en los Ejemplos DBA = dibutilamina H12 DI = Desmodur W = 1, 1' -metilenbis- ( -isocianato ciclohexano) de Bayer Corporation IPDI= Diisocianato de Isoforona HNA es un poliéster de diol de 1,6-hexano diol, neopentil-glicol y ácido adipico BA es un poliéster de diol de butilenglicol y ácido adipico HA es un poliéster de diol de 1,6-hexano diol y ácido adipico DMPA = ácido dimetilolpropanoico .
FASCAT® 2003 = ácido 2-etilhexanoico y octoato estañoso Hyd = Solución de hidrazina típicamente adicionada como un 35% en peso de solución en agua NMP = l-metil-2-pirrolidona TEA = trietilamina; DETA= dietilentriamina; NCO relación es la relación de grupos isocianato a grupos hidroxilo en el prepolimero; MEK es metil etil cetona; Ejemplos de PUD Etapa de Prepolimero El poliol, el isocianato y una gota de catalizador FASCAT® 2003 se dejaron reaccionar durante una y media hora con mezclado a 93-99°C (200-210°F) bajo un manto de nitrógeno seco. El solvente y el ácido luego se cargaron al reactor y se dejaron reaccionar durante una hora adicional hasta que se alcanzó el nivel de isocianato restante apropiado (NCO) empleando una relación de NCO: OH de 2:1. El NCO se determinó mediante titulación con DBA y HC1 1M. La mezcla se enfrió a 54°C (130°F) y el neutralizador se cargó. Después de 15 minutos de mezclado, la mezcla se dispersó en la Etapa de Dispersión y Extensión como se expone enseguida .
Etapa de Dispersión y Extensión Una porción del prepolimero se cargó con mezclado en agua des-ionizada a temperatura ambiente durante el curso de aproximadamente 10 minutos para formar un prepolimero de poliuretano terminado en NCO. Después de 20 minutos de mezclado, el extendedor se adicionó para extender la cadena del prepolimero de poliuretano, para de esta manera producir una dispersión acuosa de partículas de poliuretano. El contenido de sólidos totales, pH, tamaño de partícula y una Viscosidad Brookfield se obtuvieron. Un desespumante convencional y/o surfactante podrían ser adicionados si es deseado. Si un solvente volátil se empleó, el solvente se removió por la vía de vacío antes de la caracterización.
Composición del Prepolimero, Tabla 1 **E1 solvente en el Ej . 7 fue MEK antes que NMP Dispersión del Prepolimero, Tabla 2 * Hyd es hidracina, DETA es dietilentriamina Preparación de Tinta para Chorro de Tinta Las tintas se prepararon al mezclar primero una premezcla de lote patrón de: agua, glicerina, alcohol isopropilico y pigmento predispersado . La concentración de pigmento fue aproximadamente 3% de peso de pigmento seco en la tinta final. La cantidad del dispersante en el pigmento predispersado se determinó por el área de superficie del pigmento y recomendaciones del pigmento y suministradores de dispersante. La glicerina y el alcohol isopropilico cada uno se adicionaron en cantidades tales que cada una tuvo un porcentaje de peso final en la formulación de tinta final de aproximadamente 10%. Una cantidad medida de dispersión de resina se adicionó al lote patrón para proporcionar aproximadamente 3% de resina seca para cada formulación de tinta. El agua fue el Varias dispersiones de pigmento se prepararon utilizando SolsperseMR 27,000; 41,000; 41,090; 44,000; 46,000 de Lubrizol Corp.; EfkaMR 4560 de BASF; o DISPERSBYKMR 190 de Byk Chemie. Las dispersiones se prepararon de negro de carbón de Evonik. Los polvos de pigmento seco se obtuvieron de Clariant Corporation para preparar tintas. Algunos pigmentos pre-dispersados se evaluaron de Clariant Corporation. Las dispersiones de tinta basadas en agua se prepararon de los colores de chorro de tinta comunes de pigmentos de cian, magenta, amarillo y negro. La concentración de dispersante se optimizó para cada pigmento mientras la molienda con molino Eiger con cuentas de 0.3 mm de diámetro durante aproximadamente 3 hrs. Las viscosidades de todas las dispersiones de pigmento fueron < 200 cps y el tamaño de partícula fue menos de 0.5 mieras que varía en base al tipo de pigmento utilizado. Clariant OP-T, una dispersión negra se utilizó como el pigmento en las tintas de la Tabla 3.
Una vez que las dispersiones del pigmento se hicieron, las muestras de tinta se hicieron al diluir las dispersiones de pigmento con agua, solventes, desespumante junto con la resina de prueba mientras mezclado durante aproximadamente una hora. Ocho tintas de color se hicieron para probar con una impresora de chorro de tinta y fueron cian, magenta, amarillo, cian claro, magenta claro, negro, negro ligero y negro de luz ligera. Cada una de las tintas se ajustó para la viscosidad y tensión superficial al nivel requerido para inyectar en la impresora Epson. Todas las tintas se filtraron a través de < 1.0 miera para permitir inyectar sin obstrucción a los orificios. Las imágenes de prueba se hicieron en diferentes sustratos tal como papel fotográfico (mate y brillo) , muestras textiles, PVC, PP y PE ambos recubiertos y no recubiertos y comparados para sus propiedades de impresión tal como solidez al frotamiento y adhesión basada en el sustrato de prueba utilizado y los requerimientos del usuario finales.
Adicionalmente, las tintas de viscosidad más alta (10-15 cps a temperatura operante de la cabeza de impresión, 25-70°C) se hicieron con las mismas dispersiones de pigmento y se probaron para propiedades de impresión. La tensión superficial de las tintas también se consideró en la preparación y prueba de las muestras de tinta.
Métodos de Prueba 1. Viscosidad de Brookfield. La prueba de viscosidad de Brookfield se realizó utilizando un viscosímetro RV de Brookfield y varillas del #3 al #6 (dependiendo de la viscosidad) a 20 rpm y aproximadamente 25°C (77°F) . 2. Mediciones de Tamaño de Partícula. El tamaño de partícula y la distribución de tamaño de las dispersiones se obtuvieron por Submicron Particle Sizer AutodilutePAT Model 370 (Sistemas de Tamaño de Partícula NICOMP) utilizando un promedio de intensidad con distribución Gaussiana. 3. Contenido de Sólidos. Los sólidos totales se midieron por el Analizador de Humedad/Sólidos Lab are 9000MR (CEM Corporation) . 4. Mediciones de pH. Las lecturas de pH se tomaron utilizando el Medidor de pH Básico Acumet (Fisher Scientific) . 5. Titulación de NCO. Una muestra del prepolímero (~3 gramos) se pesó en un matraz Erlenmeyer de 250-ml. Se adicionan tolueno (50 mi) y solución de dibutilamina 2M en tolueno (20 mi) y la mezcla se calienta sobre una placa caliente hasta que el prepolímero se disuelve completamente. El matraz se rellena hasta 200 mi con isopropanol. Se adicionó indicador azul de Bromofenol (6-7 gotitas) y la solución se titula con solución de HC1 1N hasta que el color cambia de azul a amarillo claro.
Preparación de Muestra para las Tintas de la Tabla 3 Las fórmulas de tinta se aplicaron a Epson Premium Glossy Photo Paper 250 y HP Premium Photo Paper Soft Gloss (240) con un WWR #4 y se dejaron secar a temperatura ambiente durante varias horas antes de la prueba.
Prueba de Frotamiento Seco y Húmedo El frotamiento húmedo y seco se prueba en la superficie de la tinta con una torunda de algodón. 10 frotaciones de presión similar se aplican a la misma área de la película. Una evaluación se hace en cuanto a si la tinta se remueve fácilmente o permanece fijada a la superficie del sustrato y cualquier daño hecho a la superficie. EL sistema de calificación es como sigue: 1 - Casi toda la tinta se remueve 1.5 - 25-75% de la tinta se remueve 2 - Menos de 25% de la mitad de la tinta se remueve o la superficie es significantemente rayada 2.5- Una cantidad pequeña de tinta se remueve y la superficie es significantemente rayada 3 - Nada de tinta se remueve, el raspado es fácilmente observado 3.5 - Cambio significante en brillo y raspado 4 - Solamente una cantidad leve de raspado ocurrió 4.5 - Cambio leve en brillo 5 - Nada de raspado o daño a la superficie en todo Prueba de Rayadura La prueba de rayadura es una evaluación lateral de presión industrial rápida donde la superficie de la película se raya con la parte posterior de la uña. 1 - 25-100% de la tinta se remueve completamente 2 - Menos de 25% de la mitad de la tinta se remueve o la superficie se raspa significantemente 3 - Nada de tinta se remueve, el raspado es fácilmente observado 4 - Solamente una cantidad leve de raspado ocurrió 5 - Nada de raspado o daño a la superficie en todo La Prueba de Frotamiento Sutherland es ASTM F 2497-05.
Resultados de Prueba en Tintas Aplicadas a Diferente Papel Fotográfico, Tabla 3 Preparación de Muestra para las Tintas de la Tabla 4 Las tintas para chorro de tinta se prepararon al mezclar una solución de premezcla con agua seguida por la resina de dispersión de poliuretano (PUD) y finalmente la dispersión de magenta. La tinta final se dejó mezclar durante 30 minutos. El pH, viscosidad y la tensión superficial se obtuvieron para cada tinta. La solución de premezcla se preparó al mezclar 14 partes de propilenglicol, 10 partes de éter monometilico de polietilenglicol, 4 partes de glicerina, 1 parte de Surfynol 465, 0.4 parte de Byk 028 y el restante a 100 partes con agua. La dispersión de magenta se preparó al moler 15 partes de Clariant Ink Jet Magenta E02, 24.4 partes de dispersante para pigmentos dispersados en agua, 4 partes de propilenglicol, 0.1 partes de Byk 028 y el restante a 100 partes con agua hasta que se logró el tamaño de partícula apropiado .
Las tintas luego se cargaron a un sistema de suministro de tinta continuo y se inyectaron a través de una impresora Epson C88+ sobre el papel Océ PSP8G. Las propiedades impresas finales fueron Resultados Adicionales sobre Imágenes de Tinta Para Chorro de Tinta Inyectado, Tabla 4 N/M medios no medidos Aunque solamente unas pocas modalidades de esta invención se han descrito en lo anterior, debe ser apreciado que muchas modificaciones se pueden hacer sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Todas de tales modificaciones se pueden incluir dentro del alcance de la invención, la cual va a ser limitada solamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta, caracterizada porque comprende un pigmento dispersado, una dispersión de resina de poliuretano y si el pigmento dispersado es diferente a un dispersante auto-dispersable, un dispersante para ayudar en la dispersión del pigmento; en donde la dispersión de resina de poliuretano se deriva de hacer reaccionar un poliisocianato que comprende un diisocianato de la fórmula 0=C=N-R-N=C=0 con un compuesto que contiene hidrógeno activo para formar un polímero o prepolímero de uretano, que se dispersa subsecuentemente en un medio acuoso formando una dispersión de resina de poliuretano; en donde por lo menos 60% en peso del componente de poliisocianato incorporado en la dispersión de resina de poliuretano se caracteriza como un isocianato cicloalifático debido a que el grupo R incluye solamente porciones alifáticas de 4 a 30 átomos de carbono; y en donde el compuesto que contiene hidrógeno activo comprende un poli(adipato de glicol) .
2. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el diisocianato de la fórmula 0=C=N-R-N=C=0 se selecciona del grupo que consiste de H12 MDI e IPDI.
3. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos 85% del diisocianato se selecciona del grupo que consiste de H12 MDI (sustancialmente alifático y cíclico) , IPDI (sustancialmente alifático y cíclico) y mezclas de los mismos.
4. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos 85% del diisocianato se selecciona del grupo que consiste de H12 MDI.
5. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizada porque el poli(adipato de glicol) comprende la reacción ácido adípico con glicoles seleccionados del grupo que consiste de etilenglicol, 1,2- y 1, 3-propilenglicoles, 1,2-, 1,3-, 1,4- y 2 , 3-butilenglicoles, hexano dioles, neopentilglicol, 1, 6-hexanodiol y 1,8-octanodiol .
6. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la resina de poliuretano se deriva de un compuesto que contiene hidrógeno activo que comprende un poliéster caracterizado como un éster de adipato de 1,6-hexano diol y neopentilglicol .
7. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el poliéster representado como el éster de adipato de 1,6-hexano diol y neopentilglicol se caracteriza por un peso molecular promedio en número de 500 a 10,000 Daltons.
8. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de cualquiera de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque por lo menos 75% en mol del compuesto que contiene hidrógeno activo utilizado para formar el uretano es un poliéster de dioles lineales y ramificados alifáticos reaccionados con ácido adípico.
9. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque por lo menos 75% en mol del compuesto que contiene hidrógeno activo utilizado para formar el uretano es un poliéster de 1,6-hexano diol y neopentilglicol reaccionado con ácido adipico.
10. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la dispersión de resina de poliuretano se deriva de hacer reaccionar un poliisocianato que comprende un diisocianato de la fórmula 0=C=N-R-N=C=0 con un compuesto que contiene hidrógeno activo para formar un polímero o prepolímero de uretano, inicialmente un prepolímero con un número de ácido de aproximadamente 1 a aproximadamente 40 mgKOH/g de polímero.
11. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la dispersión de resina de poliuretano se deriva de hacer reaccionar un poliisocianato que comprende un diisocianato de la fórmula 0=C=N-R-N=C=0 con un compuesto que contiene hidrógeno activo y con un ácido hidroxi-carboxilico que tiene la fórmula general (HO) XQ (COOH) y, en donde Q es un radical de hidrocarburo lineal o ramificado que contiene de 1 a 12 átomos de carbono y x y y son 1 a 3.
12. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende una porción de estabilización coloidal iónica activa en el poliuretano seleccionado del grupo que consiste de DMPA y DMBA.
13. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la resina de poliuretano se extiende en la cadena con una amina di-funcional o más alta con solubilidad en la fase de agua continua de por lo menos 20 gramos por litro.
14. Una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la amina di-funcional o amina más alta se selecciona del grupo que consiste de: a) alquilen diaminas b) hidracina c) aminas de amino etanol y d) mezclas de los mismos.
15. Una imagen impresa con chorro de tinta sobre una fotografía, producto textil enrollado o prenda de vestir, caracterizada porque la imagen se genera con chorro de tinta que comprende una composición de tinta acuosa para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14 y 18-22.
16. Una imagen impresa con chorro de tinta sobre un polímero sintético en la forma de una película, sustrato tejido o no tejido, caracterizada porque la imagen se generó al inyectar digitalmente una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14 y 18-22.
17. Una imagen impresa con chorro de tinta sobre publicidad en la forma de una bandera, signo, cartelera, o punto de publicidad de venta, caracterizada porque la imagen se generó al inyectar digitalmente una tinta de la composición para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14 y 18-22.
18. Una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizada porque el pigmento o tinte es de 2 a 10% en peso de la composición, el poliuretano o prepolímero de uretano es de 5 a 30% en peso de la composición, y el agua es de 20 a 70% en peso de la composición.
19. Una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque además comprende de 10 a 30% en peso de co-solvente ( s ) seleccionado del grupo que consiste de propilenglicol , glicerina, alcohol isopropílico, y polietilenglicoles de 200 a 600 Daltons de peso molecular promedio en número y éteres de glicol.
20. Una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada porque el poliuretano o prepolímero de uretano es un polímero híbrido de uretano y un polímero acrílico.
21. Una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizada porque la composición de chorro de tinta tiene una viscosidad a 25°C de 2 a 5 cps.
22. Una composición de tinta para chorro de tinta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizada porque la composición de tinta para chorro de tinta tiene una viscosidad de 10 a 15 cps a una temperatura operante de 25-70°C.
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