WO2000037576A1 - Composicion de pintura curable por radiacion ultravioleta y proceso para su aplicacion en substratos de vidrio - Google Patents
Composicion de pintura curable por radiacion ultravioleta y proceso para su aplicacion en substratos de vidrio Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to an organic paint composition for glass substrates and a process for its application and, more specifically, to an organic paint composition of the type that is curable by ultraviolet radiation, for printing labels, designs, or any Other decoration in glass bottles.
- paint compositions such as copper, silver, cadmium, chromium, manganese, etc.
- paint compositions are described in United States of America Patents No. 3,957,694; 3,968,056 and 3,989,644 all of Bolón and others, mainly suitable for screen printing on printed circuits.
- organic compositions pigmented or not, which are applied and cured by ultraviolet infrared radiation, for the most diverse purposes such as providing privacy, solar radiation control, abrasion resistance, etc., examples of such organic compositions are described in the patents of
- U.S. Patent No. 5,731,359 to Kamen et al. Discloses a pigmented paint composition that includes a radiation curable component and a pyrrolopyrrole or isoindoline pigment.
- an ultraviolet radiation curable organic paint composition comprising 80% to 95% by weight of a paint based on an epoxy polyurethane; 0.5% to 8% by weight of an additive that includes a mixture of polyethylene waxes and waxes
- polytetrafluoroethylene 1% to 7% by weight of an additive that improves water resistance, prepared from a low and intermediate molecular weight polyamide, which is recommended to be added just before applying the prepared paint composition, because this composition, once ready, lasts at most 8 hours; and an adhesion promoter that can be added to the paint formula or used as a sizing to be applied to the substrate
- glass before decoration which includes a silane in a concentration of 0.15% to 3% by weight, which, among others: is specifically suitable for glass substrates; it has a desired resistance to washing, before and after the filling process, as well as an appropriate resistance to abrasion and rough handling which the non-retainable glass bottles are subjected; can be burned in an oven when glass bottles
- Decorated with this composition they are redone as "cullet” in a molten glass mass, without affecting the properties of the glass mass, because it does not contain toxic metals such as lead, cadmium, hexavalent chromium, etc .; it is environmentally appropriate because it does not generate harmful flue gases or hot household gases; it reduces the consumption of paint because it has a specific gravity that is approximately four times less heavy than the vitrifiable ceramic paints that have been commonly used for decorating glass bottles; it provides greater performance per unit of weight and saves energy and space because it does not need large furnaces to heat the paint; provides more intense and bright colors and a wider range of colors than ceramic paints;
- a process for the preparation and application of the ultraviolet radiation curable organic paint composition comprising: a) preparing an ultraviolet radiation curable paint composition, mixing 80% to 95% by weight of an epoxy-polyurethane-based paint composition; and 0.5% to 8% by weight of an additive prepared from a
- an ultraviolet radiation curable organic paint composition of the nature discussed above, that reduces paint consumption because it has a specific gravity that is approximately four times less heavy than vitrifiable ceramic paints that have been commonly used for decorating glass bottles, providing
- UV curable paint comprising: a UV curable paint composition, which includes 80 to 95% by weight of an epoxy-polyurethane-based paint; and 0.5 to 8% by weight of an additive that includes a mixture of polyethylene waxes and polytetrafluoroethylene waxes; 1% to 7% by weight of an additive that improves water resistance,
- this comprises: a) prepare a radiation curable paint composition
- ultraviolet which includes mixing 80% to 95% by weight of a paint based on
- composition once prepared, lasts at most 8 hours; c) add an adhesion promoter sizing composition, which
- a lubricating agent that includes an oleic acid-based product, such as a gas or vapor, and spraying an aqueous emulsion of an ethoxylated polyethylene derivative, onto a portion of the glass substrate that includes the
- the adhesion promoter sizing composition it is convenient to separately prepare the adhesion promoter sizing composition, adding 70% to 97% by weight of demineralized water and 0% to 19.4% by weight of ethyl alcohol and 0.15% to 3% of a silane, by stirring, and apply it as
- Said epoxy-polyurethane-based paint can be selected in different colors, when the color red is desired, it is selected from the
- Graftol 210 brand Network 2000 CD-JC-2455; Red Rubine CD-155; Intensive Red CD-141; Heat-Red CD-180, all from Sericol, Inc.
- the white color is selected from the titanium dioxide family, specifically that sold under the Opaque White CD-311 specifications, also from Sericol, Inc.
- the additive that includes the mixture of polyethylene waxes and polytetraphlorethylene waxes known as "PTFE" are selected from those sold as Polifluo XF-523 from the company Micropowders, Corp., Series
- the waterproof agent produced from low polyamide and intermediate molecular weight, is selected from the sold as Kaeropox, and "Water Resist Agent” from Sericol, Inc.
- the adhesion promoter size is selected from those sold as Z-6011, Z-6032, both from Dow Corning, 1100 from Witco, or the like, or a mixture thereof.
- the lubricating agent that includes a product based on
- oleic acid is selected from the sold as AP-5 of US-CAN.
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Abstract
Una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, que comprende 80 % a 95 % en peso de una pintura a base de epoxipoliuretano; 0.5 % a 8 % en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas; 1 % a 7 % en peso de un agente resistente al agua, producido de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, el cual se recomienda que sea agregado justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un apresto promotor de adhesión que incluye 0.15 % a 3 % en peso de un silano.
Description
COMPOSICIÓN DE PINTURA CURABLE POR RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
Y PROCESO PARA SU APLICACIÓN EN SUBSTRATOS DE VIDRIO.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN. A. CAMPO DE LA INVENCIÓN.
La presente invención se relaciona con una composición de pintura orgánica para substratos de vidrio y con un proceso para su aplicación y, más específicamente, a una composición de pintura orgánica del tipo que es curable por radiación ultravioleta, para imprimir etiquetas, diseños, o cualquier otra decoración en botellas de vidrio. B. DESCRIPCIÓN DEL ARTE RELACIONADO.
Existen algunas composiciones de pintura inorgánicas y orgánicas conocidas en el mercado, que proporcionan una coloración aceptable, principalmente para la decoración de artículos de plástico y de papel. Sin embargo, esas composiciones de pintura no han sido aplicadas apropiadamente en substratos de vidrio principalmente debido a su débil resistencia al agua, a los solventes, a la abrasión, etc.
Existe un número de composiciones de pintura curables por radiación, conocidas, para impresión por pantalla, incluyendo pigmentos metálicos tales
como cobre, plata, cadmio, cromo, manganeso, etc. Ejemplos de tales composiciones de pintura se describen en las patentes de los Estados Unidos de América No. 3,957,694; 3,968,056 y 3,989,644 todas de Bolón y otros, principalmente apropiados para impresión por pantalla en circuitos impresos.
Ha habido un interés importante de los fabricantes de vidrio, específicamente de fabricantes de botellas de vidrio, en el uso de pinturas
orgánicas para etiquetar o decorar botellas de vidrio principalmente para
propósitos de preservación del medio ambiente y para reducir las necesidades de energía, así como para cumplir con los reglamentos ambientales.
También se conoce un número de composiciones orgánicas, pigmentadas o no, que son aplicadas y curadas por radiación ultravioleta a infrarroja, para los más diversos propósitos tales como proporcionar privacidad, control de las radiaciones solares, resistencia a la abrasión, etc., ejemplos de tales composiciones orgánicas se describen en las patentes de
los Estados Unidos de América Nos. 4,923,754 y 4,946,874 ambas de Lee y otros; 5,514,521 de Kobayashi;. 5,178,952 de Yamamoto y otros, y 5,262,450 de Vera y otros.
Estos pigmentos o recubrimientos están comúnmente limitados a substratos de plástico y de papel, circuitos impresos, etc., pero no pueden ser usados para aplicaciones en vidrio debido a que carecen de adhesión o anclaje a superficies sumamente lisas de los substratos de vidrio, así como
debido a su pobre resistencia al agua, a los solventes y a la abrasión para
manejo rudo.
La patente de los Estados Unidos de América No. 5,731,359 de Kamen y otros, describe una composición de pintura pigmentada que incluye un componente curable por radiación y un pigmento de pirrolopirrol o isoindolina
para proporcionar un color rojo o amarillo, la cual aparentemente puede ser aplicada por estampado en caliente a partir de una hoja o directamente a un substrato y curada por radiación.
Esas pinturas aparentemente han sido apropiadas para aplicación en
botellas de vidrio desechable (no retomables).
Por lo tanto, algunos promotores de adhesión, fotoiniciadores tales
como el Irgacure 184 de Ciba Geigy, agentes reforzantes, estabilizadores de
almacenamiento, fotosensibilizadores, agentes de eslabonamiento y demás, han sido introducidos en las composiciones de pintura y de recubrimiento a fin de mejorar la resistencia a los procesos de llenado, a procesos de múltiple lavado alcalino y manejo rudo, pero aún no han sido considerados apropiados
para impartir las propiedades deseadas para aplicación en botellas de vidrio retomables.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, que comprende 80% a 95% en peso de una pintura a base de un epoxi-poliuretano; 0.5% a 8% en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras
politetrafluoroetilénicas; 1% a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua, preparada de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, que se recomienda agregar justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un promotor de adhesión que puede ser agregado a la formula de pintura o usada como un apresto para ser aplicado al substrato
de vidrio antes de la decoración, y que incluye un silano en una concentración de 0.15% a 3% en peso, la cual, entre otras: es específicamente apropiada para substratos de vidrio; tiene una resistencia deseada al lavado, antes y después del proceso de llenado, así como una resistencia apropiada a la abrasión y manejo rudo a
lo cual son sometidas las botellas de vidrio no retomables; puede ser calcinada en un horno cuando las botellas de vidrio
decoradas con esta composición, son redoladas como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin afectar las propiedades de la masa de vidrio, debido a que no contiene metales tóxicos tales como plomo, cadmio, cromo hexavalente, etc.; es ambientalmente apropiada debido a que no genera gases de combustión nocivos ni gases de hogar calientes; reduce el consumo de pintura debido a que tiene una gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos pesada que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido usadas comúnmente para decoración de botellas de vidrio; proporciona un mayor rendimiento por unidad de peso y ahorra energía y espacio debido a que no necesita grandes hornos para calentar la pintura; proporciona colores más intensos y brillantes y una gama de colores más amplia que las pinturas cerámicas;
tiene una mejor adherencia al substrato de vidrio, debido a la presencia
del promotor de adhesión en la pintura o en el apresto aplicado a la superficie
de las botellas de vidrio y debido al método de aplicación específica mediante el cual es aplicable.
Además, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para la preparación y aplicación de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, anteriormente discutida, que comprende: a) preparar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta,
mezclando 80% a 95% en peso de una composición de pintura a base de epoxi-poliuretano; y 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado de una
mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla; b) agregar de 1 a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua, producido de poliamida debajo e intermedio peso
molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión que comprende 0.15% a 3% en peso de un silano; e) aplicar la composición de pintura preparada en el substrato de vidrio, mediante serigrafía, tampografía o similares y curar la composición de pintura mediante exposición de la superficie recubierta, a una radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100°C a 160°C; y g) aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, como un gas o
vapor, y/o rociar una emulsión acuosa de un derivado de polietileno etoxilado.
De manera que la composición anterior, en combinación con el proceso descrito para su preparación y aplicación, proporciona todas las ventajas anteriormente descritas, sobre el arte previo conocido.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención,
proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta específicamente apropiada para substratos de vidrio, que tiene una
resistencia deseada al lavado con agua, antes y después del proceso de
llenado, así como una resistencia apropiada a la abrasión severa y al manejo rudo al cual se someten las botellas de vidrio no retomables;
Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que puede ser calcinada en un horno cuando es reciclada como "cullet" en una masa de vidrio fundida, sin afectar las propiedades de la masa de vidrio debido a que no contiene metales tóxicos
tales como plomo, cadmio, cromo hexavalente, etc., y que la hace ambientalmente apropiada debido a que no genera gases de combustión nocivos ni gases calientes de hogar;
Es también un objetivo principal de la presente invención, proporcionar
una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que reduce el consumo de pintura debido a que tiene una gravedad específica que es aproximadamente cuatro veces menos pesada que las pinturas cerámicas vitrificables que han sido comúnmente usadas para la decoración de botellas de vidrio, proporcionando
un mayor rendimiento por unidad de peso y ahorrando energía y espacio debido a que no necesita de grandes hornos para calentar la pintura;
Es aún un objetivo principal de la presente invención, proporcionar una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de la naturaleza anteriormente discutida, que proporciona colores más intensos y brillantes y una gama más amplia de colores que las pinturas cerámicas.
Es adicionalmente un objetivo principal de la presente invención, proporcionar un proceso para la preparación y aplicación de una composición
de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, especialmente apropiada
para substratos de vidrio, mediante el cual se imparten todas las propiedades
deseadas anteriormente discutidas, a los substratos, productos o botellas de vidrio.
Estos y otros objetivos y ventajas adicionales de la presente invención, se harán evidentes a aquellas personas que tienen habilidad ordinaria en el arte, de la siguiente descripción detallada de la invención con referencia a las
modalidades específicas de la misma.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición
de pintura curable por radiación ultravioleta, que comprende: una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que incluye 80 a 95% en peso de una pintura a base de epoxi-poliuretano; y 0.5 a 8% en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas; 1% a 7% en peso de un aditivo que mejora la resistencia al agua,
producida de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, para ser agregada justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un apresto promotor de adhesión que incluye 0.15% a 3% en peso de un siiano.
En cuanto al proceso para la preparación y aplicación de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, anteriormente discutida, en una modalidad preferida del mismo, este comprende:
a) preparar una composición de pintura curable por radiación
ultravioleta, que incluye mezclar 80% a 95% en peso de una pintura a base de
epoxi-poliuretano; y 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado de una
mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla;
b) agregar de 1% a 7% en peso de un agente resistente al agua producido de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, justo antes
de aplicar la composición de pintura preparada, debido a que esta
composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión, que
comprende 0.15% a 3% en peso de un silano; d) aplicar la composición de pintura preparada sobre el substrato de vidrio, mediante serigrafía, tampografía o similares; e) curar la composición de tinta mediante exposición de la superficie recubierta, a una radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de
calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100°C a 160°C; y g) aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oleico, como un gas o vapor, y rociar una emulsión acuosa de un derivado de polietileno etoxilado, sobre una porción del substrato de vidrio que incluye la
composición de pintura.
En otra modalidad de la invención, es conveniente preparar separadamente la composición de apresto promotora de adhesión, agregando
70% a 97% en peso de agua desmineralizada y 0% a 19.4% en peso de alcohol etílico y 0.15% a 3% de un silano, mediante agitación, y aplicarla como
una capa delgada sobre el substrato de vidrio, antes de aplicar la composición
de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, a fin de mejorar la
adhesión de la misma, y secar la composición de apresto promotora de
adhesión sobre el substrato de vidrio.
Dicha pintura a base de epoxi-poliuretano, puede ser seleccionada de diferentes colores, cuando se desea el color rojo, ésta se selecciona de la
familia de pigmentos monoazóicos tales como los conocidos como CD- Photoflex de la compañía Sericol, Inc., específicamente aquella vendida bajo la
marca Graftol 210; Red 2000 CD-JC-2455; Red Rubine CD-155; Intensive Red CD-141; Heat-Red CD-180, todas de la compañía Sericol, Inc.
El color blanco se selecciona de la familia de dióxido de titanio, específicamente el vendido bajo las especificaciones Opaque White CD-311 , también de Sericol, Inc.
Otros colores son Yellow Médium CD-123; Yellow Lemon CD-111; Silver Gray CD-302; Black Shadow CD-SB; Opaque Black CD-301 ; Reflex Blue CD- 205; Blue Process CD-190; y otros.
El aditivo que incluye la mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafloroetilénicas conocidas como "PTFE" son seleccionadas de aquellas vendidas como Polifluo XF-523 de la compañía Micropowders, Corp., la Serie
TL de Hardwick Standard Quemical, Polipenco de Polimer Corporation y
Whitcon de Whitford Quemical Corp., y otros.
El agente resistente al agua, producido de poliamida de bajo e
intermedio peso molecular, se selecciona del vendido como Kaeropox, y "Water Resístanse Agent" de Sericol, Inc.
El apresto promotor de adhesión se selecciona de aquellos vendidos como Z-6011 , Z-6032, ambos de Dow Corning, a 1100 de Witco, o similares, o una mezcla de los mismos.
Y finalmente, el agente lubricante que incluye un producto a base de
ácido oleico, se selecciona del vendido como AP-5 de US-CAN.
Por lo tanto, deberá entenderse que, debido a las propiedades de la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, es
conveniente preparar y aplicar la composición unas cuantas horas antes de su aplicación.
Además, deberá entenderse que la invención no se limita a las modalidades específicas anteriormente descritas de la composición y del proceso para prepararla y aplicarla a los substratos de vidrio, y que las personas que tienen habilidad ordinaria en el arte, quedarán capacitados para introducir cambios en los componentes y etapas en vista de las enseñanzas de
esta invención, que quedarán dentro del verdadero alcance de la invención
que se reivindica en lo siguiente:
Claims
1. Una composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta para substratos de vidrio, que comprende:
Una composición de pintura curable por radiación ultravioleta, que
incluye 80% a 95% en peso de una pintura a base de epoxi-poliuretano; y
0.5% a 8% en peso de un aditivo que incluye una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas;
1 % a 7% en peso de un agente resistente al agua, producida a partir de una poliamida de bajo e intermedio peso molecular, para ser agregada justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas; y un apresto promotor de adhesión que incluye 0.15% a 3% en peso de un silano.
2. La composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, la composición de apresto promotora de adhesión se aplica al substrato de vidrio antes de la
composición de pintura, e incluye 0.15% a 3% en peso de un silano; 70% a 97% en peso de agua desmineralizada y 0% a 19.4 % en peso de alcohol etílico.
3. Un proceso para aplicar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta a un substrato de vidrio, que comprende: a) preparar una composición de pintura curable por radiación ultravioleta mezclando 80% a 95% en peso de una pintura a base de epoxi- poliuretano; y 0.5% a 8% en peso de un aditivo preparado a partir de una mezcla de ceras polietilénicas y ceras politetrafluoroetilénicas, agitando fuertemente la mezcla;
b) agregar de 1 a 7% en peso de un agente resistente al agua
producido de poliamida de bajo e intermedio peso molecular, justo antes de aplicar la composición de pintura preparada debido a que esta composición, una vez preparada, dura cuando mucho 8 horas;
c) agregar una composición de apresto promotora de adhesión, que comprende 0.15% a 3% en peso de un silano;
d) aplicar la composición de pintura preparada en el substrato de vidrio por serigrafía, tampografía o similares; e) curar la composición de pintura exponiendo la superficie recubierta a una radiación ultravioleta; f) calentar el substrato haciéndolo pasar a través de un horno de calentamiento para incrementar la temperatura del substrato entre 100°C a 160°C; y g) aplicar un agente lubricante que incluye un producto a base de ácido oléico como un gas o vapor, y/o rociar una emulsión acuosa de un derivado etoxilado de polietileno, sobre la porción del substrato de vidrio que incluye la composición de pintura.
4. El proceso de la reivindicación 3, en donde la composición de apresto promotora de adhesión se prepara separadamente agregando 70% a 97% en peso de agua desmineralizada y 0% a 19.4% en peso de alcohol etílico y 0.15 a 3% en peso de un silano, con agitación, y se aplica como una capa delgada sobre el substrato de vidrio, antes de aplicar la composición de pintura orgánica curable por radiación ultravioleta, y secarla sobre el substrato de
vidrio.
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