ES2216636T3 - Tintas para impresion por chorro de tinta piezoelectrica y metodos para fabricar y usar las mismas. - Google Patents
Tintas para impresion por chorro de tinta piezoelectrica y metodos para fabricar y usar las mismas.Info
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Abstract
Una tinta piezoeléctrica a base de disolvente orgánico, que comprende: (a) partículas de pigmento; (b) aglomerante; (c) plastificante; (d) disolvente orgánico; (e) un tensioactivo de reactivo de fluoro; (f) un agente antiespumante que comprende sílice y aceite de silicona; en la que la tinta tiene una viscosidad de menos de 100 mPa-sec medida a 25ºC y una velocidad de cizalla de al menos 1000 s-1.
Description
Tinta para impresión por chorro de tinta
piezoeléctrica y métodos para fabricar y usar las mismas.
Esta invención se refiere a tintas basadas en
disolventes orgánicos para impresión de chorro de tinta
piezoeléctrica y a los métodos de preparación y utilización de
tales tintas.
Las técnicas de formación de imágenes por chorro
de tinta se han hecho muy populares en el comercio y en aplicaciones
de consumo. La capacidad de usar un ordenador personal y una
impresora de mesa para imprimir una imagen en color sobre papel u
otro sustrato de recepción se ha extendido desde tintas a base de
tintes a tintas a base de pigmentos. Las últimas proporcionan
colores brillantes e imágenes más duraderas porque las partículas de
pigmento son más duraderas que los tintes en el sustrato de
recepción.
Las cabezales de impresión térmicos de chorro de
tinta están disponibles en el comercio de
Hewlett-Packard Corporation o LexMark Corporation
para impresoras de chorro de tinta disponibles en el comercio de
Hewlett-Packard Corporation, Encad Inc., Mimaki
Corporation, y otros.
Las cabezales de impresión piezoeléctricos de
chorro de tinta están disponibles en el comercio de Topaz
Technologies (Sunnyvale, Calif.), Epson Corporation (Torrance,
Calif.), Data Products (Woodland Hills, Calif.), Modular Ink
Technologies (Dallas, Tex.) y otros. Estos cabezales de impresión
se diferencian por las propiedades físicas tales como la frecuencia
y el volumen de las gotas y las tintas que se usan en ellos a
menudo requieren propiedades físicas diferentes tales como la
viscosidad. Tales cabezales de impresión se usan en impresoras
piezoeléctricas de chorro de tintas disponibles en el comercio de
Idanit Technologies, Ltd. de Rishon Le Zion, Israel; Raster Graphics
de San José, California; Vutek Inc. de Meredith, N.H.; Olympus
Optical Co. Ltd. de Tokio, Japón y otros.
Las impresoras de chorro de tinta se han usado
generalmente para una amplia gama de impresión de formatos
electrónicos en aplicaciones tales como dibujos en ingeniería y
arquitectónicos. A causa de la simplicidad de la operación, la
economía de las impresoras de chorro de tinta, y las mejoras de la
tecnología de tinta, el procedimiento de formación de imágenes por
chorro de tinta sostiene una promesa de crecimiento potencial
superior para la industria de impresión para producir gráficos de
amplio formato, imagen en demanda y calidad de presentación
duradera.
Los componentes de un sistema de chorro de tinta
usados para hacer gráficos de imagen pueden ser agrupados en tres
categorías principales:
1. Ordenador, software, impresora con cabezal de
impresión y componentes accesorios.
2. Tinta.
3. Sustrato de recepción.
El ordenador, el software, y la impresora
controlarán el tamaño, el número y la colocación de las gotitas de
tinta y moverán el sustrato de recepción. La tinta contendrá el
colorante o los pigmentos que forman la imagen y el sustrato de
recepción proporciona el medio que acepta y sostiene la tinta. La
calidad de la imagen gráfica de chorro de tinta es una función del
sistema total. Sin embargo, la composición y la interacción entre
la tinta y el sustrato de recepción son importantes en un sistema de
chorro de tinta sólo después de que la tinta ha atravesado los
accesorios de la impresora y ha sido propulsada a través del cabezal
de impresión sin daño al cabezal de impresión o a la tinta.
La calidad de la imagen es lo que el público
observador y los clientes que pagan querrán y exigirán observar.
También se ponen muchas otras demandas sobre el sistema de medios
de chorro de tinta/tinta de la tienda de informática, como el secado
rápido, la insensibilidad a la humedad, la mayor duración, la
solidez al agua y la facilidad de manejo global. También, la
exposición al ambiente puede requerir demandas adicionales en los
medios y en la tinta (dependiendo de la aplicación del gráfico).
Típicamente, la durabilidad exterior incluye soportar temperaturas
extremas, exposición a la humedad en el intervalo del rocío a
lluvias torrenciales, y estabilidad cromática rápida ante la luz
ultravioleta de la luz del sol.
La formulación química de la tinta pigmentada de
chorro de tinta tiene una complejidad considerable debido a la
exigencia de que se dé una dispersión continua de las partículas de
pigmento en el recipiente de suministro de tinta y durante la
propulsión de la tinta, e incluso el secado una vez que la tinta ha
sido propulsada sobre el sustrato de recepción.
Las tintas piezoeléctricas de chorro de tinta
tienen ventajas distintas respecto a las tintas térmicas de chorro
de tinta. Las tintas térmicas de chorro de tinta están limitadas
con respecto a los sistemas a base de agua. A causa de las altas
temperaturas implicadas en el procedimiento de propulsión térmico
del cabezal de impresión, el uso de aglomerantes está limitado
porque tales aglomerantes forman un residuo sobre los elementos
calentadores de las cabezales de impresión, un problema que se llama
"kogation" (deposición) en la técnica. La presencia de residuo
causa el fallo de los cabezales de impresión para proporcionar
gráficos de imagen de calidad o hasta su necesidad para ser
sustituidos regularmente.
Además, para prevenir el secado demasiado
temprano en estos sistemas térmicos de chorro de tinta a base de
agua, es decir, cuando está en los inyectores de los cabezales de
impresión, estas tintas contienen una alta concentración de
glicoles u otro tipo de humectantes. Esta alta concentración de
glicoles previene que las tintas se sequen completamente una vez
que la tinta térmica de chorro de tinta es propulsada para formar
la imagen sobre el sustrato de recepción. Como se dice
anteriormente, estas tintas no tienen esencialmente ningún
aglomerante en su formulación, lo que por otra parte habría
permitido la formación de una película de las gotas de tinta sobre
el sustrato de recepción después de la evaporación del agua.
La combinación de estas condiciones de propulsión
y de secado para tintas térmicas de chorro de tinta han forzado que
las tintas térmicas de chorro de tinta sean propulsadas en
sustratos de recepción que tienen una capa especializada receptiva
de tinta. Varios ejemplos de medios especializados de chorro de
tinta incluyen los de la patente de EE.UU. N^{os}. 5.747.148;
5.389.723; y 5.472.789. Todos estos medios de chorro de tinta
conciernen la cuestión de la disposición de líquido después de que
ha ocurrido la propulsión para tintas a base de pigmento de chorro
de tinta.
Además, debido a que las tintas térmicas de
chorro de tinta no pueden tener un aglomerante en su formulación, la
durabilidad de la exposición respecto a los efectos del ambiente
para la imagen gráfica resultante se obtiene por el uso de un
sobrelaminado, típicamente proporcionado por un revestimiento claro
de una solución de secado rápido o una película que adhesivamente
lamina a la imagen resultante.
Los cabezales de tinta de impresión
piezoeléctricos propulsan su tinta por una acción mecánica a
diferencia de por calentamiento. Las tintas piezoeléctricas pueden
ser acuosas o no acuosas y pueden incluir un aglomerante formador de
película. Las viscosidades de estas tintas son más altas que las de
las tintas térmicas de chorro de tinta. Las tintas térmicas de
chorro de tinta tienen típicamente viscosidades alrededor de
aproximadamente 3-5 centipoises (mPa\cdotsec),
mientras que las tintas pigmentadas piezoeléctricas típicamente
tienen una viscosidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 20
mPa\cdotsec a 25ºC, dependiendo del tipo de cabezal de impresión
piezoeléctrico y de los detalles de sus datos específicos y de su
funcionamiento.
Sin embargo, las viscosidades de las tintas
piezoeléctricas son de un orden de magnitud más bajo que las tintas
de impresión con retícula usadas en la industria de la impresión.
Las tintas de impresión con retícula típicamente tienen viscosidades
de al menos aproximadamente 1000 mPa\cdotsec en el momento del
uso. En las tintas de impresión con retícula disponibles en el
comercio de Minnesota Mining and Manufacturing Company, tales
tintas incluyen pigmento, aglomerante, plastificante,
estabilizadores, aceites de silicona, y disolventes. El tanto por
ciento de sólidos de tales tintas está típicamente entre
aproximadamente 30 y 40 por ciento. En una de tales tintas, se
añade un agente de flujo con reactivo de fluoro para asegurar el
recubrimiento completo de la imagen gráfica en forma de un
revestimiento claro. En otras de tales tintas, para asegurar la
porosidad y facilitar el paso de aire, se dispersa una cantidad
menor de partículas de sílice. Pero ninguna de las tintas tiene ni
un agente de flujo de reactivo de fluoro ni partículas de sílice
dispersas, porque las propiedades de uno neutralizarían las
propiedades de las otras.
Las tintas piezoeléctricas de chorro de tinta
tienen su propio grupo de problemas que superar para alcanzar una
imagen de alta calidad con una durabilidad aceptable para su uso
intencionado. Otros han intentado desarrollar y comercializar tintas
piezoeléctricas de chorro de tinta. Entre los que usan sistemas de
disolventes orgánicos volátiles para el suministro de la tinta por
el cabezal de impresión y hacia el sustrato de recepción están las
tintas con la denominación comercial Salsa comercializadas junto con
impresoras con la denominación comercial Salsa de Signtech de San
Antonio, Texas; tintas con la denominación comercial Crisper de
Precision Color de Newbury, Berkshire, Reino Unido, y tintas
piezoeléctricas de Inkware Corporation de Las Vegas, Nev.,
EE.UU.
Sin embargo, incluso con todo lo más avanzado que
estas otras tintas piezoeléctricas de chorro de tinta puedan ser,
hay complicaciones que atienden a como un chorro de tinta
piezoeléctrica a base de disolvente orgánico pueda ser propulsado
satisfactoriamente por los cabezales de impresión piezoeléctricos de
chorro de tinta que tienen tamaños de gota, lo más a menudo, en el
intervalo de aproximadamente 30 a aproximadamente 70 picolitros
(pL), lo que es común para los cabezales de impresión usados en las
impresoras piezoeléctricas de chorro de tinta de amplio formato
disponibles en el comercio de los fabricantes de impresora nombrados
anteriormente. Más particularmente, la calidad y la durabilidad de
la imagen gráfica resultante dependen directamente de la
formulación de la tinta que es responsable del procedimiento de
propulsión e incluso de la forma la imagen gráfica sobre el sustrato
de recepción adecuado para los usos pretendidos.
Hay todavía necesidades en la técnica de una
tinta a base de disolvente orgánico que tenga excelentes propiedades
en cuanto a su viscosidad, punto de inflamación, gravedad
específica, relaciones pigmento:aglomerante, contenido de porcentaje
de sólidos, antiespumante, y flujo para producir imágenes gráficas
duraderas con cabezales de impresión piezoeléctricos de chorro de
tinta que suministran aproximadamente gotas de valor nominal de
20-70 pL de tinta. La técnica necesita una
formulación de tinta que incluya una combinación de disolvente y
aditivo que suministre tinta al cabezal de impresión sin daño a los
accesorios de la impresora, que propulse la tinta por el cabezal de
impresión sin daño al cabezal de impresión o la tinta, y que se
seque rápidamente sobre el sustrato de recepción. Cada una de estas
propiedades será estudiada separadamente.
Las tintas piezoeléctricas pueden usar tintas de
mayor viscosidad a través de un cabezal de impresión de tinta
piezoeléctrica que permita el uso de aglomerantes y pigmentos que
no se podrían usar con viscosidades inferiores de tintas térmicas
de chorro de tinta, y también pueden permitir obtener una película
de tinta estable formada sobre el sustrato de recepción que puede
impartir durabilidad sin usar un revestimiento claro o sobrelaminar
como protección para la imagen gráfica resultante.
Además, debido a que las tintas piezoeléctricas
de la presente invención pueden contener tanto un aglomerante como
disolventes orgánicos de secado rápido, estas tintas pueden
propulsarse directamente en películas sin la necesidad de sustratos
de recepción porosos especializados, como se presenta
anteriormente, que se usan para promover el secado lento de
sistemas acuosos que contienen humectante de tintas térmicas de
chorro de tinta.
Las tintas de la presente invención, según se
cree, son capaces de durar al aire libre durante al menos tres años
sin un revestimiento claro o sobrelaminado y durante dos años
adicionales si se usa un revestimiento opcional claro o
sobrelaminado sobre el sustrato de recepción seleccionado.
Las tintas de la presente invención pueden formar
imágenes gráficas excelentes sobre películas poliméricas
convencionales, tales como películas de vinilo, que no se tratan de
forma especial con revestimientos o formulaciones para ayudar en la
dispensación de líquidos usados en las tintas. Películas poliméricas
excelentes para uso con las tintas de la presente invención
incluyen las películas con la denominación comercial Scotchcal® de
Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) de St. Paul, Minn.,
EE.UU.
La presente invención soluciona los problemas en
la técnica proporcionando un sistema de tinta que tiene la capacidad
de dispersar partículas de pigmento en el disolvente, para permitir
el flujo ininterrumpido a través del cabezal de impresión
piezoeléctrico de chorro de tinta, y asegurar el secado rápido de la
tinta de partículas de pigmento y aglomerante, una vez que la tinta
se pone en contacto con una película polimérica convencional para
formar una imagen gráfica duradera. La selección y el equilibrio de
los líquidos usados para ayudar a que las partículas de pigmento y
aglomerante formen una imagen gráfica produce de improviso imágenes
gráficas no producidas antes con impresoras piezoeléctricas de
chorro de tinta.
En la presente invención se ha encontrado que
tienen que combinarse dos tipos diferentes de sustancias químicas
para permitir el flujo a través del cabezal de impresión, incluso
con evaporación rápida desde el sustrato de recepción. La
combinación de estos agentes de flujo tiene un resultado inesperado
para la presente invención. Se sabe que los aceites de silicona
sirven como agentes de flujo, por ejemplo, véase U. Kaluza,
"Flocculation of Pigments in Paints-Effects and
Causes", Progress in Organic Coatings, 10, 289
(1982). Se ha encontrado que tales aceites de silicona causan el
corrimiento de la tinta sobre algunos sustratos convencionales con
alto recubrimiento de tinta porque los aceites pueden ralentizar la
evaporación del disolvente. Evitar el corrimiento de la tinta es
crítico para un sustrato en una posición vertical durante la
impresión debido a los efectos de la gravedad. El camino a la
corrección de este problema, el uso de disolventes más volátiles
para la tinta, encuentra el inevitable problema de limitar el punto
de inflamación de las tintas para que permanezcan menores a
aproximadamente 61ºC (142ºF), cuya temperatura es significativa en
las regulaciones que implican el transporte de sustancias químicas
volátiles. Así, se ha encontrado que un equilibrio cuidadoso de los
agentes de flujo es necesario para inhibir la evaporación dentro de
la impresora, pero ayuda a la evaporación sobre el sustrato de
recepción.
Un tipo de agente de flujo es un tensioactivo de
reactivo de fluoro que es eficaz en la reducción de la tensión
superficial de los disolventes orgánicos, pero que puede ayudar a
la formación de espumas en disolventes orgánicos. Este agente de
flujo es similar a los reactivos de fluoro usados en las tintas de
impresión con retícula para proporcionar una capa continua que es
importante para revestimientos claros para proteger a una imagen
gráfica terminada.
El segundo tipo de agente de flujo es un aceite
de silicona antiespumante que disminuye cualquier tendencia
espumante inadvertida causada por la presencia del tensioactivo de
reactivo de fluoro. Muchos aceites de silicona antiespumantes
usados en la tintas de impresión con retícula tienen viscosidades en
el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 1000
mPa\cdotsec. De forma significativa, el aceite de silicona
antiespumante preferido usado en la presente invención tiene una
viscosidad mucho más alta, al menos de aproximadamente 1500
mPa\cdotsec y preferiblemente de al menos 2500 mPa\cdotsec, lo
que es, de improviso, beneficioso en una tinta que tiene una
exigencia de viscosidad que es una fracción menor de la viscosidad
encontrada en la tintas de impresión con retícula. Todas estas
viscosidades se miden a 25ºC. Más considerablemente, el aceite de
silicona antiespumante útil en la presente invención contiene
partículas de sílice, que son capaces de proporcionar el medio de
reducir el espumante sin dañar por otra parte las propiedades de
flujo de la tinta contribuida por el tensioactivo de reactivo de
fluoro.
Por lo tanto, de improviso, se combinan
cantidades menores de un tensioactivo de reactivo de fluoro y un
agente antiespumante que contiene sílice para proporcionar
propiedades de flujo superiores para una tinta piezoeléctrica que
tiene limitaciones considerables respecto a la viscosidad y al
punto de inflamación.
Un aspecto de la presente invención es una tinta
piezoeléctrica orgánica a base de disolvente, que comprende: (a)
partículas de pigmento; (b) aglomerante; (c) plastificante; (d)
disolvente orgánico; (e) un tensioactivo de reactivo de fluoro; (f)
un agente antiespumante que comprende sílice y aceite de silicona;
en la que la tinta tiene una viscosidad de menos de 100
mPa\cdotsec medidos a 25ºC y una velocidad de cizalla de al menos
1000 s^{-1}. La viscosidad y la velocidad de cizalla se miden en
un reómetro de Cono and Plate de acuerdo con técnicas conocidas por
los expertos en la técnica.
Otro aspecto de la presente invención es un
método para hacer una formulación de tinta descrita anteriormente
que comprende (a) colocar el pigmento en un disolvente orgánico
para formar una pasta de pigmento; (y b) mezclar la pasta de
pigmento, aglomerante, plastificante, tensioactivo de reactivo de
fluoro, agente antiespumante que comprende sílice y aceite de
silicona en un mismo disolvente orgánico o disolvente orgánico
diferente.
Otro aspecto de la presente invención es un
método para usar una formulación de tinta descrita anteriormente,
que comprende las etapas de activar un cabezal de impresión
piezoeléctrico de chorro de tinta y expulsar las gotas de la tinta
en demanda de un tamaño en el intervalo de aproximadamente 10 a
aproximadamente 150 pL del cabezal de impresión piezoeléctrico de
chorro de tinta en una película de polímero.
Una característica de la presente invención es la
facilidad para mezclar una variedad de disolventes, aditivos y
estabilizadores sin afectar desfavorablemente al flujo de la
tinta.
Otra característica de la presente invención es
la facilidad para usar sustancias químicas disponibles en el
comercio para formular las tintas piezoeléctricas de la presente
invención.
Una ventaja de la presente invención imprimir
imágenes gráficas de calidad excelente en formato grande y con alta
resolución, sin daño a los cabezales de impresión piezoeléctricos
de chorro de tinta, pero con evaporación excelente de disolventes
orgánicos de la tinta impresa sobre los medios. Esta ventaja es
especialmente significativa porque la presencia del aceite de
silicona de viscosidad más alta es capaz de superar la tendencia de
los tensioactivos de reactivo de fluoro de echar espuma durante el
movimiento. La minimización de la cantidad de espuma asegura un
flujo bueno de la tinta por el cabezal piezoeléctrico de chorro de
tinta que funciona con impulsiones de movimientos abruptos para
expulsar la tinta en demanda en el sustrato de recepción.
Otra ventaja de la presente invención es la
formación de imágenes gráficas de al menos tres años de durabilidad
exterior en aplicaciones verticales sin la exigencia de un
revestimiento claro o de sobrelaminado para proteger tal gráfica.
Esta ventaja es especialmente significativa porque un componente de
los agentes de flujo es sílice que por otra parte se sabe que
proporciona porosidad en una tinta depositada sobre un sustrato de
recepción. De modo que por esta ventaja, las ventajas del
tensioactivo de reactivo de fluoro son naturales en la imagen
gráfica resultante.
Otra ventaja de la presente invención es la
capacidad de ajustar las concentraciones del pigmento y del
aglomerante en la formulación de la tinta para adaptar la
viscosidad de la tinta y que sea adaptable en una variedad de
cabezales de impresión piezoeléctricos de chorro de tinta. Este
ajuste de viscosidad, por otra parte, no afecta desfavorablemente
al equilibrio de las propiedades proporcionadas por los dos tipos
de agentes de flujo usados en la tinta.
Otra ventaja de la presente invención es la
capacidad de usar una variedad de materiales poliméricos como
componentes accesorios que son esencialmente no reactivos con los
componentes en la formulación de la tinta de la presente invención,
tal que pueden aislarse los múltiples cabezales de impresión en la
gran producción cara de impresoras piezoeléctricas de chorro de
tinta del daño interno debido a sustancias químicas
incompatibles.
Otras características y ventajas se exponen junto
con una discusión en las siguientes realizaciones de la
invención.
Pueden usarse películas poliméricas
convencionales directamente como medios para las tintas de la
presente invención. Ejemplos no restrictivos de tales películas
incluyen las construcciones de una capa y de múltiples capas de
películas acrílicas, películas que contienen poli(cloruro de
vinilo), (por ejemplo, vinilo, vinilo plastificado, vinilo
reforzado, mezclas de vinilo/acrílico), películas que contienen
uretano, películas que contienen melamina, películas que contienen
polivinilbutiral, y películas de multicapas que tienen una capa de
recepción de imagen que comprende una resina de etilenvinilacetato
modificada con ácido o ácido/acrilato, tal como se describe en la
patente de EE.UU. Nº 5.721.086 (Emslander et al.), o que
tienen una capa de recepción de imagen que comprende un polímero
que comprende al menos dos unidades monoméricas insaturadas
monoetilenicamente, en la que una unidad monomérica comprende un
alqueno sustituido donde cada cadena comprende de 0 a
aproximadamente 8 átomos de carbono y en el que una otra unidad
monomérica comprende un éster del ácido (meta)acrílico de un
alcohol de alquilo no terciario en el que el grupo alquilo contiene
de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono y que puede incluir
heteroátomos en la cadena de alquilo y en el que el alcohol puede
ser lineal, ramificado, o cíclico en la naturaleza.
Tales películas tienen dos superficies
principales con una superficie que es capaz de recibir una imagen
gráfica de chorro de tinta de la presente invención y otra
superficie principal que se adhiere a un campo de adhesivo sensible
a la presión. Por lo general, el campo de adhesivo sobre una
superficie principal se protege por una camisa interior de
liberación. Tales películas pueden ser claras, translúcidas u
opacas. Tales películas pueden ser de incolors, oscuro o un modelo
de colores. Tales películas (típicamente con el adhesivo y la
camisa interior) pueden tener un espesor en el intervalo de
aproximadamente 0,127 mm hasta un ancho tal que pueda ser ajustada
a una impresora comercial de chorro de tinta. Tales películas
pueden ser transmisibles, reflexivas, o retrorreflectantes. Tales
películas pueden ser tan anchas como puedan para ser ajustadas a una
impresora comercial de chorro de tinta, permitiendo que se puedan
secar adecuadamente las tintas después de la impresión, por lo
general en una alineación vertical.
Las películas disponibles en el comercio
conocidas por los expertos en la técnica incluyen multitud de
películas con las denominaciones comerciales Panaflex®, Nomada®,
Scotchcal®, Scotchlite®, Controltac® y
Controltac-Plus® y materiales de 3M.
Las formulaciones de tinta de la presente
invención son adaptables para uso con una variedad de impresoras
piezoeléctricas de chorro de tinta disponibles en el comercio.
Ejemplos no restrictivos de tales impresoras incluyen las nombradas
anteriormente. Estas impresoras usan diferentes tipos de cabezales
de impresión piezoeléctricos de chorro de tinta, incluyendo sin
restricción, los cabezales de impresión mencionados anteriormente,
y los fabricados por Tektronix de Wilsonville, Oreg.; Trident de
Brookfield, Conn.; Spectra de Hanover, N.H.; y Microfab de Austin,
Texas. Dos cabezales de impresión usados a menudo son los cabezales
de impresión de Data Products y MIT disponibles de Modular Ink
Technologies/NuKote de Dallas, Texas.
Típicamente, tales impresoras pueden imprimir a
velocidades en el intervalo de aproximadamente 60 pies^{2}/h a
aproximadamente 600 pies^{2}/h (aproximadamente de 5,5 a 55
m^{2}/h) y preferiblemente de aproximadamente 90 a aproximadamente
450 pies^{2}/h (de 8,25 a 4,25 m^{2}/h) y funcionar para
imprimir a anchuras en el intervalo de aproximadamente 1 pie a
aproximadamente 16 pies (0,30 m a 4,8 m) y preferiblemente de
aproximadamente 3 a aproximadamente 6 pies (de 0,9 a 1,8 m). A tales
velocidades y anchuras, se usan cantidades considerables de tinta
para imprimir imágenes gráficas, requiriendo almacenar en depósitos
volúmenes suficientes de la tinta de varios colores para hacer
imágenes gráficas de manera eficiente. El transporte del depósito a
el(los) cabezale(s) de impresión requiere accesorios
que no dañen los componentes en la formulación de tinta.
Las tintas de la presente invención pueden evitar
el daño significativo a los accesorios de la impresora si dichos
accesorios, tales como tuberías, válvulas, bombas y similares, se
hacen de poliolefinas (por ejemplo, polietileno o polipropileno);
poliolefinas fluorinadas (por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE)
y etilenos fluorinados); vidrio; acero inoxidable; poliésteres;
cauchos de silicona PTFE-encapsulados; poliimidas, y
cauchos de hidrocarburo. Especialmente útil para tales accesorios
es un polietileno amorfo moldeable por inyección que puede
prepararse ópticamente claro, tal como el material disponible en el
comercio como resina de polietileno Zeonex 250 de Zeon Chemicals de
Rolling Meadows, IL., EE.UU. Otro material útil es el polipropileno
que puede ensamblarse con adhesivos.
Las cabezales de impresión suministran gotas de
tinta de tamaños en el intervalo de aproximadamente un valor nominal
de 10 pL a aproximadamente un valor nominal de 150 pL y
preferiblemente de aproximadamente un valor nominal de 20 pL a
aproximadamente un valor nominal de 70 pL. La resolución de la
imagen gráfica por chorro de tinta está en el intervalo de
aproximadamente 200
puntos-por-pulgada (dpi) a
aproximadamente 800 dpi y preferiblemente de aproximadamente 300 dpi
a aproximadamente 600 dpi.
La impresión piezoeléctrica de chorro de tinta se
basa principalmente en el uso de cuatro colores: cian, magenta,
amarillo y negro (CMYK). Sin embargo, para mejorar la resolución de
las imágenes, algunas impresoras mencionadas anteriormente también
añaden dos colores adicionales que están menos concentrados respecto
a las tintas de cian y magenta, llamadas "cian claro" y
"magenta claro". Además, las impresoras y el software pueden
ser configurados para usar colores "especiales" o "de
punto" que son matices específicos basados en grandes usos o
requerimientos de las marcas comerciales. Por ejemplo, el color rojo
empleado en la marcación del logo corporativo de 3M puede ser un
color especial.
Las viscosidades para las tintas piezoeléctricas
a base de disolventes de la presente invención son menores de 100
mPa\cdotsec y deseablemente son menores de 50 mPa\cdotsec
debido a los requerimientos del cabezal de impresión
piezoeléctrico. Las viscosidades preferidas pueden estar en el
intervalo de aproximadamente 7 a aproximadamente 11 mPa\cdotsec y
preferiblemente de aproximadamente 8 a aproximadamente 10,5. Más
preferiblemente, la viscosidad es aproximadamente 10,0
mPa\cdotsec. Todas estas viscosidades se miden a 25ºC y a una
velocidad de cizalla de al menos 1000 s^{-1}. De todas las
propiedades de la formulación de tinta para tintas basadas en
disolventes, la viscosidad es la más crítica debido a las demandas
del cabezal de impresión para funcionar correctamente con un líquido
que se expulsa en tales pequeños volúmenes de demanda. Mientras que
los intervalos preferidos de viscosidades son bastante estrechos, se
contempla que en el futuro, serán posibles viscosidades más altas
debido a los avances en cabezales de impresión piezoeléctricos de
chorro de tinta. Por comparación, el intervalo de viscosidad para
tintas de impresión con retícula a base de disolvente preparada en
prensa que están disponibles en el comercio en el intervalo de
1000-2000 mPa\cdotsec a 25ºC medidas con una
velocidad de cizalla de al menos 1000 s^{-1}. No sólo son la
tintas de impresión con retícula de más de un orden de magnitud
superior más viscosas, sino que también, el intervalo de tolerancia
de la viscosidad aceptable es mucho menos riguroso que el requerido
para tintas piezoeléctricas de chorro de tinta. Por eso, los
componentes adecuados para tintas de impresión con retícula no son
los candidatos inmediatos para el uso en tintas piezoeléctricas. Por
ejemplo, las tintas de impresión con retícula usan realmente
aceites de silicona, pero típicamente de una viscosidad inferior
(5-1000 mPa\cdotsec) como se menciona
anteriormente. La selección de un aceite de silicona de viscosidad
superior para la tinta de la presente invención es contrariamente la
preocupación por la viscosidad de la tinta piezoeléctrica, que debe
adaptarse con precisión al cabezal de impresión piezoeléctrico de
chorro de tinta particular dentro de un intervalo estrecho, como se
expresa en la preferencia anterior y la preocupación de que un
aceite de silicona de mayor viscosidad no se dispersaría bien o no
permanecería bien dispersado en la tinta.
Los puntos de inflamación para las tintas de la
presente invención pueden ser al menos 142ºF (61ºC) y deseablemente
pueden estar en el intervalo de aproximadamente 142ºF a
aproximadamente 180ºF (61ºC-82ºC), y preferiblemente
de aproximadamente 62ºC a aproximadamente 65ºC. Un punto de
inflamación de al menos 142ºF está por encima de una temperatura de
regulación para el transporte de sustancias químicas por avión, que
es muy importante en los gastos de transporte y en el tiempo de
entrega para los clientes que usan tales tintas.
El porcentaje de sólidos en las tintas de la
presente invención pueden estar en el intervalo de 6% a 11% y
preferiblemente de 7% a 10% debido al objetivo de mantener la
viscosidad de la formulación de tinta dentro del intervalo
mencionado anteriormente. Estos porcentajes de sólidos son bastante
menores que los tantos por ciento de sólidos típicos del
30-40% usados en la tintas de impresión con retícula
a base de disolvente debido al estrecho intervalo de viscosidades
que pueden ser toleradas en un cabezal de impresión piezoeléctrico
de chorro de tinta.
La gravedad específica de las tintas de la
presente invención puede estar en el intervalo de aproximadamente
0,97 a aproximadamente 1,01 a temperatura ambiente y
preferiblemente de aproximadamente 0,98 a aproximadamente 0,99. De
nuevo, las tolerancias de los cabezales de impresión piezoeléctricos
de chorro de tinta dictan estos intervalos.
La relación de pigmento: aglomerante en las
tintas de la presente invención puede estar en el intervalo, de
acuerdo con el color y el uso, desde colores "oscuros" y
"claros", de 0,03:1,0 a 0,70:1,0.
El tamaño de partículas basado en la distribución
por volumen para las tintas de la presente invención puede estar en
el intervalo de aproximadamente 0,06 a aproximadamente 0,50 \mum y
preferiblemente aproximadamente 0.2 \mum o menos. Otro modo de
aproximarse a las propiedades de dispersión es medir la
sedimentación de las partículas de pigmento. Este ensayo usa un
instrumento Dynometer Plus de Byk Gardner (disponible en el comercio
de Byk Gardner de Colombia, MD). Después de la filtración a menos
de un tamaño de partículas de 0,5 \mum, se encontró que las
partículas sedimentaban en el intervalo de aproximadamente 1 a
aproximadamente 10 mg y preferiblemente de aproximadamente 1 mg a
aproximadamente 2 mg de pigmento durante más de 3 días. Estos datos
de sedimentación de partículas son especialmente inesperados porque
los valores buenos de esta medida están en el intervalo de menos de
50 mg de sedimentación de pigmento durante más de 3 días a menos de
60 mg de sedimentación de pigmento durante más de 5 días.
El humedecimiento superficial por las gotas de
tinta en el sustrato de recepción es una indicación de flujo para
las tintas de la presente invención. Los ángulos de contacto (como
los ángulos de contacto de equilibrio en cera de parafina) pueden
estar en el intervalo de aproximadamente 2º a aproximadamente 35º y
preferiblemente de aproximadamente 14º a aproximadamente 22º.
Como se menciona anteriormente, el número de
colores puede estar en el intervalo desde cuatro colores básicos a
cualquier número de colores especiales para mejorar las necesidades
de impresión de las imágenes gráficas de gran volumen.
La técnica de tintas de impresión con retícula a
base de disolventes orgánicos pueden utilizarse para ciertos
candidatos como los pigmentos para las tintas de la presente
invención. Un experto en la técnica puede seleccionar entre los
pigmentos disponibles en el comercio, preferiblemente disponibles
como las pastillas que contienen vinilo de Ciba Specialty Chemicals
de Newport, Del., EE.UU. o de Penn Color de Doylestown, Pa.,
EE.UU.
Ejemplos no restrictivos de pigmentos de color
cian incluyen Irgalite GLG (Ciba Specialty Chemicals de Greensboro,
N.C.) y Sunfast 249-1284 (Sun Chemical Corporation
de Fort Lee, N.J.).
Ejemplos no restrictivos de pigmentos de color
magenta incluyen magenta de Quindo RV-6828 (Bayer de
Pitsburgo, Pa.) y Magenta B RT-343-D
(Ciba Specialty Chemicals).
Ejemplos no restrictivos de pigmentos amarillos
incluyen amarillo de Fanchon Fast Y5686 (Bayer) amarillo de Fanchon
Y5688 (Bayer), y Sandorin 6GL (Cariant de Charlotte, N.C.).
Ejemplos no restrictivos de pigmentos negros
incluyen negro de humo de Pfizer LB-1011 (Pfizer de
Easton, PA) y Raven 1200 (Columbian Chemicals de Atlanta, GA).
Los pigmentos predispersados en una resina de
vinilo ("en pastillas") típicamente se premezclan en forma de
pastas de acuerdo con técnicas conocidas por los expertos en la
técnica. Las pastas comprenden pastillas de pigmento, seleccionados
de los mencionados anteriormente con un disolvente tal como
ciclohexanona o acetato de etilenglicol-butil-éter
(Acetato EB) en una relación de tanto por ciento en peso de
pigmento a disolvente en el intervalo de aproximadamente 10:90 a
aproximadamente 50:50 y preferiblemente de aproximadamente 25:75 a
aproximadamente 35:65.
El tanto por ciento en peso de las pastas de
pigmento en las tintas puede estar en el intervalo de
aproximadamente 1 a aproximadamente 40 y preferiblemente de
aproximadamente 1 a aproximadamente 25 por ciento en peso.
Los aglomerantes son típicamente resinas que son
compatibles con las partículas de pigmento, tal que bajo evaporación
de los componentes volátiles de la tinta, los aglomerantes forman
películas de los pigmentos depositados sobre el sustrato de
recepción.
Ejemplos no restrictivos de aglomerantes
adecuados son las resinas poliméricas tales como polímeros que
contienen vinilo (por ejemplo, resinas que contienen vinilo con la
denominación comercial VYHH, VYNS, VYHD, y VAGH de Union Carbide) y
polímeros acrílicos que contienen (por ejemplo,
polimetilmetacrilato, polimetilbutilacrilato, polietilmetacrilato y
sus copolímeros). Los aglomerantes preferidos son la resina con la
denominación comercial Acryloid A11 de Rohm y Haas y la resina con
la denominación comercial VAGH de Union Carbide.
El tanto por ciento en peso de aglomerantes en
las tintas puede estar en el intervalo de aproximadamente 4,0 a
aproximadamente 8,0 de acuerdo con las relaciones de
pigmento:aglomerante deseadas y las exigencias de durabilidad para
las imágenes gráficas resultantes en ambientes exteriores.
Los disolventes útiles en las tintas de la
presente invención incluyen ciclohexanona, acetato de
propilenglicol-monometil-éter (acetato PM), acetato
de dietilenglicol-etil-éter (acetato DE), isoforona;
acetato de etilenglicol-butil-éter (acetato EB);
acetato de
dipropilen-glicol-monometil (acetato
DPM); y sus combinaciones. La cantidad de disolvente se determina
por la cantidad de otros componentes en la formulación de la tinta,
típicamente de aproximadamente 90 a 94 por ciento en peso.
La tensión superficial de los disolventes útiles
en la presente invención puede estar en el intervalo de
aproximadamente 27 ergios/cm (27 x 10^{-5} J/m) a aproximadamente
36 ergios/cm (36 x 10^{-5} J/m) cuando se mide a 25ºC, la misma
temperatura a la que se suele determinar la viscosidad.
Los tensioactivos de reactivo de fluoro en la
presente invención proporcionan un elemento crítico como agente de
flujo para rebajar la tensión superficial de los disolventes, para
que las tintas salgan mejor al sustrato de recepción. Tales
tensioactivos de reactivo de fluoro son solutos en disolventes
usados en la presente invención.
Ejemplos no restrictivos de tensioactivos de
reactivo de fluoro incluyen la familia de sustancias químicas con
la denominación comercial FC de 3M y preferiblemente incluyen
Fluorad FC430 y FC431. Tales sustancias químicas son esteres de
alquilo fluorinados.
El tanto por ciento en peso de tales
tensioactivos de reactivo de fluoro en las tintas de la presente
invención puede estar en el intervalo de 0,1 a 0,5 y
preferiblemente de 0,20 a 0,30.
Los agentes antiespumantes, más frecuentemente
aceites de silicona, pueden ser dispersados en los disolventes
usados en la presente invención para ayudar a la reducción al mínimo
la formación de espuma, que por otra parte podría ocurrir usando
tensioactivos de reactivo de fluoro de acuerdo con la presente
invención.
Ejemplos no restrictivos de aceites de silicona
antiespumantes incluyen aceite de silicona con la denominación
comercial Paint Additive 11 (Dow Chemical de Midland, MI), aceite
de silicona con la denominación comercial SF96-5
(General Electric (GE) de Waterford, Nueva York), aceite de
silicona con la denominación comercial SF69 (GE), aceite de
silicona con la denominación comercial Silwet L-77
(OSI de Danbury, Conn.), aceite de silicona con la denominación
comercial L-7657 (OSI), aceite de silicona con la
denominación comercial Antifoam 1400 de Dow Corning (Dow Corning,
Midland, Mich.) y aceite de silicona con la denominación comercial
AF9000 de GE. Si cualquiera de estos aceites de silicona deseables
no contienen comercialmente sílice, entonces cualquier experto en
la técnica puede añadir tal sílice de fuentes disponibles en el
comercio para formar un aceite de silicona antiespumante que
contenga sílice útil en la formulación de la tinta. Sin embargo, es
preferible tener la sílice contenida en el aceite de silicona
antiespumante del fabricante.
La viscosidad de los aceites de silicona útiles
en la presente invención puede ser de al menos 5 mPa\cdotsec a
25ºC. Preferiblemente, la viscosidad puede estar en el intervalo de
1000 mPa\cdotsec a 30.000 mPa\cdotsec a 25ºC.
El tanto por ciento en peso del agente
antiespumante, preferiblemente en forma de aceites de silicona
antiespumantes que contienen sílice, en las tintas de la presente
invención puede estar en el intervalo de 0,01 a 1,0 y
preferiblemente de 0,025 a 0,25.
Estos agentes antiespumantes que contienen sílice
usados en la presente invención proporcionan un equilibrio
inesperado de las propiedades. La cantidad de sílice dispersada en
el agente antiespumante que contiene sílice está en el intervalo de
aproximadamente 10 a 50 por ciento en peso, haciendo que la cantidad
total de partículas de sílice contenida en la tinta sea
aproximadamente de 0,01 a 0,03 por ciento en peso. Incluso, la
presencia de tal sílice no afecta desfavorablemente a las
propiedades del agente de flujo o el efecto de revestimiento claro
de las tintas como ocurre con el tensioactivo de reactivo de
fluoro. Además, como se explica anteriormente, el uso de aceite de
silicona de polidimetilsiloxano de viscosidad más alta en
combinación con tales partículas de sílice proporciona de improviso
propiedades antiespumantes sin afectar desfavorablemente a otras
propiedades de funcionamiento de la tinta al ser propulsada o una
vez está sobre el sustrato de recepción.
Los plastificantes son típicamente poliésteres
que son compatibles con las resinas de vinilo y acrílicas y con
cualquier otro aglomerante usado con los estabilizadores y con los
agentes de flujo, tal que bajo la evaporación de los componentes
volátiles de la tinta, los plastificantes ayudan a mejorar la
flexibilidad de la película formada del aglomerante depositado con
pigmentos sobre el sustrato de recepción. El plastificante también
se vuelve parte de la película de tinta final.
Ejemplos no restrictivos de plastificantes
adecuados incluyen plastificante con la denominación comercial
Uniflex 312 (Union Camp de Wayne, N.J.), plastificante con la
denominación comercial Paraplex G-31 (C. P. Hall de
Chicago, IL.) y plastificante con la denominación comercial
Paraplex G-51 (C. P. Hall).
El tanto por ciento en peso de plastificantes en
las tintas de la presente invención puede estar en el intervalo de
0,1 a 4,0 y preferiblemente de 0,2 a 2,0.
Para realzar la durabilidad de una imagen gráfica
impresa, especialmente en ambientes exteriores expuestos a la luz
del sol, puede añadirse opcionalmente una variedad de sustancias
químicas de estabilización disponibles en el comercio a las tintas
de la presente invención. Estos estabilizadores pueden ser agrupados
en las categorías siguientes: estabilizadores de calor;
estabilizadores de luz ultravioleta; y secuestrantes de radicales
libres.
Los estabilizadores de calor se usan comúnmente
para proteger la imagen gráfica resultante contra los efectos del
calor y están disponibles en el comercio, como el estabilizador con
la denominación comercial Mark V1923 (Witco de Houston, Texas),
estabilizador con la denominación comercial Synpron 1163 (Ferro de
Cleveland, Ohio), estabilizador con la denominación comercial Ferro
1237 (Ferro), y el estabilizador con la denominación comercial 1720
Ferro (Ferro). Tales estabilizadores de calor pueden estar
presentes en cantidades en el intervalo de aproximadamente 0,02 a
aproximadamente 0,15 por ciento en peso.
Los estabilizadores de luz ultravioleta están
disponibles en el comercio como uv-absorbente de
benzofenona con la denominación comercial Uvinol 400 (BASF de
Parsippany, N.J.) y uv-absorbente con la
denominación comercial Tinuvin 900 (Ciba Specialty Chemicals) y
pueden estar presentes en cantidades en el intervalo de
aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,25 por ciento en peso de la
tinta total.
Los secuestrantes de radicales libres pueden
estar presentes en una cantidad de aproximadamente 0,05 a
aproximadamente 0,25 por ciento en peso de la tinta total. Ejemplos
no restrictivos de secuestrantes incluyen compuestos estabilizadores
de luz impedidos con amina (HALS), hidroxilaminas, fenoles
impedidos estéricamente, y otros similares. Preferiblemente, el
secuestrante de radicales libres se regenera cuando se encuentra
como los compuestos HALS. Los compuestos HALS disponibles en el
comercio incluyen el estabilizador de luz de amina impedido Tinuvin
292 (Ciba Specialty Chemicals) y el estabilizador de luz de amina
impedido Cyasorb UV3581 (Cyanamid of Wayne, N.J.).
Se usan las técnicas de mezcla convencionales
para mezclar la pasta de pigmento con los otros diversos componentes
en las tintas. Típicamente, tales técnicas de mezcla usan una hoja
a alta dispersión de cizalla que funciona a tales velocidades y a
tales tiempos que se dispersan y se disuelven completamente a
pastillas en el disolvente. Las pastas después se mezclan con
disolventes, estabilizadores, agentes de flujo, y algunas
soluciones de resina de acuerdo con las técnicas de mezcla conocidas
por los expertos en la técnica usando una hoja de mezcla
convencional. Después de una mezcla cuidadosa, las tintas se filtran
y luego se empaquetan. La naturaleza y la cantidad de disolventes
pueden ser variadas según los pigmentos empleados.
Una vez mezcladas, las tintas de la presente
invención tienen una duración estabilizada aceptable para uso para
la impresión de chorro de tinta piezoeléctrica a grandes volúmenes.
Preferiblemente, tales tintas pueden usarse en impresoras
piezoeléctricas de chorro de tinta producidas por Raster Graphics,
Idanit Co. Ltd., y similares, aunque serán necesarias algunas
variaciones para optimizar las formulaciones de tales tintas para
uso en diferentes impresoras. Más particularmente, las tintas de
las invenciones deben formularse de acuerdo con las especificaciones
y los requerimientos de funcionamiento de los cabezales de
impresión. Por ejemplo, las tintas preparadas en los ejemplos
siguientes fueron ensayadas usando el cabezal de impresión MIT
fabricado por Modular Ink Technologies, tanto con el valor nominal
de 20 pL como con el valor nominal de 70 pL de tamaños de gota. Se
contempla que otros cabezales de impresión requerirán viscosidades
diferentes y otros ajustes menores en la formulación sin desviarse
del alcance de la presente invención.
La presencia de dos tipos diferentes de agentes
de flujo: tensioactivos de reactivo de fluoro y agentes
antiespumantes de aceite de silicona que contiene sílice logra los
objetivos de la presente invención que con sólo uno de ellos no
podría lograr. Al tiempo que no se limita con una teoría en
particular, el tensioactivo de reactivo de fluoro reduce al mínimo
el uso de aceites de silicona tales como agentes de flujo, que
tienen la desventaja de una evaporación lenta de los disolventes
sobre el sustrato de recepción cuando está presente a altas
concentraciones, por ejemplo, por encima de 0,1 por ciento en peso.
Incluso, la tendencia del tensioactivo de reactivo de fluoro de
espumar durante la agitación y el movimiento se neutralizan con una
cantidad menor de aceite de silicona de viscosidad superior que
también contiene partículas de sílice. Este equilibrio fino de las
propiedades de flujo permite obtener una tinta piezoeléctrica de
chorro de tinta superior con una durabilidad exterior y una
reducción al mínimo de la necesidad de sobrelaminados o
revestimientos claros.
Además, manteniendo el punto de inflamación a más
de aproximadamente 61ºC (142ºF), se permite que las tintas de la
presente invención sean transportadas con restricciones menos
reguladoras.
Las realizaciones además se explican con los
ejemplos siguientes.
La tabla 1 establece la identidad y la fuente de
los componentes disponibles en el comercio usados en los ejemplos
siguientes.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Ejemplos control
A-O
Una tinta de color cian modelo se preparó de
acuerdo con la formulación siguiente, sólo variando el componente de
agente de flujo con el objetivo de medir los ángulos de contacto de
acuerdo con el procedimiento siguiente de ensayo para ensayar la
eficacia de los agentes de flujo basado en los ángulos de contacto.
Los resultados se muestran en la Tabla 2. Todas las cantidades son
expresadas en tanto por ciento en peso.
La pasta de color cian se formuló con la pastilla
4G-K de Microlith (25 por ciento en peso);
isoforona (18,25 por ciento en peso) y Acetato EB (56,25 por ciento
en peso) usando una hoja a alta dispersión de cizalla y mezclando
durante 120 minutos. La pasta se usó para preparar una tinta modelo
mezclando 7,20% de la pasta, 45,00% de una solución del 20% de
Acryloid B66 en acetato EB, 15,00% de disolvente de acetato DPM, y
32,80% de disolvente de acetato EB. Después de mezclar, la tinta se
filtra a través de dos filtros Roki (de George E. Missbach Co. de
Atlanta, Ga.) -HT60XA y HT30XA- en serie, para reducir el tamaño de
partículas secuencialmente a menos de 5 \mum y a menos de 1,2
\mum con una eficacia de más del 95%.
Una gota de la tinta de color cian modelo o tinta
de color cian modelo más el(los) agente(s) de flujo
se colocó sobre una película de cera de parafina que había sido
depositada sobre un cuadrado de 3 pulgadas (7,62 cm) de aluminio. El
ángulo de contacto de la gota fue medido después de 10 segundos con
un goniómetro (Rame-Hart of Mountain Lakes, N.J.).
La tinta con el ángulo de contacto más bajo, como se consideraría,
sería lo mejor para el flujo hacia fuera sobre un sustrato. La
precisión de este método de ensayo es +/-2 grados. Los resultados
con la cantidad y el tipo de agente(s) de flujo fueron
obtenidos y se muestran en la Tabla 2.
Basado en los requerimientos para el punto de
inflamación y para reducir al mínimo el ángulo de contacto y
proporcionar el secado rápido del disolvente sobre el sustrato de
recepción, la comparación de los ejemplos B-G no
mostró ninguna mejora apreciable sobre el ejemplo A que no contenía
a ningún agente de flujo. Los ejemplos comparativos
H-J proporcionarían tintas de secado lento en el
sustrato de recepción, un problema en la técnica. Los ejemplos
comparativos K y L son menos humectantes que el ejemplo 1. El
ejemplo comparativo M tendía a espumar, lo que fue corregido por la
formulación del ejemplo 1. Los ejemplos comparativos N y O son
tintas disponibles en el comercio basadas en agua y muestran el
intervalo de ángulos de contacto para tintas disponibles en el
mercado para cabezales de impresión piezoeléctricos de chorro de
tinta. Así, el ejemplo 1 fue preferido para el uso como una tinta en
la presente invención porque los aceites de silicona solos no
fueron usados porque podrían causar el corrimiento de las tintas
sobre el sustrato de recepción. La comparación entre el ejemplo M y
el ejemplo 1 muestra como la adición del aceite de silicona AF9000
que contiene sílice aproximadamente al 20-40 por
ciento en peso del aceite total, reduce el ángulo de contacto de
29º a 21º, una reducción significativa del ángulo de contacto y una
mejora significativa de las propiedades de flujo para la apreciación
por un experto en la técnica relacionada con las propiedades
humectantes y con los ángulos de contacto.
Ejemplos 2-7
Se prepararon varias tintas piezoeléctricas de
chorro de tinta de la presente invención de acuerdo con los
procedimientos para la preparación de pasta y la preparación de
tinta identificados para el ejemplo 1, pero se usaron pigmentos
diferentes, aglomerantes y estabilizadores, como se observa en las
Tablas siguientes.
La tabla 3 muestra las formulaciones de tinta
para estos ejemplos y la tabla 4 muestra las propiedades de
funcionamiento de las formulaciones de tinta.
Las tintas de color negro, cian, magenta, y
amarillo fueron ensayadas sobre una impresora con la denominación
comercial Olympus con cabezales de impresión de Modular Ink
Technology con un tamaño de gota nominal de 30 pL. Las tintas se
propulsaron bien en el modo de impresión de 360 dpi pero no
funcionaron con la Olympus a un modo de impresión de 720 dpi.
Claims (11)
1. Una tinta piezoeléctrica a base de disolvente
orgánico, que comprende: (a) partículas de pigmento; (b)
aglomerante; (c) plastificante; (d) disolvente orgánico; (e) un
tensioactivo de reactivo de fluoro; (f) un agente antiespumante que
comprende sílice y aceite de silicona; en la que la tinta tiene una
viscosidad de menos de 100 mPa\cdotsec medida a 25ºC y una
velocidad de cizalla de al menos 1000 s^{-1}.
2. La tinta de la reivindicación 1, que comprende
además un estabilizador de luz, un secuestrante de radicales libres
y un estabilizador de calor.
3. La tinta de la reivindicación 1 ó 2, en la que
la viscosidad del aceite de silicona es de al menos 5 mPa\cdotsec
a 25ºC, en la que el tanto por ciento en peso del agente
antiespumante es de 0,01 a 1,0.
4. La tinta de la reivindicación 3, en la que la
viscosidad del aceite de silicona es de 1000 mPa\cdotsec a 30.000
mPa\cdotsec a 25ºC, en el que el tanto por ciento en peso del
agente antiespumante es de 0,025 a 0,25.
5. La tinta de la reivindicación 1 ó 2, en la que
el disolvente se selecciona del grupo que consiste en
ciclohexanona, acetato de
propilenglicol-monometil-éter, acetato de
etilenglicol-butil-éter, acetato de
dietilenglicol-etil-éter, isoforona; acetato de
dipropilen-glicol-monometil; y sus
combinaciones y en la que el tensioactivo de reactivo de fluoro
tiene un tanto por ciento en peso de 0,1 a 0,5 y en la que el
plastificante tiene un tanto por ciento en peso de 0,1 a 4,0.
6. La tinta de cualquiera de las reivindicaciones
1-5, en la que las partículas de pigmento y el
aglomerante tiene una relación de 0,03:1,0 a 0,70:1,0.
7. La tinta de cualquiera de las reivindicaciones
1-6, en la que la tinta tiene un punto de
inflamación de al menos 61º; en la que la tinta tiene un porcentaje
de sólidos en el intervalo de 6% a 11%; y en la que la tinta tiene
una viscosidad en el intervalo de 7 a 11 mPa\cdotsec medida a
25ºC y una velocidad de cizalla de al menos 1000 s^{-1}.
8. La tinta de la reivindicación 1, en la que la
tinta tiene una viscosidad en el intervalo de 8 a 10,5
mPa\cdotsec medida a 25ºC y una velocidad de cizalla de al menos
1000 s^{-1}; en la que la tinta tiene una gravedad específica a
temperatura ambiente en el intervalo de 0,97 a 1,01; y en la que la
tinta tiene un ángulo de contacto de equilibrio de cera de parafina
en el intervalo de 2º a 35º.
9. Un método para preparar una tinta
piezoeléctrica a base de disolvente orgánico de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1-8, que comprende:
- (a)
- colocar pigmento en un disolvente orgánico para formar una pasta de pigmento; y
- (b)
- mezclar la pasta de pigmento, aglomerante, plastificante, el tensioactivo de reactivo de fluoro, agente antiespumante que comprende sílice y aceite de silicona en el mismo disolvente orgánico o diferente disolvente orgánico.
10. Un método para usar una formulación de tinta
de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que
comprende las etapas de activar un cabezal de impresión
piezoeléctrica de chorro de tinta y expulsar las gotas de tinta en
demanda de un tamaño en el intervalo de aproximadamente un valor
nominal de 20 pL a aproximadamente un valor nominal de 70 pL del
cabezal de impresión piezoeléctrica de chorro de tinta en un
sustrato de recepción.
11. El método de la reivindicación 10, en el que
el sustrato de recepción es una película polimérica seleccionada del
grupo que consiste en construcciones de una capa y de múltiples
capas de películas acrílicas, películas que contienen
poli(cloruro de vinilo), películas que contienen uretano,
películas que contienen melamina, películas que contienen
polivinilbutiral, una película de multicapas que tiene una capa de
recepción de imagen que comprende una resina de acetato de
etilenvinilo modificada con ácido o ácido/acrilato, una película de
multicapas que tiene una capa de recepción de imagen que comprende
un polímero que comprende al menos dos unidades monoméricas
insaturadas monoetilenicamente, en el que una unidad monomérica
comprende un alqueno sustituido donde cada cadena comprende de 0 a
aproximadamente 8 átomos de carbono y en el que una otra unidad
monomérica comprende un éster del ácido (met)acrílico de un
alcohol de alquilo no terciario en el que el grupo alquilo contiene
de 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono y puede incluir
heteroátomos en la cadena de alquilo y en el que el alcohol puede
ser lineal, ramificado, o cíclico en la naturaleza.
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