ES2876016T3 - Método para fabricar tinta a base de agua para registro por chorro de tinta - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que comprende la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que comprenden un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, comprendiendo la tinta a base de agua las partículas de polímero que contienen pigmento y el compuesto de zirconio sólido, y que tienen un contenido de compuesto de zirconio de no menos de 2 ppm y no más de 200 ppm en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas (I) a (V) en las que la etapa de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua se lleva a cabo en la etapa (II): etapa (I): preparar una mezcla que comprende el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua; etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (I) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que comprenden el compuesto de zirconio para obtener una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento; etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento; etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta; y etapa (V): preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (IV), en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que una potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1500 kwh/kg, y en el que una tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador en la etapa (II) es de no menos del 50% y no más del 95%.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para fabricar tinta a base de agua para registro por chorro de tinta
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta.
Antecedentes de la invención
En los métodos de impresión por chorro de tinta, se dejan caer pequeñas gotitas de tinta sobre un medio de registro, tal como papel, a partir de boquillas finas y adherirse al medio de registro, para formar imágenes o caracteres sobre el mismo. Los métodos de impresión por chorro de tinta se han extendido rápidamente debido a diversas ventajas, tales como facilidad de coloración completa, bajo coste, no contacto con imágenes o caracteres impresos, etc.
En los métodos de impresión por chorro de tinta, aunque se logran diversas ventajas, tales como las descritas anteriormente, tiende a producirse el siguiente problema debido al uso de agua como disolvente principal para la tinta para impresión por chorro de tinta. Es decir, cuando el agua se pone en contacto con una superficie de un material interno de una impresora de chorro de tinta, en particular, un metal o material cerámico, etc., que está dispuesto en partes que tienden a estar en contacto con la tinta, el material tiende a oxidarse, de modo que los iones metálicos o iones de silicio contenidos en el mismo tienden a eluir hacia fuera en la tinta, provocando de ese modo un problema de tal manera que se produce gradualmente la corrosión del material.
Por ejemplo, el documento WO 2009/035944A divulga una tinta para chorro de tinta que va a introducirse en un cabezal de impresión, que tiene una estructura en forma de dados de silicio, en la que usando una tinta básica que contiene un ion metálico trivalente, se forma un complejo de silicato-ion metálico sobre una superficie de silicio que constituye el cabezal de impresión para suprimir de ese modo la elución de sílice hacia la tinta.
El documento JP 2007/092059 describe un procedimiento que comprende: (1) una primera etapa en la que se mezclan una composición de emulsión (A) que comprende un polímero insoluble en agua que tiene un peso molecular promedio en peso y un grupo formador de sales específicos, un disolvente orgánico que tiene una solubilidad en agua específica, un agente neutralizante y agua con un pigmento (B) para obtener una mezcla como dispersión previa que tiene un contenido de sustancias no volátiles del 5-50% en peso y una razón de disolvente orgánico/agua de 0,1-0,9 en peso; (2) una segunda etapa en la que se dispersa de manera continua la dispersión previa con un dispersador de tipo medio de dispersión y se separa de manera continua el producto tratado con la dispersión resultante a partir de las partículas del medio; y (3) una tercera etapa en la que se trata la dispersión con una homogeneizadora para dispersar adicionalmente el pigmento.
El documento JP 2011-201063 A describe un método de registro por chorro de tinta que incluye: un primer procedimiento en el que se suministran gotitas líquidas de una composición acuosa de tinta que contiene un agente colorante sobre un medio de registro no absorbente o de baja absorción de tinta; y un segundo procedimiento en el que se suministran gotitas líquidas de una composición de tinta transparente que contiene un componente de resina, el 3-10% en masa de éter de glicol y ningún agente colorante sobre el medio de registro.
El documento JP 2003-039812 A describe una composición líquida que es a base de agua y se suministra a un medio de registro junto con tinta a base de agua aniónica o catiónica que contiene un material colorante y se usa para formar la parte coloreada sobre el medio, en el que están contenidas materias particuladas que tienen superficies cargadas con la polaridad inversa a la de la tinta en un estado disperso y en el que la equivalencia iónica de los iones que tienen la polaridad inversa a la de las superficies de las materias particuladas contenidas en la composición líquida está en el intervalo de 0,1-40 meq/l.
El documento JP 2012-067265 A describe una composición de tinta de registro por chorro de tinta negra que contiene: un pigmento de negro de carbono; al menos un pigmento de color seleccionado de un pigmento de ftalocianina y un pigmento azoico; y un medio acuoso. La composición de tinta tiene un diámetro medio de partícula primario de 100 nm o inferior, en el que la razón ((diámetro medio de partícula secundario)/(diámetro medio de partícula primario)) del diámetro medio de partícula secundario con respecto al diámetro medio de partícula primario es de 2,0 a 3,0.
El documento JP 2012-245670 A describe un método de registro por chorro de tinta que usa tinta acuosa y calienta un medio de registro durante la impresión y después de la impresión, en el que la tinta acuosa contiene una resina de copolímero acrílico neutralizada por amina. Cuando A°C indica un punto de ebullición de la amina, B°C indica una temperatura de superficie del medio de registro durante la impresión y C°C indica una temperatura de superficie del medio de registro en el secado secundario después de la impresión, el método satisface las relaciones: A>2b y A<3C.
El documento JP 2012 167222 A describe una dispersión de pigmentos que es una resina acrílica de estireno que contiene agua, negro de carbono y un medio de dispersión, en el que el medio de dispersión contiene al menos un estireno, un ácido acrílico y/o un ácido metacrílico como componente monomérico y tiene un índice de acidez de 40­ 155 mg de KOH/g y tiene una cantidad de componente de estireno del 40-88% en masa.
El documento JP H09-255904 A describe una mezcla de Acid Yellow al 1% en peso, polietilenglicol al 23,9% en peso (peso molecular promedio, 200), monobutil éter de tetraetilenglicol al 6% en peso y agua pura al 84% en peso, que está lo suficientemente agitada y después filtrada a través de un filtro de membrana de 0,8 |im como para producir una tinta a base de agua.
El documento JP 2007-262326A divulga una composición de tinta acuosa de pigmento que incluye un polímero de bloque constituido por al menos un bloque hidrófilo y al menos un bloque hidrófobo y tiene un contenido metálico total de no más de 100 ppm basándose en el pigmento, y es capaz de satisfacer no sólo la saturación de color y la densidad de color tras la impresión, sino también la solidez de las imágenes a color.
El documento JP 2008-69355A divulga una tinta acuosa que incluye una dispersión que contiene un pigmento que se incorpora en un polímero para producir de ese modo el pigmento dispersable en agua, y que tiene un contenido total de iones metálicos polivalentes de no más de 200 ppm, en la que la tinta provoca menos sangrado sobre un papel normal con alto desarrollo de color y muestra no sólo un desarrollo de color suficiente, sino también una buena propiedad de fijación así como una excelente propiedad de expulsión sobre un papel exclusivo.
El documento JP 2013-506730A divulga una composición de tinta que incluye un pigmento y un polímero cargado aniónico, y que incluye además una dispersión de partículas de un óxido de un metal polivalente, tal como zirconio, a una concentración inferior a la del pigmento o polímero cargado aniónico, en la que el pH de la composición de tinta es de más de 4 y las partículas de óxido de metal polivalente tienen un potencial zeta negativo al pH de la composición de tinta, y que es capaz de proporciona una formulación de tinta que tiene una concentración de metales polivalentes más alta.
El documento JP 2004-217736A divulga un conjunto de tintas constituido por al menos una primera tinta que incluye al menos un primer colorante aniónico o catiónico y partículas finas de zircona, etc., y al menos una segunda tinta que incluye al menos un segundo colorante que tiene una polaridad inversa a la del primer colorante, que tiene una alta densidad óptica y puede producir imágenes que tienen una alta calidad de impresión sin la aparición de sangrado.
El documento JP 2003-138175A divulga un procedimiento para producir una tinta de dispersión para impresión por chorro de tinta usando un molino de medios agitados en húmedo y perlas de dispersión que tienen un número de desorción en superficie de no más de 40, en el que la tinta está libre de contaminación por parte de las perlas y es excelente en cuanto a la propiedad de expulsión cuando se usa como tinta para impresión por chorro de tinta. En el documento JP 2003-138175A, las perlas de zircona se ilustran como perlas de dispersión.
Sin embargo, las tintas divulgadas en el documento WO 2009/035944A y el documento JP 2008-69355A contienen los metales sólo en estado iónico. Si las tintas se usan como tinta para impresión por chorro de tinta, no es posible lograr un efecto suficiente de supresión de la corrosión de los materiales internos de una impresora que están en contacto con las tintas, por ejemplo, tal como un cabezal de impresión, durante un periodo de tiempo prolongado. La tinta divulgada en el documento JP 2007-262326A se caracteriza por un menor contenido de metales en la misma. Sin embargo, si la tinta contiene los metales sólo en estado iónico, tampoco es posible lograr un efecto suficiente de supresión de la corrosión durante un periodo de tiempo prolongado.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a los siguientes aspectos [1] a [6].
[1] Un procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que incluye la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, incluyendo la tinta a base de agua las partículas de polímero que contienen pigmento y el compuesto de zirconio sólido, y que tienen un contenido de compuesto de zirconio de no menos de 2 ppm y no más de 200 ppm en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua,
en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas (I) a (V) en las que la etapa de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua se lleva a cabo en la etapa (II):
etapa (1): preparar una mezcla que comprende el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua;
etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (1) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que comprenden el compuesto de zirconio para obtener una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta; y
etapa (V): preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (IV),
en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que una potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1500 kwh/kg, y
en el que una tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador en la etapa (II) es de no menos del 50% y no más del 95%.
[2] Un método de formación de imágenes, que incluye la etapa de usar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según el aspecto [1] anterior en una impresora de chorro de tinta que incluye un cabezal de impresión cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico para formar imágenes.
[3] Un método de almacenamiento de una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que incluye la etapa de almacenar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según el aspecto [1] anterior en un aparato cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico.
[4] Un método de prevención de la corrosión de un material inorgánico en un cabezal de impresión de una impresora de chorro de tinta, que comprende la etapa de usar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según el aspecto [1] anterior.
[5] El método según uno cualquiera de los aspectos [2] a [4], en el que el material inorgánico incluye nitruro de silicio.
[6] Un uso de la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según el aspecto [1] anterior, para formar imágenes mediante un método de impresión por chorro de tinta.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta que incluye partículas de polímero que contienen pigmento y un compuesto de zirconio sólido, así como a un método de formación de imágenes usando la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento, a un método de almacenamiento de la tinta a base de agua, a un método de prevención de la corrosión de un material inorgánico usando la tinta a base de agua y a un uso de la tinta a base de agua para formar imágenes.
La presente invención proporciona un procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta que es excelente en cuanto al efecto de supresión de la corrosión de los materiales internos de una impresora de chorro de tinta que están en contacto con la tinta, durante un periodo de tiempo prolongado.
Los presentes inventores han descubierto que los problemas convencionales anteriormente mencionados se resuelven dispersando un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio para incorporar una cantidad específica del compuesto de zirconio de una forma específica en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta.
La tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención tiene un excelente efecto de supresión de la corrosión de los materiales internos de una impresora de chorro de tinta, tal como un cabezal de impresión, durante un periodo de tiempo prolongado, y, por tanto, puede usarse de manera adecuada en una impresora de chorro de tinta con alta economía.
[Procedimiento para producir tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta]
El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según la presente invención (también denominado a continuación en el presente documento “procedimiento de producción de la presente invención”) incluye la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua (también denominado a continuación en el presente documento “etapa de introducción del compuesto de zirconio”) y, por tanto, se caracteriza por producir la tinta a base de agua que incluye las partículas de polímero que contienen pigmento y una cantidad específica del compuesto de zirconio sólido. La tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención tiene un excelente efecto de supresión de la corrosión de los materiales internos de una impresora que están en contacto con la tinta, durante un periodo de tiempo prolongado, debido a la inclusión del compuesto de zirconio sólido en la misma. El motivo por el que la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención muestra el efecto anterior se considera el siguiente.
Es decir, como materiales que están en contacto con la tinta de entre los materiales dispuestos en el interior de una impresora de chorro de tinta, pueden mencionarse un cabezal de impresión y similares. Una parte interna del cabezal de impresión se fabrica generalmente de un material inorgánico, tal como metales y materiales cerámicos. Los metales y materiales cerámicos tienden a oxidarse por el contacto con agua como disolvente principal de la tinta a base de agua. Por tanto, a medida que transcurre la reacción de oxidación, los iones metálicos o iones de silicio tienden a eluir a partir de estos materiales en la tinta a base de agua, de modo que se produce gradualmente la corrosión de la parte interna del cabezal de impresión.
Los iones de zirconio como iones metálicos polivalentes son capaces de formar una sal metálica compuesta con un metal compuesto contenido en los metales o materiales cerámicos. Por este motivo, se considera que incorporando el compuesto de zirconio en la tinta a base de agua, es posible suprimir la oxidación de una superficie de los materiales respectivos, tales como el cabezal de impresión o similares, que tiende a estar provocada por el contacto con agua y, por tanto, evitar la corrosión de estos materiales. Además, se considera que incorporando el compuesto de zirconio en estado sólido en la tinta a base de agua, aunque la sal metálica compuesta se desorba de la superficie de los materiales respectivos, se suministran nuevamente iones de zirconio adicionales a la tinta, de modo que puede mostrarse un efecto de supresión de la corrosión durante un periodo de tiempo prolongado. Además, se considera que incorporando el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua en la etapa de dispersar el pigmento en el polímero, puede lograrse un determinado buen efecto de dispersión aunque el compuesto de zirconio tenga un gran peso específico, tal como la zircona, de modo que puede mostrarse de manera continua un efecto de supresión de la corrosión durante un periodo de tiempo prolongado. Por otro lado, la tinta a base de agua que contiene el compuesto de zirconio sólo en estado iónico es incapaz de mostrar de manera continua el efecto de supresión de la corrosión durante un periodo de tiempo prolongado.
De entre los materiales inorgánicos, tales como metales y materiales cerámicos, los materiales cerámicos tienden a experimentar una reacción de oxidación fomentada por la presencia de agua. En particular, es más probable que los materiales cerámicos que contienen un compuesto que contiene silicio experimenten oxidación por el contacto con agua y se provoque la elución de los iones de silicio a partir de los mismos. Por tanto, el efecto de supresión de la corrosión logrado usando la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención puede mostrarse de manera más notable frente a tales materiales cerámicos.
De entre los compuestos que contienen silicio, el nitruro de silicio no sólo tiende a experimentar una reacción de oxidación con el agua y elución de iones de silicio a partir del mismo, sino que también tiende a producir amoniaco a partir del nitrógeno generado en una reacción lateral del mismo. Si está presente un compuesto alcalino, tal como amoniaco, tras el moldeo de los materiales cerámicos, tiende a dañarse un agente de sinterización usado tras el moldeo, de modo que tiende a producirse adicionalmente la corrosión de los materiales cerámicos. Por tanto, los materiales que contienen nitruro de silicio tienden a experimentar una corrosión acelerada cuando se contraen con las tintas a base de agua convencionales. Sin embargo, usando la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención, es posible evitar que estos materiales experimenten la corrosión.
Tal como se describió anteriormente, la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención puede usarse de manera adecuada en una impresora de chorro de tinta que incluye un cabezal de impresión fabricado de los materiales anteriormente mencionados, etc.
(Partículas de medios de dispersión)
El procedimiento de producción de la presente invención incluye la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio, de modo que se introduce el compuesto de zirconio sólido en forma de un polvo sometido a abrasión generado a partir de las partículas de medios de dispersión en la tinta a base de agua.
Las partículas de medios de dispersión usadas en la presente invención no están particularmente limitadas siempre que contengan un compuesto de zirconio. Desde el punto de vista de introducir de manera eficiente el compuesto de zirconio en la tinta a base de agua, pueden usarse de manera adecuada las partículas de medios de dispersión elaboradas de un compuesto de zirconio.
El compuesto de zirconio, tal como se usa en la presente invención, significa un compuesto que contiene un átomo de zirconio. Los ejemplos del compuesto de zirconio incluyen al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en zirconio, zircona, zircón y una disolución de sólidos de cualquiera de estos compuestos con óxido de calcio, óxido de magnesio o un óxido de tierras raras, tal como óxido de itrio. De estos compuestos, desde el punto de vista de buena dureza de las partículas de medios de dispersión, se prefiere al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en zircona y zircón, y se prefiere más zircona. Los compuestos de zirconio anteriormente mencionados pueden usarse solos o en combinación de cualesquiera dos o más de los mismos.
Como partículas de medios de dispersión usadas en la presente invención, pueden mencionarse partículas de medios de dispersión producidas mediante un método de granulación en el que se granulan partículas finas del material que constituye las partículas de medios de dispersión y partículas de medios de dispersión producidas mediante un método de fusión por plasma, etc. De estas partículas, desde el punto de vista de incorporar una cantidad predeterminada del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, se prefieren las partículas de medios de dispersión producidas mediante el método de granulación.
El tamaño de partícula de las partículas de medios de dispersión es preferiblemente de no menos de 10 |im y no más de 500 |im y más preferiblemente de no menos de 10 |im y no más de 200 |im, desde los puntos de vista de lograr una buena capacidad de pulverización de los materiales que van a pulverizarse e incorporar una cantidad predeterminada del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua.
En la presente invención, desde el punto de vista de incorporar una cantidad predeterminada del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, se usan partículas de medios de dispersión que se someten a abrasión hasta cierto grado mediante el uso. Por ejemplo, las partículas de medios de dispersión sometidas a abrasión que se producen mediante el método de granulación, en el que se granulan partículas finas del material que constituye las partículas de medios de dispersión, contienen una gran cantidad de las partículas finas desorbidas a partir de las partículas de medios de dispersión en comparación con partículas de medios de dispersión no usados. Por este motivo, llevando a cabo el procedimiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión sometidas a abrasión, es posible incorporar una mayor cantidad del compuesto de zirconio en estado sólido en la tinta a base de agua.
El grado de abrasión de las partículas de medios de dispersión usadas en la presente invención se determina por un historial de uso de las partículas de medios de dispersión de la siguiente manera. Es decir, el historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que la potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1500 kwh/kg, más preferiblemente de no menos de 1750 kwh/kg, incluso más preferiblemente de no menos de 1900 kwh/kg e incluso aún más preferiblemente de no menos de 2100 kwh/kg. Desde el punto de vista de lograr una buena capacidad de pulverización de los materiales que van a pulverizarse, tales como pigmentos, la potencia neta acumulada es preferiblemente de no más de 10000 kwh/kg, más preferiblemente de no más de 5000 kwh/kg e incluso más preferiblemente de no más de 3000 kwh/kg.
La “potencia neta acumulada”, tal como se usa en el presente documento, que se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, significa el valor obtenido multiplicando una potencia neta [kw] por el tiempo de funcionamiento acumulado [h]. La “potencia neta”, tal como se usa en el presente documento, significa una potencia obtenida restando una potencia de funcionamiento en reposo a partir de la potencia de carga real aplicada al dispersador que se hace funcionar con las partículas de medios de dispersión empaquetadas en el mismo, mientras que la “potencia de funcionamiento en reposo”, tal como se usa en el presente documento, significa una potencia de funcionamiento del dispersador requerida para hacer funcionar el dispersador bajo la condición de que no se usen en el mismo ni partículas de medios de dispersión ni materiales que van a dispersarse.
(Dispersador)
El dispersador usado en el etapa de introducción del compuesto de zirconio en el procedimiento de producción de la presente invención no está particularmente limitado siempre que las partículas de medios de dispersión puedan usarse en el mismo. Los ejemplos del dispersador incluyen dispersadores de medios tales como un molino de bolas, un molino de arena y un molino de perlas. De estos dispersadores, se prefiere un molino de perlas desde el punto de vista de alta eficiencia del tratamiento de dispersión.
El contenido del compuesto de zirconio en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención es de no menos de 2 ppm, preferiblemente de no menos de 3 ppm, más preferiblemente de no menos de 5 ppm, incluso más preferiblemente de no menos de 10 ppm, incluso aún más preferiblemente de no menos de 20 ppm e incluso aún más preferiblemente de no menos de 40 ppm, en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua, desde el punto de vista de suprimir la corrosión de los materiales internos de una impresora que están en contacto con la tinta, durante un periodo de tiempo prolongado. Además, desde los puntos de vista de suprimir la aparición de obstrucción en la etapa de filtración de la tinta para potenciar de ese modo la productividad de la tinta y lograr un alto efecto de supresión de la corrosión por el contenido de compuesto de zirconio, el contenido del compuesto de zirconio en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta es de no más de 200 ppm, preferiblemente de no más de 170 ppm, más preferiblemente de no más de 150 ppm, incluso más preferiblemente de no más de 80 ppm e incluso aún más preferiblemente de no más de 60 ppm, en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua. La concentración de zirconio en la tinta a base de agua puede medirse mediante espectrometría de emisión por ICP (plasma acoplado inductivamente), etc., más específicamente puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.
El tamaño de partícula del compuesto de zirconio sólido contenido en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención es preferiblemente de no más de 2,0 |im, más preferiblemente de no más de 1,5 ^m e incluso más preferiblemente de no más de 1,2 |im, desde el punto de vista de suprimir la deposición del compuesto de zirconio sólido en el interior de una impresora de chorro de tinta usada, un depósito de tinta usado, etc. Mientras tanto, en la presente invención, el tamaño de partícula del compuesto de zirconio sólido contenido en la tinta a base de agua se considera que no es superior a un diámetro de poro de un filtro usado tras la filtración de la tinta a base de agua. Más específicamente, el tamaño de partícula del compuesto de zirconio sólido contenido en la tinta a base de agua es preferiblemente un tamaño de partícula tal que permite al compuesto de zirconio sólido pasar a través de un filtro que tiene un diámetro de poro de 1,2 |im.
Mientras tanto, la presencia o ausencia del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta puede determinarse mediante el siguiente método.
Es decir, se introducen 800 ml de la tinta a base de agua en un separador centrífugo de tipo cesta de paredes no porosas (“himac CR7” disponible de Hitachi Koki Co., Ltd.; radio: 11,2 cm; capacidad: 1.000 ml) y se someten a separación centrífuga a una temperatura establecida en 20°C a una velocidad de rotación de 2300 rpm (1500 G) durante 10 min. Después de eso, se extrae una disolución de sobrenadante a partir de una parte de un tubo de centrífuga situada 2 cm por debajo de un extremo superior del mismo, mientras que se extrae un líquido de la parte inferior a partir de una parte del tubo de centrífuga situada 2 cm encima del extremo inferior del mismo y, por tanto, la disolución de sobrenadante extraída y el líquido de la parte inferior se sometieron respectivamente a espectrometría de emisión por ICP (plasma acoplado inductivamente). Se considera que el compuesto de zirconio sólido sometido de ese modo a separación centrífuga está presente en una mayor cantidad en el líquido de la parte inferior del tubo de centrífuga que en la disolución de sobrenadante, mientras que los iones de zirconio está presentes de manera uniforme tanto en la disolución de sobrenadante como en el líquido de la parte inferior del tubo de centrífuga. Por tanto, en la presente invención, se proporciona una definición tal que, cuando la diferencia entre las cantidades de un elemento de zirconio en la disolución de sobrenadante y el líquido de la parte inferior del tubo de centrífuga es de no menos del 20%, el compuesto de zirconio contenido en la tinta a base de agua está presente en estado sólido. Más específicamente, la presencia o ausencia del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua puede determinarse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.
(Pigmento)
En la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención, desde el punto de vista de potenciar la resistencia al agua y la resistencia a la intemperie de imágenes o caracteres impresos, el pigmento se usa como colorante de la misma. El pigmento puede ser o bien un pigmento inorgánico o bien un pigmento orgánico, y también pue usarse en combinación con un pigmento extendedor, si se requiere.
Los ejemplos del pigmento inorgánico incluyen negros de humo y óxidos metálicos. En particular, se usan preferiblemente negros de humo para tintas a base de agua negras. Los negros de humo pueden incluir negros de horno, negros de lámpara térmica, negros de acetileno y negros de canal. Además, como negros de humo, también pueden usarse negros de humo autodispersables.
Los ejemplos específicos del pigmento orgánico incluyen pigmento azoicos, pigmento diazoicos, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de quinacridona, pigmentos de isoindolinona, pigmentos de dioxazina, pigmentos de perileno, pigmentos de perinona, pigmentos de tioíndigo, pigmentos de antraquinona y pigmentos de quinoftalona.
El tono del pigmento orgánico usado en la presente invención no está particularmente limitado, y puede usarse cualquier pigmento de color cromático que tenga un color amarillo, un color magenta, un color cián, un color azul, un color rojo, un color naranja, un color verde, etc.
Los ejemplos específicos de los pigmentos orgánicos preferidos incluyen uno o más pigmentos seleccionados del grupo que consiste en productos comercialmente disponibles comercializados con los nombres comerciales C.I. Pigment Yellow, C.I. Pigment Red, C.I. Pigment Orange, C.I. Pigment Violet, C.I. Pigment Blue y C.I. Pigment Green, etc., con diversos números de producto.
El pigmento contenido en la tinta a base de agua puede estar presente en forma de partículas de polímero que contienen pigmento, desde el punto de vista de potenciar la fuerza de fijación de la tinta a base de agua sobre un medio de registro.
(Polímero)
En la presente invención, desde el punto de vista de potenciar la estabilidad de dispersión del pigmento en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, se usan partículas de polímero que contienen pigmento. En la presente invención, como polímero que constituye las partículas de polímero que contienen pigmento, pueden usarse un polímero soluble en agua y un polímero insoluble en agua. De estos polímeros que constituyen las partículas de polímero que contienen pigmento, desde el punto de vista de suprimir la corrosión de los materiales internos de una impresora de chorro de tinta que están en contacto con la tinta, se prefiere el polímero insoluble en agua.
El polímero soluble en agua, tal como se usa en el presente documento, significa un polímero que tiene una solubilidad en agua de más de 10 g, preferiblemente de no menos de 20 g y más preferiblemente de no menos de 30 g, tal como se mide disolviendo el polímero en 100 g de agua a 25°C. Por otro lado, el polímero insoluble en agua, tal como se usa en el presente documento, significa un polímero que tiene preferiblemente una solubilidad en agua de no más de 10 g, más preferiblemente de no más de 5 g e incluso más preferiblemente de no más de 1 g cuando el polímero se seca hasta peso constante a 105°C durante 2 h y después se disuelve en 100 g de agua a 25°C. La “solubilidad”, tal como se usa en el presente documento, significa el valor medido neutralizando el 100% de un grupo formador de sales del polímero con ácido acético o hidróxido de sodio según la clase de grupo formador de sales que vaya a neutralizarse.
[Polímero soluble en agua]
Los ejemplos del polímero soluble en agua usado en la presente invención incluyen polímeros a base de vinilo, poliésteres y poliuretanos. De estos polímeros, se prefieren polímeros a base de vinilo obtenidos mediante polimerización por adición de monómeros de vinilo, y se prefieren más polímeros a base de vinilo que contienen un grupo funcional capaz de otorgar una solubilidad en agua al mismo, tales como un grupo hidroxilo o un grupo éter, en una cadena lateral del mismo. Los polímeros a base de vinilo que contienen un grupo hidroxilo o un grupo éter en una cadena lateral del mismo son un polímero que contiene una unidad constitucional derivada de un monómero que contiene un grupo hidroxilo o un grupo éter. Los ejemplos del polímero que contiene una unidad constitucional derivada de un monómero que contiene un grupo hidroxilo o un grupo éter incluyen un polímero que contiene una unidad constitucional derivada de un éster de un ácido carboxílico insaturado y un alquilenglicol, un polímero que contiene una unidad constitucional derivada de un aducto de alquilenglicol de un alcohol insaturado, etc. El alquilenglicol contenido en estas unidades constitucionales puede estar en forma de un polialquilenglicol. El alquilenglicol es preferiblemente etilenglicol desde el punto de vista de potenciar la solubilidad en agua del polímero. Los ejemplos del monómero de vinilo a partir del cual se deriva la unidad constitucional anteriormente mencionada incluyen acrilato de hidroxietilo, (met)acrilatos de alcoxipolietilenglicol, aductos de etilenglicol de alcohol alílico, etc. Mientras tanto, el término “(met)acrilato”, tal como se usa en el presente documento, significa un acrilato, un metacrilato o ambos.
El polímero soluble en agua también puede contener otro monómero distinto del monómero que contiene un grupo hidroxilo o un grupo éter como monómero constitucional del mismo. Los ejemplos del otro monómero que constituye el polímero soluble en agua incluyen (i) ácidos monocarboxílicos tales como ácido (met)acrílico y ácido crotónico, así como sales de estos ácidos (tales como, por ejemplo, una sal de metal alcalino, una sal de metal alcalinotérreo, una sal de amonio y una sal de mono, di o trialquil (C2 a C8)-amonio que puede estar sustituido con un grupo hidroxilo) y ésteres de estos ácidos (tales como, por ejemplo, un (met)acrilato que no contiene ningún monómero que contenga un grupo hidroxilo o un grupo éter). Los ejemplos adicionales del otro monómero incluyen (ii) monómeros a base de ácido dicarboxílico, tales como ácido maleico, ácido itacónico y ácido fumárico, así como anhídridos de estos ácidos, sales de estos ácidos (tales como, por ejemplo, una sal de metal alcalino, una sal de metal alcalinotérreo, una sal de amonio y una sal de mono, di o trialquil (C2 a C8)-amonio que puede estar sustituido con un grupo hidroxilo) y ésteres de estos ácidos. De estos monómeros, se prefiere al menos un monómero seleccionado del grupo que consiste en ácido (met)acrílico, ácido maleico y anhídrido maleico, y se prefiere más ácido (met)acrílico o una sal de metal alcalino del mismo.
Los ejemplos del polímero soluble en agua incluyen poli(acrilato de hidroxietilo), un copolímero de ácido (met)acrílico y un (met)acrilato de alcoxipolietilenglicol, un aducto de etilenglicol de ácido maleico y alcohol alílico, etc. De estos polímeros, se prefiere poli(acrilato de hidroxietilo).
<Producción del polímero soluble en agua>
El polímero soluble en agua puede producirse mediante métodos de polimerización conocidos, y preferiblemente tiene una concentración de polimerización de no menos del 10% en masa desde el punto de vista industrial. Los ejemplos de los métodos de polimerización incluyen polimerización por radicales, polimerización por radicales vivos, polimerización iónica, etc. De estos métodos de polimerización, se prefiere el método de polimerización por radicales. El disolvente de polimerización no está particularmente limitado siempre que los monómeros puedan disolverse en el mismo. Los ejemplos del disolvente de polimerización incluyen agua, metanol, etanol, isopropanol, benceno, tolueno, xileno, ciclohexano, n-hexano, acetato de etilo, acetona, metil etil cetona, etc. De estos disolventes de polimerización, se prefieren agua, metanol, etanol e isopropanol.
Como iniciador de la polimerización, pueden usarse iniciadores conocidos, tales como iniciadores azoicos, iniciadores a base de peróxido, macroiniciadores e iniciadores basados en reacciones redox. Cuando se usa el disolvente de polimerización que contiene agua, como iniciador de la polimerización, pueden usarse sales de amonio o sales de metal alcalino del ácido persulfúrico, así como peróxido de hidrógeno y compuestos azoicos solubles en agua, tales como diclorhidrato de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) y 2,2'-azobis(2-metilpropionamida) dihidratada. Cuando se usa el disolvente de polimerización que no contiene agua, como iniciador de la polimerización, pueden usarse peróxidos, tales como peróxido de benzoílo y peróxido de lauroílo, y compuestos azoicos alifáticos, tales como azobisisobutironitrilo.
Además, la polimerización también puede llevarse a cabo en presencia de un agente de transferencia de cadena con el fin de actuar como controlador del peso molecular, etc., si se requiere. Los ejemplos del agente de transferencia de cadena incluyen un agente de transferencia de cadena a base de tiol, un agente de transferencia de cadena a base de hidrocarburo halogenado, etc. De estos agentes de transferencia de cadena, se prefiere el agente de transferencia de cadena a base de tiol.
Como agente de transferencia de cadena a base de tiol, se prefieren compuestos que contienen un grupo -SH, y se prefieren más compuestos representados por la fórmula general: HS-R-Eg, en la que R es un grupo derivado de un hidrocarburo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; E es -OH, -COOM, -COOR' o -SO3M (en los que M es un átomo de hidrógeno, un metal monovalente, un metal divalente, un grupo amonio o un grupo amina orgánica y R' es un grupo alquilo que tiene de 1 a 10 átomos de carbono); y g es un número entero de 1 a 2. Los ejemplos específicos del agente de transferencia de cadena a base de tiol incluyen mercaptoetanol, tioglicerol, ácido tioglicólico, ácido 2-mercaptopropiónico, ácido 3-mercaptopropiónico, ácido tiomálico, tioglicolato de octilo, 3-mercaptopropionato de octilo, etc. De estos agentes de transferencia de cadena a base de tiol, desde el punto de vista de lograr un buen efecto de transferencia de cadena en una reacción de copolimerización de 1 a 3 monómeros, se prefieren ácido mercaptopropiónico y mercaptoetanol, y se prefiere más ácido mercaptopropiónico. Estos agentes de transferencia de cadena a base de tiol pueden usarse solos o en combinación de cualesquiera dos o más de los mismos.
Los ejemplos del agente de transferencia de cadena a base de hidrocarburo halogenado incluyen tetracloruro de carbono, tetrabromuro de carbono, etc.
Los ejemplos del otro agente de transferencia de cadena incluyen un dímero de a-metilestireno, terpinoleno, aterpineno, y-terpineno, dipenteno, 2-aminopropan-1-ol, etc. Estos agentes de transferencia de cadena pueden usarse solos o en combinación de cualesquiera dos o más de los mismos.
La temperatura de polimerización no está particularmente limitada, y se controla preferiblemente al intervalo de temperatura no superior al punto de ebullición del disolvente de polimerización.
El peso molecular promedio en peso del polímero soluble en agua es preferiblemente de no menos de 5.000, más preferiblemente de no menos de 10.000 e incluso más preferiblemente de no menos de 12.000, desde el punto de vista de lograr una buena estabilidad de dispersión del pigmento. Además, desde el mismo punto de vista que se describió anteriormente, el peso molecular promedio en peso del polímero soluble en agua es preferiblemente de no más de 250.000, más preferiblemente de no más de 200.000 e incluso más preferiblemente de no más de 180.000. Mientras tanto, el peso molecular promedio en peso del polímero soluble en agua puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.
[Polímero insoluble en agua]
Los ejemplos del polímero insoluble en agua usado en la presente invención incluyen polímeros a base de vinilo, poliésteres y poliuretanos. De estos polímeros, se prefieren polímeros a base de vinilo obtenidos mediante polimerización por adición de monómeros de vinilo, y se prefieren más polímeros a base de vinilo que contienen una unidad constitucional derivada de un éster de ácido (met)acrílico. Los ejemplos específicos del éster de ácido (met)acrílico incluyen monómeros correspondiente al éster de ácido (met)acrílico entre los componentes (b) a (e) mencionados a continuación.
El polímero a base de vinilo usados en la presente invención es preferiblemente un polímero de vinilo insoluble en agua que se produce mediante copolimerización de una mezcla de monómeros que contiene (a) un monómero que contiene un grupo formador de sales (denominado simplemente a continuación en el presente documento “componente (a)”) y (b) un macrómero (denominado simplemente a continuación en el presente documento “componente (b)”) y/o (c) un monómero hidrófobo (denominado simplemente a continuación en el presente documento “componente (c)”) (una mezcla de este tipo se denomina simplemente a continuación en el presente documento “mezcla de monómeros”). El polímero de vinilo insoluble en agua contiene una unidad constitucional derivada del componente (a) y una unidad constitucional derivada del componente (b) y/o una unidad constitucional derivada del componente (c).
El monómero que contiene un grupo formador de sales (a) se usa para potenciar la estabilidad de dispersión de la dispersión resultante. Los ejemplos del grupo formador de sales incluyen un grupo carboxilo, un grupo sulfónico, un grupo fosfórico, un grupo amino y un grupo amonio.
Los ejemplos del monómero que contiene un grupo formador de sales incluyen monómeros catiónicos y monómeros aniónicos. Los ejemplos de los monómeros catiónicos y monómeros aniónicos son aquellos que se describen en el párrafo [0022] del documento JP 9-286939A, etc.
Los ejemplos típicos de los monómeros catiónicos incluyen monómeros que contienen amina insaturada y monómeros que contienen sal de amonio insaturado. Entre estos monómeros catiónicos, se prefieren (met)acrilato de N,N-dimetilaminoetilo, N-(N',N'-dimetilaminopropil)(met)acrilamida y vinilpirrolidona.
Mientras tanto, el término “(met)acrilamida” significa acrilamida, metacrilamida o ambas.
Los ejemplos típicos de los monómeros aniónicos incluyen monómeros de ácido carboxílico insaturado, monómeros de ácido sulfónico insaturado y monómeros de ácido fosfórico insaturado.
Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido carboxílico insaturado incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido citracónico y ácido 2-metacriloiloximetilsuccínico. Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido sulfónico insaturado incluyen ácido estirenosulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, (met)acrilato de 3-sulfopropilo y éster bis(3-sulfopropil)itacónico. Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido fosfórico insaturado incluyen ácido vinilfosfónico, fosfato de vinilo, fosfato de bis(metacriloxietilo), fosfato de difenil-2-acriloiloxietilo, fosfato de difenil-2-metacriloiloxietilo y fosfato de dibutil-2-acriloiloxietilo.
De los monómeros aniónicos anteriores, desde el punto de vista de lograr una buena estabilidad de dispersión de la dispersión resultante, se prefieren monómeros de ácido carboxílico insaturado, y se prefiere más al menos un monómero seleccionado del grupo que consiste en ácido acrílico y ácido metacrílico.
El macrómero (b) se usa para potenciar la estabilidad de dispersión de las partículas de polímero, en particular, en el caso en el que las partículas de polímero contienen el pigmento. Los ejemplos del macrómero (b) incluyen aquellos macrómeros en forma de un monómero que contiene un grupo insaturado polimerizable que tiene un peso molecular promedio en número de no menos de 500 y no más de 100.000 y preferiblemente de no menos de 1.000 y no más de 10.000. Mientras tanto, el peso molecular promedio en número del macrómero (b) puede medirse mediante cromatografía en gel usando cloroformo que contiene 1 mmol/l de dodecildimetilamina como disolvente y usando poliestireno como sustancia patrón de referencia.
De entre estos macrómeros (b), desde el punto de vista de lograr una buena estabilidad de dispersión de las partículas de polímero, se prefieren macrómeros a base de estireno y macrómeros a base de (met)acrilato que contiene un grupo aromático que tienen un grupo funcional polimerizable en un extremo terminal de los mismos.
Los ejemplos de los macrómeros a base de estireno incluyen homopolímeros de monómeros a base de estireno y copolímeros de los monómeros a base de estireno con otros monómeros. Los ejemplos de los monómeros a base de estireno incluyen estireno, 2-metilestireno, viniltolueno, etilvinilbenceno, vinilnaftaleno y cloroestireno.
Como macrómeros a base de (met)acrilato que contiene un grupo aromático, pueden mencionarse homopolímeros de un (met)acrilato que contiene un grupo aromático o copolímeros del (met)acrilato que contiene un grupo aromático con otros monómeros. Los ejemplos del (met)acrilato que contiene un grupo aromático incluyen (met)acrilatos que contienen un grupo arilalquilo que tiene no menos de 7 y no más de 22 átomos de carbono, preferiblemente no menos de 7 y no más de 18 átomos de carbono y más preferiblemente no menos de 7 y no más de 12 átomos de carbono que puede tener un grupo sustituyente que contenga un heteroátomo, o un grupo arilo que tiene no menos de 6 y no más de 22 átomos de carbono, preferiblemente no menos de 6 y no más de 18 átomos de carbono y más preferiblemente no menos de 6 y no más de 12 átomos de carbono que puede tener un grupo sustituyente que contenga un heteroátomo. Los ejemplos del grupo sustituyente que contiene un heteroátomo incluyen un átomo de halógeno, un grupo éster, un grupo éter y un grupo hidroxilo. Los ejemplos del (met)acrilato que contiene un grupo aromático incluyen (met)acrilato de bencilo, (met)acrilato de fenoxietilo, acrilato de 2-hidroxi-3-fenoxipropilo y ftalato de 2-metacriloiloxietil-2-hidroxipropilo. De entre estos (met)acrilatos que contienen un grupo aromático, se prefiere (met)acrilato de bencilo.
El grupo funcional polimerizable unido a un extremo terminal de estos macrómeros es preferiblemente un grupo acriloiloxilo o un grupo metacriloiloxilo. Los ejemplos de los otros monómeros adecuados copolimerizables con el (met)acrilato que contiene un grupo aromático incluyen acrilonitrilo, etc.
El contenido de la unidad constitucional derivada del monómero a base de estireno en el macrómero a base de estireno o el contenido de la unidad constitucional derivada del (met)acrilato que contiene un grupo aromático en el macrómero a base de (met)acrilato que contiene un grupo aromático es preferiblemente de no menos del 50% en masa y más preferiblemente de no menos del 70% en masa en vista de potenciar la afinidad del polímero por los pigmentos.
El macrómero (b) puede contener además cadenas laterales constituidas por otras unidades constitucionales derivadas de un organopolisiloxano, etc. Una cadena lateral de este tipo puede producirse, por ejemplo, mediante copolimerización del macrómero con un macrómero a base de silicona que tiene un grupo funcional polimerizable en un extremo terminal del mismo, que está representado por la siguiente fórmula (1):
CH2=C(CH3)-COOC3H6-[Si(CH3)2O]t-Si(CH3)3 (1)
en la que t es un número de no menos de 8 y no más de 40.
Los ejemplos del macrómero a base de estireno comercialmente disponible como componente (b) incluyen AS-6(S), AN-6(S) y HS-6(S) (nombres comerciales), todos disponibles de Toagosei Co., Ltd., etc.
El monómero hidrófobo (c) se usa desde el punto de vista de potenciar la densidad óptica de la tinta resultante, etc. Los ejemplos del monómero hidrófobo incluyen (met)acrilatos de alquilo y monómeros que contienen un grupo aromático.
Los (met)acrilatos de alquilo preferidos son aquellos que contienen un grupo alquilo que tiene no menos de 1 y no más de 22 átomos de carbono y preferiblemente no menos de 6 y no más de 18 átomos de carbono. Los ejemplos de los (met)acrilatos de alquilo incluyen (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de (iso)propilo, (met)acrilato de (iso o terc-)butilo, (met)acrilato de (iso)amilo, (met)acrilato de ciclohexilo, (met)acrilato de 2-etilhexilo, (met)acrilato de (iso)octilo, (met)acrilato de (iso)decilo, (met)acrilato de (iso)dodecilo y (met)acrilato de (iso)estearilo. Mientras tanto, los términos “(iso o terc-)” e “(iso)”, tal como se usan en la presente memoria descriptiva, significan ambos la estructura en la que están presentes los grupos expresados por “ iso” y “terc” y la estructura en la que no están presentes estos grupos (es decir, normal).
El monómero que contiene un grupo aromático es preferiblemente un monómero de vinilo que contiene un grupo aromático que tiene preferiblemente no menos de 6 y no más de 22 átomos de carbono, más preferiblemente no menos de 6 y no más de 18 átomos de carbono e incluso más preferiblemente no menos de 6 y no más de 12 átomos de carbono que puede contener un grupo sustituyente que tiene un heteroátomo y más preferiblemente un monómero a base de estireno o un (met)acrilato que contiene un grupo aromático.
Como monómero a base de estireno, se prefieren estireno, 2-metilestireno y divinilbenceno, y se prefiere más estireno. Además, los ejemplos preferidos del (met)acrilato que contiene un grupo aromático incluyen (met)acrilato de bencilo y (met)acrilato de fenoxietilo. De estos (met)acrilatos que contienen un grupo aromático, se prefiere más (met)acrilato de bencilo.
Como monómero hidrófobo, pueden usarse los monómeros anteriormente mencionados en combinación de cualesquiera dos o más clases de los mismos, y pueden usarse el monómero a base de estireno y el (met)acrilato que contiene un grupo aromático en combinación entre sí.
La mezcla de monómeros puede contener además (d) un monómero que contiene un grupo hidroxilo (denominado simplemente a continuación en el presente documento “componente (d)”). El monómero que contiene un grupo hidroxilo (d) se usa para mostrar un excelente efecto de potenciación de la estabilidad de dispersión de la dispersión resultante.
Los ejemplos del componente (d) incluyen (met)acrilato de 2-hidroxietilo, (met)acrilato de 3-hidroxipropilo, (met)acrilato de polietilenglicol (n = no menos de 2 y no más de 30, en el que n representa un número molar promedio de adición de grupos oxialquileno: definido a continuación en el presente documento del mismo modo), (met)acrilato de polipropilenglicol (n = no menos de 2 y no más de 30) y (met)acrilato de poli(etilenglicol (n = no menos de 1 y no más de 15)/propilenglicol (n = no menos de 1 y no más de 15)). De entre estos monómeros que contienen un grupo hidroxilo, se prefieren (met)acrilato de 2-hidroxietilo, monometacrilato de polietilenglicol y metacrilato de polipropilenglicol. La mezcla de monómeros puede contener además (e) un monómero representado por la siguiente fórmula (2) (denominado simplemente a continuación en el presente documento “componente (e)”):
CH2=C(R1)COO(R2O)pR3 (2)
en la que R1 es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo inferior que tiene no menos de 1 y no más de 5 átomos de carbono; R2 es un grupo hidrocarbonado divalente que tiene no menos de 1 y no más de 30 átomos de carbono que puede contener un heteroátomo; R3 es un grupo hidrocarbonado monovalente que tiene no menos de 1 y no más de 30 átomos de carbono que puede contener un heteroátomo; y p representa un número molar promedio de adición de grupos R2O, y es un número de no menos de 1 y no más de 60 y preferiblemente un número de no menos de 1 y no más de 30.
El componente (e) se usa para mostrar el efecto de potenciación de la densidad óptica de la tinta resultante, etc. Los ejemplos del heteroátomo en la fórmula (2) incluyen un átomo de nitrógeno, un átomo de oxígeno, un átomo de halógeno y un átomo de azufre.
Los ejemplos del grupo R1 adecuado incluyen un grupo metilo, un grupo etilo y un grupo (iso)propilo.
Los ejemplos del grupo R2O adecuado incluyen un grupo oxietileno, un grupo oxi(iso)propileno, un grupo oxitetrametileno, un grupo oxiheptametileno, un grupo oxihexametileno y un grupo oxialquileno que tiene no menos de 2 y no más de 7 átomos de carbono que está constituido por una combinación de al menos dos de estos grupos oxialquileno.
Los ejemplos del grupo R3 adecuado incluyen un grupo alquilo alifático que tiene no menos de 1 y no más de 30 átomos de carbono y preferiblemente no menos de 1 y no más de 20 átomos de carbono, un grupo alquilo que contiene un anillo aromático que tiene no menos de 7 y no más de 30 átomos de carbono y un grupo alquilo que contiene un heteroanillo que tiene no menos de 4 y no más de 30 átomos de carbono.
Los ejemplos específicos del componente (e) incluyen (met)acrilato de metoxipolietilenglicol (p en la fórmula (2): no menos de 1 y no más de 30; definido a continuación en el presente documento del mismo modo), (met)acrilato de metoxipolitetrametilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), (met)acrilato de etoxipolietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), (met)acrilato de octoxipolietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), 2-etilhexil éter de (met)acrilato de polietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), (met)acrilato de (iso)propoxipolietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), (met)acrilato de butoxipolietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30), (met)acrilato de metoxipolipropilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30) y (met)acrilato de metoxi(copolímero de etilenglicol/propilenglicol) (p = no menos de 1 y no más de 30: de entre los que el número de unidades constitucionales de etilenglicol es de no menos de 1 y no más de 29). De entre estos compuestos, se prefieren (met)acrilato de octoxipolietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30) y 2-etilhexil éter de (met)acrilato de polietilenglicol (p = no menos de 1 y no más de 30).
Los ejemplos específicos de los productos comercialmente disponibles de los componentes (d) y (e) incluyen monómeros de acrilato polifuncional (NK ésteres) disponibles de Shin-Nakamura Kagaku Kogyo Co., Ltd., tales como “M-40G”, “M-90G”, “M-230G” y “EH4E”; y la serie BLEMMER disponible de NOF Corporation, tales como “PE-90”, “PE-200”, “PE-350”, “PME-100”, “PME-200”, “PME-400”, “PME-1000”, “PP-500”, “PP-800”, “PP-1000”, “AP-150”, “AP-400”, “AP-550”, “AP-800”, “50PEP-300” y “50POEP-800B”.
Estos componentes (a) a (e) se usan respectivamente solos o en forma de una mezcla de cualesquiera dos o más de los mismos.
Tras la producción del polímero insoluble en agua, el contenido de los componentes (a) a (e) anteriores en la mezcla de monómeros (contenido de componentes no neutralizados; definidos a continuación en el presente documento del mismo modo) o el contenido de las unidades constitucionales derivadas de los componentes (a) a (e) en el polímero insoluble en agua son los siguientes desde el punto de vista de una buena estabilidad de dispersión de la dispersión resultante, etc.
El contenido del componente (a) es preferiblemente de no menos del 2% en masa y más preferiblemente de no menos del 3% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 40% en masa, más preferiblemente de no más del 30% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 20% en masa.
El contenido del componente (b) es de no menos del 0% en masa, preferiblemente de no menos del 1% en masa y más preferiblemente de no menos del 5% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 25% en masa y más preferiblemente de no más del 20% en masa.
El contenido del componente (c) es preferiblemente de no menos del 5% en masa y más preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 98% en masa, más preferiblemente de no más del 95% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 90% en masa.
El contenido del componente (d) es de no menos del 0% en masa, preferiblemente de no menos del 5% en masa y más preferiblemente de no menos del 7% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 40% en masa y más preferiblemente de no más del 20% en masa.
El contenido del componente (e) es de no menos del 0% en masa, preferiblemente de no menos del 5% en masa y más preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 50% en masa y más preferiblemente de no más del 40% en masa.
El contenido total de los componentes (a) y (d) [componente (a) componente (d)] en la mezcla de monómeros es preferiblemente de no menos del 6% en masa y más preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 60% en masa y más preferiblemente de no más del 50% en masa. El contenido total de los componentes (a) y (e) [componente (a) componente (e)] en la mezcla de monómeros es preferiblemente de no menos del 6% en masa y más preferiblemente de no menos del 13% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 75% en masa y más preferiblemente de no más del 50% en masa. El contenido total de los componentes (a), (d) y (e) [componente (a) componente (d) componente (e)] en la mezcla de monómeros es preferiblemente de no menos del 6% en masa y más preferiblemente de no menos del 7% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 60% en masa y más preferiblemente de no más del 50% en masa.
Además, la razón en masa del componente (a) con respecto a la suma de los componentes (b) y (c) (componente (a)/(componente (b) componente (c))] es preferiblemente de no menos de 0,01, más preferiblemente de no menos de 0,02 e incluso más preferiblemente de no menos de 0,03 y, además, es preferiblemente de no más de 0,67 y más preferiblemente de no más de 0,50.
<Producción del polímero insoluble en agua>
El polímero insoluble en agua usado en la presente invención puede producirse mediante copolimerización de la mezcla de monómeros mediante métodos conocidos, tales como polimerización en masa, polimerización en disolución, polimerización en suspensión y polimerización en emulsión. De entre estos métodos de polimerización, se prefiere la polimerización en disolución.
El disolvente usado en el método de polimerización en disolución es preferiblemente un disolvente polar orgánico. El disolvente polar orgánico miscible con agua puede usarse en forma de una mezcla con agua. Los ejemplos de los disolventes polares orgánicos incluyen alcoholes alifáticos que tienen de 1 a 3 átomos de carbono; cetonas que tienen de 3 a 8 átomos de carbono; y ésteres tales como acetato de etilo. De entre estos disolventes, se prefieren metanol, etanol, acetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona y disolventes mixtos de al menos uno de los mismos con agua.
La polimerización puede llevarse a cabo en presencia de un iniciador de la polimerización por radicales convencionalmente conocido, por ejemplo, compuestos azoicos, tales como 2,2'-azobisisobutironitrilo y 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo), y peróxidos orgánicos, tales como peroxioctoato de t-butilo y óxido de dibenzoílo. La cantidad del iniciador de la polimerización por radicales que va a usarse en la polimerización es preferiblemente de no menos de 0,001 mol y más preferiblemente de no menos de 0,01 mol y, además, es preferiblemente de no más de 5 mol y más preferiblemente de no más de 2 mol, por 1 mol de la mezcla de monómeros.
La polimerización también puede llevarse a cabo en presencia de un agente de transferencia de cadena convencionalmente conocido, por ejemplo, mercaptanos, tales como octilmercaptano y 2-mercaptoetanol, y disulfuros de tiuram.
Las condiciones de polimerización de la mezcla de monómeros pueden variar dependiendo de las clases del iniciador de la polimerización por radicales, los monómeros, el disolvente, etc., que van a usarse y, por tanto, no están particularmente limitadas. En general, la temperatura de polimerización es preferiblemente no inferior a 30°C y más preferiblemente no inferior a 50°C y, además, es preferiblemente no superior a 100°C y más preferiblemente no superior a 80°C. El tiempo de polimerización es preferiblemente de no menos de 1 h y no más de 20 h. Además, la polimerización se lleva a cabo preferiblemente en una atmósfera de gas de nitrógeno o una atmósfera de un gas inerte, tal como argón.
Tras completarse la reacción de polimerización, el polímero producido de ese modo puede aislarse a partir de la disolución de reacción resultante mediante un método conocido, tal como reprecipitación y retirada del disolvente mediante destilación. El polímero obtenido de ese modo puede purificarse mediante reprecipitación repetida, separación por membrana, cromatografía, extracción, etc., para retirar los monómeros sin reaccionar, etc., a partir del mismo.
El peso molecular promedio en peso del polímero insoluble en agua usado en la presente invención es preferiblemente de no menos de 5.000, más preferiblemente de no menos de 10.000 e incluso más preferiblemente de no menos de 20.000, desde los puntos de vista de alta densidad óptica de la tinta resultante y buena estabilidad de dispersión del pigmento. Además, el peso molecular promedio en peso del polímero insoluble en agua es preferiblemente de no más de 500.000, más preferiblemente de no más de 400.000 e incluso más preferiblemente de no más de 300.000, desde los mismos puntos de vista que se describieron anteriormente. Mientras tanto, el peso molecular promedio en peso del polímero insoluble en agua puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.
Cuando el polímero contiene un grupo formador de sales derivado del monómero que contiene un grupo formador de sales (a), el grupo formador de sales se neutraliza con un agente neutralizante cuando se usa el polímero. Como agente neutralizante, pueden usarse ácidos o bases según la clase de grupo formador de sales que va a neutralizarse en el polímero. Los ejemplos del agente neutralizante incluyen ácidos, tales como ácido clorhídrico, ácido acético, ácido propiónico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido láctico, ácido succínico, ácido glicólico, ácido glucónico y ácido glicérico, y bases, tales como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, amoniaco, alquilaminas y alcanolaminas.
El grado de neutralización del grupo formador de sales en el polímero, tal como se calcula a partir de la razón en masa entre el grupo formador de sales y el agente neutralizante, es preferiblemente de no menos del 10%, más preferiblemente de no menos del 20% e incluso más preferiblemente de no menos del 50% y, además, es preferiblemente de no más del 200% y más preferiblemente de no más del 150%.
El grado de neutralización del grupo formador de sales aniónico se calcula según la siguiente fórmula:
[cantidad (g) de agente neutralizante/equivalente de agente neutralizante]/[índice de acidez del polímero (mg de KOH/g) x peso (g) de polímero/(56 x 1000)) x 100.
El grado de neutralización del grupo formador de sales catiónico se calcula según la siguiente fórmula:
[masa (g) de agente neutralizante/equivalente de agente neutralizante)/[índice de amina del polímero (mg de HCl/g) x masa (g) de polímero/(36,5 x 1000)) x 100.
El índice de acidez o el índice de amina pueden calcularse a partir de las unidades constitucionales respectivas del polímero, o también pueden determinarse mediante el método de someter una disolución preparada disolviendo el polímero en un disolvente apropiado (tal como metil etil cetona) a valoración. El índice de acidez o el índice de amina del polímero es preferiblemente de no menos de 50 y no más de 200 y más preferiblemente de no menos de 50 y no más de 150.
El procedimiento de producción de la presente invención incluye la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua (etapa de introducción del compuesto de zirconio). El procedimiento de producción de la presente invención incluye además las siguientes etapas (I) a (V) en las que el etapa de introducción del compuesto de zirconio se lleva a cabo en la etapa (II):
etapa (I): preparar una mezcla que incluye el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua;
etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (I) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que contienen el compuesto de zirconio para obtener una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta; y
etapa (V): preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (IV).
A continuación, se describen las etapas respectivas.
(Producción de la dispersión de partículas de polímero que contienen pigmento)
En la presente invención, con el fin de dispersar de manera estable el pigmento, las partículas de polímero se usan en forma de partículas de polímero que contienen pigmento. El método para producir la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento no está particularmente limitado. Sin embargo, el procedimiento que incluye las siguientes etapas (I) y (II) es capaz de producir de manera eficiente la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento:
etapa (I): preparar una mezcla que incluye el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua; y
etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (I) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que contienen el compuesto de zirconio para obtener la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento.
En la etapa (II), al dispersar el pigmento en el polímero por medio del dispersador usando las partículas de medios de dispersión que contienen el compuesto de zirconio, es posible introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua.
En la etapa (I), se usa preferiblemente el método en el que, en primer lugar, se disuelve el polímero en el disolvente orgánico y después se añaden el pigmento y agua, si se requiere, junto con componentes opcionales, tales como un agente neutralizante y un tensioactivo, a la disolución en disolvente orgánico obtenida de ese modo y se mezclan entre sí para obtener una dispersión de tipo aceite en agua. El contenido del pigmento en la mezcla resultante es preferiblemente de no menos del 5% en masa y más preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 50% en masa y más preferiblemente de no más del 40% en masa. El contenido del disolvente orgánico en la mezcla es preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 40% en masa y más preferiblemente de no más del 30% en masa. El contenido del polímero en la mezcla es preferiblemente de no menos del 2% en masa y más preferiblemente de no menos del 3% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 40% en masa y más preferiblemente de no más del 20% en masa. El contenido de agua en la mezcla es preferiblemente de no menos del 40% en masa y más preferiblemente de no menos del 50% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 80% en masa.
Cuando el polímero contiene un grupo formador de sales, el agente neutralizante se usa preferiblemente para neutralizar el grupo formador de sales. El grado de neutralización del grupo formador de sales en el polímero con el agente neutralizante no está particularmente limitado. En general, el grado de neutralización se controla preferiblemente de tal manera que la dispersión finalmente obtenida muestra una propiedad de líquido neutro, por ejemplo, un pH de no menos de 4,5 y no más de 10. El pH de la dispersión también puede determinarse a partir del grado de neutralización deseado del polímero. El agente neutralizante usado en la presente invención son aquellos ejemplificados anteriormente. Además, el polímero puede neutralizarse previamente.
Los ejemplos del disolvente orgánico incluyen disolventes de alcohol, tales como etanol, isopropanol e isobutanol; disolventes de cetona, tales como acetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona y dietil cetona; y disolventes de éter, tales como dibutil éter, tetrahidrofurano y dioxano. La solubilidad de estos disolventes orgánicos en 100 g de agua, tal como se mide a 20°C, es preferiblemente de no menos de 5 g y más preferiblemente de no menos de 10 g y, además, es preferiblemente de no más de 80 g y más preferiblemente de no más de 50 g. En particular, de estos disolventes orgánicos, se prefiere al menos un disolvente orgánico seleccionado del grupo que consiste en metil etil cetona y metil isobutil cetona.
El punto de ebullición del disolvente orgánico, tal como se mide a 1 atm, es preferiblemente no inferior a 50°C y más preferiblemente no inferior a 60°C y, además, es preferiblemente no superior a 90°C y más preferiblemente no superior a 80°C.
El método para dispersar la mezcla en la etapa (II) no está particularmente limitado. En la etapa (II), con el fin de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, se usan las partículas de medios de dispersión que contienen el compuesto de zirconio. Por tanto, las partículas de polímero pueden atomizarse para dar partículas finas que tienen un tamaño de partícula promedio deseado únicamente mediante un tratamiento de dispersión sustancial. Sin embargo, se prefiere que la mezcla se someta en primer lugar a un tratamiento de dispersión preliminar y después al tratamiento de dispersión sustancial aplicando una tensión de cizalladura a la misma para controlar el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero obtenidas a un valor deseado.
Como medio para aplicar una tensión de cizalladura a la mezcla en el tratamiento de dispersión sustancial, pueden usarse, por ejemplo, dispositivos de dispersión, tales como un molino de rodillos, una amasadora y una prensa extrusora, dispersadores de medios, tales como un molino de arena y un molino de perlas, homogeneizadoras de alta presión de tipo cámara y similares. De entre los métodos que usan estos aparatos, desde el punto de vista de reducir de manera eficiente el tamaño de las partículas de polímero, se usa preferiblemente el método de pulverización en húmedo, que puede llevarse a cabo por medio del dispersador usando las partículas de medios de dispersión. Además, puede adoptarse el método en el que, después de someter la dispersión a pulverización en húmedo, si se requiere, se dispersa adicionalmente la dispersión resultante mediante un método de dispersión a alta presión usando una homogeneizadora de alta presión, etc.
El material de las partículas de medios de dispersión incluye un compuesto de zirconio, desde el punto de vista de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua. Las partículas de medios de dispersión contienen preferiblemente el compuesto de zirconio anteriormente mencionado. Las partículas de medios de dispersión usadas tras la introducción del compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua están presentes preferiblemente en un estado sometido a abrasión mediante el uso hasta cierto grado. El grado de abrasión preferido de las partículas de medios de dispersión es el mismo que se describió previamente. El tamaño de partícula de las partículas de medios de dispersión es preferiblemente de no menos de 10 |im y no más de 500 |im y más preferiblemente de no menos de 10 |im y no más de 200 |im, desde el punto de vista de reducir de manera eficiente el tamaño de partícula de las partículas de polímero.
En el tratamiento de dispersión por pulverización en húmedo, la razón en masa de las partículas de medios de dispersión con respecto a la dispersión (incluyendo todos los componentes que constituyen la dispersión, tales como el pigmento, el polímero, agua y el disolvente orgánico) (partículas de medios de dispersión/dispersión) es preferiblemente de no menos de 0,3, más preferiblemente de no menos de 1,0 e incluso más preferiblemente de no menos de 3,0 y, además, es preferiblemente de no más de 15 y más preferiblemente de no más de 12. La tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador es de no menos del 50% y más preferiblemente de no menos del 70% y, además, es de no más del 95% y más preferiblemente de no más del 90%, desde los puntos de vista de reducir de manera eficiente el tamaño de partícula de las partículas de polímero e introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua.
La velocidad periférica del dispersador usando las partículas de medios de dispersión significa una velocidad de una periferia exterior de una pala de agitación si el dispersador tiene la pala de agitación. En la presente invención, la velocidad periférica del dispersador es preferiblemente de no menos de 3 m/s y más preferiblemente de no menos de 5 m/s y, además, es preferiblemente de no más de 30 m/s y más preferiblemente de no más de 25 m/s. Si el dispersador no tiene pala de agitación, la velocidad periférica del dispersador significa una velocidad de rotación de un recipiente en el mismo. En un caso de este tipo, en la presente invención, la velocidad periférica del dispersador se controla preferiblemente al intervalo de no menos de 0,1 m/s y no más de 1 m/s.
El tiempo de dispersión es preferiblemente de no menos de 1 h y más preferiblemente de no menos de 1,5 h y, además, es preferiblemente de no más de 15 h y más preferiblemente de no más de 10 h. La temperatura tras el tratamiento de dispersión es preferiblemente no inferior a 0°C y más preferiblemente no inferior a 5°C y, además, es preferiblemente no superior a 60°C y más preferiblemente no superior a 30°C, desde los mismos puntos de vista que se describieron anteriormente.
En la etapa (II), es posible obtener la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento (dispersión de disolución de reserva). El contenido de sólidos de la dispersión es preferiblemente de no menos del 5% en masa, más preferiblemente de no menos del 10% en masa y, además, es preferiblemente de menos del 25% en masa y más preferiblemente de no más del 20% en masa.
(Producción de la dispersión en agua para impresión por chorro de tinta)
La dispersión de disolución de reserva obtenida de ese modo se somete preferiblemente a las siguientes etapas (III) y (IV), de modo que es posible obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta que puede usarse en la tinta a base de agua:
etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento; y
etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener la dispersión en agua para impresión por chorro de tinta.
En la etapa (III), el disolvente orgánico se retira de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento (dispersión de disolución de reserva) obtenida en la etapa (II) para obtener de ese modo la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento. El método para retirar el disolvente orgánico no está particularmente limitado, y puede usarse, por ejemplo, un método de eliminación por destilación del disolvente orgánico o agua bajo calentamiento o a presión reducida para concentrar la dispersión, un método de precipitación de las partículas de polímero que contienen pigmento mediante separación centrífuga para concentrar la dispersión, un método de secado a vacío, un método de secado por congelación o una combinación de estos métodos.
Además, desde el punto de vista de excluir partículas defectuosas, se prefiere que se retiren no sólo el disolvente orgánico sino también una parte de agua de la dispersión para excluir de manera eficiente las partículas defectuosas a partir de la misma. Por ejemplo, después de retirar en primer lugar el disolvente orgánico, la dispersión en agua resultante de las partículas de polímero que contienen pigmento puede concentrarse adicionalmente.
La cantidad de agua retirada de la dispersión es preferiblemente de no menos de 10 partes en masa y más preferiblemente de no menos de 50 partes en masa y, además, es preferiblemente de no más de 500 partes en masa y más preferiblemente de no más de 400 partes en masa, basándose en 100 partes en masa de la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (III).
La temperatura tras la concentración de la dispersión no está particularmente limitada, y es preferiblemente no inferior a 50°C y más preferiblemente no inferior a 55°C y, además, es preferiblemente no superior a 90°C y más preferiblemente no superior a 85°C. La temperatura tras la concentración es preferiblemente no inferior a un punto de ebullición del disolvente orgánico desde el punto de vista de eliminar por destilación el disolvente orgánico. La presión tras la concentración no está particularmente limitada, y la concentración de la dispersión puede llevarse a cabo a presiones normales, a presión reducida o bajo una presión aplicada, y se lleva a cabo preferiblemente a presión reducida desde el punto de vista de eliminar por destilación el disolvente orgánico. El tiempo de tratamiento de la dispersión puede variar dependiendo de la temperatura y la presión usadas, y es preferiblemente de no menos de 0,5 h y más preferiblemente de no menos de 1 h y, además, es preferiblemente de no más de 10 h.
Desde el punto de vista de excluir las partículas defectuosas, la concentración de la dispersión se lleva a cabo de tal manera que el contenido de sólidos de la dispersión de disolución de reserva es preferiblemente de no menos del 10% en masa, más preferiblemente de no menos del 12% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 15% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 40% en masa y más preferiblemente de no más del 35% en masa. Mientras tanto, se considera que las partículas inestables en la dispersión se agregan para dar una partícula gruesa mediante la operación de concentración.
Además, desde el punto de vista de excluir las partículas defectuosas, la diferencia entre el contenido de sólidos de la dispersión de disolución de reserva y el contenido de sólidos de la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (III) es preferiblemente de no menos del 5% en masa y más preferiblemente de no menos del 7% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 25% en masa, más preferiblemente de no más del 20% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 15% en masa.
Mientras tanto, desde el punto de vista de retirar fácilmente las partículas gruesas, antes de la etapa (IV), puede añadirse un medio acuoso a la dispersión en agua concentrada de ese modo para diluir de manera adecuada la dispersión en agua y controlar el contenido de sólidos de la misma. El medio acuoso contiene preferiblemente agua como componente principal y más preferiblemente es agua.
En la etapa (IV), las partículas gruesas se retiran de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta.
Como método para retirar las partículas gruesas, pueden usarse, por ejemplo, tratamientos con membrana, tales como diálisis y ultrafiltración, tratamientos de separación centrífuga, tratamientos de filtración en gel, etc. De estos métodos, desde el punto de vista de alta eficiencia y bajo coste, se prefieren los tratamientos de separación centrífuga. Mientras tanto, cualquiera de los métodos se lleva a cabo bajo la condición de que el compuesto de zircona sólido se deja permanecer en la dispersión en agua.
En los tratamientos de separación centrífuga, después de diluir la dispersión en agua, la dispersión en agua diluida resultante se somete a separación centrífuga para separar la dispersión en una disolución de sobrenadante y sólidos. La disolución de sobrenadante se extrae como dispersión en agua, y se usa como dispersión en agua para impresión por chorro de tinta.
Con el procedimiento anterior, las partículas de pigmento o partículas finas de polímero inestables, en las que el polímero apenas tiende a adsorberse sobre el pigmento hasta un grado suficiente y, por tanto, se expone al exterior una gran parte del pigmento, se agregan para dar partículas gruesas, y las partículas gruesas formadas de ese modo se retiran de la dispersión, de modo que la dispersión en agua resultante puede mejorarse en cuanto a la propiedad de filtración a través de un filtro hasta un grado considerable.
La aceleración centrífuga tras la separación centrífuga es preferiblemente de no menos de 500 G y más preferiblemente de no menos de 1000 G, desde el punto de vista de reducir el contenido de componentes en la dispersión de disolución de reserva que tiende a provocar el deterioro de la propiedad de filtración a través de un filtro o la estabilidad de dispersión, por ejemplo, tales como partículas de polímero que contienen pigmento que tienen a gran tamaño de partícula, partículas de pigmento que tienen un pequeño tamaño de partícula que no se incorporan en el polímero, partículas finas de polímero que no se adsorben sobre el pigmento y presentes en un estado de flotación, etc. Además, la aceleración centrífuga tras la separación centrífuga es preferiblemente de no más de 5000 G y más preferiblemente de no menos de 3000 G, desde el punto de vista de potenciar el rendimiento del producto deseado suprimiendo la pérdida de sólidos en el mismo así como la durabilidad del separador centrífugo.
La aceleración centrífuga se define por la siguiente fórmula, y puede expresarse con frecuencia mediante la siguiente aceleración centrífuga relativa.
Aceleración centrífuga [m2/s] = N2n2r/900
en la que N es el número de revoluciones (rpm); r es el radio de giro; n es la razón de la circunstancia de un círculo con respecto a su diámetro.
Aceleración centrífuga relativa [G] = N2n2r/900/9,8
El producto de la aceleración centrífuga y el tiempo de separación centrífuga tras la separación centrífuga es preferiblemente de no menos de 200 G h y más preferiblemente de no menos de 300 G h, desde el punto de vista de separar suficientemente los componentes sólidos de la dispersión en agua y evitar que los componentes sólidos y la disolución de sobrenadante se mezclen de nuevo después de detener la aceleración centrífuga y, además, es preferiblemente de no más de 2000 G h y más preferiblemente de no más de 1000 G h, desde los puntos de vista de acortar el tiempo de tratamiento, lograr una buena durabilidad del separador centrífugo y permitir que el compuesto de zircona sólido permanezca en la dispersión en agua.
El tiempo de separación centrífuga no está particularmente limitado, y es preferiblemente de no menos de 10 min y más preferiblemente de no menos de 15 min, desde el punto de vista de retirar de manera eficiente las partículas gruesas y, además, es preferiblemente de no más de 60 min y más preferiblemente de no más de 30 min, desde el punto de vista de permitir que el compuesto de zircona sólido permanezca en la dispersión en agua.
El separador centrífugo usado en la presente invención no está particularmente limitado, y se usan preferiblemente los separadores centrífugos de tipo cesta tal como se describen en los documentos Jp 2003-93811A, JP 2005-194325A, etc.
El tipo de cesta usada en los separadores centrífugos de tipo cesta tampoco está particularmente limitado. Como separadores centrífugos de tipo cesta, se conocen generalmente un sedimentador centrífugo y un deshidratador por filtración centrífuga. De estos separadores centrífugos, se prefiere el sedimentador centrífugo (por ejemplo, remítase a The Society of Chemical Engineers, Japón “Handbook of Chemical Devices and Equipments”, 2a impresión de la 2a edición revisada, publicado por Maruzen Co., Ltd., 5 de abril de 1996, pág. 798).
Los ejemplos del sedimentador centrífugo incluyen un sedimentador centrífugo de tipo tubo de precipitación centrífuga, un sedimentador centrífugo de tipo cilíndrico, un sedimentador centrífugo de tipo placa de separación, un sedimentador centrífugo de tipo cesta y un sedimentador centrífugo de tipo decantador de husillo. De estos sedimentadores centrífugos, desde el punto de vista de buena capacidad de funcionamiento, tal como lavabilidad, se prefiere el sedimentador centrífugo de tipo cesta. Además, el sedimentador centrífugo de tipo cesta que tiene una función de desespumado se usa más preferiblemente desde el punto de vista de retirar de manera eficiente la disolución de sobrenadante a partir del mismo.
Los ejemplos de un separador centrífugo de tipo cesta de paredes no porosas de este tipo incluyen separadores centrífugos tales como “modelo KBS” disponible de Kansai Centrifugal Separator M.F.G. Co., Ltd., “modelo S” disponible de Tanabe Willtec Inc. y similares.
El método de funcionamiento del separador centrífugo no está particularmente limitado, y puede ser cualquiera de (i) un método continuo en el que se extrae la fase de disolución separada mientras se alimenta la dispersión de disolución de reserva, y (ii) un método discontinuo en el que, después de alimentar la dispersión de disolución de reserva, en el momento en que se forma la fase de disolución que va a separarse, se extrae la fase de disolución a partir del separador centrífugo.
Después de completarse la separación centrífuga, la disolución de sobrenadante extraída de ese modo puede usarse directamente como dispersión en agua para impresión por chorro de tinta, o puede usarse en forma de una mezcla acuosa añadiendo agua a la disolución de sobrenadante, si se requiere.
La tensión superficial de la dispersión en agua (tal como se mide a 20°C) es preferiblemente de no menos de 30 N/m y más preferiblemente de no menos de 35 N/m y, además, es preferiblemente de no más de 65 N/m y más preferiblemente de no más de 60 N/m.
La viscosidad de la dispersión en agua (tal como se mide con respecto a una dispersión al 10% en masa a 20°C) es preferiblemente de no menos de 2 mPas y, además, es preferiblemente de no más de 6 mPas y más preferiblemente de no más de 5 mPa s, con el fin de preparar una tinta a base de agua que tenga una viscosidad deseada.
El contenido de agua en la dispersión en agua es preferiblemente de no menos del 30% en masa y más preferiblemente de no menos del 40% en masa y, además, es preferiblemente de no más del 90% en masa y más preferiblemente de no más del 80% en masa.
Además, el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contienen pigmento en la dispersión en agua es preferiblemente de no menos de 40 nm, más preferiblemente de no menos de 50 nm e incluso más preferiblemente de no menos de 60 nm y, además, es preferiblemente de no más de 300 nm, más preferiblemente de no más de 200 nm e incluso más preferiblemente de no más de 150 nm, desde los puntos de vista de buena estabilidad de dispersión y calidad de imagen.
(Producción de la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta)
En la etapa (V), se prepara la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (iV).
La tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención incluye la dispersión en agua anteriormente obtenida para impresión por chorro de tinta. Como método para preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, pueden mencionarse un método en el que se añaden adicionalmente a la dispersión en agua para impresión por chorro de tinta diversos aditivos usados habitualmente en tintas, tales como agentes humectantes, penetrantes, dispersantes, modificadores de la viscosidad, agentes desespumantes, agentes resistentes al moho y antioxidantes, y un método en el que la dispersión en agua se somete adicionalmente a filtración usando un filtro, etc.
Preferiblemente, la tinta a base de agua resultante obtenida después de la adición de los aditivos anteriormente mencionados a la dispersión en agua se somete adicionalmente a filtración usando un filtro, etc. El diámetro de poro del filtro es preferiblemente de no más de 2,0 |im, más preferiblemente de no más de 1,5 |im e incluso más preferiblemente de no más de 1,2 |im, desde el punto de vista de impedir la inclusión del compuesto de zirconio que tiene un gran tamaño de partícula, etc. y, además, es preferiblemente de no menos de 0,05 |im y más preferiblemente de no menos de 0,1 |im, desde el punto de vista de buena capacidad de filtración. Mientras tanto, tal como se describió anteriormente, en la presente invención, se considera que el tamaño de partícula del compuesto de zirconio sólido contenido en la tinta a base de agua no es mayor que el diámetro de poro del filtro usado tras la filtración de la tinta a base de agua. Más específicamente, el compuesto de zirconio tiene preferiblemente un tamaño de partícula capaz de pasar a través de un filtro que tiene un diámetro de poro de 1,2 |im.
El contenido de agua preferido en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención y el tamaño de partícula promedio preferido de las partículas de polímero que contienen pigmento en la misma son los mismos que los de la dispersión en agua anteriormente mencionada. Además, la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención contiene el compuesto de zirconio sólido, y la concentración de zirconio en la tinta es la misma que la descrita anteriormente.
La tensión superficial de la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención (tal como se mide a 25°C) es preferiblemente de no menos de 2o mN/m y más preferiblemente de no menos de 25 mN/m y, además, es preferiblemente de no más de 35 mN/m, desde el punto de vista de garantizar una buena propiedad de expulsión de la tinta a partir de las boquillas.
La viscosidad de la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención (tal como se mide a 20°C) es preferiblemente de no menos de 2 mPas y más preferiblemente de no menos de 2,5 mPas y, además, es preferiblemente de no más de 12 mPas y más preferiblemente de no más de 10 mPas, con el fin de mantener una buena propiedad de expulsión de la tinta.
(Método de formación de imágenes, método de almacenamiento de la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta y método de prevención de la corrosión)
La tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención puede usarse para formar imágenes usando una impresora de chorro de tinta dotada de un cabezal de impresión cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico. El material inorgánico como material de la parte interna del cabezal de impresión es preferiblemente un material cerámico, más preferiblemente un material cerámico que contiene un compuesto que contiene silicio e incluso más preferiblemente un material cerámico que contiene nitruro de silicio, desde el punto de vista de mostrar buen efecto de prevención de la corrosión.
Además, en el caso en el que no sólo la parte interna del cabezal de impresión, sino también las partes de un recipiente de almacenamiento o las otras partes de la impresora de chorro de tinta que están en contacto con la tinta, estén fabricadas de un material inorgánico, tal como un material cerámico, puede mostrarse bien el efecto de prevención de la corrosión de estas partes usando la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención. Por tanto, la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención es excelente en cuanto a estabilidad de dispersión y también es adecuada para su almacenamiento. Por tanto, la tinta a base de agua obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención puede usarse de manera adecuada en un método de almacenamiento de una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta en el interior de un aparato fabricado de un material inorgánico, preferiblemente un material inorgánico que contiene nitruro de silicio, y en un método de prevención de la corrosión del material inorgánico.
Con respecto a las realizaciones anteriormente mencionadas, la presente invención proporciona además los siguientes aspectos en relación con el procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, el método de formación de imágenes, el método de almacenamiento, el método de prevención de la corrosión y el uso de la tinta a base de agua para formar imágenes.
<1> Un procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que incluye la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que contienen un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, incluyendo la tinta a base de agua las partículas de polímero que contienen pigmento y el compuesto de zirconio sólido, y que tienen un contenido de compuesto de zirconio de no menos de 2 ppm, preferiblemente no menos de 3 ppm, más preferiblemente no menos de 5 ppm, incluso más preferiblemente no menos de 10 ppm, incluso aún más preferiblemente no menos de 20 ppm e incluso aún más preferiblemente no menos de 40 ppm y, además, de no más de 200 ppm, preferiblemente no más de 170 ppm, más preferiblemente no más de 150 ppm, incluso más preferiblemente no más de 80 ppm e incluso aún más preferiblemente no más de 60 ppm, en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua,
en el que el procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según el aspecto <1> incluye las siguientes etapas (I) a (V) en las que la etapa de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua se lleva a cabo en la etapa (II):
etapa (I): preparar una mezcla que incluye el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua;
etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (I) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que contienen el compuesto de zirconio para obtener una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento;
etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta; y
etapa (V): preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (IV),
en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que una potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1500 kwh/kg, y
en el que una tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador en la etapa (II) es de no menos del 50% y no más del 95%.
<2> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según el aspecto <1>, en el que el polímero es un polímero insoluble en agua que tiene una solubilidad en agua de no más de 10 g, preferiblemente no más de 5 g y más preferiblemente no más de 1 g, tal como se mide disolviendo el polímero en 100 g de agua a 25°C.
<3> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según el aspecto <2>, en el que el polímero insoluble en agua es al menos un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímeros a base de vinilo, poliésteres y poliuretanos, y preferiblemente un polímero a base de vinilo obtenido mediante polimerización por adición de un monómero de vinilo.
<4> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según el aspecto <2> o <3>, en el que el polímero insoluble en agua es el polímero a base de vinilo que contiene una unidad constitucional derivada de un éster de ácido (met)acrílico.
<5> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <2> a <4>, en el que un peso molecular promedio en peso del polímero insoluble en agua es de no menos de 5.000, preferiblemente no menos de 10.000 y más preferiblemente no menos de 20.000 y, además, es de no más de 500.000, preferiblemente no más de 400.000 y más preferiblemente no más de 300.000.
<6> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <5>, en el que un punto de ebullición del disolvente orgánico, tal como se mide a 1 atm, no es inferior a 50°C y preferiblemente no inferior a 60°C y, además, no es superior a 90°C y preferiblemente no superior a 80°C.
<7> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <6>, en el que el compuesto de zirconio es al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en zirconio, zircona, zircón y una disolución de sólidos de cualquiera de estos compuestos con un óxido de tierras raras, preferiblemente al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en zircona y zircón, y más preferiblemente zircona.
<8> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <7>, en el que, en la etapa (II), una razón en masa de las partículas de medios de dispersión con respecto a la dispersión (incluyendo todos los componentes que constituyen la dispersión, tales como el pigmento, el polímero, agua y un disolvente orgánico) (partículas de medios de dispersión/dispersión] es de no menos de 0,3, preferiblemente no menos de 1,0 y más preferiblemente no menos de 3,0 y, además, es de no más de 15 y preferiblemente no más de 12.
<9> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <8>, en el que se lleva a cabo un método para retirar las partículas gruesas en la etapa (IV) mediante un tratamiento con membrana, un tratamiento de separación centrífuga o un tratamiento de filtración en gel, y preferiblemente mediante un tratamiento de separación centrífuga.
<10> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <9>, en el que el compuesto de zirconio sólido usado en la tinta a base de agua tiene un tamaño de partícula que permite al compuesto de zirconio sólido pasar a través de un filtro que tiene un diámetro de poro de 1,2 |im.
<11> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <10>, en el que un tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contienen pigmento es de no menos de 40 nm, preferiblemente no menos de 50 nm y más preferiblemente no menos de 60 nm y, además, es de no más de 300 nm, preferiblemente no más de 200 nm y más preferiblemente no más de 150 nm.
<12> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <11>, en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que la potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1750 kwh/kg, más preferiblemente no menos de 1900 kwh/kg e incluso más preferiblemente no menos de 2100 kwh/kg y, además, es de no más de 10000 kwh/kg, preferiblemente no más de 5000 kwh/kg y más preferiblemente no más de 3000 kwh/kg.
<13> El procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según uno cualquiera de los aspectos <1> a <12>, en el que una tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador en la etapa (II) es de no menos del 70% y, además, es de no más del 95% y preferiblemente no más del 90%.
<14> Un método de formación de imágenes, que incluye la etapa de usar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según uno cualquiera de los aspectos <1> a <13> en una impresora de chorro de tinta que incluye un cabezal de impresión cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico, preferiblemente un material cerámico y más preferiblemente un material cerámico que contiene un compuesto que contiene silicio, para formar imágenes.
<15> Un método de almacenamiento de una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que incluye la etapa de almacenar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según uno cualquiera de los aspectos <1> a <13> en un aparato cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico, preferiblemente un material cerámico y más preferiblemente un material cerámico que contiene un compuesto que contiene silicio.
<16> Un método de prevención de la corrosión de un material inorgánico en un cabezal de impresión de una impresora de chorro de tinta, preferiblemente un material cerámico y más preferiblemente un material cerámico que contiene un compuesto que contiene silicio, usando la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según uno cualquiera de los aspectos <1> a <13>.
<17> El método según uno cualquiera de los aspectos <14> a <16>, en el que el material inorgánico incluye nitruro de silicio, y es preferiblemente un material cerámico que contiene nitruro de silicio.
<18> Un uso de la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según uno cualquiera de los aspectos <1> a <13>, para formar imágenes mediante un método de impresión por chorro de tinta.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos de producción, ejemplos y ejemplos comparativos, la(s) “parte(s)” y el “%” indican “parte(s) en masa” y “% en masa”, respectivamente, a menos que se especifique lo contrario. Mientras tanto, los métodos para medir el peso molecular promedio en peso del polímero, el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero y el contenido de sólidos, así como los métodos para evaluar la tinta, fueron los siguientes.
(1) Medición del peso molecular promedio en peso del polímero
(1-1) Polímero insoluble en agua
Se midió el peso molecular promedio en peso del polímero insoluble en agua mediante cromatografía en gel usando N,N-dimetilformamida que contiene ácido fosfórico y bromuro de litio en las cantidades de 60 mmol/l y 50 mmol/l, respectivamente, como disolvente, y usando un poliestireno monodisperso que tiene un peso molecular promedio en peso conocido como sustancia patrón de referencia.
Condiciones de medición:
Columna usada: “TSK-GEL a-M” x 2 disponible de Tosoh Corporation; aparato de CPG usado: “HLC-8120GPC” disponible de Tosoh Corporation; velocidad de flujo: 1 ml/min
(1-2) Polímero soluble en agua
Se midió el peso molecular promedio en peso del polímero soluble en agua mediante cromatografía en gel usando cloruro de metilo que contiene dimetil-laurilamina en una cantidad de 1 mmol/l como disolvente, y usando un poliestireno monodisperso que tiene un peso molecular promedio en peso conocido como sustancia patrón de referencia.
Condiciones de medición:
Columna usada: Shodex “K-804L” x 2; velocidad de flujo: 1 ml/min
(2) Medición del contenido de sólidos de la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento
Se pesaron diez gramos (10,0 g) de sulfato de sodio secados hasta peso constante en un desecador y se cargaron en un recipiente de plástico de 30 ml (“Pla-Pot 3-30” disponible de Nakajima Bensaku Shoten, K.K.), y se añadió aproximadamente 1,0 g de una muestra al recipiente. Se mezcló el contenido del recipiente y, a continuación, se pesó con precisión. Se mantuvo la mezcla resultante en el recipiente a 105°C durante 2 h para retirar los componentes volátiles a partir de la misma y se dejó reposar adicionalmente en un desecador durante 15 min para medir una masa de la misma. La masa de la muestra después de retirar los componentes volátiles a partir de la misma se consideró como una masa de sólidos en la misma. Se calculó el contenido de sólidos de la muestra dividiendo la masa de los sólidos entre la masa de la muestra añadida.
(3) Medición del tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contienen pigmento
Se midió el tamaño de partícula promedio de las partículas usando un sistema de análisis de partículas por láser (disponible de Otsuka Electronics Co., Ltd.; n.° de modelo: “ELS-8000”; análisis acumulativo). En la medición, se usó la dispersión diluida con agua de tal manera que una concentración de las partículas en la misma era de aproximadamente 5 x 10'3% en masa. La medición se llevó a cabo a una temperatura de 25°C, un ángulo entre la luz incidente y el detector de 90° y un número acumulativo de 100 veces, y se introdujo un índice de refracción del agua (1,333) en el sistema de análisis como índice de refracción del medio de dispersión.
(4) Medición del contenido de compuesto de zirconio en la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta
Se midió la concentración de zirconio en la tinta a base de agua obtenida en los ejemplos y ejemplos comparativos respectivos mediante espectrometría de emisión por ICP (plasma acoplado inductivamente) usando un dispositivo “ULTRAC JY238” (límite inferior de detección: 1 mg/kg) disponible de HORIBA Ltd., para calcular un contenido de zirconio en cuanto a la concentración de zirconio por 1 kg de la tinta a base de agua.
(5) Determinación de la presencia o ausencia de compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua
Se introdujeron ochocientos mililitros (800 ml) de la tinta a base de agua obtenida en los ejemplos y ejemplos comparativos respectivos en un separador centrífugo de tipo cesta de paredes no porosas (“himac CR7” disponible de Hitachi Koki Co., Ltd.; radio: 11,2 cm; capacidad: 1.000 ml) y se sometieron a separación centrífuga a una temperatura establecida a 20°C a una velocidad de rotación de 2300 rpm (1500 G) durante 10 min. Después de completar la separación centrífuga, se extrajo una disolución de sobrenadante a partir de una parte de un tubo de centrífuga situada 2 cm por debajo de un extremo superior del mismo, mientras que se extrajo un líquido de la parte inferior a partir de una parte del tubo de centrífuga situada 2 cm por encima de un extremo inferior del mismo, y la disolución de sobrenadante y el líquido de la parte inferior extraídos de ese modo se sometieron respectivamente a la misma medición mediante ICP que en el punto (4) anterior. En el caso en el que la diferencia entre las concentraciones de zirconio en la disolución de sobrenadante y el líquido de la parte inferior no fuera inferior al 20%, se determinó que el compuesto de zirconio sólido estaba incluido en la tinta.
(6) Evaluación de la corrosión
Se introdujeron veinte mililitros (20 ml) de la tinta a base de agua obtenida en los ejemplos y ejemplos comparativos respectivos en un recipiente de plástico de 30 ml (“Pla-Pot 3-30” disponible de Nakajima Bensaku Shoten, K.K.), y se sumergió en la misma una probeta de ensayo preparada recubriendo un sustrato de SiO2 de 2 cm x 2 cm con una película de nitruro de silicio a una temperatura ambiental de 70°C. Después de que transcurrieran 2 días desde la inmersión, se extrajo la probeta de ensayo de la tinta y se lavó con agua para retirar la tinta unida a partir de la misma. A continuación, se midió el grosor de la película de nitruro de silicio usando un elipsómetro para calcular la reducción del grosor de la película de nitruro de silicio debida a la corrosión de la misma. Inmediatamente después de la medición del grosor, se sumergió de nuevo la probeta de ensayo en la tinta a base de agua y, después de que transcurrieran 7 días desde la inmersión, se extrajo la probeta de ensayo de la tinta y se sometió al mismo procedimiento que se llevó a cabo anteriormente para calcular la reducción del grosor de la película de nitruro de silicio mediante el procedimiento anterior.
Cuanto menor es la cantidad de reducción del grosor de la película de nitruro de silicio, menor es la corrosión y mejor es el resultado que se logran.
(7) Evaluación de la estabilidad de dispersión
Se sometió la tinta a base de agua obtenida en los ejemplos y ejemplos comparativos respectivos a un ensayo de almacenamiento en un recipiente cerrado mantenido a una temperatura constante de 60°C. Después de dos semanas, se extrajo la tinta a base de agua del recipiente para medir un tamaño de partícula promedio de las partículas en la tinta a base de agua y observar de ese modo el cambio del tamaño de partícula promedio de las mismas con respecto a una fase inicial del ensayo de almacenamiento. Se calculó la tasa de cambio del tamaño de partícula promedio de las partículas en la tinta (redondeado a la baja hasta el decimal más cercano) según la siguiente fórmula, evaluándose de ese modo la estabilidad de dispersión de la tinta a base de agua. Cuando más cerca esté del 100% la tasa de cambio del tamaño de partícula promedio de las partículas en la tinta, más excelente es la estabilidad de dispersión de la tinta.
[Criterios de evaluación]
Tasa de cambio del tamaño de partícula promedio (%) = [(tamaño de partícula promedio antes del almacenamiento)/(tamaño de partícula promedio después del almacenamiento)] x 100
Ejemplos de producción 1 a 3 (producción de polímeros insolubles en agua A a C)
Se cargaron los monómeros, el disolvente, el iniciador de la polimerización y el agente de transferencia de cadena que se muestran en cada columna “Disolución de monómero inicialmente cargada” en la tabla 1 en un recipiente de reacción dotado de dos embudos de goteo 1 y 2 y se mezclaron entre sí, y se reemplazó la atmósfera interna del recipiente de reacción por un gas de nitrógeno, obteniéndose de ese modo una disolución de monómero inicialmente cargada.
Por otro lado, se mezclaron respectivamente entre sí los monómeros, el disolvente, el iniciador de la polimerización y el agente de transferencia de cadena que se muestran en cada columna “Disolución de monómeros de goteo 1” y cada columna “Disolución de monómeros de goteo 2” en la tabla 1 para obtener una disolución de monómeros de goteo 1 y una disolución de monómeros de goteo 2. Se cargaron la disolución de monómeros de goteo 1 y la disolución de monómeros de goteo 2 resultantes en el embudo de goteo 1 y el embudo de goteo 2, respectivamente, y se reemplazó la atmósfera interna de cada uno del embudo de goteo 1 y el embudo de goteo 2 por un gas de nitrógeno.
En una atmósfera de nitrógeno, se mantuvo la disolución de monómero inicialmente cargada en el recipiente de reacción a 75°C con agitación, y se añadió gota a gota la disolución de monómeros de goteo 1 en el embudo de goteo 1 al recipiente de reacción a lo largo de 3 h. A continuación, se añadió gradualmente gota a gota la disolución de monómeros de goteo 2 en el embudo de goteo 2 al recipiente de reacción a lo largo de 2 h. Después de completar la adición gota a gota, se agitó la disolución mixta en el recipiente de reacción a 75°C durante 2 h. A continuación, se añadió una disolución de iniciador de la polimerización preparada disolviendo 1,5 partes del iniciador de la polimerización anterior “V-65” en 10 partes de MEK a la disolución mixta, y se envejeció la disolución de reacción resultante a 80°C durante 1 h con agitación. Se repitió dos veces más el procedimiento anterior, incluyendo la preparación y adición de la disolución de iniciador de la polimerización y el envejecimiento de la disolución de reacción. A continuación, se mantuvo la disolución de reacción en el recipiente de reacción a 85°C durante 2 h, obteniéndose de ese modo disoluciones de polímero que contienen los polímeros A a C, respectivamente.
Los polímeros A a C obtenidos de ese modo tenían todos una solubilidad en agua de no más de 1 g cuando se secó el polímero neutralizado al 100% hasta peso constante a 105°C durante 2 h y después se disolvió en 100 g de agua a 25°C.
Ejemplo de producción 4 (producción de polímero soluble en agua D)
Se cargó un matraz de cuatro bocas, como recipiente de reacción, con 224,5 g de agua sometida a intercambio iónico y se desaireó la atmósfera interna del matraz y, a continuación, se reemplazó por una atmósfera de nitrógeno. A continuación, se disolvieron 4,4 g de peroxodisulfato de amonio en 90 g de agua sometida a intercambio iónico para preparar una disolución acuosa de iniciador (1), y se disolvieron 10,2 g de ácido 3-mercaptopropiónico en 80 g de agua sometida a intercambio iónico para preparar una disolución acuosa de agente de transferencia de cadena. Se calentó el contenido del recipiente de reacción hasta 80°C y se añadieron gota a gota una disolución de monómeros que contenía 280 g de acrilato de hidroxietilo (HEA), la disolución acuosa de iniciador (1) y la disolución acuosa de agente de transferencia de cadena al recipiente de reacción al mismo tiempo a lo largo de 90 min. Después de eso, se añadió gota a gota una disolución acuosa de iniciador (2) preparada disolviendo 0,6 g de peroxodisulfato de amonio en 10 g de agua sometida a intercambio iónico al recipiente de reacción a lo largo de 30 min y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 80°C durante 60 min. Después de completarse la reacción, se enfrió la disolución de reacción obtenida hasta una temperatura normal y se neutralizó con una disolución acuosa de hidróxido de sodio al 48% con agitación, obteniéndose de ese modo una disolución de polímero de un polímero D (peso molecular promedio en peso: 14.200) que tenía un contenido de sólidos del 41% en masa y un pH de 5.
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Ejemplo 1 <Preparación de la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento>
[Etapa (1)]
Se disolvieron cuarenta y tres (43) partes del polímero secado obtenido en el ejemplo de producción 1 en 150 partes de metil etil cetona. Se añadieron a la disolución resultante 23,6 partes de una disolución acuosa de hidróxido de sodio 5 N como agente neutralizante y 663 partes de agua sometida a intercambio iónico, y después se añadieron adicionalmente 100 partes de un pigmento diazoico (“C.I. Pigment Yellow 74” disponible de Sanyo Color Works, Ltd.) a la disolución mixta resultante para obtener una mezcla que contenía el polímero, metil etil cetona, pigmento y agua. El grado de neutralización de la disolución de mezcla resultante era del 100% en moles.
[Etapa (II)]
Se mezcló la mezcla obtenida de ese modo a 20°C durante 1 h usando una pala de dispersión a 8000 rpm. Se sometió la dispersión resultante a tratamiento de dispersión mediante un método de circulación usando un dispersador de medios (“Ultra Apex Mill” (modelo UAM-1) disponible de Kotobuki Industries Co., Ltd.) empaquetado con perlas de zircona con ^ de 0,05 mm como partículas de medios de dispersión (“YTZ Ball” disponibles de Nikkato Corporation; partículas de medios de dispersión producidas mediante un método de granulación) (tasa de empaquetamiento de las perlas: 80%) a una velocidad periférica de la pala de agitación de 12 m/s y una velocidad de flujo de circulación de 500 ml/min durante 2 h. Las perlas de zircona usadas en el tratamiento de dispersión tenían un historial de uso tal que el grado de abrasión (en cuanto a una potencia neta acumulada tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión) era tal como se muestra en la tabla 2.
A continuación, con el fin de garantizar adicionalmente una buena estabilidad de dispersión, se sometió la dispersión resultante a tratamiento de dispersión mediante un método de dispersión a alta presión bajo una presión de 150 MPa usando un microfluidizador (dispersador de alta presión disponible de Microfluidics Corp.) haciéndola pasar a través del dispersador 5 veces, obteniéndose de ese modo una mezcla de una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento.
[Etapa (III)]
Se colocó la mezcla de dispersión obtenida (contenido de sólidos: 15%) en un evaporador a 60°C a presión reducida para retirar la metil etil cetona a partir de la misma, seguido por retirar adicionalmente una parte de agua a partir de la misma para concentrar la dispersión hasta alcanzar un contenido de sólidos del 25%, obteniéndose de ese modo una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento.
[Etapa (IV)]
A continuación, se sometió la dispersión en agua resultante a separación centrífuga usando un separador centrífugo de tipo cesta de paredes no porosas (“himac CR7” disponible de Hitachi Koki Co., Ltd.; radio: 11,2 cm) a una temperatura establecida a 20°C a una velocidad de rotación de 2300 rpm (1500 G) durante 20 min para retirar las partículas gruesas a partir de la misma, y se añadió adicionalmente agua a la dispersión, obteniéndose de ese modo una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta que tenía un contenido de sólidos del 20% y que contenía las partículas de polímero que contienen pigmento. El tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento en la dispersión en agua resultante era de 98 nm.
<Producción de la tinta a base de agua>
[Etapa (V)]
Se mezclaron la dispersión en agua anteriormente preparada para impresión por chorro de tinta que contiene las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento (contenido de sólidos: 20%), glicerol y “SURFYNOL 465” (disponible de Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) en las cantidades de 28,6 partes, 15 partes y 1 parte, respectivamente, y se añadió adicionalmente agua sometida a intercambio iónico y se mezcló en la mezcla obtenida para ajustar una cantidad total de la mezcla a 100 partes. Se filtró la disolución mixta resultante haciéndola pasar a través de un filtro “Minisart Syringe Filter” (disponible de Sartorius Inc.; diámetro de poro: 1,2 |im; material: acetato de celulosa), obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Ejemplos 2 a 5 y ejemplo de referencia 7
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que tras preparar la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento, se usaron las perlas de zircona sometidas a abrasión que tienen el historial de uso representado por una potencia neta acumulada tal como se muestra en la tabla 2 como partículas de medios de dispersión, obteniéndose de ese modo tintas a base de agua. Mientras tanto, los tamaños de partícula promedio de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento contenidas en las dispersiones en agua respectivas de las partículas de polímero que contienen pigmento se muestran en la tabla 2.
Se sometieron las tintas a base de agua obtenidas de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Ejemplo 6
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 2, excepto que tras preparar la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento, se usaron las perlas de zircona sometidas a abrasión que tienen el historial de uso representado por una potencia neta acumulada tal como se muestra en la tabla 2 como partículas de medios de dispersión y, en la etapa de dispersión del ejemplo 2, no se sometió la dispersión obtenida después de la etapa de dispersión usando el dispersador de medios a un tratamiento de dispersión usando el dispersador de alta presión, obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua. Mientras tanto, el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento contenidas en la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento era de 101 nm.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 1
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que en la etapa de dispersión del ejemplo 1, se usó el microfluidizador (dispersador de alta presión disponible de Microfluidics Corp.) en lugar del dispersador de medios y el tratamiento de dispersión se llevó a cabo usando el dispersador mediante un método de dispersión a alta presión bajo una presión de 150 MPa haciéndola pasar a través del dispersador 15 veces, obteniéndose de ese modo una dispersión en agua de partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento. El tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento contenidas en la dispersión en agua resultante era de 120 nm.
Se mezclaron la dispersión en agua anteriormente preparada de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento (contenido de sólidos: 20%), glicerol, “SURFYNOL 465” (disponible de Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) y carbonato de zirconio (disponible de Sigma-Aldrich Corporation) en las cantidades de 28,6 partes, 15 partes, 1 parte y 0,005 partes, respectivamente, y se añadió adicionalmente agua sometida a intercambio iónico y se mezcló en la mezcla obtenida para ajustar una cantidad total de la mezcla a 100 partes. Se filtró la disolución mixta resultante haciéndola pasar a través de un filtro “Minisart Syringe Filter” (nombre comercial; disponible de Sartorius Inc.; diámetro de poro: 1,2 |im; material: acetato de celulosa), obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 2
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo comparativo 1, excepto que no se añadió carbonato de zirconio a la dispersión en agua de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento, obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 3
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo comparativo 1, excepto que se usaron y añadieron 0,006 partes de óxido de zirconio (“óxido de zirconio (IV); tamaño de partícula: 100 nm” disponible de Sigma-Aldrich Corporation) en lugar del carbonato de zirconio (disponible de Sigma-Aldrich Corporation), obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Figure imgf000027_0001
A partir de la tabla 2, se confirmó que las tintas a base de agua obtenidas en los ejemplos 1 a 7 eran excelentes en cuanto al efecto de supresión de la corrosión de nitruro de silicio durante un periodo de tiempo prolongado en comparación con las tintas a base de agua obtenidas en los ejemplos comparativos 1 a 3. Las tintas a base de agua obtenidas en los ejemplos 1 a 6 eran mejores en cuanto a la supresión de la corrosión de nitruro de silicio en comparación con la tinta a base de agua obtenida en el ejemplo de referencia 7.
Ejemplos 8 a 10
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, excepto que tras preparar la dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento, se sustituyó el pigmento por negro de carbono (“NIPEX160IQ” disponible de Evonik Degussa Japan Co., Ltd.), obteniéndose de ese modo tintas a base de agua. Mientras tanto, los tamaños de partícula promedio de las partículas de polímero de vinilo que contienen pigmento contenidas en las dispersiones en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento se muestran en la tabla 3.
Se sometieron las tintas a base de agua obtenidas de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 3.
Ejemplo 11
Se preparó una dispersión de pigmentos mezclando 22,5 partes de negro de carbono (“SDP-100” disponible de Sensient Technologies Corporation; contenido de sólidos: 13,6%) como pigmento autodispersable y 2,4 partes del polímero D producido en el ejemplo de producción 4. Se sometió la dispersión resultante a tratamiento de dispersión mediante un método de circulación usando un dispersador de medios (“Ultra Apex Mill” (modelo UAM-0,5) disponible de Kotobuki Industries Co., Ltd.) empaquetado con perlas de zircona con ^ de 0,05 mm como partículas de medios de dispersión (“YTZ Ball” disponibles de Nikkato Corporation; partículas de medios de dispersión producidas mediante un método de granulación) (tasa de empaquetamiento de las perlas: 80%) a una velocidad periférica de la pala de agitación de 12 m/s y una velocidad de flujo de circulación de 250 ml/min durante 1 h.
Después de eso, se añadieron 15 partes de glicerol y 1 parte de “SURFYNOL 465” (disponible de Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) a toda la cantidad de la disolución tratada obtenida de ese modo, y se trató de manera apropiada la mezcla resultante con hidróxido de sodio para controlar el pH de la disolución de tinta a 9. A continuación, se añadió adicionalmente agua sometida a intercambio iónico a la mezcla obtenida para ajustar una cantidad total de la mezcla a 100 partes. Se filtró la disolución mixta resultante haciéndola pasar a través de un filtro “Minisart Syringe Filter” (nombre comercial; disponible de Sartorius Inc.; diámetro de poro: 1,2 |im; material: acetato de celulosa), obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 3.
Ejemplo comparativo 4
Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 11, excepto que en la etapa de preparación de la tinta del ejemplo 11, no se añadió polímero D, obteniéndose de ese modo una tinta a base de agua.
Se sometió la tinta a base de agua obtenida de ese modo a los procedimientos de evaluación anteriores. Los resultados se muestran en la tabla 3.
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0002
A partir de la tabla 3, se confirmó que las tintas a base de agua obtenidas en los ejemplos 1 y 8 a 11 eran excelentes en cuanto al efecto de supresión de la corrosión de nitruro de silicio durante un periodo de tiempo prolongado y en cuanto a la estabilidad de dispersión en comparación con la tinta a base de agua obtenida en el ejemplo comparativo 4.
Aplicabilidad industrial
La tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención tiene un excelente efecto de supresión de la corrosión de los materiales internos de una impresora de chorro de tinta, tales como un cabezal de impresión, durante un periodo de tiempo prolongado y, por tanto, puede usarse de manera adecuada en una impresora de chorro de tinta con alta rentabilidad.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que comprende la etapa de dispersar un pigmento en un polímero por medio de un dispersador usando partículas de medios de dispersión que comprenden un compuesto de zirconio para introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua, comprendiendo la tinta a base de agua las partículas de polímero que contienen pigmento y el compuesto de zirconio sólido, y que tienen un contenido de compuesto de zirconio de no menos de 2 ppm y no más de 200 ppm en cuanto a una concentración de zirconio en la tinta a base de agua, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas (I) a (V) en las que la etapa de introducir el compuesto de zirconio sólido en la tinta a base de agua se lleva a cabo en la etapa (II):
    etapa (I): preparar una mezcla que comprende el polímero, un disolvente orgánico, el pigmento y agua; etapa (II): someter la mezcla obtenida en la etapa (I) a tratamiento de dispersión usando las partículas de medios de dispersión que comprenden el compuesto de zirconio para obtener una dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento;
    etapa (III): retirar el disolvente orgánico de la dispersión de las partículas de polímero que contienen pigmento obtenida en la etapa (II) para obtener una dispersión en agua de las partículas de polímero que contienen pigmento;
    etapa (IV): retirar las partículas gruesas de la dispersión en agua obtenida en la etapa (III) para obtener una dispersión en agua para impresión por chorro de tinta; y
    etapa (V): preparar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta usando la dispersión en agua obtenida en la etapa (IV),
    en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que una potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no menos de 1500 kwh/kg, y
    en el que una tasa de empaquetamiento de las partículas de medios de dispersión en el dispersador en la etapa (II) es de no menos del 50% y no más del 95%.
  2. 2. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 1, en el que el polímero es un polímero insoluble en agua que tiene una solubilidad en agua de no más de 10 g, tal como se mide disolviendo el polímero en 100 g de agua a 25°C.
  3. 3. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 2, en el que el polímero insoluble en agua es al menos un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímeros a base de vinilo, poliésteres y poliuretanos.
  4. 4. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según la reivindicación 2 ó 3, en el que el polímero insoluble en agua es el polímero a base de vinilo que comprende una unidad constitucional derivada de un éster de ácido (met)acrílico.
  5. 5. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el compuesto de zirconio es al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en zirconio, zircona, zircón y una disolución de sólidos de cualquiera de estos compuestos con un óxido de tierras raras.
  6. 6. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el compuesto de zirconio sólido usado en la tinta a base de agua tiene un tamaño de partícula que permite al compuesto de zirconio sólido pasar a través de un filtro que tiene un diámetro de poro de 1,2 |im.
  7. 7. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las partículas de polímero que contienen pigmento tienen un tamaño de partícula promedio de no menos de 40 nm y no más de 300 nm.
  8. 8. Procedimiento para producir una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un historial de uso de las partículas de medios de dispersión se controla de tal manera que una potencia neta acumulada, tal como se mide haciendo funcionar el dispersador empaquetado con las partículas de medios de dispersión, es de no más de 10000 kwh/kg.
  9. 9. Método de formación de imágenes que comprende la etapa de usar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en una impresora de chorro de tinta que comprende un cabezal de impresión cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico para formar imágenes.
  10. 10. Método de almacenamiento de una tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta, que comprende la etapa de almacenar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en un aparato cuya parte interna está fabricada de un material inorgánico.
  11. 11. Método de prevención de la corrosión de un material inorgánico en un cabezal de impresión de una impresora de chorro de tinta, que comprende la etapa de usar la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
  12. 12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el material inorgánico comprende nitruro de silicio.
  13. 13. Uso de la tinta a base de agua para impresión por chorro de tinta producida mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, para formar imágenes mediante un método de impresión por chorro de tinta.
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