ES2984073T3 - Papel de medio de impresión y método - Google Patents
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Abstract
Papel para impresión que comprende un papel base (3) y al menos una cara blanca externa o superior (4) apta para ser impresa directamente, sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente adhesivo o sustancia de capa externa antes/sobre dispositivos de impresión a color, que comprende al menos una partícula mineral que comprende preferiblemente iones de calcio y más preferiblemente carbonato de calcio ultrafino molido aniónico y al menos un aglutinante. La cara blanca externa o superior (4) comprende preferiblemente una segunda partícula mineral sin iones de calcio que más preferiblemente es dióxido de titanio. Producto de embalaje que comprende el papel para impresión reivindicado. Procedimiento para producir el papel para impresión reivindicado. Uso del medio de impresión reivindicado en una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta, caracterizado porque se imprime directamente un medio de impresión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Papel de medio de impresión y método
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un papel de medio de impresión que comprende un papel base de grado de cartón para contenedores hecho de un 60 % a un 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en productos de cartón corrugado que contienen al menos un lado blanco externo o superior adecuado para imprimirse directamente en una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta, sin necesidad de la aplicación de una imprimación o un agente de unión, y adecuado para imprimirse en una impresora flexográfica sin necesidad de un secador antes o después de los dispositivos de impresión en color. La invención también se refiere al método para producir dicho medio de impresión, y al uso de este medio de impresión en diferentes impresoras.
Técnica anterior
En la actualidad, existen diferentes tecnologías digitales o de inyección de tinta para imprimir un papel de medio de impresión que comprende un papel base de grado de cartón para contenedores fabricado con un 60 % a 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en productos de cartón corrugado: Tecnologías de gota bajo demanda (tecnologías de inyección de tinta piezoeléctrica o térmica) o tecnología de inyección de tinta continua. • La tecnología de inyección de tinta térmica utiliza calor para vaporizar una capa delgada de tinta y formar una burbuja que expulsa una pequeña gota de tinta a través de una boquilla.
• Las boquillas de chorro continuo de tinta forman un flujo constante de fluido bajo presión desde una matriz de boquillas uniformes. Los flujos individuales son estimulados por energía térmica para dividir cada flujo en gotas individuales. Las gotas son dirigidas hacia el medio o hacia un captador de recirculación según lo determinado por la corriente de datos de entrada.
• La impresión digital o de tecnología de chorro de tinta presenta grandes inconvenientes cuando se pretende imprimir en una superficie de papel recubierto.
Por lo general, estas tecnologías utilizan tintas acuosas pigmentadas o tintas de colorantes; estas tintas requieren un medio altamente absorbente y de secado rápido para garantizar la densidad de color correcta, evitar el sangrado de tinta, reducir el desprendimiento o manchado de tinta y aumentar la productividad al funcionar a altas velocidades. Los medios de impresión recubiertos convencionales no pueden cumplir con esos requisitos clave para imprimirse con éxito a lo largo de un proceso de impresión digital o de inyección de tinta.
Es posible minimizar esos problemas mediante la aplicación de un pretratamiento en la superficie revestida antes de pasar por el proceso de impresión digital o de inyección de tinta. Este pretratamiento se conoce como un imprimador o un agente de unión. La aplicación de esos pretratamientos requiere la adición de tecnología adicional, lo cual aumenta la inversión total y disminuye la productividad de la línea debido a posibles atascos y procesos de arranque. (documento EP 2344341 b 1)
El documento EP 2414171 B1 se refiere a una capa de recubrimiento receptiva a la impresión por inyección de tinta que contiene una Sal Metálica para fijar los pigmentos de tinta en la superficie del medio. La adición de una Sal Metálica causará una incompatibilidad con compuestos aniónicos como los aglutinantes, los cuales presentarán un aspecto de mala calidad debido a un efecto moteado en su superficie, lo que resultará en una mala impresión cuando se impriman colores planos.
Los documentos WO 2016/105417 A1 y WO 2016/105413 A1 describen varios compuestos de recubrimiento para evitar incompatibilidades con sales metálicas, pero sin considerar que algunos compuestos clave, críticos para aplicar exitosamente un recubrimiento sobre un sustrato, como estiradores o surfactantes, mantienen la carga aniónica del recubrimiento. Además, esas publicaciones no hacen referencia a ninguna mejora en cuanto a la alta demanda de absorción requerida para la aplicación de tintas de inyección de tinta acuosas a altas velocidades. También es posible imprimir un papel de medio de impresión que comprende un papel base de grado de cartón para contenedores hecho de un 60 % a un 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en cartón corrugado en una impresora flexográfica.
Las tintas flexográficas son tintas a base de agua con una baja cantidad de sólidos secos, además de que una gran parte de las unidades de impresión flexográfica existentes tienen un control limitado del volumen de tinta. El rendimiento de los grados recubiertos está limitado bajo estas condiciones, la productividad y el rendimiento de las unidades de impresión están muy por debajo en comparación con un sustrato sin recubrimiento.
Por lo tanto, los medios de impresión recubiertos convencionales no son capaces de cumplir con esos requisitos clave para imprimirse con éxito en una impresora flexográfica.
Es posible minimizar esos problemas mediante la aplicación de un secador durante o después de los dispositivos de impresión en color. La aplicación de este secador requiere la adición de tecnología adicional, lo cual aumenta la inversión total y disminuye la productividad de la línea debido a posibles atascos y procesos de arranque lento. El documento WO 2014/044778 A1 describe una formulación de recubrimiento catiónico que consiste en agua, al menos un carbonato de calcio ultrafino molido aniónico, al menos un alcohol polivinílico no iónico, al menos un agente dispersante y al menos un polímero catiónico, en donde el al menos un carbonato de calcio ultrafino molido aniónico, cuando está en forma de una capa compactada, tiene una distribución de tamaño de los poros monomodal, una polidispersidad de tamaño de los poros definida por volumen expresada como la anchura a media altura (FWHM) de 40 a 80 nm y un diámetro de poro mediano definido por volumen de 30 a 80 nm, y en donde la formulación de recubrimiento catiónico tiene un contenido sólido en el rango de 10 a 80 % en peso, en base al peso total de la formulación de recubrimiento catiónico. Esta formulación catiónica no comprende al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante. La función principal del agente humectante es mejorar la absorción. Dado que la formulación de recubrimiento catiónico del documento WO 2014/044778 A1 no alcanzó el nivel de secado de tinta requerido, se debe utilizar un secador para secar la tinta después de cada uno de los colores en una impresora flexográfica. Por lo tanto, sería interesante contar con una composición que permita la impresión en una impresora flexográfica sin secadores entre los colores.
Por lo tanto, persiste la necesidad de un medio de impresión que comprenda un papel base de grado de cartón para contenedores fabricado con un 60 % a 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en productos de cartón corrugado, que ofrezca una alta absorción y una fijación adecuada de pigmentos de tintas digitales o de inyección de tinta sin necesidad de un pretratamiento o imprimación, en la unidad de impresión, y que ofrezca un rendimiento aceptable de grado recubierto de tintas flexográficas sin necesidad de un secador antes o después de la impresión en color.
Breve descripción de las figuras:
La Figura 1 muestra un ejemplo no reivindicado de papel de medio de impresión que comprende un papel base (3) y un lado blanco externo o superior (4).
La Figura 2 muestra un ejemplo de invención del papel de medio de impresión, donde el lado blanco externo o superior (4) comprende dos capas de recubrimiento: una primera capa de recubrimiento (2) y una segunda capa de recubrimiento (1).
La Figura 3 muestra otro ejemplo de invención de papel de medio de impresión en el que el lado blanco externo o superior (4) comprende dos capas de recubrimiento; cada capa de recubrimiento tiene más de una subcapa. La Figura 4 muestra otro ejemplo de invención de papel de medio de impresión en el que el lado externo o superior blanco (4) comprende dos capas de recubrimiento; cada capa de recubrimiento tiene más de una subcapa.
La Figura 5 muestra un diagrama de bloques de las principales estaciones o pasos del método para producir un medio impreso.
Divulgación de la invención
El papel de medio de impresión de la presente invención comprende un papel base de grado de cartón para contenedores hecho de un 60 % a un 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en productos de cartón corrugado con un lado externo como capa de recubrimiento en uno o ambos lados. La capa externa o lado blanco superior comprende agua, una primera partícula mineral que consiste en carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm, un primer aglutinante que consiste en un alcohol polivinílico no iónico, al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente, al menos un agente dispersante y al menos un polímero catiónico. El carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm no es estable en sistemas de alta conductividad, cuando está en forma de un lecho compactado, tiene una distribución de tamaño de los poros monomodal, una polidispersidad de tamaño de los poros definida por volumen expresada como la anchura a media altura (FWHM) de 40 a 80 nm, y un diámetro de poro mediano definido por volumen de 30 a 80 nm. La parte externa o superior de color blanco tiene un contenido sólido en el rango del 10 al 80 % en peso, en base al peso total de la parte externa o superior de color blanco, y no contiene carbonato de calcio catiónico o neutro.
Carbonato de calcio aniónico terrestre con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm aporta blancura al papel y mejora la definición de puntos en el proceso de impresión.
Añadir al menos una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante a una formulación de recubrimiento catiónico provoca una desestabilización de algunos de los otros componentes. Teniendo en cuenta el estado de la técnica, una persona experta en tecnología de impresión no utilizaría una sal soluble en agua de un ion metálico divalente como agente humectante en una formulación de recubrimiento catiónico.
El lado externo debe entenderse como cualquier capa o pluralidad de capas aplicadas sobre el papel base, donde puede tener lugar la impresión. Preferentemente, debería ser una superficie revestida absorbente, permeable y adaptada, basada en la aplicación de una o varias capas.
Según la presente invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un segundo mineral que contiene iones de calcio y es un carbonato de calcio molido aniónico especial estable en sistemas de alta conductividad debido a que contiene un agente dispersante para evitar la aglomeración de partículas de carbonato de calcio en este tipo de medios. El carbonato de calcio molido aniónico especial tiene un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm. La capa externa o lado blanco superior comprende una tercera partícula mineral que no comprende iones de calcio y es dióxido de titanio.
El propósito de este mineral, dióxido de titanio, es opacar la capa externa o lado blanco superior, principalmente en condiciones húmedas o mojadas, donde el carbonato de calcio por sí solo se vuelve transparente y el color del papel base pierde brillo ISO en el medio de impresión.
Por eso, la partícula mineral adecuada que no comprende iones de calcio puede ser utilizada en mezcla con el carbonato de calcio molido.
Según la presente invención, el lado externo comprende, como partícula mineral, tanto carbonato de calcio molido aniónico como dióxido de titanio.
Según cualquiera de las modalidades en relación con la partícula mineral, la cantidad de partícula mineral en la capa de recubrimiento puede variar desde el 50 hasta el 95 % en peso, por ejemplo, preferiblemente desde el 60 hasta el 95 % en peso, y con la máxima preferencia desde el 70 hasta el 95 % en peso, en base al peso total de la capa de recubrimiento.
Según la presente invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un segundo aglutinante que es un aglutinante hidrófilo y es carboximetil celulosa.
Este tipo de aglutinante mejora la retención de agua y aumenta la viscosidad en la formulación del color, además de mejorar la resistencia en seco de la capa externa o lado blanco superior. Este aglutinante específico es estable en un sistema de alta conductividad.
Según la presente invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un tercer aglutinante que es un aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad y es látex de estireno-butadieno. Este aglutinante "une" las partículas minerales utilizadas en la capa externa o lado blanco superior para desarrollar una capa continua, homogénea y estable. Cada vez más, junto con el primer aglutinante (polivinilalcohol), une la capa externa o lado blanco superior al papel base.
El látex de estireno butadieno se utiliza porque es químicamente compatible con el agente de encolado sintético utilizado para hidrofobizar y encontrar los valores de Cobb 60 en el papel base. Un ejemplo de látex de estireno butadieno es el Litex 9460, disponible comercialmente de la empresa Synthomer.
Según la invención, las subcapas contienen una mezcla de aglutinantes hidrófilos e hidrófobos. Por ejemplo, una mezcla de alcohol polivinílico y látex de estireno butadieno. Cada subcapa tendrá diferentes proporciones entre látex hidrófilo y látex hidrófobo. Por ejemplo, en la subcapa superior, el aglutinante hidrófilo puede tener una proporción de látex hidrófilo/hidrófobo que varía desde 100 %/0 % hasta 10 %/90 %. Por ejemplo, en el pre-recubrimiento del sustrato, la proporción de látex hidrófilo/hidrófobo puede variar desde 0 %/100 % hasta 50 %/50 %.
Según cualquiera de las modalidades de aglutinante, la cantidad de aglutinante de recubrimiento en la capa de recubrimiento es de 1 a 25 % en peso con respecto al peso total de la capa de recubrimiento, preferiblemente de 3 a 25 % en peso y con mayor preferencia de 4 a 25 % en peso.
Según la invención, la capa externa o lado blanco superior comprende al menos un cuarto aglutinante que es una látex especial de estireno-butadieno estable en sistemas de alta conductividad. Contiene un agente dispersante especial para evitar la desestabilización eléctrica de la capa límite alrededor de la partícula de látex con el fin de evitar la aglomeración de partículas de látex en este tipo de medio.
De acuerdo con cualquiera de las modalidades de la presente invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un polímero catiónico cloruro de polidialildimetilamonio (PolyDADMAC).
El efecto del polímero catiónico es asegurar que el medio de impresión sea catióni
impresión y la estabilidad de las dispersiones de carbonato o látex cuando se aplica un agente humectante. El efecto del polímero catiónico es asegurar que el medio de impresión sea ligeramente catióni
impresión mejorando la conexión entre el medio de impresión y la tinta.
Se ha seleccionado el cloruro de polidialildimetilamonio (PolyDADMAC) debido a que tiene un peso molecular medio y una carga catiónica no demasiado alta.
De acuerdo con cualquiera de las modalidades de polímero catiónico, la cantidad de polímero catiónico está presente en la capa de recubrimiento en un rango del 0,1 % al 12 % en peso en seco.
Según la invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un agente humectante. El agente humectante es importante para mejorar su humectabilidad y modificar la tensión superficial de dicho medio de impresión.
El agente humectante es cloruro de calcio debido a su gran capacidad de absorción de agua.
Preferiblemente, el agente humectante está presente en una cantidad inferior al 5 % en peso con respecto al peso total de la capa de recubrimiento, preferiblemente de 0,5 a 4,5 % en peso y con mayor preferencia de 0,75 a 4,0 % en peso.
La capa de recubrimiento contiene aditivos adicionales. Los aditivos adecuados pueden comprender, por ejemplo, dispersantes, surfactantes, modificadores de la reología, lubricantes, antiespumante, agentes de brillo óptico, colorantes, conservantes o agentes de control de pH.
Según la invención, la capa externa o lado blanco superior comprende un modificador de reología para adaptar la viscosidad del color a los requisitos del aplicador y un surfactante para encontrar la tensión superficial correcta del color.
Preferiblemente, el modificador de reología se encuentra en una cantidad inferior al 1 % en peso con respecto al peso total de la capa de recubrimiento. Además, preferiblemente el surfactante se encuentra en una cantidad inferior al 1 % en peso con respecto al peso total de la capa de recubrimiento.
De acuerdo con la presente invención, la capa externa o superior blanca comprende al menos dos capas de recubrimiento con el fin de funcionalizar un mejor rendimiento de cada una de ellas. Se utiliza una primera capa de recubrimiento para opacar y acondicionar el papel base con el fin de aumentar el brillo del papel base de 16 a 19 °ISO a 60 a 75 °ISO y para unirse al papel base por un lado. La segunda capa de recubrimiento se utiliza para obtener un lado blanco externo o superior con una resistencia adecuada y una buena capacidad de impresión y absorción gracias al agente humectante.
Una primera capa de recubrimiento (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm, como una partícula mineral no estable en sistemas de alta conductividad.
o dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno butadieno como un aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador de reología
o al menos un tensioactivo,
Una segunda capa de recubrimiento (1) aplicada después de las primeras capas de recubrimiento que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico especial estable en sistemas de alta conductividad.
o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetil celulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex especial de estireno butadieno estable en sistemas de alta conductividad como aglutinante hidrófobo. o cloruro de polidialildimetilamonio (PolyDadmac) como un polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de viscosidad.
Preferiblemente, el porcentaje de cada componente es el siguiente.
70 a 90 % en peso de un papel base, hecho de 60 a 100 % de material reciclado
• 5 a 20 % en peso de una primera capa de recubrimiento (2) que consiste en los siguientes
componentes:
o 60 - 82 % en peso de carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm no estable en sistemas de alta conductividad.
o 0 - 25 % en peso de dióxido de titanio
o 5 - 14 % en peso de látex de estireno butadieno como un aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad
o 0,2 - 2 % en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o 0,05 - 0,6 % en peso de al menos un modificador de reología
o 0,05 - 0,5 % en peso de al menos un surfactante,
en base al peso total de la primera capa de recubrimiento (2),
• 5 a 20 % en peso de una segunda capa de recubrimiento (1) que consiste en los siguientes
componentes
o 60 - 82 % en peso del al menos un carbonato de calcio molido aniónico especial con un tamaño de partícula d50 < 300 nm no estable en sistemas de alta conductividad
o 2,0 - 7,0 % en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico,
o 0,5 - 5 % en peso de carboximetil celulosa
o 4 - 10 % en peso de látex especial de estireno butadieno como aglutinante hidrófobo estable en sistemas de alta conductividad
o 1,0 - 10,0 % en peso de cloruro de polidialildimetilamonio
o 5 - 20 % en peso de CaCl2 como agente humectante y modificador de viscosidad
en base al peso total de la segunda capa de recubrimiento (1),
El cartón o carboncillo para contenedores puede comprender cartón plegable o cartón caja o cartón corrugado. El cartón contenedor puede incluir cartón de revestimiento y/o papel para corrugar. Tanto el cartón de revestimiento como el papel para corrugar se utilizan para producir cartón corrugado.
En una modalidad preferida, el papel base (3) ha sido producido utilizando fibra reciclada, principalmente grados marrones, principalmente calidades 1.01, 1.02, 1.04, 1.05, 4.01, 4.02 siguiendo la norma EN-643. La dificultad de utilizar este tipo de material radica, debido a su origen, en que en la superficie del papel base producido con él, aparecen muchas partículas hidrofóbicas, generalmente llamadas impurezas, que interfieren en el proceso de unión entre la primera capa de recubrimiento y el papel base.
El papel de sustrato se caracteriza por su color. Las materias primas para producir papel de sustrato son fibras obtenidas del reciclaje de papel, cartón, cartón para contenedores y cartulina y otros. Debido a ese origen, el papel de sustrato podría mostrar un color marronáceo. Los valores de brillo ISO B están entre 16 y 29 °ISO.
Como el brillo final del medio de impresión debe estar en el rango de 70 a 87 °ISO, pero preferiblemente entre 80 y 85 °ISO, eso significa que el aumento de brillo ISO debe estar entre 50 y 70 °ISO. Este aumento es desafiante y hace que los pigmentos seleccionados a aplicar puedan proporcionarnos una opacidad y brillo muy altos. El brillo adecuado del papel base (al menos por encima de 18 °ISO) permite utilizar de manera eficiente la capa de recubrimiento. Cuanto más brillante sea el papel base, menor será la cantidad de recubrimiento necesario para alcanzar el brillo final del medio de impresión.
La resistencia al aire del papel base y del medio de impresión final son clave para permitir que la tinta penetre a través de la capa de recubrimiento, pase a través de la capa de recubrimiento y la interfaz del papel base y finalmente penetre en el papel base. Todo este proceso mejorará la capacidad del medio de impresión para absorber la adición de tinta, mejorará el secado y aumentará la velocidad del proceso de impresión.
En una modalidad preferida de papel base, el papel base tiene una permeabilidad Gurley inferior a 100 segundos. En una modalidad preferida de papel base, la superficie del papel base tiene un valor Cobb de 60 segundos entre 20 y 40 g/m<2>, pero preferiblemente entre 30 y 40 g/m<2>. Con un resultado de Cobb de 60 segundos entre 20 y 30, el valor de Cobb a los 30 minutos está entre 80 y 150 g/m<2>.
La resistencia al agua del papel base es tan importante como el brillo del papel base para lograr eficientemente el brillo final del medio de impresión. Cuando la resistencia al agua se encuentra dentro de un rango determinado, la capa de recubrimiento permanece en la parte superior del papel base sin penetrar excesivamente en él. Por lo tanto, aumenta la eficiencia en alcanzar el brillo final del medio de impresión. Cuando la resistencia al agua está fuera del rango definido (cobb 30 minutos de 20 a 40 g/m<2>), el proceso no es completamente eficiente. Por debajo de ese rango, la penetración de tinta podría estar limitada.
Agentes de tamaño sintéticos, como estireno acrilatos, ASA (anhidrido alquenilsuccínico), AKD (dimero de ceteno alquilado) u otros, ya sean catiónicos, aniónicos o anfotéricos, proporcionan un cierto grado de hidrofobicidad al sustrato con el fin de controlar la penetración de la primera capa pigmentada en contacto con el sustrato y evitar la migración del aglutinante al sustrato antes del secado.
Según la invención, el papel base ha sido tratado con un agente de encolado sintético, un producto a base de estireno acrilato, durante su producción. En una modalidad más preferida, se ha aplicado un agente de encolado sintético en uno o ambos lados del papel utilizando una Prensa de Encolado convencional o una Prensa de Encolado con Dosificación. En una modalidad preferida, se ha aplicado un agente de encolado sintético en la cantidad necesaria para obtener la hidrofobicidad correcta medida como Cobb 60 segundos entre 20 y 50 g/m<2>(gramos por metro cuadrado).
La rugosidad del papel del sustrato es muy importante para el medio de impresión final. La rugosidad deseada se logra en un proceso llamado calandrado. En este proceso, mediante la aplicación de presión y temperatura, combinadas con fuerzas de corte, es posible reducir la rugosidad del papel de sustrato. Este proceso puede desarrollarse con varios niveles diferentes de presión, temperatura y humedad. La baja rugosidad del papel de sustrato mejora la calidad de impresión pero afecta negativamente la absorción del papel-sustrato. Es necesario lograr un equilibrio entre ambos objetivos.
El nivel de rugosidad es clave para lograr una aplicación de recubrimiento homogénea en el papel base, lo cual es fundamental para obtener una impresión óptima. Un equilibrio adecuado entre el desarrollo de brillo y la adición de recubrimiento reduce los costos operativos y de materia prima.
En una modalidad preferida, el papel base (3) se ha prensado en una calandra de línea de contacto fuerte utilizando diferentes presiones entre 30 y 110 kN/m de carga lineal, dependiendo del gramaje del papel base, para reducir la rugosidad de la superficie y con una temperatura entre 95-105 °C.
En una modalidad preferida, la superficie del papel base tiene un valor de rugosidad por debajo de 7 pps (Probador de rugosidad de superficies), preferiblemente por debajo de 5 pps.
En una modalidad preferida, la superficie del papel base tiene un valor de rugosidad por debajo de 900 Bendtsen, preferiblemente entre 200 y 400 Bendtsen.
Según una modalidad, el medio de impresión podría ser post-calandrado, o no, dependiendo del objetivo final de rugosidad y valor de brillo, típicamente por debajo de 5 pps (Probador de rugosidad de superficies).
En una modalidad preferida de papel base, la superficie del papel base tiene una permeabilidad Bendtsen superior a 15 mls/min.
El papel base, cartoncillo o sustrato de cartón para contenedores puede tener un peso base de 60 a 300 g/m2 Otro objeto de esta invención es el producto de empaque que comprende un medio de impresión de cualquiera de las modalidades descritas anteriormente.
Otro objeto de esta invención es el método para producir el medio de impresión de cualquiera de las modalidades descritas anteriormente.
Un método para producir el medio de impresión se muestra esquemáticamente en la figura 5. Que comprende los siguientes pasos:
• suministrando un papel base (3)
• aplicando un lado blanco externo o superior (4) en al menos un lado del papel base (3)
• secado de la parte externa o superior de color blanco (4)
• enrollando el papel base (3) con el lado blanco externo o superior (4) sin necesidad de aplicar un imprimador o un agente de unión antes o durante la impresión en color en una impresora digital, o sin necesidad de un secador antes o después de la impresión en color en una impresora flexográfica.
Según la invención, el lado externo o superior blanco (4) comprende dos capas. En este caso, el método para producir un medio impreso, comprende los siguientes pasos:
• Aplicar una primera capa de recubrimiento (2) al papel base (3) mediante una estucadora de cortina.
• Secar la primera capa de recubrimiento (2).
• Aplicar una segunda capa de recubrimiento (1) mediante un estucadora de cuchilla.
• Secar la segunda capa de recubrimiento (1).
Como se mencionó anteriormente, tener dos o más capas es importante porque permite funcionalizar el rendimiento de cada una de ellas.
En una modalidad más preferida, la primera capa de recubrimiento (2) comprende dos subcapas. En este caso, el método de aplicación y secado de la primera capa de recubrimiento (2) comprende los siguientes pasos:
• Aplicar una primera subcapa de la primera capa (2.2) mediante una estucadora de cortina.
• Aplicar una segunda subcapa de la primera capa (2.1) mediante una estucadora de cortina.
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (2.2) y la segunda subcapa de la segunda capa (2.1).
El uso de una estucadora de cortina para la primera subcapa de la primera capa es importante porque permite optimizar el costo de la capa debido al alto costo de la partícula mineral opacificante.
El uso de una estucadora de cortina para la segunda subcapa de la primera capa es importante porque permite desarrollar capas asimétricas junto con la primera subcapa para optimizar el costo y la funcionalización de la primera capa.
En una modalidad más preferida, la segunda capa de recubrimiento (1) comprende dos subcapas. En este caso, el método de aplicación y secado de la segunda capa de recubrimiento (1) comprende los siguientes pasos.
• Aplicar una primera subcapa de la segunda capa (1.2) mediante un estucadora de cuchilla.
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (1.2)
• Aplicar una segunda subcapa de la segunda capa (1.1) mediante un estucadora de cuchilla.
• Secar la segunda subcapa de la segunda capa (1.1)
El uso de un estucadora de cuchilla para la primera subcapa de la segunda capa es importante porque podemos funcionalizar la capa para desarrollar una rugosidad mejor antes de la segunda subcapa.
El uso de un estucadora de cuchilla para la segunda subcapa de la segunda capa es importante porque permite obtener una perfecta imprimibilidad y absorción.
En una modalidad preferida, el papel base (3) suministrado se prensa para alcanzar una rugosidad superficial deseada mediante una calandra en línea o fuera de línea antes de la aplicación del lado blanco externo o superior (4).
En una modalidad preferida, el papel del medio de impresión se prensa para mejorar la rugosidad del producto final mediante una calandra en línea o fuera de línea después de secar el lado blanco externo o superior final (4).
La fabricación de medios impresos puede llevarse a cabo en una unidad industrial llamada "máquina recubridora en línea" o en una banda continua que produce tanto el sustrato como una o más aplicaciones de recubrimiento permeables.
Otra opción de fabricación del medio de impresión es a través de una secuencia de unidades discretas llamadas bobinas jumbo/primarias o cortadas en rollos más pequeños, donde el sustrato y la aplicación de recubrimiento se realizan por separado mediante una "máquina de recubrimiento fuera de línea".
En una modalidad preferida, la aplicación y secado del primer lado blanco externo o superior (4) en uno o ambos lados del papel base (3) se divide en la aplicación y secado de una primera y una segunda capa de recubrimiento. La primera capa de recubrimiento (2) se aplica al papel base (3) mediante una cortina que comprende una o varias capas, cada una de ellas suministrada por este tipo de tecnología de recubrimiento, y luego se seca. Luego se aplica la segunda capa de recubrimiento (1) mediante cuchilla, rodillo de cuchilla, prensa de encolado de dosificación, varilla de medición, humectante, haz de pulverización o combinaciones de hasta tres de estas tecnologías de recubrimiento en modo serie. Entonces, la segunda capa de recubrimiento (1) se seca.
En una modalidad preferida, el método para producir un papel de medio de impresión comprende aplicar la segunda capa de recubrimiento (1) en dos subcapas subsiguientes diferentes que se secan entre aplicaciones.
En una modalidad preferida, el papel base (3) suministrado se prensa para alcanzar la rugosidad superficial deseada mediante una calandra en línea o fuera de línea, antes de la aplicación del lado blanco externo o superior (4) o después del secado final del lado blanco externo o superior (4).
El medio de impresión puede ser sometido, después del recubrimiento, a un post-calandrado para mejorar la suavidad de la superficie. Por ejemplo, el calandrado puede llevarse a cabo a una temperatura de 20 a 200 °C, preferiblemente de 60 a 150 °C, utilizando un calandrador de 1 a 10 pasadas. Dichas mordazas pueden ser duras o blandas, con un rango de carga lineal de 10-200 KN/m, preferiblemente de 20 a 150 KN/m.
Se pueden aplicar simultáneamente diferentes métodos de recubrimiento adecuados para fabricar el medio de impresión aplicando pigmentos de recubrimiento. Por ejemplo, dos capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina en modo serie. Por ejemplo, tres capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) más un estucadora de cuchilla (una capa) en modo serie. Por ejemplo, cuatro capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) más un estucadora de cuchilla (una capa) más una estucadora de prensa de encolado de dosificación (una capa) en modo serie. Por ejemplo, cinco capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) más un estucadora de cuchilla (una capa) más una estucadora de prensa de encolado de dosificación (una capa) más una estucadora por rociado (una capa). Preferiblemente, se utilizan cuatro capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, mediante una estucadora de cortina (dos capas) más un estucadora de cuchilla (una capa) más una estucadora de prensa de encolado de dosificación (una capa) en modo serie.
Con mayor preferencia, cuatro capas utilizando pigmentos de recubrimiento, iguales o diferentes, utilizando una estucadora de cortina (dos capas) más un estucadora de cuchilla (una capa) más una estucadora por rociado (una capa) en modo serie.
En la modalidad más preferida (figura 5), el proceso consiste en los siguientes pasos.
1. El papel base (3) se precalandra opcionalmente a través de un proceso de calandrado donde el papel se presiona hasta obtener la rugosidad deseada mediante una combinación de presión y temperatura (Paso 1). 2. Una vez que la superficie del papel ha alcanzado la rugosidad deseada, se aplica una primera capa de recubrimiento (2) en el lado blanco externo o superior (4) (Paso 2). Esta aplicación de recubrimiento se realiza generalmente mediante una unidad de recubrimiento por cortina donde se agregan una o varias capas a la superficie del papel.
3. Inmediatamente después de la primera aplicación del recubrimiento, se requiere una sección de secado para vincular el recubrimiento a la superficie del papel y eliminar la humedad restante (Paso 3).
4. Una primera subcapa de la segunda capa de recubrimiento (1) del lado blanco externo o superior (4) se aplica posteriormente (Paso 4) mediante una unidad de recubrimiento con cuchilla.
5. Inmediatamente después de la aplicación de la primera subcapa de la segunda capa de recubrimiento, se requiere una sección de secado para vincular el recubrimiento y eliminar la humedad restante (Paso 5).
6. Finalmente, se aplica una segunda subcapa de la segunda capa de recubrimiento (1) del lado blanco externo o superior (4) sobre la primera subcapa seca de la segunda capa de recubrimiento (1) del lado blanco externo o superior (4) (Paso 6).
7. Inmediatamente, la nueva subcapa se seca para vincular el recubrimiento a la capa anterior y eliminar la humedad restante (Paso 7).
8. Como último paso, el papel base (3) con el lado blanco externo o superior (4) puede ser comprimido a través de un proceso de calandrado para aumentar el efecto brillante y mejorar la rugosidad final. Este proceso de calendario se logra mediante una combinación de presión y temperatura (Paso 8). Este paso podría combinarse con el paso 1.
Una modalidad no reivindicada es un dispositivo para implementar el método de producción del medio impreso de cualquiera de las modalidades anteriormente descritas. Este dispositivo que comprende
• medios para suministrar un papel base (3)
• medios para aplicar un lado blanco externo o superior (4) al papel base (3)
• medios para secar el lado blanco externo o superior (4)
• medios para enrollar el medio de impresión (3).
Según la invención, el lado externo o superior blanco (4) comprende dos capas.
En este caso, los medios para secar el lado blanco externo o superior (4) comprenden
• Una estucadora de cortina para aplicar una primera capa de recubrimiento (2) al papel base (3)
• Medios para secar la primera capa de recubrimiento (2).
• Un estucadora de cuchilla para aplicar una segunda capa de recubrimiento (1)
• Medios para secar la segunda capa de recubrimiento (1).
En una modalidad más preferida, la segunda capa de recubrimiento (1) comprende dos subcapas. En este caso, los medios para aplicar una segunda capa de recubrimiento (1) y los medios para secar la segunda capa de recubrimiento (1) comprenden
• Un estucadora de cuchilla para aplicar una primera subcapa (1.2) de la segunda capa de recubrimiento (1). • Medios para secar la primera subcapa (1.2) de la segunda capa de recubrimiento (1).
• Un estucadora de cuchilla para aplicar una segunda subcapa (1.1) de la segunda capa de recubrimiento (1). • Medios para secar la segunda subcapa (1.1) de la segunda capa de recubrimiento (1).
En una modalidad no reivindicada, el dispositivo comprende medios para calandrar el papel base (3) antes de la aplicación del lado blanco externo o superior (4).
En una modalidad no reivindicada, el dispositivo comprende medios para calandrar el papel base (3) después de secar el lado blanco externo o superior final (4).
Otro objeto de esta invención es el uso de una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta para imprimir un medio de impresión de acuerdo con cualquiera de las modalidades descritas anteriormente, en donde el medio de impresión se imprime directamente sin necesidad de la aplicación de un imprimador o un agente de unión antes o durante la impresión en color.
Otro objeto de esta invención es el uso de una impresora flexográfica para imprimir un medio de impresión de acuerdo con cualquiera de las modalidades descritas anteriormente, en donde el medio de impresión se imprime sin necesidad de un secador antes o después de los dispositivos de impresión en color.
En una modalidad preferida, la impresora digital o impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta, está configurada para impresión de rollo a rollo (preimpresión).
En otra modalidad preferida, la impresora digital o impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta, está configurada para impresoras de hoja a hoja o de mesa plana.
Claims (18)
1. Un papel de medio de impresión adecuado para imprimirse directamente en una impresora digital, sin necesidad de la aplicación de un imprimador o un agente de unión antes o durante la impresión en color, o adecuado para imprimirse en una impresora flexográfica sin necesidad de un secador antes o después de los dispositivos de impresión en color, comprende.
• un papel base (3) y
• al menos una capa externa o lado blanco superior (4) sin carbonato de calcio catiónico o neutro.
en donde el papel base (3) es de grado cartón para contenedores hecho de 60 % a 100 % de fibras recicladas adecuadas para ser utilizadas en productos de cartón corrugado tratados con producto a base de estireno acrilato como un agente de encolado sintético, y en donde la capa externa o lado blanco superior (4) comprende
• una primera capa de recubrimiento (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico no estable en sistemas de alta conductividad con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm, como una partícula mineral con
■ una distribución de tamaño de los poros monomodal,
■ un volumen definido por la polidispersidad del tamaño de los poros expresado como la anchura a media altura, FWHM, de 40 a 80 nm, y
■ un volumen definido por un diámetro medio de poro de 30 a 80 nm,
o dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno butadieno como un aglutinante hidrófobo no estable en sistemas de alta conductividad
o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador de reología
o al menos un tensioactivo,
• una segunda capa de recubrimiento (1) aplicada una vez que la primera capa de recubrimiento (2) se haya secado, que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm que comprende un agente dispersante
o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetil celulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex de estireno butadieno, que comprende un agente dispersante, como un aglutinante hidrófobo o cloruro de polidialildimetilamonio, PolyDadmac, como un polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de viscosidad.
2. Un papel de medio de impresión según la reivindicación 1, en donde comprende
• 70 a 90 % en peso de un papel base, hecho de 60 a 100 % de material reciclado
o 5 a 20 % en peso de una primera capa de recubrimiento (2) que consiste en ■ los siguientes componentes:
o 60 - 82 % en peso de carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 < 300 nm o 0 - 25 % en peso de dióxido de titanio
o 5 - 14 % en peso de látex de estireno butadieno como aglutinante hidrófobo
o 0,2 - 2 % en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico.
o 0,05 - 0,6 % en peso de al menos un modificador de reología
o 0,05 - 0,5 % en peso de al menos un surfactante,
en base al peso total de la primera capa de recubrimiento (2),
• 5 a 20 % en peso de una segunda capa de recubrimiento (1) que consiste en los siguientes componentes
o 60 - 82 % en peso de al menos un carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 < 1500 nm que comprende un agente dispersante
o 2,0 - 7,0 % en peso de al menos un alcohol polivinílico no iónico
o 0,5 - 5 % en peso de carboximetil celulosa
o 4 - 10 % en peso de látex de estireno butadieno como aglutinante hidrófobo que comprende un agente dispersante
o 1,0 - 10,0 % en peso de cloruro de polidialildimetilamonio
o 5 - 20 % en peso de CaCl2 como agente humectante y modificador de viscosidad
en base al peso total de la segunda capa de recubrimiento (1).
3. Un papel de medio impreso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el papel base (3) ha sido producido utilizando fibra reciclada, principalmente calidades marrones 1.01, 1.02, 1.04, 1.05, 4.01, 4.02 siguiendo la clasificación estándar EN-643.
4. Un papel de medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se ha aplicado un agente de encolado sintético en uno o ambos lados del papel utilizando una Prensa de Encolado convencional o una Prensa de Encolado de Dosificación.
5. Un papel de medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se ha aplicado un agente de encolado sintético en la cantidad necesaria para obtener la hidrofobicidad correcta medida como 1,02 segundos entre 20 y 50 g/m2.
6. Un papel de medio de impresión según la reivindicación 1, en donde el papel base (3) se ha prensado en una calandra de línea de contacto fuerte utilizando diferentes presiones entre 30 y 110 kN/m de carga lineal dependiendo del gramaje del papel base para reducir la rugosidad de la superficie y con una temperatura entre 95-105 °C.
7. Un papel de medio de impresión según la reivindicación 1, en donde la superficie del papel base (3) tiene un valor de rugosidad por debajo de 7 pps.
8. Uso de una capa externa o lado blanco superior (4) sin carbonato de calcio catiónico o neutro que comprende • una primera capa de recubrimiento (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico no estable en sistemas de alta conductividad con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm, como una partícula mineral con
■ una distribución de tamaño de los poros monomodal,
■ un volumen definido por la polidispersidad del tamaño de los poros expresado como la anchura a media altura, FWHM, de 40 a 80 nm, y
■ un volumen definido por un diámetro medio de poro de 30 a 80 nm,
o dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno butadieno no estable en sistemas de alta conductividad como aglutinante hidrófobo o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador de reología
o al menos un surfactante,
• una segunda capa de recubrimiento (1) aplicada una vez que se haya aplicado la primera capa de recubrimiento (2) que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm que comprende un agente dispersante
o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetil celulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex de estireno butadieno, que comprende un agente dispersante, como un aglutinante hidrófobo o cloruro de polidialildimetilamonio, PolyDadmac, como un polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de viscosidad.
con un papel base de grado de cartón para contenedores (3) hecho de un 60 % a un 100 % de fibras recicladas tratadas con un producto de estireno acrilato como agente de encolado sintético adecuado para ser utilizado en productos de cartón corrugado.
9. Producto de empaque que comprende un papel de medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-7.
10. Un método para producir un medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde comprende los siguientes pasos:
• suministrar un papel base (3) de grado cartón para contenedores hecho de un 60 % a un 100 % de fibras recicladas adecuado para ser utilizado en productos de cartón corrugado tratados con producto de estireno acrilato como un agente de encolado sintético
• aplicar, en al menos un lado del papel base (3), una primera capa de recubrimiento (2) mediante una estucadora de cortina que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico no estable en sistemas de alta conductividad con un tamaño de partícula d50 de < 300 nm, como una partícula mineral con
■ una distribución de tamaño de los poros monomodal
■ un volumen definido por la polidispersidad del tamaño de los poros expresado como la anchura a media altura, FWHM, de 40 a 80 nm, y
■ un volumen definido por un diámetro medio de poro de 30 a 80 nm,
o dióxido de titanio como partícula mineral
o látex de estireno butadieno no estable en sistemas de alta conductividad como aglutinante hidrófobo o alcohol polivinílico no iónico como aglutinante hidrófilo
o al menos un modificador de reología
o al menos un surfactante,
• Secar la primera capa de recubrimiento (2)
• Aplicar una segunda capa de recubrimiento (1) mediante un estucadora de cuchilla que comprende
o carbonato de calcio molido aniónico con un tamaño de partícula d50 de < 1500 nm que comprende un agente dispersante
o alcohol polivinílico no iónico como primer aglutinante hidrófilo
o carboximetil celulosa como segundo aglutinante hidrófilo
o látex de estireno butadieno, que comprende un agente dispersante, como un aglutinante hidrófobo o cloruro de polidialildimetilamonio, PolyDadmac, como un polímero catiónico
o Cloruro de calcio como agente humectante y modificador de viscosidad
• secar la segunda capa de recubrimiento (1)
• enrollar el papel base (3) con el lado blanco externo o superior (4).
11. Un método para producir un medio de impresión, según la reivindicación 10, en donde la aplicación y el secado de la primera capa de recubrimiento (2) comprende los siguientes pasos:
• Aplicar una primera subcapa de la primera capa (2.2) mediante una estucadora de cortina
• Aplicar una segunda subcapa de la segunda capa (2.1) mediante una estucadora de cortina
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (2.2) y la segunda subcapa de la segunda capa (2.1).
12. Un método para producir un medio de impresión, según la reivindicación 11, en donde la aplicación y el secado de la segunda capa de recubrimiento (1) comprende los siguientes pasos:
• Aplicar una primera subcapa de la segunda capa (1.2) mediante un estucadora de cuchilla
• Secar la primera subcapa de la segunda capa (1.2)
• Aplicar una segunda subcapa de la segunda capa (1.1) mediante un estucadora de cuchilla
• Secar la segunda subcapa de la segunda capa (1.1).
13. Un método para producir un medio de impresión, según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en donde el papel base (3) suministrado se prensa para alcanzar una rugosidad superficial deseada mediante un calandrado en línea o fuera de línea antes de la aplicación del lado blanco externo o superior (4).
14. Un método para producir un medio de impresión, según cualquiera de las reivindicaciones 10-13, en donde el papel del medio de impresión se prensa para mejorar la rugosidad del producto final mediante un calandrado en línea o fuera de línea después de secar el lado blanco externo o superior (4) final.
15. Uso de un medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una impresora digital o una impresora basada en el uso de cabezales de tecnología de inyección de tinta, en donde el medio de impresión se imprime directamente sin necesidad de la aplicación de un imprimador o un agente de unión antes o durante la impresión en color.
16. Uso de un medio de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una impresora flexográfica, en donde el medio de impresión se imprime sin necesidad de un secador durante o después de dispositivos de impresión en color que comprende.
17. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-16, en donde la impresora está configurada de rollo a rollo.
18. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15-16, en donde la impresora está configurada en impresoras de hoja a hoja o de cama plana.
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