ES2349632T3 - Endurecimiento y secado de sistemas de barnizado y de tintas de imprenta. - Google Patents

Abstract

Uso de materiales semiconductores en forma de escama o esfera, claros o transparentes, o de sustratos en forma de esfera, aguja o escama recubiertos con materiales semiconductores, claros o trans 5 parentes, en cantidades de 0,01-30% en peso para el endurecimiento y/o secado de capas de barniz y tintas de imprenta.

Description

La presente invención se refiere al uso de materiales semiconductores claros o transparentes como aditivos de secado o endurecimiento en sistemas de barnizado y tintas de imprenta.

Actualmente se barnizan o estampan muchos materiales. De esta forma es posible mejorar propiedades como el color y la resistencia de los materiales. Las desventajas son los tiempos de secado parcialmente largos o la elevada temperatura de secado. En el barnizado de automóviles se necesitan líneas de secado relativamente largas para garantizar que el barniz esté seco antes de la aplicación de la siguiente capa de barniz. Si se pudiera reducir el tiempo de secado, se podría disminuir la demanda energética y la longitud de estas líneas de secado, cosa que implicaría unos costes de producción más bajos.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es encontrar un procedimiento para acelerar el endurecimiento de barnices y tintas de imprenta que al mismo tiempo pueda aplicarse de forma sencilla. Los aceleradores de endurecimiento, además, se deberían poder integrar fácilmente en el sistema de barnizado o en la tinta de imprenta, presentar una elevada transparencia y emplearse sólo a bajas concentraciones.

Sorprendentemente se descubrió que se puede acelerar el endurecimiento y/o secado de las capas de barniz o tintas de imprenta añadiendo al barniz o tinta de imprenta pequeñas cantidades de materiales semiconductores claros o transparentes finamente dispersados. Mediante la adición de este acelerador de endurecimiento, las propiedades del barniz y la tinta de imprenta no se ven afectadas o sólo de forma irrelevante.

Además, el acelerador de endurecimiento influye en la conductividad térmica del barniz o de las tintas de imprenta. Las investigaciones han

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mostrado que mejora claramente la distribución del calor en el barniz o en la tinta de imprenta.

El uso de cargas conductoras de la electricidad, partículas de óxido de zinc dopadas y pigmentos conductores de la electricidad en sistemas de aplicación se conoce, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente pública DE 42 20 411 A y de las patentes U.S. 5,876,856 y U.S. 5,350,448. El uso de materiales semiconductores con una forma de partícula definida para el endurecimiento y/o secado de sistemas de barnizado y de tintas de imprenta no se ha descrito según el estado de la técnica.

Es objeto de la invención el uso de materiales semiconductores en forma de partícula o de sustratos en forma de partícula recubiertos con materiales semiconductores claros o transparentes para el endurecimiento y/o el secado de barnices y tintas de imprenta según la reivindicación 1.

Los materiales semiconductores claros o transparentes adecuados son, por ejemplo, los que absorben en el intervalo IR. Los materiales semiconductores en forma de partícula son preferiblemente partículas en forma de esfera o escama o sustratos en forma de escama, esfera o aguja recubiertos con materiales semiconductores.

Los materiales semiconductores están constituidos de forma homogénea a partir de materiales semiconductores claros o transparentes o se aplican como recubrimiento sobre un sustrato en forma de partícula. Los materiales semiconductores se basan preferentemente en óxidos y/o sulfuros, como p. ej. óxido de indio, óxido de antimonio, óxido de estaño, óxido de zinc, sulfuro de zinc, sulfuro de estaño o mezclas de los mismos.

Los materiales semiconductores adecuados normalmente presentan un tamaño de partícula de 0,01 a 2000 µm, preferentemente de 0,1 a 100 µm, en particular de 0,5 a 30 µm.

Los materiales semiconductores están compuestos de forma homogénea a partir de los llamados semiconductores, o bien se trata de sustratos en

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forma de partícula, preferentemente en forma de esfera, aguja o escama, que están recubiertos con una o varias capas de los llamados materiales semiconductores. Preferentemente los sustratos sólo están recubiertos por una capa.

Los sustratos pueden tener forma de esfera, escama o aguja. La forma de la partícula no es crítica en sí misma. Normalmente las partículas presentan un diámetro de 0,01 -2000 µm, preferentemente de 5 -300 µm y en particular de 5 -60 µm. En particular se prefieren sustratos en forma de esfera o escama. Los sustratos en forma de escama adecuados presentan un grosor entre 0,02 y 5 µm, en particular entre 0,1 y 4,5 µm. La extensión en los otros dos intervalos normalmente se encuentra entre 0,1 y 1000 µm, preferentemente entre 1 y 500 µm y en particular entre 1 y 60 µm.

Los sustratos son preferentemente escamas de mica naturales o sintéticas, escamas de SiO2, escamas de Al2O3, escamas de vidrio, escamas de aluminio, escamas de BiOCI, esferas de SiO2, esferas de vidrio, esferas de vidrio huecas, esferas de TiO2, esferas de polímeros, p. ej. de poliestireno o poliamida, o agujas de TiO2 o mezclas de dichos sustratos.

El recubrimiento de los sustratos en forma de partícula con los materiales semiconductores se conoce o se puede realizar según los procedimientos conocidos por el especialista. Preferentemente los sustratos se recubren mediante hidrólisis de las correspondientes sales metálicas, como p. ej. cloruro metálico o sulfuro metálico, alcóxidos metálicos o sales de ácido carboxílico en disolvente acuoso o convencional.

Tanto para los semiconductores homogéneos como para los sustratos recubiertos con una o más capas de materiales semiconductores, preferentemente el material semiconductor se estructura de forma microcristalina.

Los aceleradores de secado y/o endurecimiento especialmente preferidos son óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de indio y estaño (ITO) en

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forma de escama o esfera, así como escamas de mica recubiertas con ITO, óxido de estaño u óxido de antimonio o mezclas de dichos óxidos.

Los aceleradores de secado y/o endurecimiento especialmente preferidos son materiales semiconductores claros o transparentes con una resistencia del polvo de < 20 � · m, preferentemente de < 5 � · m.

Un acelerador de endurecimiento especialmente preferido es un óxido de estaño dopado con óxido de antimonio o un sustrato recubierto con esto, como p. ej. escamas de mica. Además, se prefieren las partículas de SiO2 en forma de esfera recubiertas con óxido de estaño dopado con óxido de antimonio.

Además del antimonio, preferentemente el óxido de antimonio, son adecuados como dopantes los elementos de los grupos 3, 5 y 7, preferentemente los haluros, en particular cloruro y fluoruro.

El dopaje depende del material semiconductor utilizado y normalmente representa el 0,01 – 30% en peso, preferentemente el 2 -25% en peso, en particular el 5 -16% en peso respecto al material semiconductor.

Además, también se pueden utilizar mezclas de aceleradores de endurecimiento en las que no se fijan límites a la proporción de la mezcla.

Las mezclas preferidas son óxidos de indio y estaño con óxidos de estaño dopados con antimonio y óxido de indio y estaño con óxidos de zinc dopados.

A los sistemas de barnizado o a las tintas de imprenta también se les pueden añadir mezclas de dos, tres o más materiales semiconductores. La concentración total depende de la composición del barniz o tinta de imprenta, pero no debería representar más del 35% en peso en el sistema de aplicación.

El/los acelerador/es de endurecimiento y/o secado se añaden al sistema de barnizado o a la tinta de imprenta en una cantidad de 0,01 -30% en

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peso, en particular de 0,1 -5% en peso y en especial se prefieren cantidades de 0,5 -4% en peso.

Antes de la aplicación sobre un objeto, el acelerador de endurecimiento se mezcla con el barniz o la tinta de imprenta. Esto se lleva a cabo preferentemente empleando un agitador de elevada velocidad o, en caso de aceleradores de endurecimiento no sensibles a los medios mecánicos y difíciles de dispersar, con el uso de, por ejemplo, un molino de perlas o un sacudidor. También es posible usar otros equipos de dispersión conocidos por el especialista. Por último, el barniz o la tinta de imprenta se seca al aire con medios físicos o se endurece mediante oxidación, condensación, térmica-mente, preferentemente empleando radiación IR.

Mediante el acelerador de endurecimiento y/o de secado los tiempos de endurecimiento y/o secado de la capa de barniz o de la tinta de imprenta se reducen normalmente aprox. un 10-60% respecto al tiempo de secado original. En particular para las tintas de imprenta y los sistemas de barnizado que se endurecen o secan mediante radiación IR, se observan tiempos de secado claramente más cortos.

Además, sorprendentemente se descubrió que la aceleración del endurecimiento también causa un efecto muy positivo en las capas de barniz dispuestas encima. Además, mejora la conductividad térmica dentro de las capas de barnizado.

Entre los sistemas de barnizado adecuados figuran en particular barnices que se endurecen térmicamente con base acuosa o disolvente, barnices IR, barnices en polvo, barnices de fusión, además de aplicación en láminas y soldadura de plástico, así como tintas de imprenta con disolvente o acuosas para todo tipo de impresiones normales, como p.ej. impresión en huecograbado, impresión flexográfica, impresión tipográfica, impresión de tejidos, impresión offset, serigrafía, impresión de seguridad. Los barnices o tintas de imprenta pueden ser blancas, coloreadas, o bien transparentes.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención sin limitarla.

Ejemplos

Ejemplo 1a (comparación)

En un barniz claro de poliéster/acrilato comercial que se seca con

5 métodos físicos se introduce un 10% en peso de TiO2 Kronos 2310 (pigmento de TiO2 de tamaño de partícula de unos 300 nm) respecto a la formulación del barniz mediante dispersión con esferas de dióxido de zirconio (diámetro 3 mm). La dispersión se lleva a cabo en un Dispermat a una velocidad periférica de 12,6 m/s durante 1 hora a 20 ºC.

10 Ejemplo 1b

Igual que en el ejemplo 1a, en un barniz de poliéster/acrilato que se seca con métodos físicos se introduce un 8% en peso de TiO2 Kronos 2310 y

15 un 2% en peso de aditivo de secado (un dióxido de estaño dopado con óxido de antimonio con un tamaño de partícula de aprox. 1µm) respecto a la formulación del barniz mediante dispersión con esferas de dióxido de zirconio.

20 Ejemplo 1c: resultados de las medidas

Muestras de barniz del ejemplo 1a y 1b se aplican sobre paneles Q-Panel con un espesor de capa húmeda de 200 µm. El grosor de capa en seco es de 25 ±2 µm.

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Las muestras barnizadas del ejemplo 1a y del ejemplo 1b se secan al vapor durante 5 min y se exponen a una radiación con radiadores IR de potencia total 3 kW a una distancia de 50 cm. La duración de la irradiación varía entre 5, 10 y 15 min. El control de secado/endurecimiento se realiza

30 mediante un aparato de microdureza Fisherscope a temperatura ambiente inmediatamente después de la irradiación con IR y utilizando una punta de diamante y una fuerza de descarga de 3 mN. Cada medida se realiza por triplicado y a partir de los resultados de medida individuales se calcula el valor medio.

35 Los resultados de las medidas de las microdurezas se muestran numéricamente en la Tabla 1 según la diferente duración de la irradiación con IR de las muestras de barniz.

Tabla 1:

Duración de la irradiación con IR min

Microdureza/barniz sin aditivo N/mm2 Microdureza/barniz con aditivo N/mm2

5 10 15

24,0 ± 1,2 31,6 ± 1,6 32,2 ± 0,6 34,0 ± 5,8 37,0 ± 2,6 37,2 ± 2,4

A partir de las medidas de microdureza se ve claramente que la adición del aditivo de secado acelera el secado/endurecimiento del barniz que se

15 seca con métodos físicos. Ya después de 5 minutos de irradiación con IR de la muestra de barniz con el aditivo de secado, el valor de dureza es mayor que el de la muestra sin aditivo después de 15 minutos de irradiación con IR. Mediante la adición del aditivo de secado se reduce claramente el tiempo para obtener un producto seco en polvo, e

20 igualmente se mejora el endurecimiento completo del barniz que se seca con métodos físicos.

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Claims (7)

1. Rreivindicaciones

   1. Uso de materiales semiconductores en forma de escama o esfera, claros o transparentes, o de sustratos en forma de esfera, aguja o escama recubiertos con materiales semiconductores, claros o trans

   5 parentes, en cantidades de 0,01-30% en peso para el endurecimiento y/o secado de capas de barniz y tintas de imprenta.
2. 2. Uso de materiales semiconductores según la reivindicación 1, caracterizado porque el material semiconductor se obtiene a partir de

   10 óxidos o sulfuros.
3. 3. Uso de materiales semiconductores según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el material semiconductor se basa en óxido de indio, óxido de antimonio, óxido de estaño, óxido de zinc, sulfuro de

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   zinc, sulfuro de estaño o una mezcla de dichos materiales.
4. 4. Uso de materiales semiconductores según la reivindicación 3, caracterizado porque la mezcla es óxido de indio y estaño (ITO).

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5. 5. Uso de materiales semiconductores según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque el sustrato se escoge de entre el grupo de escamas de mica, escamas de SiO2, escamas de Al2O3, escamas de vidrio, escamas de aluminio, escamas de BiOCI, esferas de SiO2, esferas de vidrio, esferas de vidrio huecas,

   25 esferas de TiO2, esferas de polímeros, agujas de TiO2 o sus mezclas.
6. 6. Uso de los materiales semiconductores según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque los materiales

   30 semiconductores están dopados.
7. 7. Uso de materiales semiconductores según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque el material semiconductor se estructura de forma amorfa, cristalina o microcristalina.

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