ES2944844T3 - Fabricación de partículas poliméricas y de recubrimientos rugosos mediante impresión por chorro de tinta - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para producir partículas poliméricas en el que, en respuesta a señales eléctricas, por medio de un cabezal de impresión de inyección de tinta que tiene al menos una boquilla, se expulsa desde la boquilla una preparación fluida para procesar por medio de boquillas de inyección de tinta en forma de de gotitas y, por medio de una fuente de radiación, la radiación se dirige a las gotitas en vuelo, donde la preparación fluida para el procesamiento por medio de boquillas de chorro de tinta se endurece al menos parcialmente bajo la acción de la radiación, de modo que se obtienen partículas del fluido gotitas antes de la intercepción o impacto. La preparación fluida para el procesamiento por medio de boquillas de chorro de tinta comprende al menos un representante del grupo que comprende prepolímeros y/u oligómeros y/o monómeros y/o diluyentes reactivos y al menos un fotoiniciador, el representante de la primera clase de compuestos que tiene al menos un primer grupo polimerizable que puede polimerizarse por radicales. La invención se refiere además a un producto impreso que comprende un sustrato o material de soporte impreso o imprimible que tiene un recubrimiento de polímero rugoso, en el que el recubrimiento está formado por partículas de polímero esféricas o en gran parte esféricas, y a un dispositivo para producir un producto impreso correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Fabricación de partículas poliméricas y de recubrimientos rugosos mediante impresión por chorro de tinta Campo de la invención

La invención se refiere en general a un procedimiento de fabricación de partículas poliméricas y de estructuras poliméricas que comprenden termoplásticos y/o elastómeros y/o durómeros identificados en lo que sigue como partículas o como partículas poliméricas. En especial, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de recubrimientos poliméricos rugosos, un producto impreso que comprende un sustrato o material de soporte con al menos un recubrimiento polimérico rugoso, así como un dispositivo correspondiente para la fabricación de recubrimientos poliméricos rugosos sobre un sustrato o material de soporte.

Por el estado de la técnica se conocen procedimientos para la fabricación de estructuras tridimensionales sobre un sustrato utilizando un cabezal de impresión. En este procedimiento se utilizan partículas o soluciones que contienen partículas.

En el documento WO 2011/077200 A1, se describe un procedimiento en el que se aplican, por ejemplo, pigmentos o partículas de purpurina, metal o vidrio a un sustrato. Para garantizar la adhesión de las partículas, el sustrato presenta un recubrimiento endurecible que se endurece después de la aplicación de las partículas. En el procedimiento descrito, un adhesivo se aplica parcialmente al sustrato y, a continuación, las partículas se esparcen sobre el sustrato. En un paso siguiente, el adhesivo se endurece y, por último, el exceso de partículas que no se encuentra en la zona del recubrimiento adhesivo sobre el sustrato se aspira o se elimina de otro modo.

El documento DE 10 2010 063 982 A1 describe un procedimiento para la creación de estructuras tridimensionales sobre un sustrato, en el que una solución con partículas se proyecta sobre un sustrato a través de un orificio de boquilla. Durante el vuelo, la mayor parte del disolvente utilizado se evapora, por lo que a lo largo del vuelo se forma para cada gotita una estructura tridimensional.

El procedimiento saca provecho del efecto normalmente no deseado de que, en caso de una activación correspondiente de los cabezales de inyección de gota a demanda (DOD), se forman, además de la gota deseada, pequeñas gotas satélite. En casos extremos, la activación se puede llevar a cabo de forma que sólo se formen pequeñas gotas satélite. Así se pueden producir masas de gotitas mucho más pequeñas que las que corresponderían al diámetro de la boquilla del cabezal de inyección de tinta DOD utilizado. Debido a su tamaño, estas gotitas tienen una presión de vapor especialmente alta, lo que fomenta el objetivo del secado durante el vuelo.

Como preparados de recubrimiento se emplean, por ejemplo, tintas coloidales con microesferas orgánicas de poliestireno altamente monodispersas o, alternativamente, microesferas inorgánicas de sílice, es decir, agentes de recubrimiento altamente especializados. Por lo tanto, con esta finalidad, la selección de agentes de recubrimiento queda masivamente limitada en el documento DE 102010063982 A1.

En el procedimiento descrito, se produce en vuelo, con la evaporación del disolvente, una autoorganización de las micropartículas dentro de las pequeñas gotas en grupos esféricos similares a cristales.

El objetivo del procedimiento consiste además en poder producir estructuras tridimensionales agrupadas con propiedades fotónicas especiales de acuerdo con el procedimiento de "autoensamblaje en seco" por medio de los grupos formados durante el vuelo de manera sencilla y económica para no tener que depender de sustratos especiales altamente hidrofóbicos y similares.

El documento WO 2012/049428 describe un procedimiento en el que se evaporan sobre el sustrato suspensiones que contienen partículas que se pulverizan sobre un sustrato y el agente de suspensión. Para ello, el sustrato se calienta desde la parte inferior. Las suspensiones pulverizadas contienen nanopartículas.

En los documentos GB 2233928 B y US 5059266, se describe un procedimiento de impresión en 3D con ayuda del cual es posible crear objetos tridimensionales utilizando tintas endurecibles por UV de diferentes colores o con diferentes propiedades poliméricas. El procedimiento aprovecha el hecho de que al endurecer (parcialmente) las gotas en vuelo, se puede evitar la mezcla de las tintas entre sí, ya que las gotas preendurecidas son muy viscosas o incluso sólidas.

Otro diseño del procedimiento de impresión se refiere a la colocación de la máquina de inyección de tinta en una carcasa que pueda funcionar completamente en una atmósfera de gas inerte mediante evacuación y posterior llenado con gas inerte. De este modo se suprime el problema de la denominada inhibición por oxígeno inherente a la polimerización radical de compuestos de acrilato insaturados. El oxígeno tiene la propiedad de interrumpir la reacción radical en cadena uniéndose a los radicales reactivos e impidiendo así, o al menos dificultando, la polimerización completa. Aunque esta inhibición pueda evitarse mediante aditivos adecuados, es energéticamente más favorable excluirla utilizando una atmósfera de gas inerte. Además, así se puede prescindir de los aditivos mencionados.

En el documento DE 102010063 982 A1, se considera importante la generación de las matrices cristalinas, ya que en este caso se trata específicamente de aprovechar las propiedades ópticas de los microcristales, mientras que las propiedades mecánicas y estéticas u otras propiedades funcionales del recubrimiento no desempeñan ningún papel.

Los documentos GB 2233 928 B y US 5059 266 se refieren a la obtención de una forma tridimensional y no a los recubrimientos en sentido estricto.

Con los recubrimientos en general, se desea conseguir una amplia variedad de propiedades y funciones del material y de la superficie. En caso de utilizar agentes de recubrimiento líquidos, se pueden emplear para este fin tanto componentes líquidos como sólidos. Los componentes sólidos se utilizan para una amplia variedad de intenciones. Los sólidos se pueden utilizar, por ejemplo, para matear el recubrimiento o para influir en las propiedades de la superficie, como la fricción por deslizamiento. El inconveniente de este procedimiento es que las partículas se distribuyen uniformemente en el material de recubrimiento y, por lo tanto, no se pueden llevar específicamente a la superficie. Además, las partículas se pueden incluir en los recubrimientos para influir en las propiedades mecánicas del recubrimiento. Por ejemplo, las partículas se pueden añadir a los recubrimientos para mejorar su resistencia al rayado. También es habitual el uso de pigmentos. Además, la conductividad o las propiedades magnéticas de los recubrimientos también se pueden ver influenciadas por el uso de partículas. En todos los tipos de materiales mencionados, existen representantes que desarrollan su efecto debido a un determinado tamaño de partícula, lo que significa que no se pueden producir con un tamaño arbitrariamente reducido.

Al utilizar la inyección de tinta, hay límites para el uso de partículas debido a los pequeños diámetros de las boquillas en el rango de micrómetros. Las partículas demasiado grandes pueden bloquear las boquillas y, por consiguiente, destruir el cabezal de inyección de tinta. Además de este riesgo, las partículas con diámetros mayores que los diámetros de las boquillas no se pueden procesar por inyección de tinta.

Los documentos EP 1037 716 B1 y DE 698 22 201 T2 se refieren a estructuras de varias capas producidas con pequeñas gotas controladas y a procedimientos para su fabricación.

Cometido de la invención

La invención aquí presentada se ocupa de partículas y recubrimientos poliméricos producidos a partir de preparaciones fluidas mediante tecnología de chorro de tinta.

El procedimiento según la invención resuelve el problema de posibilitar la aplicación de partículas utilizando la tecnología de inyección de tinta. Aquí se aprovecha la propiedad de la tecnología de chorro de tinta de que las partículas se pueden aplicar de forma selectiva en términos de tiempo y ubicación bajo control digital de las boquillas. Otra ventaja de la tecnología de chorro de tinta para la generación de partículas según la invención reside en la flexibilidad del procedimiento con respecto al tamaño de las partículas. No sólo se puede influir específicamente en el tamaño de las gotas y la precisión de posicionamiento mediante una selección adecuada del cabezal de impresión con respecto al tamaño de las boquillas y la resolución alcanzable, sino que también se puede ajustar el tamaño de las gotas en una amplia gama influyendo en la activación de las boquillas, incluso en rangos que son sustancialmente más pequeños que el volumen de gotas especificado de un cabezal, haciendo uso del procedimiento del documento DE 102010 063 982 A1 y activando los cabezales específicamente con una señal que no es adecuada para gotas individuales.

En el procedimiento según la invención, se utilizan preferiblemente preparaciones fluidas para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta sin componentes sólidos. Por lo tanto, las partículas se generan en cierto modo in situ. Gracias a la falta de contenido de sólidos, se evita la obstrucción del orificio de la boquilla. Así, se pueden obtener partículas de mayor tamaño que cuando se utilizan dispersiones. Además, la generación in situ de las partículas es ventajosa porque, por ejemplo, no hay necesidad de una matriz correspondiente ni de aglutinantes y/o aditivos adicionales para la estabilización de las partículas en el preparado fluido correspondiente.

Uno de los objetos de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la fabricación de partículas poliméricas utilizando un cabezal de impresión por chorro de tinta.

Con el procedimiento se pueden aplicar especialmente recubrimientos poliméricos rugosos a sustratos. Por recubrimiento rugoso se entiende, en especial, un recubrimiento cuya superficie es irregular o estructurada. Los recubrimientos de este tipo también se denominan en la literatura técnica como pintura texturizada. Otro objetivo de la invención es el de proporcionar un dispositivo para el recubrimiento de sustratos con recubrimientos poliméricos rugosos mediante impresión por chorro de tinta, así como el de proporcionar sustratos con recubrimientos poliméricos rugosos.

La tarea se resuelve mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Otras formas de realización ventajosas y perfeccionadas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Descripción de la invención

El procedimiento según la invención para la fabricación de partículas de polímero prevé que un preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta se cure al menos parcialmente por radiación en vuelo mediante un cabezal de impresión de chorro de tinta en forma de gotas expulsadas de la boquilla, de modo que se obtengan partículas de polímero a partir de las gotas de fluido antes del impacto o la recogida. El cabezal de impresión de chorro de presenta al menos una boquilla con la que, en respuesta a unas señales eléctricas, se expulsa el preparado fluido en forma de gotas de fluido para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta.

En particular, con este procedimiento se pueden obtener, antes del impacto o de la recogida en un sustrato o material de soporte, partículas poliméricas, esféricas o sustancialmente esféricas a partir de las gotas de fluido

El endurecimiento se produce mediante polimerización y/o reacciones de reticulación. El preparado fluido según la invención comprende al menos un prepolímero y/o un monómero que presenta al menos un grupo polimerizable. El grupo polimerizable se puede polimerizar y/o reticular radicalmente. En el caso del preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta se trata, por ejemplo, de una solución de al menos un prepolímero, oligómero y/o monómero en un diluyente reactivo.

Además, el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta comprende al menos un fotoiniciador, entendiéndose por un fotoiniciador en el sentido de la invención tanto un fotoiniciador como un fotosensibilizador y/o un sinergista.

Utilizando una fuente de radiación, ésta se dirige sobre las gotitas en vuelo. También sería concebible el endurecimiento por haz de electrones.

En el caso de endurecimiento por radiación en el rango UV o VIS, el fotoiniciador y la longitud de onda de la radiación se ajustan de manera que el fotoiniciador desencadene bajo la acción de la radiación la polimerización de radicales libres y/o la reticulación de los grupos polimerizables de los prepolímeros y/o los monómeros.

Según una forma de realización, el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta contiene prepolímeros y/o monómeros que presentan al menos dos grupos polimerizables por cadena de prepolímero o monómero. Esto resulta especialmente ventajoso con vistas a una reticulación de las distintas cadenas poliméricas. Mediante el uso de un cabezal de impresión de chorro de tinta, así como por el endurecimiento del preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta en forma de gotas durante el vuelo, es posible utilizar preparaciones de fluido correspondientes con viscosidades bajas, lo que es especialmente ventajoso con respecto a la procesabilidad. Además, la forma de las partículas viene determinada por los parámetros del procedimiento, en particular por las condiciones de eyección del cabezal de impresión utilizado, así como por el endurecimiento en vuelo de las partículas, por lo que se puede prescindir, por ejemplo, de componentes autoorganizadores o particulares en los preparados fluidos para su uso con boquillas de chorro de tinta. Se dispone, por lo tanto, de una amplia gama de prepolímeros y monómeros adecuados.

Como consecuencia de la acción según la invención de la radiación sobre las gotitas durante el vuelo se produce un endurecimiento al menos parcial de las distintas gotas, por lo que el endurecimiento se lleva a cabo en el estado líquido a través de un estado de gel y un estado de sol/gel al estado sólido. El estado que puede alcanzarse depende, entre otras cosas, de la dosis de UV. La gota se puede endurecer en el volumen utilizando selectivamente la inhibición de oxígeno, con lo que la gota permanece pegajosa en la superficie. También es posible ajustar la longitud de onda de la luz UV utilizada en combinación con fotoiniciadores y, en su caso, endurecer sólo la superficie por medio del uso de absorbentes de UV. Como es lógico, mediante la elección adecuada de los componentes y de la fuente de radiación UV se puede conseguir un endurecimiento completo de la superficie. El endurecimiento garantiza la estabilidad dimensional, por lo que se obtienen partículas poliméricas.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, también se contempla utilizar fluidos poliméricos inorgánicos o híbridos como fluido de chorro de tinta o componente del fluido de chorro de tinta. De este modo, las correspondientes partículas de polímero inorgánico o híbrido pueden producirse en forma suelta o como recubrimiento rugoso de forma análoga al procedimiento sol/gel. En este caso, el endurecimiento en vuelo se lleva a cabo mediante la evaporación de un disolvente en lugar de la reticulación y/o polimerización inducida por radiación. La reticulación y/o polimerización inducida por radiación puede lograrse adicionalmente con esta forma de realización añadiendo ingredientes de formulación adecuados.

En lo que sigue, ya no se hace referencia al endurecimiento por evaporación de un disolvente mencionado anteriormente, sino al endurecimiento por polimerización y/o reacciones de reticulación según la invención.

Dependiendo de la dosis de UV aplicada, las partículas obtenidas pueden endurecerse total o parcialmente. Un alto grado de polimerización y/o reticulación dentro de las gotitas conduce a un alto grado de endurecimiento. Un aumento del grado de endurecimiento conduce a un aumento de la viscosidad.

Según una variante de realización, las partículas obtenidas se endurecen predominantemente en las zonas de los bordes o en las zonas cercanas a la superficie, mientras que el preparado para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta sigue presentando propiedades fluidas y/o una viscosidad que es menor en el interior de las partículas que en las zonas de los bordes. La forma de gota ha demostrado ser especialmente ventajosa para un endurecimiento uniforme desde las zonas de los bordes hacia el centro de la gota y permite un endurecimiento controlado. Así, en el procedimiento según la invención, el grado de endurecimiento y, por tanto, las propiedades de las partículas, como la estabilidad dimensional o la pegajosidad, se pueden ajustar seleccionando los distintos parámetros del procedimiento, como, por ejemplo, el tiempo de vuelo, el volumen de las gotas expulsadas o la intensidad y longitud de onda de la radiación irradiada. El grado de endurecimiento también puede verse influido por los componentes del preparado fluido utilizado para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta, así como por su composición. De este modo, es posible obtener partículas poliméricas con propiedades a medida.

Según otra forma de realización de la invención, las partículas presentan localmente diferentes grados de endurecimiento. Por ejemplo, el grado de endurecimiento puede ser mayor en la superficie de la partícula o en zonas cercanas a la superficie que en el interior de las partículas.

Para el endurecimiento se utiliza especialmente una fuente de radiación que emite luz en la gama UV-VIS. Una forma de realización de la invención prevé el uso de luz en la gama UV. Mediante el uso de fuentes de radiación LED o láser, también se pueden utilizar para el endurecimiento haces monocromáticos o haces en un rango de longitud de onda muy estrecho de una longitud de onda que se puede ajustar dentro de amplios límites. De este modo, el endurecimiento de las gotitas puede controlarse selectivamente con respecto a otros materiales endurecibles por UV presentes en el entorno o ya presentes en el sustrato o material de soporte, de modo que o bien las gotitas se endurecen en partículas poliméricas o bien el recubrimiento del sustrato o material de soporte se (pre)endurecen consiguiéndose, por lo tanto, diferentes efectos con respecto a las propiedades superficiales resultantes.

Otra forma de realización de la invención prevé irradiar luz con una longitud de onda del orden de 150 a 700 nm, preferiblemente con una longitud de onda del orden de 200 a 500 nm. Seleccionando la gama de longitudes de onda irradiadas (o el fotoiniciador sensible a esta gama de longitudes de onda), es posible influir para conseguir que la gota se endurezca predominantemente en las zonas de los bordes o para determinar en qué medida el endurecimiento se produce también en el interior de la gota, ya que la profundidad de penetración de la luz se correlaciona con su longitud de onda.

De acuerdo con otra forma de realización de la invención, se irradia luz con una longitud de onda en el rango de 350 a 700 nm. La irradiación de luz de onda larga es especialmente ventajosa si las gotas también se van a endurecer en el interior durante el vuelo, ya que las grandes profundidades de penetración se pueden lograr en los rangos de longitud de onda antes mencionados, con lo que el endurecimiento del preparado fluido utilizada para su uso con boquillas de chorro de tinta también puede tener lugar en el interior de la gota. De este modo, las capas aplicadas previa o posteriormente, si las hubiera, y las partículas pueden endurecerse selectivamente si los materiales de la capa y las partículas son sensibles a diferentes longitudes de onda.

Por otra parte, el uso de luz de longitud de onda más larga puede ser ventajoso cuando se utilizan preparaciones fluidas que contienen colorantes, ya que la luz de longitud de onda más larga suele ser absorbida de manera menos fuerte por los colorantes que la luz de longitud de onda más corta. En general, la longitud de onda de la luz utilizada para el endurecimiento se puede adaptar a las propiedades de absorción de los colorantes contenidos en el preparado fluido, de manera que se transmita una proporción suficiente de la luz irradiada para el endurecimiento.

Según una variante de realización de la invención, la recogida puede llevarse a cabo, por ejemplo, en un recipiente adecuado, de forma que se obtengan partículas de polímero sueltas que no estén conectadas entre sí. Debido a la tensión superficial, estas partículas de polímero adquieren una forma entre redonda y esférica. A diferencia de las partículas producidas por micronización (por ejemplo, micronización por pulverización o procedimientos de molienda), las partículas que pueden producirse según la invención se caracterizan por una distribución de tamaños muy estrecha y homogénea. Si en un caso se habla, por ejemplo, de una cierta distribución gaussiana con una amplia dispersión y de la caracterización, por ejemplo, por valores D⁵⁰ y/o D⁹⁹, el tamaño de partícula se determina por el procedimiento de generación de partículas según la invención. En el caso ideal (procedimiento óptimo de formación de gotas sin satélites), el tamaño de partícula resulta de los parámetros establecidos en el procedimiento de inyección de tinta. Sin embargo, también es posible conseguir específicamente una distribución de tamaños deseada variando los parámetros, como la forma y la amplitud del impulso. Una activación adecuada, como la que se ha expuesto anteriormente, se describe en el documento DE 102010063982 A1.

Para tales microesferas poliméricas surgen diversas aplicaciones posibles, por ejemplo, como microópticos, elementos refractantes o reflectantes de la luz, aditivos, en particular para agentes de recubrimiento, como rellenos o lubricantes, y también como pigmentos. La forma redonda de las partículas también puede ser muy ventajosa cuando las partículas se aplican como recubrimiento sobre un sustrato o material portador. Una posible aplicación es en este caso un recubrimiento reflector. Las microesferas reflejan la luz incidente nuevamente en la dirección de incidencia de la luz.

Como otro paso del procedimiento se puede proceder, según esta forma de realización de la invención, a la fabricación de un recubrimiento con las partículas.

Conforme a una variante de realización perfeccionada del procedimiento de fabricación según la invención, la impresión por chorro de tinta también se puede utilizar para producir recubrimientos rugosos directamente sobre un sustrato o material portador.

En lo sucesivo, los recubrimientos rugosos se denominarán también como primeros recubrimientos. En otras palabras, el primer recubrimiento se obtiene mediante el preparado fluido aplicada para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta. Los términos "primer" y "segundo" recubrimiento se utilizan aquí para distinguir lingüísticamente los diferentes recubrimientos, pero no caracterizan la secuencia de los respectivos recubrimientos sobre un sustrato o material portador con recubrimiento múltiple. Por ejemplo, un sustrato o material portador revestido según la invención puede presentar así también únicamente un primer recubrimiento.

El procedimiento de fabricación correspondiente presenta al menos los pasos de procedimiento a) a d), que se explican más detalladamente a continuación.

En el paso a), se proporciona en primer lugar el prepara fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta y un sustrato o material portador. En el caso del sustrato o material de soporte se trata especialmente de un sustrato imprimible y/o impreso o un material de soporte correspondiente. Como sustratos o materiales de soporte se pueden utilizar, por ejemplo, pero no exclusivamente, materiales de impresión tales como productos de papel o películas de plástico. Alternativamente, cuando en lo que sigue se mencionan sustratos, también se hace referencia a materiales de soporte. Igualmente es posible utilizar sustratos de vidrio o metálicos, así como madera o plástico en forma de película o lámina, por ejemplo, materiales como los que se utilizan para la construcción de muebles o recubrimientos de suelos. Los sustratos pueden ser tanto flexibles como rígidos.

En el siguiente paso b), se produce una salida dosificada del preparado fluido para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta a través del cabezal de impresión, encontrándose el sustrato o partes del sustrato por debajo del cabezal de impresión y estando el sustrato y el cabezal de impresión distanciados. A través del cabezal de impresión, el preparado fluido correspondiente se libera en forma de gotitas de fluido individuales separadas entre sí.

Durante el tiempo de vuelo, las gotitas caen en el paso c) desde el cabezal de impresión sobre el sustrato distanciado del cabezal de impresión. En la zona entre el cabezal de impresión y el sustrato se irradia. por medio de una fuente de radiación, radiación, en particular radiación ultravioleta y/o radiación en el rango espectral visible (rango UV-VIS), por lo que las gotas se endurecen al menos parcialmente por la acción de la radiación durante el tiempo de vuelo.

Las gotas al menos parcialmente endurecidas o las partículas poliméricas así obtenidas inciden sobre el sustrato al final del tiempo de vuelo en el paso d) y forman un recubrimiento rugoso, o texturizado, o irregular. Dicho recubrimiento puede ser mate, presentar un efecto háptico (efecto arena y similares), ser especialmente resbaladizo o muy poco resbaladizo (por ejemplo, como recubrimiento antideslizante), pero también se puede funcionalizar visualmente (puntos de color, puntos brillantes con pigmentos metálicos, etc.).

La ventaja de aplicar las partículas según la invención para conseguir efectos superficiales es, entre otras cosas, que las partículas actúan específicamente sobre la superficie y no se reparten por toda la capa a través del volumen del agente de recubrimiento, desplegando sólo una pequeña parte de la concentración su efecto sobre la superficie. La adhesión del recubrimiento al sustrato, así como de las partículas entre sí viene determinada especialmente por la forma y la adhesividad de las partículas y la superficie o cualquier recubrimiento del sustrato que pueda estar presente. Por el término de "pegajosidad", tal como se utiliza en la invención, se entiende la adhesividad de las partículas. La pegajosidad afecta tanto a la adhesión de las partículas dentro del recubrimiento como a la adhesión de las partículas y, por lo tanto, del recubrimiento al sustrato. Estas propiedades se describen, por ejemplo, en el campo de los adhesivos sensibles a la presión (PSA) bajo el término de "adhesión dinámica". La adhesividad viene determinada en particular por el grado de endurecimiento en la superficie de las partículas. Un alto grado de endurecimiento en la superficie de las partículas o en las zonas cercanas a la superficie de las partículas conduce a una pegajosidad más bien baja de las partículas.

La intensidad de la radiación de la fuente de radiación utilizada afecta al grado de endurecimiento, conduciendo una alta intensidad de radiación a un alto grado de endurecimiento.

Según una forma de realización, el recubrimiento rugoso se aplica al sustrato de forma lateralmente estructurada. Por ejemplo, se pueden dotar selectivamente áreas parciales del sustrato del recubrimiento rugoso o de las partículas producidas de acuerdo con la invención, mientras que otras áreas parciales del sustrato no se recubren.

En general, mediante el ajuste de la densidad de la superficie (número de partículas por unidad de superficie) y/o del tamaño de las partículas, es posible dotar selectivamente una superficie de efectos mates o brillantes en las zonas deseadas. Generalmente, también pueden generarse gradientes del grado de mateado o efectos hápticos de manera sencilla mediante una activación adecuada del cabezal de impresión y, por consiguiente, mediante densidades superficiales y/o tamaños de partículas variados lateralmente. El tipo de efecto háptico puede verse influido por una selección adecuada del material de recubrimiento y de los parámetros de recubrimiento. Los efectos hápticos pueden variar entre los de barniz de arena o papel de lija y los de tacto suave. Influyendo en el grosor del recubrimiento, estas propiedades se pueden incrementar con un relieve adicional. Al hablar de barniz de arena se hace referencia a un barniz texturizado que presenta una estructura y un tacto similares a los del papel de lija. También es posible funcionalizar las superficies químicamente, como es conocido, por ejemplo, en el caso de los ormoceres de 1a a 3a generación.

Con una elección adecuada del material, también se pueden producir regiones sellables con la invención. Para este fin, las partículas se pueden configurar, por ejemplo, de manera que puedan fundirse en caliente. También es concebible la post-reticulación térmica.

En otra variante de realización, el tiempo de vuelo de las gotitas desde la eyección del cabezal de impresión hasta el impacto en el sustrato es como máximo de 10 ms, preferiblemente como máximo de 5 ms, en especial de menos de 1,5 ms. En caso de distancias reducidas entre el cabezal de impresión y la superficie a recubrir, el tiempo de vuelo puede ser significativamente más corto. En especial, el tiempo de vuelo puede ser inferior a 0,5 ms. Incluso estos tiempos de vuelo reducidos permiten todavía un endurecimiento suficiente de las partículas durante el vuelo, por lo que se obtienen partículas poliméricas dimensionalmente estables y/o partículas poliméricas con una cubierta dimensionalmente estable. Sin embargo, según otra forma de realización perfeccionada de la invención, el tiempo de vuelo es, como mínimo, de 0,05 ms.

Las gotas formadas en el paso b) presentan, según otra forma de realización perfeccionada de la invención, una velocidad de 0,5 a 14 m/s, preferiblemente de 1 a 12 m/s, más preferiblemente de 3 m/s a 8 m/s.

El tamaño de las gotas y la formación de satélites, en general el tipo de formación de gotas y por lo tanto la forma y el tamaño de las partículas formadas a partir de las gotas, se pueden influenciar de acuerdo con otra forma de realización perfeccionada más de la invención, ajustando la forma de los impulsos eléctricos con los que se activan las boquillas. La forma de los impulsos también se puede ajustar de manera que se produzcan varias gotas de aproximadamente el mismo tamaño por impulso, en lugar de una sola gota grande. Esto puede ser ventajoso para la invención a fin de producir partículas pequeñas.

Preferiblemente, se emplean para la invención boquillas de chorro piezoeléctrico. En el caso de estas boquillas, el pulso eléctrico provoca una deformación de un material piezoeléctrico, y con ello una onda sonora o de presión, expulsándose el material de recubrimiento a través de la boquilla en forma de gotas. Los impulsos son generados por un dispositivo de control, normalmente controlado por ordenador.

Por medio de la velocidad de las gotas, así como de la distancia del cabezal de impresión con respecto al sustrato, se puede ajustar su tiempo de vuelo. Además, la presión y la velocidad pueden afectar a la forma de las gotas y, por tanto, a la forma de las partículas endurecidas. Así, una velocidad elevada puede dar lugar, por ejemplo, a una deformación de las partículas cuando chocan con la superficie del sustrato, por lo que este efecto puede ser especialmente pronunciado en el caso de partículas parcialmente endurecidas con un bajo grado de endurecimiento. Además, especialmente en el caso de gotas o partículas con un bajo grado de endurecimiento, su forma puede verse influida por la tensión superficial de la gota, el grado de endurecimiento de la superficie o las interacciones entre la gota y el sustrato (por ejemplo, interacciones hidrófobas o hidrófilas).

En otra variante de realización perfeccionada de la invención, el sustrato proporcionado en el paso a) presenta un segundo recubrimiento endurecible.

El segundo recubrimiento comprende un tercer prepolímero y/o un tercer monómero con un tercer grupo polimerizable y todavía no está endurecimiento, o al menos no totalmente. El segundo recubrimiento se endurece sólo después del impacto de las partículas poliméricas generadas en el paso b), de modo que las partículas se adhieren al segundo recubrimiento después del impacto. Según una forma de realización de esta variante perfeccionada, el segundo recubrimiento se endurece por polimerización y/o reticulación del tercer grupo polimerizable en el paso c). Otra forma de realización prevé un endurecimiento del segundo recubrimiento por reacción del tercer grupo polimerizable en un paso e) posterior al paso d).

El endurecimiento del segundo recubrimiento con el tercer prepolímero o monómero después de la impactación de las partículas mejora la adhesión de las partículas poliméricas al sustrato revestido. Por lo tanto, el segundo recubrimiento con el tercer prepolímero o monómero se puede utilizar como promotor de adhesión o potenciador de adhesión. En otra forma de realización perfeccionada de la invención, el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta comprende un prepolímero que, además del primer grupo polimerizable, presenta al menos un segundo grupo polimerizable, sin que el primer y el segundo grupo polimerizable sean idénticos y siendo el segundo grupo polimerizable inerte o al menos sustancialmente inerte a las condiciones de polimerización del primer grupo. En particular, el segundo grupo polimerizable conduce a la reticulación de las cadenas del prepolímero. Una forma de realización de la invención prevé que, durante el vuelo, el primer grupo polimerizable reaccione y provoque así un endurecimiento de la gota. Dado que el segundo grupo polimerizable no reacciona o reacciona sólo en pequeña medida en las condiciones de reacción adecuadas, estos grupos están disponibles para la reticulación del recubrimiento precipitado. Como consecuencia de la reacción de los segundos grupos polimerizables, se puede producir, por ejemplo, en un paso de procedimiento posterior, una reticulación de las partículas entre sí. A través del grado de reticulación de los segundos grupos polimerizables se pueden ajustar, por lo tanto, las propiedades del recubrimiento, como la porosidad del recubrimiento o su resistencia a la abrasión.

Una variante de realización perfeccionada de la invención prevé que los segundos grupos polimerizables se configuren de manera que en otro paso de procedimiento se pueda producir una funcionalización de la superficie de las partículas. En particular, el segundo grupo polimerizable puede comprender un grupo de anclaje para reacciones químicas selectivas. En esta forma de realización, el recubrimiento puede presentar, por ejemplo, propiedades sensoras y/o indicadoras.

Alternativa o adicionalmente, el preparado fluido para procesamiento con boquillas de chorro de tinta también puede contener un monómero con un primer y un segundo grupo polimerizable, sin que el primer y el segundo grupo polimerizable sean idénticos y siendo el segundo grupo polimerizable inerte o al menos sustancialmente inerte a las condiciones de polimerización del primer grupo. En esta forma de realización de la invención, las partículas depositadas sobre el sustrato se pueden endurecer y/o reticular entre sí en un paso posterior.

Alternativa o adicionalmente, en el paso a), se puede proporcionar un sustrato recubierto con un tercer grupo polimerizable según la otra forma de realización de la invención descrita anteriormente. Tanto el segundo como el tercer grupo polimerizable se polimerizan en esta forma de realización en el paso e). En el caso del segundo y del tercer grupo polimerizable se puede tratar de grupos diferentes o de grupos funcionales iguales. En especial, el segundo y el tercer grupo polimerizable se forman de manera que se puedan producir reacciones de polimerización y/o reticulación del segundo con el tercer grupo polimerizable. Como consecuencia de la polimerización simultánea del segundo y del tercer grupo polimerizable se puede producir un enlace covalente entre las partículas y el sustrato revestido.

Según una forma de realización perfeccionada de la invención, los pasos c) y d) se repiten en zonas parciales del sustrato recubierto, de modo que se obtenga un recubrimiento rugoso estructurado tridimensionalmente.

También es posible producir estas estructuras tridimensionales aplicando en un proceso de recubrimiento tantas partículas por unidad de superficie que las partículas se depositen al menos parcialmente unas sobre otras.

La invención se refiere a un sustrato impreso o imprimible con un primer recubrimiento polimérico rugoso, estando el recubrimiento formado especialmente por partículas poliméricas esféricas o en gran medida esféricas.

Las partículas poliméricas del recubrimiento pueden estar total o parcialmente endurecidas. Según una variante de realización, las partículas presentan en distintas zonas grados de endurecimiento diferentes. En particular, en esta forma de realización, el grado de endurecimiento es mayor en la superficie de las partículas y/o en zonas de las partículas cercanas a la superficie que en el centro de las partículas. Es decir, el grado de endurecimiento puede presentar un gradiente, en dependencia del radio como función de la dosis de radiación, la longitud de onda, el tamaño de la gota, etc.

De este modo se puede obtener un recubrimiento rugoso en el que las partículas presentan una envoltura sólida y un núcleo fluido y pegajoso. En este caso, las partículas se pueden formar de manera que, al aplicar una fuerza, la envoltura se rompa y que el interior de la partícula se libere. Estos recubrimientos se pueden utilizar, por ejemplo, como sistemas multicomponentes y/o en la tecnología de unión (PSA, Pressure Sensitive Adhesive). Una adhesión firme se puede lograr endureciendo el material de recubrimiento liberado de nuevo, produciéndose así una post­ reticulación.

Las partículas del recubrimiento presentan especialmente un volumen medio de 0,01 a 500 picolitros, preferiblemente de 0,1 a 150, con especial preferencia de 0,1 a 25 picolitros.

Según una forma de realización, en el caso de los recubrimientos rugosos se puede tratar de recubrimientos porosos. La porosidad del recubrimiento se puede ajustar mediante el tamaño de partícula o el volumen de partícula.

En función de la porosidad de los recubrimientos rugoso, éstos se pueden utilizar, por ejemplo, como membranas, por ejemplo, como membranas semipermeables o filtros.

Las partículas del recubrimiento pueden estar reticuladas entre sí. Mediante la reticulación de las partículas se puede ajustar la resistencia del recubrimiento rugoso, pudiendo ser la reticulación química pero también física. Además, la reticulación de las partículas dentro del recubrimiento conduce a una reducción de la porosidad. Los recubrimientos rugosos pueden utilizarse como recubrimientos antideslizantes.

La firme aglutinación de las partículas también puede aumentar significativamente la capacidad de deslizamiento. Al sobresalir de la superficie, las partículas aplicadas actúan como distanciadores. De este modo se evita, mediante el denominado efecto de placa de cristal, que las superficies de recubrimiento, que de otro modo serían muy lisas, se adhieran las unas a las otras. Si las partículas se utilizan en bajas concentraciones, su presencia en el recubrimiento tiene poco o ningún efecto sobre las propiedades mecánicas y físicas del material, como el nivel de brillo del recubrimiento. Este efecto mencionado puede conseguirse mediante el procedimiento según la invención aplicando pocas partículas por unidad de superficie sobre un sustrato o en un recubrimiento. Para conseguir este efecto, el porcentaje por unidad de superficie de las partículas en la superficie es inferior al 10%, preferiblemente inferior al 5%.

Los porcentajes máximos por unidad de superficie del 1 % se prefieren especialmente para obtener un efecto de deslizamiento. Si el porcentaje por unidad de superficie es elevado, las partículas siguen actuando como distanciadores, pero por otro lado también aumenta el área de contacto y se reduce el nivel de brillo (mateado). Se prefieren especialmente porcentajes por unidad de superficie inferiores al 0,5%. El efecto deslizante también puede seguir siendo efectivo hasta porcentajes muy bajos de hasta el 0,01%, preferiblemente de hasta el 0,05%. Especialmente ventajosa se considera la aplicación de aplicación específica de los distanciadores en la superficie del recubrimiento. De esta manera se puede prescindir de una elevada concentración de las partículas en el volumen del material de recubrimiento.

En otra forma de realización perfeccionada de la invención, las partículas poliméricas contienen adicionalmente pigmentos y/o colorantes. Por zonas, el recubrimiento puede contener diferentes partículas con distintos pigmentos y/o tintes. Alternativa y/o adicionalmente, las partículas y/o cualquier recubrimiento eventualmente existente contienen además pigmentos metalúrgicos. De este modo se pueden crear efectos metálicos. También es posible utilizar pigmentos termocrómicos. Los recubrimientos correspondientes pueden utilizarse como capas decorativas.

Alternativa o adicionalmente, las partículas poliméricas pueden contener sustancias o partículas con propiedades físicas especiales, por ejemplo, partículas magnéticas y/o partículas conductoras, de modo que los recubrimientos rugosos presenten propiedades físicas correspondientes. Como es lógico, estas características también se pueden combinar.

La invención prevé que entre el sustrato y el recubrimiento rugoso se aplique una segunda capa polimérica, a la que se adhieren las partículas.

La segunda capa polimérica aumenta la adherencia de las partículas al sustrato y se puede configurar a modo de capa que fomenta y refuerza la adherencia.

De acuerdo con una forma de realización, la primera capa, es decir, la capa rugosa, y la segunda capa están reticuladas entre sí, al menos parcialmente, en su superficie límite.

Una variante perfeccionada de la invención prevé que las partículas poliméricas de la capa rugosa presenten una funcionalización superficial, en particular una funcionalización superficial por grupos hidrófilos o hidrófobos.

Además, la invención se refiere a un dispositivo para la fabricación de un recubrimiento rugoso sobre un sustrato mediante impresión por chorro de tinta. Preferiblemente, se utilizan sustratos ya impresos o imprimibles, en particular productos impresos. El dispositivo según la invención comprende un cabezal de impresión, así como al menos una fuente de luz, con preferencia una fuente de luz UV y/o UV-VIS, diseñándose el cabezal de impresión para suministrar un preparado fluido endurecible para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta en forma de gotas. En particular, el cabezal de impresión se configura para dispensar gotas separadas entre sí. La fuente de luz se posiciona de manera que la luz emitida por la fuente de luz endurezca las gotas dispensadas, al menos parcialmente, antes de que éstas incidan en el sustrato distanciado del cabezal de impresión e incidan en el sustrato como partículas. De acuerdo con la invención, el dispositivo comprende además un dispositivo de recubrimiento para la aplicación de un segundo recubrimiento polimérico fluido, endurecible, y un dispositivo de transporte para desplazar el sustrato al lado del dispositivo de recubrimiento y del cabezal de impresión, de modo que las partículas expulsadas del cabezal de impresión y al menos parcialmente endurecidas incidan en el recubrimiento fluido aplicado por el dispositivo de recubrimiento. Además, el dispositivo comprende una segunda fuente de luz para el endurecimiento de la segunda capa fluida con las partículas poliméricas aplicadas, que forman una capa rugosa.

La distancia con respecto al cabezal de impresión es preferiblemente de 1 a 5 mm, más preferiblemente de 1 a 3 mm. Con estas distancias, se garantizan una resolución y precisión de posicionamiento suficientes durante el proceso de impresión. Simultáneamente, el tiempo de vuelo resultante de las gotas permite un endurecimiento suficiente del preparado fluido en forma de gota para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta durante el vuelo.

En especial, el cabezal de impresión está diseñado para expulsar gotas con un volumen del orden de 0,01 a 500 picolitros, preferiblemente con un volumen de hasta 0,1 a 150 picolitros y con especial preferencia con un volumen de 0,1 a 25 picolitros. El diámetro de las gotas o partículas se calcula, de manera correspondiente, a partir de los volúmenes. En una forma de realización de la invención, el dispositivo comprende varias fuentes de luz. En este caso, al menos una de las fuentes de luz puede comprender fibras ópticas o una fuente láser, cuyos extremos emisores de luz están dispuestos de modo que la luz emitida se irradie en la zona entre el cabezal de impresión y el sustrato. Preferiblemente, al menos una fuente de luz está dispuesta de manera que la fuente de luz emita la radiación en un ángulo perpendicular y paralelo a la dirección de caída del preparado fluido dispensado en forma de gota para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta. En todo caso es preciso garantizar que los haces de luz no incidan en el cabezal de impresión utilizado, ya que, de lo contrario, el preparado fluido puede polimerizarse en las aberturas de las boquillas del cabezal de impresión y obstruir así las boquillas. Se prefiere especialmente la irradiación transversal a la dirección de caída o vuelo, o una irradiación lateral, ya que así se facilita el acoplamiento de la luz en la zona situada delante de las boquillas. Se prefiere además irradiar la luz en la dirección a lo largo de una fila de boquillas, es decir, una disposición lineal de varias boquillas. En otras palabras, se utiliza una fuente de luz que emite la luz transversalmente con respecto a la dirección de vuelo de las gotas y a lo largo de una fila de varias boquillas distanciadas.

En una forma de realización preferida, se utiliza un escáner láser, explorando o escaneando el rayo láser especialmente las zonas de salida de las gotas de las boquillas, por lo que el rayo láser puede alcanzar las gotas específicamente. En otras palabras, un escáner puede dirigir el rayo láser sucesivamente hacia las boquillas que en ese momento están expulsando una gota.

También se puede conseguir un endurecimiento eficiente de las gotas con un rayo láser que se irradia paralelamente a las filas de boquillas utilizadas. En consecuencia, la luz láser se dirige aquí a lo largo de una fila de varias boquillas distanciadas.

Alternativa o acumulativamente, se puede utilizar un láser de pulsaciones o un láser pulsado, en cuyo caso el rayo láser se pulsa y, en especial, se sincroniza con la expulsión de las gotas, con lo que, debido a las intensidades de luz muy altas que se pueden lograr con los láseres pulsados, puede conducir a un endurecimiento particularmente rápido durante el vuelo de la gota.

En otra variante de realización, una fuente de luz o ambas fuentes de luz utilizadas se sustituyen por dispositivos de haces de electrones, con lo que las gotas y opcionalmente también la capa ya existente sobre la superficie o todo el recubrimiento consistente en las partículas y el recubrimiento opcionalmente ya existente sobre el sustrato se endurecen mediante haces de electrones.

Descripción detallada de la invención

A continuación, la invención se explicará con más detalle a la vista de las figuras 1 a 6. Se muestra en la:

Figura 1 una representación esquemática de una primera forma de realización del procedimiento de fabricación según la invención;

Figura 2 una representación esquemática de una segunda forma de realización del procedimiento de fabricación según la invención;

Figura 3 una representación esquemática de un recubrimiento rugoso sobre un sustrato según la invención;

Figura 4 una representación esquemática de una forma de realización perfeccionada del sustrato revestido según la invención, en la que el sustrato presenta adicionalmente un segundo recubrimiento;

Figura 5 una representación esquemática de una forma de realización del sustrato revestido según la invención, en la que el recubrimiento rugoso presenta en zonas parciales varias capas parciales;

Figura 6 y Figura 7 representaciones esquemáticas de otras dos variantes de realización del sustrato revestido según la invención, en las que las partículas del recubrimiento rugoso presentan en distintas zonas parciales diferentes grados de dureza;

Figura 8 una variante de la forma de realización mostrada en la figura 5;

Figura 9 una forma de realización de la invención con partículas parcialmente corridas.

La figura 1 muestra esquemáticamente una forma de realización del procedimiento de fabricación según la invención, en el que las partículas parcialmente endurecidas 7 se depositan a modo de recubrimiento rugoso 8 sobre un sustrato 5. Con este fin, se proporciona en primer lugar un sustrato 5. El sustrato se coloca a una distancia fija por debajo de un cabezal de impresión de chorro de tinta 1 conectado a través de un conducto de suministro 2 a un depósito 3 que contiene el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta. Además, una fuente de luz 4 se posiciona de manera que la radiación emitida por la fuente de luz 4 incida en el espacio entre el cabezal de impresión 1 y el sustrato 5 (paso a)). El cabezal de impresión 1 emite el preparado fluido para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta en forma de gotas individuales 6 que caen sobre el sustrato 5 (paso b)). Durante el vuelo, la gota 6 se endurece, al menos parcialmente, por la radiación emitida por la fuente de luz 4 (paso c)), de modo que la gota o partícula 7, al menos parcialmente endurecida, incida en el sustrato (paso d)). Mediante una selección adecuada de la forma del pulso de control con el que se activa la boquilla, preferiblemente una boquilla de chorro piezoeléctrico, también se pueden emitir varias gotas de manera pulsada en lugar de gotas individuales. En cierto modo, esto corresponde a la pulverización del preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta a través de la boquilla de chorro de tinta. Esta solución se considera especialmente conveniente para producir partículas pequeñas.

De acuerdo con una variante de realización de la invención, la fuente de luz también se puede utilizar de forma pulsada. En este caso, la emisión de luz se sincroniza preferiblemente con la expulsión de la gota de modo que el pulso de luz alcance la gota en vuelo. La fuente de luz puede comprender uno o más diodos emisores de luz pulsada. En particular, también se ha pensado en utilizar un láser pulsado como fuente de luz 4. Especialmente en frecuencias de pulso más bajas, es conveniente sincronizar la emisión de los pulsos de láser con la expulsión de la gota para alcanzar las gotas con un pulso de láser durante el vuelo. Según otra forma de realización de la invención, también se puede proporcionar un escáner con el que el haz de luz de la fuente de luz 4 se dirija a la respectiva zona de expulsión de gotas entre la boquilla y el sustrato que es atravesada por una gota expulsada. Ambas formas de realización son ventajosas, entre otras cosas, porque se reduce la cantidad total de luz y, por lo tanto, se reduce el riesgo de que el preparado fluido endurecible ya se endurezca en las boquillas 9 o dentro de ellas.

El sustrato 5 se desplaza en dirección x con respecto al cabezal de impresión y los pasos a) a d) se repiten de modo que las partículas individuales 7 formen un recubrimiento rugoso 8 sobre el sustrato 5.

En la variante de realización de la invención mostrada en la figura 2, se precipita sobre el sustrato 5 en primer lugar, por medio del cabezal de impresión 9, un recubrimiento fluido endurecible 11 como un segundo recubrimiento. El cabezal de impresión 9 está conectado a través de un conducto de suministro 2 al depósito 10 del preparado de recubrimiento. El preparado de recubrimiento puede ser diferente del preparado de fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta, lo que no excluye la procesabilidad del correspondiente preparado de recubrimiento con boquillas de chorro de tinta.

Posteriormente, se deposita sobre el sustrato 5 dotado del recubrimiento fluido endurecible 11 un recubrimiento rugoso 8 de forma análoga al procedimiento mostrado en la figura 1. Después de este paso del procedimiento, el sustrato recubierto 5 presenta un recubrimiento con una capa endurecible fluida 11 y una capa rugosa de partículas 8 como primer recubrimiento. En un paso posterior del procedimiento, la capa 11 se endurece mediante la radiación emitida por la fuente de luz 12 y se transforma así en la capa endurecida 13. En este proceso, la capa rugosa 8 se endurece por completo, a no ser que el endurecimiento completo ya hubiera tenido lugar durante el vuelo.

La figura 3 muestra una representación esquemática de un sustrato 5 con un recubrimiento rugoso 8, estando el recubrimiento rugoso 8 compuesto por distintas partículas poliméricas 7. Debido a la forma esférica o al menos en gran parte esférica de las partículas poliméricas 7, se trata en el caso del recubrimiento 8 de un recubrimiento rugoso, o se produce una sensación de tacto rugoso. Además, el recubrimiento 8 es poroso debido a la forma de las partículas y a la densidad de empaquetamiento resultante de las partículas, dependiendo la porosidad del recubrimiento 8 del tamaño de las partículas y/o del grado de reticulación de las partículas entre sí.

En general, sin limitación al ejemplo mostrado en la figura 3, la invención resulta especialmente adecuada para producir recubrimientos estructurados lateralmente, dejando libres algunas zonas de la superficie. La figura 3 muestra una zona libre 17. Estas zonas no dotadas de partículas también se pueden prever en todas las demás formas de realización descritas a continuación. De este modo, determinadas zonas de la superficie se pueden dotar selectivamente de un tacto rugoso.

En la figura 4 se ilustra esquemáticamente una forma de realización perfeccionada de la invención en la que el sustrato 5 está provisto de un recubrimiento 14. El recubrimiento 14 presenta dos capas parciales 13 y 8, encontrándose la capa parcial 13 entre la capa parcial rugosa 8 y el sustrato 5. Un producto de este tipo se puede fabricar si el sustrato presenta un recubrimiento que contenga un tercer prepolímero y/o un tercer monómero con un tercer grupo polimerizable. Con este fin, se aplica un segundo recubrimiento, y este segundo recubrimiento no se endurece por completo antes del impacto de las gotas, sino que este recubrimiento se endurece después del impacto de las gotas de manera que las gotas se adhieran al recubrimiento.

En general, pero sin limitación al ejemplo de realización ilustrado, se considera ventajoso que el grosor de la capa parcial 13 se elija de manera que sea menor que el diámetro de las partículas para evitar que las partículas se hundan completamente en la capa parcial 13. El diámetro D de las partículas resulta según la relación

a partir del volumen V de las partículas. Por ejemplo, una partícula con un volumen de 6 picolitros presenta un diámetro de 22,5 um. Sin embargo, en su caso, el grosor de la capa parcial 13 también se puede elegir de modo que sea mayor si las partículas 7 no se hunden.

La figura 5 muestra una representación esquemática de otra forma de realización del sustrato recubierto según la invención, en la que el recubrimiento rugoso 8 presenta en zonas parciales varias capas parciales. Gracias a ello se pueden reproducir en el sustrato estructuras tridimensionales, o el grosor de la capa del recubrimiento rugoso puede ser mayor que el diámetro de las partículas 7.

En la figura 6, se muestra esquemáticamente otra forma de realización de un sustrato 5 con un recubrimiento rugoso 8. En esta variante de realización, las partículas 7 del recubrimiento rugoso 8 presentan zonas parciales 71 y 72 con diferentes grados de endurecimiento. El grado de endurecimiento en la zona parcial 71 cercana a la superficie es mayor que el grado de endurecimiento en la zona parcial interior 72. Por lo tanto, la zona parcial exterior 71 forma la envoltura sólida de las partículas 7 y les proporciona estabilidad dimensional, mientras que la zona parcial interior 72 de las partículas presenta una viscosidad baja. Un recubrimiento de este tipo también puede servir como capa adhesiva sensible a la presión si la zona parcial interior 72 es adecuada para la adhesión y las partículas 7 liberan el fluido de su interior bajo presión mecánica.

En la figura 7, se representa esquemáticamente otra forma de realización de un sustrato 5 con un recubrimiento rugoso 8. En esta variante de realización, las partículas 7 del recubrimiento rugoso 8 presentan zonas parciales 71 y 72 con diferentes grados de dureza. El grado de dureza en la zona parcial 71 cercana a la superficie es menor que el grado de dureza en la zona parcial interior 72. La zona parcial exterior 71 de las partículas 7 les confiere una pegajosidad, mientras que la zona parcial interior 72 de las partículas presenta una viscosidad mayor.

La figura 8 muestra otra forma de realización de la invención en la que el sustrato 5 está provisto de un recubrimiento 15. El recubrimiento 15 presenta dos capas parciales 13 y 8, disponiéndose la capa parcial 13 entre la capa parcial rugosa 8 y el sustrato 5 e insertándose la capa parcial 8 parcialmente en la capa parcial 13. Por consiguiente, la figura 8 representa una variante de la forma de realización mostrada en la figura 5, en la que las partículas 7 están parcialmente hundidas en la capa parcial 13 previamente aplicada. Una aplicación de las formas de realización según las figuras 3 a 8 también puede consistir en la fabricación de capas reflectoras. La capa reflectora está formada por partículas esencialmente esféricas. Si, en la variante de realización mostrada en la figura 8, la capa parcial 13 se configura de modo que refleje la luz, se obtiene una capa reflectora altamente eficiente.

La figura 9 muestra otra forma de realización de la invención en la que el sustrato 5 presenta un recubrimiento 16, cuya superficie tiene partículas 7 que, en su zona central, también tienen una forma esférica o, en general, una forma convexamente curvada, produciéndose la transición de las partículas 7 a zonas planas de la superficie de recubrimiento de manera cóncava. En otras palabras, las partículas se mezclan parcialmente con el recubrimiento. Sin limitación al ejemplo de realización especial, un recubrimiento de este tipo se puede producir endureciendo las pequeñas gotas sólo parcialmente durante el vuelo e incidiendo las mismas en un recubrimiento no endurecido o sólo parcialmente endurecido. El ángulo de mojada de las gotas puede estar sometido a la influencia de las diferentes tensiones superficiales de las gotas y de la superficie. Dependiendo de la tensión superficial de los materiales implicados, las partículas 7 también pueden estar completamente envueltas o cubiertas por el recubrimiento. Una forma como ésta de las partículas 7 en la superficie también se puede conseguir en la variante de realización mostrada en la figura 8 si, debido a las diferencias en la tensión superficial de los materiales de las partículas 7 y la capa parcial 13, el material de recubrimiento de la capa parcial 13 moja las partículas 7.

A continuación, las partículas y el recubrimiento se endurecen juntos completamente.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de partículas poliméricas, en el que, en respuesta a señales eléctricas, se fabrica por medio de un cabezal de impresión de chorro de tinta con al menos una boquilla un primer preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta, que comprende al menos un representante del grupo de los prepolímeros, oligómeros y monómeros, así como un diluyente reactivo y al menos un fotoiniciador, presentando el representante del primer grupo al menos un primer grupo que se puede polimerizar radicalmente, y expulsándose el preparado fluido de la boquilla en forma de gotas y dirigiéndose, mediante una fuente de radiación, radiación hacia las gotas en vuelo, endureciéndose el preparado fluido al menos parcialmente bajo la acción de la radiación para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta, por lo que antes de su recogida o impacto, se obtienen partículas de las gotas de fluido.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 para la fabricación de recubrimientos poliméricos rugosos sobre un sustrato mediante impresión por chorro de tinta, que comprende al menos los siguientes pasos a) a d):

a) puesta a disposición del sustrato y del preparado fluido para su procesamiento con boquillas de chorro de tinta b) salida dosificada del preparado fluido para su utilización con boquillas de chorro de tinta a través del cabezal de impresión, liberando el cabezal de impresión el preparado fluido para su utilización con boquillas de chorro de tinta en forma de gotas separadas y

c) caída de las gotas liberadas desde el cabezal de impresión sobre el sustrato distanciado del cabezal de impresión durante el tiempo de vuelo, siendo las gotas endurecidas, al menos parcialmente, por radiación durante el tiempo de vuelo mediante irradiación de radiación en la zona entre el cabezal de impresión y el sustrato por medio de la fuente de radiación, y

d) incidencia de éstas en el sustrato como partículas esféricas poliméricas al menos parcialmente endurecidas, formándose un recubrimiento rugoso.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza una fuente de radiación que emite luz en la gama UV-VIS, preferiblemente luz con una longitud de onda del orden de 150 a 700 nm, preferiblemente de 200 a 500 nm o con una longitud de onda en el rango de 350 a 700 nm.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, presentando el monómero en el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta además al menos un segundo grupo polimerizable, o presentando el preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta un segundo prepolímero y/o un segundo monómero con un segundo grupo polimerizable, siendo el segundo grupo polimerizable inerte frente a las condiciones de polimerización del primer grupo polimerizable, polimerizándose el primer grupo polimerizable durante el vuelo y el segundo grupo polimerizable en un paso de procedimiento posterior.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, siendo el tiempo de vuelo, como máximo, de 10 ms y/o teniendo las gotas formadas en el paso b) una velocidad de 0,5 a 14 m/s.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, presentando el sustrato proporcionado en el paso a) un recubrimiento que comprende un tercer prepolímero y/o un tercer monómero con un tercer grupo polimerizable, aplicando un recubrimiento, no endureciéndose el recubrimiento por completo antes de la incidencia de las gotas, endureciéndose el recubrimiento después de la incidencia de las gotas de manera que las gotas se adhieran al recubrimiento.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, polimerizándose el tercer grupo polimerizable en el paso c) o en un paso e) posterior al paso d) y/o polimerizándose el segundo y el tercer grupo polimerizable e) al mismo tiempo.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, aplicándose el recubrimiento de manera lateralmente estructurada y/o repitiéndose los pasos c) y d) en zonas parciales del sustrato recubierto de manera que se obtenga un recubrimiento estructurado tridimensionalmente.

9. Producto impreso que comprende un sustrato impreso o imprimible que tiene un primer recubrimiento polimérico rugoso, consistiendo el primer recubrimiento en partículas poliméricas esféricas, que se pueden fabricar por medio de un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, y aplicándose entre el sustrato y el primer recubrimiento rugoso un segundo recubrimiento polimérico al que se adhieren las partículas.

10. Producto impreso según la reivindicación 9, presentando las partículas poliméricas un volumen medio de 0,01 a 500 picolitros.

11. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 10, estando las partículas poliméricas reticuladas entre sí.

12. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 11, conteniendo las partículas poliméricas colorantes, pigmentos de color, tintes y/o pigmentos metalúrgicos, y conteniendo diferentes partículas poliméricas distintos pigmentos.

13. Un producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 12, conteniendo las partículas poliméricas por zonas partículas magnéticas y/o conductoras.

14. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 13, estando el primer y el segundo recubrimiento en la superficie al menos parcialmente reticulados entre sí y/o presentando el primer y/o el segundo recubrimiento por zonas diferentes espesores de capa.

15. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 14, presentando la superficie del primer recubrimiento rugoso partículas poliméricas (7) que en su zona central son esféricas, presentando la zona de transición de las partículas poliméricas (7) a zonas planas de la superficie del recubrimiento una forma cóncava.

16. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 15, presentando las partículas poliméricas del primer recubrimiento rugoso una funcionalización superficial, preferiblemente una funcionalización superficial por grupos hidrófilos o hidrófobos y/o conteniendo las partículas grupos de anclaje.

17. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 16, presentando el primer recubrimiento rugoso por zonas, en dependencia de la densidad superficial de las partículas y/o del tamaño de las partículas, efectos mates, efectos brillantes y/o efectos hápticos, siendo el efecto háptico preferiblemente un efecto de tacto suave o un efecto de barniz de arena.

18. Producto impreso según una de las reivindicaciones 9 a 17, siendo el porcentaje por unidad de superficie de las partículas, como máximo, del 1%.

19. Dispositivo para la fabricación de un primer recubrimiento rugoso sobre un sustrato mediante impresión por chorro de tinta con un cabezal de impresión, así como con al menos una fuente de luz, preferiblemente una fuente de luz UV y/o una fuente de luz UV-VIS, en el que el cabezal de impresión está configurado para suministrar un preparado fluido para el procesamiento con boquillas de chorro de tinta en forma de gotas y en el que la fuente de luz está colocada de manera que las gotas se endurezcan al menos parcialmente por la luz emitida por la fuente de luz antes de incidir en el sustrato distanciado del cabezal de impresión, caracterizado por un dispositivo de recubrimiento para la aplicación de un segundo recubrimiento fluido y endurecible, así como por un dispositivo de transporte para desplazar el sustrato al lado del dispositivo de recubrimiento y del cabezal de impresión, de modo que las gotas expulsadas por el cabezal de impresión y al menos parcialmente endurecidas caigan sobre el segundo recubrimiento aplicado por el dispositivo de recubrimiento, así como por una segunda fuente de luz para el endurecimiento del segundo recubrimiento con las gotas aplicadas.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, siendo la distancia del cabezal de impresión con respecto al sustrato de 1 a 5 mm y/o generando el cabezal de impresión gotas con un volumen comprendido entre 0,01 y 500 picolitros.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 20, comprendiendo el dispositivo varias fuentes de luz, preferiblemente al menos una fuente de luz láser y/o LED, y más preferiblemente al menos un escáner láser y/o un láser de impulsos.

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado por una fuente de luz que emite luz transversalmente a la dirección de vuelo de las gotas y preferiblemente a lo largo de una fila de varias boquillas distanciadas y/o por que al menos una fuente de luz comprende fibras ópticas cuyos extremos emisores de luz están dispuestos de manera que la luz emitida se irradie en la zona situada entre el cabezal de impresión y el sustrato.