ES2955477B2 - Procedimiento de obtencion y aplicacion de una tinta digital para impresion sobre un vidrio que tiene una pelicula funcional y tinta obtenida mediante dicho procedimiento - Google Patents
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Description
PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN Y APLICACIÓN DE UNA TINTA
DIGITAL PARA IMPRESIÓN SOBRE UN VIDRIO QUE TIENE UNA
PELÍCULA FUNCIONAL Y TINTA OBTENIDA MEDIANTE DICHO
PROCEDIMIENTO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece un procedimiento de obtención y aplicación de una tinta digital para impresión sobre un vidrio que tiene una película funcional, así como también la tinta obtenida mediante dicho procedimiento.
Caracteriza a la presente invención las acciones llevada a cabo en la obtención de la tinta digital que permiten que dicha tinta pueda ser utilizada en la impresión de vidrios provistos de una película funcional o también conocida como "thin film”.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de la impresión de vidrios y particularmente de la impresión digital.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la impresión digital, para la cual se emplean tintas denominada tintas digitales o tintas inkjet, el diseño que se puede aplicar sobre los vidrios no necesita el uso de pantallas, por tanto, la flexibilidad del sistema es mucho mayor porque se puede cambiar de diseño vidrio a vidrio.
En el caso de la impresión mediante serigrafía o también llamada "screen printing” se usa una pantalla física para transferir el diseño al vidrio, es decir, cada vidrio diferente de tamaño o diseño requiere de un cambio de pantalla en la máquina de aplicación, con lo cual el cambio de diseño y tamaño de vidrio se hace costoso y consume una gran cantidad de tiempo.
El thin film se aplica sobre los vidrios normalmente por método PVD (Physical Vapor Deposition) que consiste en en un proceso físico-térmico de colisión que transforma el material a depositar, denominado objetivo, en partículas atómicas, las cuales se dirigen a los sustratos en estado de plasma gaseoso a través de una atmósfera de vacío, generando un recubrimiento físico por condensación de átomos proyectados.
Esta película tiene distintas composiciones y capas en función de la característica funcional que se quiere dar al vidrio que puede ser entre otras:
1. Películas de baja emisividad para reducir el paso de la radiación infrarroja a través del vidrio, reduciendo la pérdida o ganancia de calor. Las películas reflectantes de infrarrojos suelen ser metales conductores tales como plata, oro, cobre ...que reducen la transmisión del calor radiante.
2. Películas dieléctricas transparentes se utilizan principalmente para reducir la reflectancia visible y controlar otras propiedades de los revestimientos, como el color. Los dieléctricos transparentes comúnmente utilizados incluyen óxidos de zinc, estaño, indio, bismuto y titanio, y aleaciones y mezclas de los mismos, así como ciertos nitruros (por ejemplo, nitruro de silicio y nitruro de titanio). Los revestimientos de baja emisividad se depositan normalmente sobre sustratos de vidrio mediante el uso de técnicas conocidas de pulverización catódica por magnetrón.
3. Películas fotocatalíticas se aplican para proporcionar características de autolimpieza al vidrio. El óxido de Titanio se dice que es el material foto catalítico más potente.
4. Películas hidrófobas para repeler el agua de la superficie del vidrio
5. Películas hidrofílicas para prevenir acumulaciones de agua y que se generen manchas en el vidrio
6. Películas antireflejantes que pueden ser de sílice.
7. Más películas funcionales
En la impresión mediante serigrafía en una pantalla sólo se puede aplicar un espesor de tinta, para cambiar el espesor de la tinta a aplicar se debe de cambiar de pantalla, y los espesores de tinta que pueden aplicar las pantallas son limitados a las propias limitaciones de fabricación de la misma.
En cambio, en la impresión digital una gran ventaja es que puede variar el espesor de tinta aplicado de tal forma que para cada tipo de thin film a disolver se puede elegir el espesor de tinta que mejor lo disuelve de forma muy rápida y ágil.
Son conocidos esmaltes cerámicos para aplicación por método de serigrafía , rodillo o spray que disuelven las películas funcionales o "thin film”, pero estas no se pueden utilizar por el método de impresión digital ya que las tintas que se pueden usar en ese tipo de tecnología deben de tener un tamaño de partícula sólida < 3 pm y los esmaltes conocidos tienen tamaños de partículas sólidas > de 3pm
Las tintas inkjet para poder ser utilizadas deben de contener un tamaño máximo de partícula de 3 pm y para ello los componentes sólidos de las mismas deben de haber sido molturados o molidos para poder reducir el tamaño de dichas partículas, pero dicho molturado o molido afecta a su capacidad de disolución de las películas funcionales o "thin film”.
Los métodos conocidos de molturación o molienda en seco o en húmedo afectan directamente a la capacidad de la frita de disolver las películas funcionales o "thin film” o recubrimiento.
Las fritas durante el proceso de producción normal, adquieren contaminaciones de diferentes fuentes:
i. Del agua a la hora de enfriarse (sobretodo cloro)
ii. Del acero con el que está en contacto durante varios procesos
a. Durante el fritado con los conductos de acero que llevan la frita al agua contaminándose con partículas metálicas que se incorporan a la frita.
b. Durante el secado de la frita
c. Durante la molienda en seco o "Jet milling” con las paredes de acero del molino contaminándose con partículas metálicas que se incorporan a la frita.
Estos contaminantes parecen no afectar (y no afectan porque así se usan) en tamaños de partícula >3 micras.
Cuando realizamos moliendas a tamaños de partícula inferiores a 3 micras estos contaminantes adquieren una importante relevancia porque se liberan de las partículas de frita al molerse y afectan directamente a la capacidad de disolución de la película funcional o "thin film” haciendo que dicha disolución de la película funcional no se produzca correctamente.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un método de obtención y aplicación de una tinta digital que no afecte a su capacidad de disolución de las películas funcionales o "thin film” aplicadas sobre los vidrios, desarrollando un método como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención queda recogido en su esencialidad en la reivindicación independiente y las diferentes realizaciones están recogidas en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención y aplicación de una tinta digital para su aplicación sobre vidrios provistos de una película funcional o "thin film”, de manera que pese a que la frita haya sido molturada o molida para ser utilizada como tinta digital no afecte a su capacidad de disolución de la película funcional o "thin film” durante su aplicación.
Las etapas del procedimiento para la obtención de una tinta digital para poder ser utilizada en vidrios provistos de una película funcional o "thin film” son:
Se parte de una frita en polvo normalmente usada en serigrafía o cualquier otro método analógico
- Dispersar la frita en un medio orgánico.
- Realizar una primera molienda en húmedo, usando molinos de microesferas de Zirconia de entre 1.0 a 1.5 mm de diámetro, hasta un tamaño de partícula de 2 micras.
- Durante esta molienda se usa un desferrizador magnético en línea para eliminar las partículas metálicas con las que la frita se fue contaminando durante el proceso de fabricación. Los desferrizadores magnéticos son indicados para atrapar los metales ferromagnéticos y paramagnéticos de todo tipo de líquidos, son sistemas de imanes permanentes y por los cuales el líquido pasará por las espesas mallas que retendrán las impurezas metálicas.
- Estos desferrizadores pueden ser de imanes de ferrita o de tierras raras siendo estos últimos más potentes, se eligen estos últimos normalmente.
La eliminación de estas partículas metálicas es fundamental ya que afecta en gran medida a la capacidad de la tinta de disolver los metales de la película funcional o "thin film”.
- Una vez molida se seca y se somete a un proceso térmico para calcinar y eliminar todos los contaminantes restantes presentes.
- Una vez finalizado el proceso térmico se somete a un proceso de una segunda molienda en húmedo con molinos de microesferas de Zirconia de entre 0.3 y 0.5 mm de diámetro hasta un tamaño de partícula de entre 1 y 1.7 micras.
La frita así molida a ese tamaño de partícula ya está preparada para ser utilizada en la tinta y realizar su función de disolver el la película funcional o "thin film”.
La tinta así obtenida tiene las siguientes particularidades
- Comprende entre un 30 a un 50% de frita de vidrio capaz de disolver la película funcional o "thin film”
- Comprende entre un 15 a 35% de un pigmento cerámico que dará el color final después de disolver la película funcional o "thin film”
- Un contenido sólido de la tinta entre un 45 a 65% sumando frita de vidrio y pigmento
- Entre un 35 a 55% de material orgánico que se necesita como vehículo para aplicarlo sobre el sustrato que es una mezcla de disolventes, dispersantes, resinas, surfactantes y aditivos.
- Las partículas sólidas de la tinta con un tamaño inferior a 3 micras para poder ser aplicadas por impresión digital. Este punto, el relativo al tamaño de las partículas sólidas, es fundamental porque las fritas y pigmentos tal y como se encuentran en el mercado para ser usados en serigrafía o cualquier otro método analógico(rodillo o pistola) suelen tener un tamaño entre 3 a 12 micras.
- Está libre de contaminantes tales como partículas metálicas y Cloro La utilización de una impresión digital evita la necesidad de limpieza de pantallas y utensilios cada vez que se imprime por tanto la reducción de generación de residuos es brutal, ya que para lavar una pantalla que se usó para imprimir mediante serigrafía se necesitan al menos de 30 a 50 litros de líquido (agua o disolvente depende del tipo de pintura usado) que deberá ser tratado para su correcta eliminación.
Las tintas digitales o tintas inkjet son tintas de aplicación tanto en máquinas de impresión multipasada o monopasada, no quedando limitado su uso por el tipo de máquina sobre el que se utiliza.
También es conocido que en la aplicación de esmaltes cerámicos por métodos analógicos (serigrafía, rodillo, spray, etc...) con la función de disolver las capas thin film es muy relevante el espesor de esmalte aplicado en la capacidad de disolución completa de ciertas películas thin film complejas y de muchas capas. En concreto los esmaltes cerámicos suelen ser de un contenido sólido del 75% y al aplicar un espesor húmedo mayor, consecuentemente se deposita mayor cantidad de frita y pigmento siendo la primera la responsable de disolver la película.
En el caso de las tintas inkjet por su naturaleza de muy baja viscosidad necesaria para su aplicación no es siempre posible poner un espesor de tinta análogo al que se pone por los métodos tradicionales. Para disolver las películas thin film más complejas para las que se necesita mayor cantidad de frita se puede usar el método de doble impresión siendo la primera impresión con una tinta con casi todo el contenido sólido en frita (entre 45-50%) y la segunda impresión con una tinta con un mayor contenido en pigmento (25-35%), de esta forma se aumenta la masa de frita que se puede depositar en una sola impresión consiguiendo que disuelva completamente las películas multicapa más complejas.
Entre la impresión de la tinta de la primera impresión y la tinta de la segunda impresión se puede realizar un proceso de secado intermedio o no.
Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.
A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En una posible forma de realización, las características particulares de las etapas del procedimiento para la obtención de una tinta digital para poder ser utilizada en vidrios provistos de una película funcional o "thin film” son:
Se parte de una frita en polvo normalmente usada en serigrafía o cualquier otro método analógico
- Dispersar la frita en un medio orgánico de la siguiente composición porcentual en peso:
o Frita entre 60-75%
o Disolvente entre 20 a 35%
o Dispersante entre 1 a 10%
- Realizar molienda en húmedo usando molinos de microesferas de Zirconia tracicionales de entre 1 mm a 1.5 mm de diámetro hasta un tamaño de partícula de 2 micras.
- Durante esta molienda se usa un desferrizador en línea para eliminar las partículas metálicas con las que la frita se fue contaminando durante el proceso de fabricación.
- Una vez molida se seca y se somete a un proceso térmico de 24 horas a 350 grados /-20 grados para calcinar y eliminar todos los contaminantes restantes presentes.
- Una vez finalizado el proceso térmico se somete a un proceso de una segunda molienda en húmedo con molinos de microesferas de Zirconia tradicionales de entre 0.4 mm a 0.6 mm de diámetro hasta un tamaño de partícula de entre 1 y 1.7 micras.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.
Claims (9)
1. - Procedimiento de obtención de una tinta digital para impresión sobre vidrios provistos de una película funcional que partiendo de una frita en polvo usada en serigrafía o cualquier otro método analógico comprende las etapas de:
- Dispersar la frita en un medio orgánico.
- Realizar una primera molienda en húmedo usando molinos de microesferas de Zirconia hasta un tamaño de partícula de 2 micras.
- Durante esta molienda se usa un desferrizador en línea para eliminar las partículas metálicas con las que la frita se fue contaminando durante el proceso de fabricación.
- Una vez molida se seca y se somete a un proceso térmico para calcinar y eliminar todos los contaminantes restantes presentes.
- Una vez finalizado el proceso térmico se somete a un proceso de una segunda molienda en húmedo con molinos de microesferas de Zirconia hasta un tamaño de partícula de entre 1 y 1.7 micras.
2. - Procedimiento de obtención de una tinta digital para impresión sobre vidrios provistos de una película funcional según la reivindicación 1 caracterizado porque el medio orgánico en el que se dispersa la frita presenta la siguiente composición porcentual en peso.
o Frita entre 60-75%
o Disolvente entre 20 a 35%
o Dispersante entre 1 a 10%
3. - Procedimiento de obtención de una tinta digital para impresión sobre vidrios provistos de una película funcional según la reivindicación 1 caracterizado porque las microesferas de Zirconia para realizar la molienda en húmedo tienen un diámetro de entre 1 mm a 1,5 mm.
4 -Procedimiento de obtención de una tinta digital para impresión sobre vidrios provistos de una película funcional según la reivindicación 1 caracterizado porque el proceso térmico al que se somete a la frita una vez retiradas las partículas metálicas es un proceso térmico de 24 horas a 350°C /- 20 aC.
5. - Procedimiento de obtención de una tinta digital para impresión sobre vidrios provistos de una película funcional según la reivindicación 1 caracterizado porque las microesferas de zirconia de la segunda molienta tienen un tamaño de entre 0.4 mm a 0,6 mm de diámetro.
6. - Tinta digital obtenida mediante el procedimiento de obtención la tinta digital según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizada porque comprende:
- Entre un 30 a un 50% de frita de vidrio capaz de disolver la película funcional o "thin film”
- Entre un 15 a 35% de un pigmento cerámico que dará el color final después de disolver la película funcional o "thin film”.
- Un contenido sólido de la tinta entre un 45 a 65% sumando frita de vidrio y pigmento
- Entre un 35 a 55% de material orgánico que se necesita como vehículo para aplicarlo sobre el sustrato que es una mezcla de disolventes, dispersantes, resinas, surfactantes y aditivos.
- Las partículas sólidas de la tinta tienen un tamaño inferior a 3 micras para poder ser aplicadas por impresión digital.
- Está libre de contaminantes de partículas metálicas y Cloro.
7. - Aplicación de la tinta de la reivindicación 6 caracterizada porque es de aplicación tanto en máquinas de impresión digital monopasada como multipasada.
8. - Método de impresión con una tinta digital obtenida según la reivindicación 6 caracterizada porque se emplea un método de doble impresión donde se realiza una primera impresión con una tinta con casi todo el contenido sólido en frita (entre 45-50%) y posteriormente una segunda impresión con una tinta con un mayor contenido en pigmento ( 25-35%), de esta forma se aumenta la masa de frita que se puede depositar en una sola impresión consiguiendo que disuelva completamente las películas multicapa más complejas.
9. - Método de impresión según la reivindicación 8 caracterizada porque entre la primera impresión y la segunda impresión se realiza un proceso de secado intermedio.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2955477 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20231201 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2955477 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20240417 |