DE19653829A1 - Roll offset printing ink suitable for high speed printing on all usual grades of paper with standard drying - Google Patents
Roll offset printing ink suitable for high speed printing on all usual grades of paper with standard dryingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckfarbe, die ein kolophaniummodifiziertes Phenolharz (B) und/oder ein Maleinatharz (C) und/oder ein Kohlenwasserstoffharz (D) umfaßt.The invention relates to a printing ink that a colophanium-modified phenolic resin (B) and / or a Maleinate resin (C) and / or a hydrocarbon resin (D) includes.
Entsprechende Druckfarben im Stand der Technik enthalten üblicherweise 25-40 Gew.-% Mineralöl.Corresponding printing inks contained in the prior art usually 25-40% by weight mineral oil.
Seit längerem besteht jedoch das Bedürfnis nach mineralöl freien bzw. im Mineralölgehalt deutlich reduzierten Rollen offsetdruckfarben für Hitzetrocknung (Heatset-Verfahren), um die Rohstoffbasis auf nachwachsende Rohstoffe erweitern zu können.However, there has been a need for mineral oil for a long time free or significantly reduced roles in the mineral oil content offset printing inks for heat drying (heatset process), to expand the raw material base to include renewable raw materials to be able to.
So wurden bereits mineralölfreie bzw. im Mineralölgehalt reduzierte Farben für den Rollenoffsetdruck entwickelt, deren Anwendungsbereich jedoch dadurch stark eingeschränkt wird, daß sie sich lediglich auf saugfähigen Bedruck stoffen, wie z. B. Zeitungspapier oder ungestrichenem Recyclingpapier verarbeiten lassen, wo die Trocknung ausschließlich wegschlagend erfolgt. Als Wegschlagen bezeichnet man den Vorgang, daß unmittelbar nach dem Druck niedrigviskose Farbbestandteile, vornehmlich die Mineral öle, in die Oberflächenstruktur des Bedruckstoffs eindringen. Eine solche Trocknung wird als Coldset-Verfahren bezeichnet, wobei der Prozeß durch eine Wärme zufuhr, beispielsweise durch Infrarottrocknung, unterstützt werden kann, ohne daß dabei jedoch eine wesentliche Lösungsmittelverdunstung eintritt.So were already mineral oil-free or in the mineral oil content reduced colors developed for web offset printing, however, this severely limits their scope of application that it is only based on absorbent printing substances, such as B. Newsprint or uncoated Recycled paper can be processed where drying only takes place in a setting. Than knocking away one denotes the process that immediately after printing low-viscosity paint components, primarily the minerals oils, into the surface structure of the substrate penetration. Such drying is called a coldset process referred to, the process by a heat supply, for example by infrared drying, supported can be without, however, an essential Solvent evaporation occurs.
Bei dem Heatset-Verfahren kann das Trocknen der Material bahn in sogenannten Prallstrahltrocknern erfolgen, in denen auf zwischen 180°C und 250°C erwärmte Luft beidseitig auf die Materialbahn geblasen wird. Dabei werden nicht nur die Lösungsmittel ausgetrieben, sondern es heizt sich auch die Materialbahn stark auf, so daß diese anschließend wieder abgekühlt werden muß. Zur Abkühlung der Bahn und zur Aushärtung der Farbe wird die Bahn über ein System von Kühlwalzen geleitet. Dabei erstarrt der noch zügige, d. h. klebrige Farbfilm und wird mechanisch belastbar. Die Bahntemperaturen am Trocknerauslauf sollen möglichst 130°C nicht übersteigen, um das Papier zu schonen.In the case of the heatset process, the material can be dried run in so-called impingement dryers, in which to between 180 ° C and 250 ° C heated air on both sides the material web is blown. Not only the Solvent driven off but it also heats up the Material web strongly on, so that this then again must be cooled. To cool down the track and to Curing of the paint is done through a system of the web Chill rolls passed. The still brisk, d. H. sticky paint film and is mechanically resilient. The Web temperatures at the dryer outlet should be 130 ° C if possible do not exceed in order to protect the paper.
Die eingesetzten Mineralöle sind meist unpolare Kohlenwasserstoffgemische mit einem Molekulargewichts bereich zwischen 200 und 300. Sie sind in der Regel naphthenbasisch und aromatenarm bzw. aromatenfrei. Die Heatset-Farben enthalten neben feindispersen Pigmenten, Alkydharzen und Additiven Bindemittel auf der Basis verschiedener natürlicher oder synthetischer Harze. Diese sind dabei so aufgebaut, daß spezifische Eigenschaften, wie der Molekulargewichtsbereich, die Polarität, die Löslich keit, die Verträglichkeit oder der Schmelzbereich an diejenigen des Lösungsmittels, d. h. an die der Mineralöle angepaßt sind. Hierdurch können die notwendigen drucktechnischen Voraussetzungen hinsichtlich Zügigkeit und Viskosität der Druckfarbe herbeigeführt werden.The mineral oils used are mostly non-polar Mixtures of hydrocarbons with a molecular weight range between 200 and 300. They are usually Naphthenic and low in aromatics or free of aromatics. The In addition to finely dispersed pigments, heatset inks contain Alkyd resins and additives based on binders various natural or synthetic resins. These are structured in such a way that specific properties such as the molecular weight range, the polarity, the soluble speed, compatibility or the melting range those of the solvent, d. H. to that of the mineral oils are adapted. This enables the necessary printing requirements in terms of speed and Viscosity of the printing ink can be brought about.
Die Polarität der Harze wird jedoch dadurch nach oben begrenzt, daß mit zunehmend höherer Polarität der Harze, die durch die Hydroxylzahl, die Säurezahl und die Esterzahl bestimmt wird, die Löslichkeit in den Mineralölen abnimmt.However, this increases the polarity of the resins limited that with increasingly higher polarity of the resins, by the hydroxyl number, the acid number and the ester number is determined, the solubility in the mineral oils decreases.
Mineralölfreie Heatset-Druckfarben, die auf allen praxis üblichen, speziell gestrichenen und wenig saugfähigen Bedruckstoffen verarbeitet werden können, konnten bisher wegen der Anforderungen an eine feuchtmittelstabile Verdruckbarkeit, an eine klebfreie Trocknung und an die Weiterverarbeitung der Druckerzeugnisse nicht realisiert werden.Mineral oil-free heatset printing inks that work on all practical usual, specially painted and not very absorbent Substrates can be processed, could so far because of the requirements for a dampening solution stable Printability, tack-free drying and the Further processing of the print products not implemented become.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand daher darin, mineralölfreie oder im Mineralölgehalt stark reduzierte hitzetrocknende Rollenoffsetdruckfarben bereitzustellen, die auf allen, den Anforderungen der Rollenoffsettechnik entsprechenden Bedruckstoffen verarbeitet werden können.The object of the present invention was therefore to mineral oil-free or greatly reduced in mineral oil content provide heat-drying web offset printing inks, which on all, the requirements of the web offset technology appropriate substrates can be processed.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Druckfarbe gelöst, die ein kolophoniummodifiziertes Phenolharz (B) und/oder ein Maleinatharz (C) und/oder ein Kohlenwasser stoffharz (D) umfaßt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen oder mehrere C1-C9-Monoalkylester von Fettsäuren sowie einen Mineralölgehalt von 0-15 Gew.-% aufweist.The object of the invention is achieved by a printing ink which comprises a colophony-modified phenolic resin (B) and / or a maleate resin (C) and / or a hydrocarbon resin (D), which is characterized in that it contains one or more C 1 -C 9 monoalkyl esters of fatty acids and a mineral oil content of 0-15% by weight.
Bevorzugt ist eine Druckfarbe, die ferner ein Copolymerharz (A) umfaßt, das wenigstens eine Monomerkomponente jeweils aus der Gruppe der Phenolverbindungen, der olefinisch ungesättigten, nichtsauren Terpenverbindungen und der mehrfach ungesättigten Olefinverbindungen enthält. Eine Druckfarbe mit einem solchen Copolymerharz wird in der EP 0 610 632 A1 beschrieben. Bei den dort genannten Druckfarben handelt es sich um Druckfarben mit einem für Offsetdruckfarben üblichen Gehalt an Mineralöl.Preferred is a printing ink which is also a copolymer resin (A) comprises the at least one monomer component each from the group of phenolic compounds, the olefinic unsaturated, non-acidic terpene compounds and the contains polyunsaturated olefin compounds. A Printing ink with such a copolymer resin is used in the EP 0 610 632 A1 is described. With those named there Printing inks are printing inks with a for Offset printing inks usually contain mineral oil.
Bevorzugt sind weiterhin Druckfarben, deren Mineralölgehalt auf 5 Gew.-%, vorzugsweise auf 3 Gew.-% beschränkt ist.Printing inks whose mineral oil content is also preferred is limited to 5% by weight, preferably to 3% by weight.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Druckfarbe, die frei von Mineralölen ist.A printing ink that is free from Mineral oils is.
Die erfindungsgemäßen Druckfarben können auf allen praxisüblichen Papieren ohne Einschränkungen auch mit hohen Bahngeschwindigkeiten, d. h. mit Bahngeschwindigkeiten von über 8 m/s verarbeitet werden. Die zur Trocknung erforderlichen Trockner und Bahntemperaturen entsprechen dabei denen des Standes der Technik.The printing inks according to the invention can be used on all papers customary in practice without restrictions, also with high Web speeds, d. H. with web speeds of over 8 m / s can be processed. The one for drying required dryer and web temperatures those of the state of the art.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Druckfarbe besteht darin, daß sie ein ausgeprägt schnelles Wegschlag verhalten und gleichzeitig eine gute partielle Verdunstung der Fettsäureester und damit der Trocknung zeigt.A particular advantage of the printing ink according to the invention consists in the fact that it is a markedly quick cut-off restrained and at the same time good partial evaporation the fatty acid ester and thus the drying shows.
Bevorzugt ist ferner eine Druckfarbe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Harze ein Molekulargewicht MW von 5500-120000, eine Säurezahl von 10-40, Hydroxylzahl von 25-70 und einen Schmelzbereich von 140°C-190°C aufweisen. Bei der Bestimmung des Schmelzbereichs wurde von der Bestimmung nach der Kapillarmethode ausgegangen.Also preferred is a printing ink which is characterized in that the resins have a molecular weight M w of 5500-120000, an acid number of 10-40, a hydroxyl number of 25-70 and a melting range of 140.degree. C.-190.degree. The determination of the melting range was based on the determination by the capillary method.
Bevorzugt sind ferner Harze mit einer Viskosität von 60-90 Pa.s bei 40% in Mineralöl (Fa. Haltermann PKW-F 6/9) bzw. mit einer Viskosität von 50-70 Pa.s bei 40% in Mineralöl (Fa. Haltermann PKW-F 6/9 ar), jeweils gemessen bei 50 l/s und einer Temperatur von 20°C.Resins with a viscosity of 60-90 Pa.s at 40% in mineral oil (Haltermann PKW-F 6/9) or with a viscosity of 50-70 Pa.s at 40% in Mineral oil (from Haltermann PKW-F 6/9 ar), measured in each case at 50 l / s and a temperature of 20 ° C.
Bevorzugt sind ferner Harze mit einem Trübungspunkt von 80-120° bei 10% in Mineralöl (Fa. Haltermann PKW-F 6/9 af neu) bzw. mit einem Trübungspunkt von 100-150°C bei 10% in Mineralöl (Fa. Haltermann PKW-F 6/9).Also preferred are resins having a cloud point of 80-120 ° at 10% in mineral oil (Haltermann PKW-F 6/9 af new) or with a cloud point of 100-150 ° C at 10% in Mineral oil (from Haltermann PKW-F 6/9).
Insbesondere bevorzugt ist ferner eine Druckfarbe, bei der die Harze A:B:D in einem Mengenverhältnis von 22-41 : 41-46 : 16-33 vorliegen, sowie eine Druckfarbe, bei der die Harze A:C in einem Mengenverhältnis von 55-65 : 35-45 vorliegen.Also particularly preferred is a printing ink in which the resins A: B: D in an amount ratio of 22-41: 41-46: 16-33 are present, as well as an ink in which the resins A: C in a proportion of 55-65: 35-45 are present.
Weiterhin bevorzugt ist eine Druckfarbe, bei der die Fettsäuren eine Kohlenstoffkettenlänge von 8-24 Kohlen stoffatomen aufweisen. Diese Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein. Sie können pflanzlichen oder synthetischen Ursprungs sein und in Kombinationen vorliegen. Sie können beispielsweise aus Sojaöl, Canolaöl, Leinöl, Ricinusöl, dehydriertem Ricinusöl, Holzöl, Safloröl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Tallöl, Oiticikaöl, Maiskeimöl, Perillaöl oder Hanfsamenöl hergestellt sein. Also preferred is a printing ink in which the Fatty acids have a carbon chain length of 8-24 carbons have material atoms. These fatty acids can get saturated or be unsaturated. They can be herbal or be of synthetic origin and in combinations are present. For example, you can choose from soybean oil, canola oil, Linseed oil, castor oil, dehydrated castor oil, wood oil, Safflower oil, sunflower oil, rapeseed oil, tall oil, oiticika oil, Corn oil, perilla oil or hemp seed oil can be produced.
Die zur Veresterung verwendeten Fettsäuren können ferner oxidativ trocknend, halbtrocknend und nicht trocknend sein.The fatty acids used for esterification can also be oxidatively drying, semi-drying and non-drying.
Typische Fettsäuren sind Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Eläostearinsäure, Licansäure, Ricinensäure, Erucasäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Arachinsäure.Typical fatty acids are oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, Elaostearic acid, licanic acid, ricinic acid, erucic acid, Lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid and Arachidic acid.
Die Alkohole, mit denen verestert wird, sind einwertige C1-C9-Alkohole, vorzugsweise C1-C5-Alkohole.The alcohols used for esterification are monohydric C 1 -C 9 alcohols, preferably C 1 -C 5 alcohols.
Bevorzugt werden Fettsäureester im Jodzahlbereich zwischen 20 und 150.Fatty acid esters in the iodine number range between 20 and 150.
Ein wesentlicher Vorteil der neuen Druckfarbe besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Auswahl der Fett säureester sowohl die Lösungsmitteleigenschaften als auch die die Verdruckbarkeit fördernden Bindemitteleigenschaften wesentlich verbessert werden.There is a major advantage of the new printing ink in that by the selection according to the invention of the fat acid ester both the solvent properties and the binder properties that promote printability can be significantly improved.
Zur Herstellung der Bindemittel für die erfindungsgemäße Druckfarbe werden die beschriebenen Harze in den genannten Fettsäureestern und ggf. in Mineralöl bei ca. 200°C gelöst.To produce the binders for the inventive Printing ink are the resins described in the cited Fatty acid esters and, if necessary, dissolved in mineral oil at approx. 200 ° C.
Es ist wesentlich, daß die Harze in den genannten Fettsäureestern bzw. Fettsäureesterkombinationen eine entsprechende Löslichkeit und Verträglichkeit aufweisen. Die Verträglichkeit einer Harzlösung bzw. eines Binde mittels wird durch die Hexanzahl HEZ definiert. Die Verträglichkeit soll in einem HEZ-Bereich zwischen +3 und +10 liegen.It is essential that the resins in the above Fatty acid esters or fatty acid ester combinations a have appropriate solubility and compatibility. The compatibility of a resin solution or a bandage is defined by the hex number HEZ. The Compatibility should be in a HEZ range between +3 and +10 lie.
Das Verhältnis der Viskosität zur Zügigkeit sollte im Bereich von 50-60 Pa.s (50 l/s, 20°C) zu 8-9 Inko (26°C; Meßgeschwindigkeit 200 U/min; 1,3 m3 Farbe) liegen, wobei die Zügigkeit auf Prüfbau Inkomat der Fa. Dürner gemessen wurde. The ratio of viscosity to tack should be in the range of 50-60 Pa.s (50 l / s, 20 ° C) to 8-9 Inko (26 ° C; measuring speed 200 rpm; 1.3 m 3 of paint) , the tack being measured on an Inkomat test construction from Dürner.
Die rheologischen Daten der Druckfarbe werden auf die anwendungstechnischen Erfordernisse und Bedruckstoffe in an sich bekannter Weise eingestellt.The rheological data of the printing ink are transferred to the application requirements and substrates in an set in a known manner.
Ausschlaggebend für die guten Trocknungseigenschaften der erfindungsgemäßen Druckfarbe sind die ausgeprägt schnellen Wegschlageigenschaften, die partielle Verdunstung von Bestandteilen der Fettsäureesterkombination sowie die gegenüber einer herkömmlichen Heatset-Druckfarbe erhöhte Affinität zum Bedruckstoff.Decisive for the good drying properties of the The printing inks according to the invention are markedly fast Absorption properties, the partial evaporation of Components of the fatty acid ester combination as well as the increased compared to a conventional heatset printing ink Affinity to the substrate.
Die positiven überraschenden Eigenschaften der Druckfarbe sind die Folge der erfindungsgemäßen Kombination der Harzauswahl mit der Fettsäureesterauswahl. Die Verdruckbar keit, Trocknung und die Druckqualität entspricht auch auf schnell laufenden Rollenoffsetmaschinen mindestens dem Qualitätsstandard der Farben des Standes der Technik- wobei jedoch durch die erfindungsgemäßen Farben die Möglichkeit eröffnet wurde, auf nachwachsende Rohstoffe als Ausgangs stoffe für einen Druckfarbenbestandteil zurückzugreifen.The positive surprising properties of the printing ink are the result of the inventive combination of Resin selection with the fatty acid ester selection. The printable speed, drying and print quality also corresponds to high-speed web offset presses at least that Quality standard of the colors of the state of the art - whereby however, the possibility of using the colors according to the invention was opened, on renewable raw materials as a starting point to use substances for a printing ink component.
Es wurden Rollenoffsetdruckfarben für Heatset-Trocknung in
an sich bekannter Weise hergestellt:
Web offset printing inks for heatset drying were produced in a manner known per se:
-
a) Fertigung eines Bindemittels
Die Festkörperkomponenten der Druckfarbe wurden in der Lösungsmittelkomponente bzw. den Lösungsmittelkomponenten mit einer Konzentration von ca. 50% bei etwa 200°C unter Rühren gelöst.a) Manufacture of a binding agent
The solid components of the printing ink were dissolved in the solvent component or the solvent components with a concentration of approx. 50% at approx. -
b) Fertigung der Druckfarbe
Die Festkörperkomponenten wurden in etwa 30%iger Konzen tration am Dissolver vordispergiert. Nach Zugabe der Restbindemittelmenge wurde die Mischung über eine Rühr werkskugelmühle feindispergiert. Man stellte das geforderte Viskositäts-/Zügigkeitsverhältnis über die Restlösungs mittelmenge ein. Die fertig gemischten Komponenten wurden über ein Dreiwalzwerk entlüftet.b) Manufacture of the printing ink
The solid components were predispersed in about 30% concentration on the dissolver. After adding the remaining amount of binder, the mixture was finely dispersed in a stirred ball mill. The required viscosity / tack ratio was set using the amount of residual solvent. The completely mixed components were deaerated using a three-roll mill.
Auf diese Weise wurden folgende Druckfarben hergestellt:The following printing inks were produced in this way:
Die Verarbeitung der Druckfarben der Beispiele 1 bis 6 erfolgte auf einer Druckmaschine vom Typ Rotoman C, bei einer Maschinengeschwindigkeit von 35000-40000 Exem plaren/h, einer Bahntemperatur im Trockner von 120°C, unter Verwendung eines Dahlgren-Feuchtwerks und unter Verwendung eines Feuchtmittels mit 3,5% Isopropanol.The processing of the printing inks of Examples 1 to 6 took place on a printing machine of the Rotoman C type a machine speed of 35000-40000 copies plaren / h, a web temperature in the dryer of 120 ° C Using a Dahlgren dampening system and using a dampening solution with 3.5% isopropanol.
Gedruckt wurde auf Zeitungspapier, B-Stoff-Papier und gestrichenem Papier.It was printed on newsprint, B-material paper and coated paper.
In allen Fällen ergab sich eine hervorragende Verdruckbar keit. Die Trocknung entsprach in allen Fällen dem Standard, wobei keine höheren Bahngeschwindigkeiten erforderlich waren. Die Scheuerfestigkeit der Drucke war in jedem Fall gut.In all cases the printability was excellent speed. The drying corresponded to the standard in all cases, with no higher web speeds required were. The rub resistance of the prints was good in every case Good.
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