BE1020530A5 - Verbeterde uv-gevoelige inkt. - Google Patents

Description

Verbeterde UV-gevoelige inkt

TOEPASSINGSGEBIED VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft betrekking tot UV-hardende samenstellingen voor gebruik als deklaag, inclusief en voornamelijk als inkt. Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking tot een verbeterde stralingshardende drukinkt of vernis die geschikt is om te worden ingezet op bestaande rotatiedrukpersen die werken volgens het offset principe.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Offset druktechnieken worden op grote schaal gebruikt in de drukindustrie, typisch met gebruik van rotatiepersen. Ze worden doorgaans opgesplitst in “coldset" en “heatset” technieken. De offset technieken maken heel veel gebruik van inkten die zijn gebaseerd op organische solventen, doorgaans op basis van koolwaterstoffen betrokken uit de petrochemische industrie.

Coldset technieken worden vooral gebruikt voor het drukken van dagbladen. Dagbladen worden in heel grote oplages gedrukt, en dit tegen zeer hoge snelheden, om ze goedkoop te kunnen houden en ómdat er maar een beperkte tijd beschikbaar is tussen het afwerken van hun inhoud en vormgeving van het dagblad, en het moment dat de consument zijn dagblad in zijn brievenbus of in de dagbladwinkel verwacht.

Het papier van een dagblad is relatief goedkoop en wordt gekenmerkt door een relatief hoge porositeit. De aangebrachte inkt droogt voornamelijk op doordat zijn solvent in het papier doordringt. Bij coldset druktechnieken moet er dus weinig of geen solvent uit de inkt worden verdampt om deze te laten drogen.

Het nadeel van de coldset techniek is dat ze niet geschikt is om, met de bestaande oliegebaseerde inkten, te worden gebruikt op minder poreus, steviger en dus hoogwaardiger papier, waarmee bij voorbeeld een glanzend uitzicht kan worden bekomen. Ze is daarom bijna uitsluitend inzetbaar voor het drukken van documenten met een minder hoog kwaliteitsuitzicht, zoals dagbladen en/of eenvoudige reclamepublicaties. Bij zulke publicaties wordt nog enigszins aanvaard dat de inkt minder permanent is, en zelfs gedeeltelijk kan afkleuren, zoals op de handen van de lezer. Voor het drukken van hoogwaardiger documenten, zoals het betere reclamedrukwerk of weekbladen, waarbij meestal een glanzend uitzicht wordt verlangd en afkleuring ongewenst is, is de coldset druktechniek dus niet geschikt.

De coldset rotatiepersen gebruikt in de dagbladindustrie draaien dus wel zeer intensief, tegen hoge snelheden, maar slechts voor een beperkt deel van de beschikbare tijd. Dagbladpersen draaien op volle toeren tussen omzeggens middernacht en vier uur ’s ochtends, maar staan voor de rest van de tijd meestal werkloos stil. De vraag naar het reclamedrukwerk dat met coldset kan worden gedrukt is immers te beperkt om de bestaande dagbladpersen ook tijdens de andere periodes in . werking te kunnen houden. Gezien de hoge investeringskosten voor zulke rotatiepersen is deze beperkte tijdsbenutting een belangrijk economisch nadeel voor de drukker van dagbladen.

Er blijft dus een nood aan mogelijkheden om de bestaande coldset rotatiepersen ook voor andere drukwerken te kunnen gebruiken. Daarbij zou het wenselijk zijn om op de bestaande coldset installaties ook hoogwaardiger drukwerk te kunnen drukken, op voorwaarde dat de daarvoor nodige bijkomende investeringen beperkt kunnen worden gehouden. Op die manier zouden deze installaties opdrachten kunnen uitvoeren die momenteel aan andere spelers in de grafische industrie moeten worden toegewezen, en die doorgaans beduidend lucratiever zijn dan het drukken van dagbladen.

Hoogwaardiger drukwerk kan ook met offset worden gedrukt, maar dan met de zogenaamde heatset techniek. De daarbij gebruikte papiersoorten zijn van hogere kwaliteit en veel minder poreus dan dagbladpapier. De inkt moet dan ook voornamelijk worden gedroogd door het verdampen van het solvent in de inkt. Om toch nog aanvaardbare druksnelheden te kunnen halen moet daarvoor warmte worden toegevoerd, gewoonlijk een hoge hoeveelheid warmte, meestal mits het drukwerk door een oven te halen. Bij de steeds hogere druksnelheden kan men daarbij zelfs zo ver gaan dat het bedrukte papier tijdens de droogstap heel kort tot vlak boven, of zelfs in, een brandende vlam, wordt gehouden of er doorheen wordt gehaald.

Heatset technieken stellen dus vooreerst een probleem van veiligheid. Het verdampen van koolwaterstoffen of andere organische solventen met gebruik van open vlammen, en dit met papier als drager, vergt een precieze controle om onder alle omstandigheden brand te kunnen vermijden, ook als er iets fout loopt, en/of bij opstart en stilleggen van de drukpers. Uitgebreide extra meet- en regelapparatuur is daarom nodig om de brandrisico’s tot een aanvaardbaar niveau te kunnen beperken.

De droogstap wordt dikwijls zo snel en ver doorgevoerd dat ze bijkomende technische problemen kan meebrengen, zoals overmatige krimp en/of opwollen van de papiervezels, zodat soms zelfs een extra stap nodig kan zijn om het drukwerk nadien terug te herbevochtigen.

De verdampte organische solventen stellen op de dag van vandaag daarbij ook een milieuprobleem. Wegens de steeds strenger wordende wetgeving op de emissie van vluchtige organische componenten (VOC’s) bij voorbeeld, mogen de afgassen van de droogovens in de meeste plaatsen niet meer als dusdanig naar de omgeving worden afgeleid. Moderne heatset drukinstallaties moeten daarom worden uitgerust met bijkomende stappen om hun emissies te beperken, zoals door de naverbranding van de ovengassen en/of het afkoelen en uitcondenseren van een deel van de organische solventen. Dit zijn complexe stappen, die aanzienlijke investeringen vergen. Daardoor heeft de heatset druktechniek zich ontwikkeld tot een afzonderlijke industrietak, die op dag van vandaag zelfs veelal onafhankelijk staat van de gebruikers van de hoger beschreven coldset druktechniek.

De heatset druktechniek gaat dus gepaard met een aantal nadelen, waaronder een hoge investeringskost, grote plaatsvereisten, strenge milieunormen, hoge C02-emissies of “carbon footprint”, en hoge energieconsumpties. In deze industrietak is er dus nog een nood aan de mogelijkheid tot het gebruik op hun persen van inkten met weinig of geen solventen, zodat veie van deze nadelen, die veelal door de solventen worden veroorzaakt, nagenoeg zouden verdwijnen.

WO 2006/042038 A1 beschrijft energie hardende inktsamenstellingen die kunnen worden ingezet op verticale rotatiedrukpersen (“vertical web press") die geschikt zijn voor coldset printing, maar welke werden uitgebreid met ultraviolet (UV) lampen of electron beam (EB) toestellen om het bedrukte substraat te bestralen en dit soort van inkten te harden. De inkt is bereid door het combineren van een mengsel van 85 delen gewicht van verscheidene acrylaat monomeren, waaronder 7 delen van een acrylaat functioneel afgeleide van sojaboon olie, 18 delen koolstof zwart (carbon black), 5 delen UV inkt additieven en 7 delen van een niet genoemde foto-initiator. Het document stelt verder voor om in niet verder gedefinieerde gevallen mengsels van 2 of meerdere foto-initiatoren te gebruiken, maar vermeldt geen voordelen die daarmee zouden worden verkregen. In meer detail stelt het voor om mengsels te gebruiken van (i) bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentyl-fosfine oxide of bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-fenyl-fosfine oxide (soms afgekort tot BTMPO), beide fosfine oxides, met (ii) 1-hydroxy-cyclohexyl-fenyl keton of hydroxy-2-methyl-1-fenyl-propanon of 2-methoxy-1-fenyl-ethaan-1,2-dion, alledrie ketonen, en verder met (iii) thioxanthones. De fosfine oxides onder (i) hebben echter een nadeel dat ze in een breed golflengtegebied energie absorberen, ook dicht bij en zelfs binnen het gebied van zichtbaar licht, doorgaans begrepen als het gebied van 380 tot 740 nm. Zo heeft BTMPO zijn hoogste absorptiepiek bij een golflengte van 405 nm, en bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentyl-fosfine oxide nog een belangrijke absorptiepiek bij 398 nm. Het nadeel van het gebruik van deze mengsels aan foto-initiatoren is dat de inkt op hun basis al kan beginnen harden wanneer hij nog op de rollen is, dus nog vooraleer hij is overgedragen op het substraat.

Het is immers niet eenvoudig om bij bestaande offset installaties, die gebouwd zijn voor coldset of heatset technieken die gebruik maken van een ander droogmechanisme, de met inkt bedekte drukrollen ook nog voldoende af te schermen van alle zichtbaar licht en licht met nauw aanliggende golflengtes dat dikwijls met het zichtbaar licht meekomt. Om dit probleem te vermijden zijn uitgebreide voorzorgsmaatregelen nodig om de inkten van elk dag- en kunstlicht, of andere energetische straling, af te schermen vooraleer ze op het substraat zijn overgebracht, wat erg moeilijk is bij continu bedreven drukpersen voor de inkt op de offsetrollen. Deze maatregelen vergen aanzienlijke investeringen en brengen ook bijkomende moeilijkheden bij de werking en het onderhouden van de aangepaste installaties.

De inktproducent weet ook doorgaans niet of en welke van zijn afnemers deze voorzorgen hebben genomen. Er is dus nog een nood aan inktsamenstellingen die probleemloos kunnen worden ingezet, ook op installaties zonder deze voorzorgen tegen lichtinval op de rollen, en waarbij toch wordt vermeden dat de inkten al gaan polymeriseren wanneer ze nog op de offsetrollen zitten.

Het uitharden van inkten onder invloed van UV straling vereist om snel te gaan dat ér ten minste één foto-initiator aanwezig is in de inktsamenstelling. Ook bij EB straling kan desgewenst ook nog een foto-initiator worden ingezet om het uitharden van de inkt nog verder versnellen. Een foto-initiator is een stof die stralingsenergie kan absorberen en daarmee een chemische verandering kan ondergaan zodat ze andere reacties in gang kan zetten. De mogelijkheid van een foto-initiator om energie te absorberen varieert echter sterk met de golflengte van de invallende straling. Een foto-initiator wordt dus enkel erg actief met een straling die een of meerdere vrij goed bepaalde golflengtes heeft. Bij bestraling met licht met een andere golflengte, waarbij de foto-initiator niet of nauwelijks absorbeert, zal diezelfde foto-initiator weinig of helemaal niet actief zijn.

De straling van de in de industrie beschikbare UV-lampen en EB stralingstoestellen wordt ook gekenmerkt door variaties in functie van de golflengte. De uitgezonden stralingsenergie is nooit gelijk verdeeld over het ganse golflengtebereik, en kan zelfs gaten vertonen, d.i. gebieden van golflengtes waar een bepaalde lamp of toestel weinig of helemaal geen energie uitstraalt.

Om een meer doeltreffende werking te hebben is er dus een nood aan het aanpassen van het absorptiepatroon van de inkt aan het straiingspatroon van het stralingstoestel dat voor de droging van die inkt zal worden ingezet. De inktproducent kent echter doorgaans niet de aard van de stralingstoestellen die zijn afnemers gebruiken. Het is ook niet haalbaar om in dezelfde offsetinstallatie met meerdere stralingstoestellen te werken die dan verschillende emissiepatronen zouden vertonen. Het is bovendien logistiek en economisch niet haalbaar om per aard van stralingstoestel, laat staan per installatie, een aparte set aan inkten te gaan aanbieden.

Er is dus nog een nood aan inktsamenstellingen die kunnen ingezet worden op offsetinstallaties voorzien met een onbekend exemplaar uit een brede waaier aan mogelijke UV-lampen en EB stralingstoestellen.

De huidige uitvinding heeft tot doel het vermijden of ten minste verlichten van de hierboven beschreven problemen en/of algemeen in verbeteringen te voorzien.

Meer bepaald heeft de huidige uitvinding tot doel om een inktsamenstelling aan te kunnen bieden die op een zo breed mogelijke waaier aan offsetinstallaties voorzien van een stralingstoestel voor energie-hardende inkten, kunnen worden ingezet, en waarbij tevens het risico op te vroegtijdig beginnen harden van de energie-hardende inkten op de offsetrollen onder invloed van invallend zichtbaar of dichtbij-zichtbaar licht laag wordt gehouden of zelfs wordt vermeden.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Volgens de uitvinding is er voorzien in een energie-hardende samenstelling voor gebruik als inkt of vernis in de grafische industrie, een werkwijze voor de productie daarvan, en het gebruik ervan op aangepaste rotatiepersen, zoals gedefinieerd in elk van de hierbij gevoegde conclusies.

In een uitvoeringsvorm voorziet de uitvinding in een samenstelling die bruikbaar is als deklaag, inclusief inkt, die ten minste één acrylaat en ten minste drie foto-initiatoren omvat met een telkens van elkaar verschillend absorptiespectrum, waarbij de hoogste absorptiepieken van de verschillende foto-initiatoren liggen binnen het bereik van 220-400 nm en geen van de foto-initiatoren een absorptiepiek heeft bij een golflengte van hoger dan 390 nm, waarbij de samenstelling een dynamische viscositeit heeft bij 21 °C van ten hoogste 25 Pa.s, en optioneel ten minste 1.0 Pa.s.

In een andere uitvoeringsvorm voorziet de huidige uitvinding voor het gebruik van de samenstelling volgens de uitvinding voor het bekleden of bedrukken van een substraat, bij voorkeur papier of karton. Dit gebruik omvat zowel het gebruik als vernis of deklaag, dan wel als inkt, voor zover daartussen een onderscheid wordt gemaakt. Bij voorkeur omvat deze uitvoeringsvorm het gebruik als inkt, voor het bedrukken van een substraat. Bij voorkeur wordt door het drukken een visueel herkenbaar patroon achtergelaten op het substraat.

In nog een andere uitvoeringsvorm voorziet de huidige uitvinding in het gebruik van de samenstelling volgens de huidige uitvinding voor het bedrukken of bekleden van een substraat met een “coldset” of een “heatset” rotatiepers die voorzien is van ten minste één ultraviolet (UV-)lamp of EB stralingstoestel.

1 In een andere uitvoeringsvorm voorziet de huidige uitvinding in een werkwijze om een substraat te bekleden of te bedrukken die gebruik maakt van de samenstelling volgens de huidige uitvinding, en deze samenstelling inzet op een drukinstallatie die voorzien is van ten minste één ultraviolet (UV-) lamp.

De uitvinders hebben gevonden dat de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding zeer doeltreffend kan worden ingezet op voor energie-hardende inkten aangepaste offset rotatiedrukpersen of installaties, zowel op coldset als op heatset, en dit bij de hoge doorstroomsnelheden waarbij die installaties doorgaans worden bedreven, en ook ongeacht welke keuze er werd gemaakt bij de aanpassing van de drukpers of installatie op het gebied van het stralingstoestel, meer bepaald ongeacht welke UV-lamp of welk EB-stralingtoestel er werd gekozen.

De uitvinders hebben daarenboven vastgesteld dat de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding weinig of niet gevoelig is voor premature polymerisatie wanneer de inkt nog op de rollen van de rotatiepersen zit. Het is dus bij gebruik van de inktsamensteliing volgens de huidige uitvinding minder belangrijk dat ook de rollen van de rotatiedrukpersen afgeschermd zijn voor kunstlicht, of zelfs voor daglicht, met de bedoeling om deze ongewenste, want te vroege, verharding te vermijden. Ook op dat vlak is de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding dus gemakkelijker en meer algemeen inzetbaar.

Bij de snelle offset rotatiedrukprocessen is het van belang dat de inkt zeer snel uithardt. Het is dus belangrijk dat de inkt zo snel mogelijk zo veel mogelijk van de aangeboden stralingsenergie kan opnemen. Een bijkomend voordeel van de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding is dat de inktsamenstelling een groter deel van de stralingsenergie zal absorberen in vergelijking met samenstellingen met een even hoge concentratie aan foto-initiator maar waarvan de hoogste absorptiepiek of absorptiepieken niet in het gekozen bereik liggen, de absorptiespectra van de foto-initiatoren elkaar sterk overlappen en dus weinig of niet van elkaar verschillen, en/of waarvan er absorptiepieken liggen bij een golflengte van hoger dan 390 nm, wat eigenlijk niet meer in het UV-gebied ligt maar tot het zichtbare gebied behoort, waarvoor het stralingstoestel niet is ontworpen en dus niet bedoeld is om energie over te dragen. Door een groter deel van de stralingsenergie te absorberen zal de harding van de inkt sneller verlopen, zodat hogere doorstroomsnelheden op de drukpers haalbaar zijn, wat bij offsetdrukpersen een belangrijk voordeel biedt voor de drukker.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De huidige uitvinding zal hierna beschreven worden in bepaalde uitvoeringsvormen en met eventuele referentie naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is daartoe niet beperkt, maar enkel door de conclusies. De tekeningen zijn enkel schematisch en niet beperkend.

In de tekeningen kunnen sommige van de elementen overdreven zijn weergegeven en niet op schaal getekend voor illustratieve doeleinden. De dimensies, ook relatief, in de tekeningen komen daarom niet noodzakelijk overeen met hoe de uitvinding in praktijk wordt gebracht..

Daarenboven worden de termen, eerste, tweede, derde, en dergelijke, in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om onderscheid te maken tussen gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk om een sequentiële of chronologische volgorde te beschrijven. Deze termen zijn onderling uitwisselbaar onder gepaste omstandigheden en de uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen optreden in andere volgordes dan deze beschreven en geïllustreerd hierin.

Daarbij komt dat de termen top, bodem, over, onder, en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt zijn voor beschrijvende doeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities aan te duiden. Deze termen aldus gebruikt zijn onderling uitwisselbaar onder gepaste omstandigheden en de uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen optreden in andere volgordes dan deze beschreven en geïllustreerd hierin..

De term “omvatten”, zoals gebruikt in de conclusies, mag niet worden beschouwd als beperkend tot de elementen die zijn opgelijst in context ermee. Het sluit niet uit dat er nog andere elementen of stappen voorkomen. Het moet worden beschouwd als de aanwezigheid voorschrijvend van de genoemde kenmerken, getallen, stappen of onderdelen zoals voorgeschreven, maar sluit niet de aanwezigheid of toevoeging uit van één of meerdere andere kenmerken, getallen, stappen of onderdelen, of groepen daarvan. Aldus mag de omvang van “een voorwerp omvattende middelen A en B” niet worden beperkt tot een voorwerp dat enkel bestaat uit middelen A en B. Het wil zeggen dat A en B de enige elementen van belang voor het voorwerp in verband met de huidige uitvinding zijn.

In de context van de huidige uitvinding wordt met foto-initiatoren bedoeld de familie van chemische componenten die op zich in staat zijn, of in samenwerking met elkaar, om deel te nemen aan een chemisch mechanisme om door het opnemen van elektromagnetische straling radicalen te vormen welke de polymerisatie kunnen in gang zetten van onverzadigde verbindingen, vooral stoffen met olefine verbindingen zoals acrylaten.

Soms wordt daarbij gebruik gemaakt van een foto-sensitizer, welke typisch erg veel stralingsenergie opneemt en zijn overschot aan energie dan doorgeeft aan een co-initiator, welke dan uiteenvalt en daarbij radicalen afgeeft. In het vakgebied worden al de stoffen die deelnemen in de verscheidene mechanismes die leiden tot het vrijgeven van radicalen beschouwd als behorend tot de groep van foto-initiatoren.

Bij voorkeur liggen de hoogste absorptiepieken van de voorgeschreven foto-initiatoren volgens de huidige uitvinding binnen het bereik van 220-400 nm. De aanvragers houden zich nog liever aan dit smallere bereik.

Het gebruikte acrylaat is ten minste monofunctioneel, maar is bij voorkeur ten minste gemiddeld di-functioneel, en bij meer voorkeur ten minste gemiddeld tri-functioneel, wat bij het gebruik van -acrylaatmengsels slaat op het molair gewogen gemiddelde van de verschillende acrylaten in het mengsel, zodat het gebruikte acrylaat mengsel, waarbij de functionaliteit per gewichtseenheid aan monster analytisch kan bepaald worden, en het gemiddeld moleculair gewicht van de acrylaten in het mengsel met gel permeation chromatography (GPC), ook wel Size Exclusion Chromatography (SEC) genoemd, kan worden bepaald, bij voorkeur ten minste een gemiddelde functionaliteit heeft van 1.8 acrylaatfuncties per molecule, bij meer voorkeur ten minste 2.0, bij nog meer voorkeur ten minste 2.2, bij nog steeds meer voorkeur ten minste 2.4, bij voorkeur ten minste 2.6, bij meer voorkeur ten minste 2.7, bij nog meer voorkeur ten minste 2.8, bij nog steeds meer voorkeur ten minste 3.0, en bij voorkeur ten minste 3.2.

Het absorptiespectrum van een foto-initiator wordt binnen de context van de huidige uitvinding bij voorkeur bepaald door middel van ultraviolet-visueel (UV-VIS) spectroscopie, met een padlengte van 1 cm en van een concentratie van 0.001 %wt van de foto-initiator in methanol.

Met een monochromatisch foto-initiator wordt binnen de context van de huidige uitvinding bedoeld een foto-initiator die slechts één absorptiemaximum of absorptiepiek vertoont waarvan de breedte op halve hoogte niet groter is dan 60 nm, maar ook niet minder dan 20 nm, en waarbij dit bij voorkeur slaat op een piek in het belangrijke gebied van de uitvinding, dus in het gebied van 220-400 nm.

Met een polychromatisch foto-initiator wordt binnen de context van de huidige uitvinding bedoeld een foto-initiator die ten minste twee absorptiemaxima of absorptiepieken vertoont waarvan de breedte op halve hoogte telkens niet groter is dan een 60 nm, maar ook niet minder dan 20 nm, en waarbij dit bij voorkeur slaat op pieken in het belangrijke gebied van de uitvinding, dus in het golflengtegebied van 220-400 nm.

Bij deze definities van mono- en polychromatisch foto-initiator wordt met de halve hoogte van een piek bedoeld de halve hoogte van de piek ten opzichte van het niveau van het meest dichtstbijzijnde en hoogste dal naast de bedoelde piek.

De uitvinders hebben gevonden dat de energie-hardende inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding geschikt is om op bestaande rotatiepersen, mits daarop beperkte aanpassingen zijn aangebracht, te worden gebruikt. De samenstelling biedt het voordeel van een voldoende lage viscositeit, zodat ze de hoge verwerkingsnelheden van een rotatiepers aankunnen. Bovendien wordt de samenstelling bij voorkeur ook gekenmerkt door een zogenaamde “goede vloei”, voornamelijk omdat de zogenaamde “yield value” van de samenstelling voldoende laag is. Daarenboven heeft de samenstelling bij voorkeur ook een voldoende laag stuifgedrag, zodat ze bij deze hoge snelheden op de rollen of het substraat blijft en niet of weinig vernevelt. Vervolgens is de samenstelling volgens de huidige uitvinding bijzonder reactief, zodat ze met uiterst korte blootstelling aan de meeste bestaande UV- of EB-stralingsbelichting zeer snel droogt of uithardt.

Op coldset drukpersen biedt de samenstelling daarom de mogelijkheid om drukwerk te maken op substraten die weinig poreus zijn. Daardoor worden andere opdrachten mogelijk dan het drukken van dagbladen en laagwaardig reclamedrukwerk, opdrachten met een hogere toegevoegde waarde. Deze opdrachten kunnen dan worden uitgevoerd buiten de periodes dat de persen dagbladen moeten drukken, zodat de benuttinggraad van de dagbladpersen kan worden verhoogd, en dit met meer lucratieve opdrachten.

De energie-hardende samenstelling volgens de huidige uitvinding is verder bij voorkeur gekenmerkt door een zogenaamd zeer hoog “vaste stof gehalte (“% solids”). Hiermee wordt in gewichtspercent het aandeel bedoeld van de samenstelling dat niet moet worden verwijderd maar dat uiteindelijk in het eindproduct blijft, in dit geval in het drukwerk. Bij de energie-hardende samenstelling volgens de huidige uitvinding ligt dit vaste stofgehalte bij voorkeur zeer hoog, op ten minste 99%. Op heatset drukpersen biedt de samenstelling dan ook het voordeel dat er geen solvent moet worden verdampt, en het pas gedrukte drukwerk dus niet moet worden verwarmd. De conventionele droogstap kan dus worden uitgeschakeld. De hierboven beschreven problemen van veiligheid en beperking van emissies worden daardoor vermeden.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding heeft geen van de gebruikte foto-initiatoren een absorptiepiek bij een golflengte van hoger dan 385 nm. De uitvinders hebben gevonden dat daarmee het risico nog verder wordt gereduceerd dat de inktsamenstelling reeds zou beginnen met uitharden vooraleer ze op het bedoelde substraat is beland, zoals wanneer ze nog op de rollen van de rotatiepersen aanwezig is.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding liggen de binnen het bereik van 220-400 nm hoogste absorptiepieken van twee, en bij voorkeur van drie, van de gebruikte foto-initiatoren telkens ten minste 20 nm uit elkaar, bij voorkeur ten minste 30 nm uit elkaar, bij meer voorkeur ten minste 40 nm uit elkaar, en bij nog meer voorkeur ten minste 50 nm uit elkaar. De uitvinders hebben gevonden dat dit het voordeel brengt dat de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding meer uitgebreid inzetbaar is, zoals met een bredere waaier aan UV-lampen, van verschillende makelij en met stralingspectra die meer mogen verschillen, zodat slechts één of een beperkt aantal samenstellingen moet worden voorzien voor een brede waaier van installaties, in het beste geval dat slechts één inktsamenstelling moet worden voorzien die zonder problemen goed kan worden ingezet op de meeste aangepaste rotatiepersen, zonder daarom het type van stralingstoestel te moeten kennen.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding zijn ten hoogste twee foto-initiatoren monochromatisch zijn, waarbij bij voorkeur telkens de hoogste absorptiepiek in het spectrum van een monochromatische foto-initiator een breedte heeft op halve hoogte, ten opzichte van het dichtstbijzijnde dal in het spectrum, van ten minste 20 nm, bij voorkeur 30 nm en bij meer voorkeur 50 nm, en optioneel ten hoogste 100 nm, bij voorkeur ten hoogste 80 nm en bij meer voorkeur ten hoogste 60 nm. De uitvinders hebben gevonden dat zulke monochromatische foto-initiatoren ook inzetbaar zijn binnen de context van de huidige uitvinding, en zelfs gewenst aanwezig zijn omdat ze doorgaans zijn gekenmerkt door een sterke absorptie van de aangeboden energie binnen het bereik van hun hoogste absorptiepiek. De uitvinders verkiezen echter om de monochromatische foto-initiatoren te laten vergezellen door één of meerdere foto-initiatoren die niet monochromatisch zijn.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding is ten minste één van de foto-initiatoren polychromatisch, en zijn bij voorkeur twee foto-initiatoren polychromatisch, waarvan bij voorkeur ten minste twee van de 3 hoogste absorptiepieken van de polychromatische foto-initiatoren vallen binnen het bereik dat is verkozen voor de hoogste absorptiepieken. De uitvinders hebben gevonden dat op die manier de inktsamenstelling breder inzetbaar is, bij een bredere waaier van stralingstoestellen, in het bijzonder een bredere keuze aan UV-lampen.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding is ten minste één van hoogste absorptiepieken van de gebruikte foto-initiatoren terug te vinden in het bereik van 220-300 nm. Dit brengt het voordeel dat de inktsamenstelling goed inzetbaar is met UV-lampen die hun straling voornamelijk in dit lagere golflengtegebied uitzenden. Een geschikt voorbeeld van een hiervoor gepaste foto-initiator is benzofenon, wat een absorptiepiek heeft dicht bij 251 nm, ook een piek bij ongeveer 210 nm, en een wat lagere piek bij 333 nm.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding is ten minste één van hoogste absorptiepieken van de gebruikte foto-initiatoren terug te vinden in het bereik van 300-400 nm, bij voorkeur in het bereik van 300-390 nm, en bij nog meer voorkeur in het bereik van 300-385 nm. Dit brengt het voordeel dat de inktsamenstelling goed inzetbaar is met UV-lampen die hun straling voornamelijk in dit hogere golflengtegebied uitzenden. Absorptie in dit hogere bereik is ook gunstig bij sterker gepigmenteerde en of dikkere filmen of bedruksels. Bij nog meer voorkeur vindt men ten minste één van de hogere absorptiepieken van een eerste foto-initiator in het lagere bereik van 220-300 en tevens één van de hogere absorptiepieken van een tweede foto-initiator in het hogere bereik van 300-400. Een geschikt voorbeeld van een hiervoor gepaste foto-initiator is ethyl-4-(dimethylamino)benzoaat (EDB), met een uitgesproken absorptiepiek bij 310 nm, en lagere pieken bij 203 en 225 nm.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding is ten minste één van hoogste absorptiepieken van de gebruikte foto-initiatoren terug te vinden in het bereik van 250-310 nm. Dit brengt het voordeel dat de inktsamenstelling goed inzetbaar is met UV-lampen die hun straling voornamelijk ongeveer in dit middelste gedeelte van het UV golflengtegebied uitzenden. Bij nog meer voorkeur vindt men ten minste één van de hoogste absorptiepieken van een eerste foto-initiator in het lagere bereik, één van de hoogste absorptiepieken van een tweede foto-initiator in het hogere bereik, en ten minste één van de hoogste absorptiepieken van een derde foto-initiator in het middelste bereik. Een geschikt voorbeeld van een hiervoor gepaste foto-initiator is 4-fenylbenzofenon (FBZ), met een uitgesproken absorptiepiek bij 290 nm, of isopropylthiozanthone (ITX), doorgaans beschikbaar als mengsel van het 2-en het 4-isopropyl isomeer, wat een absorptiespectrum geeft met een zeer uitgesproken piek bij 258 nm, met daarbij nog maar enigszins lagere pieken bij 383 nm én 220 nm.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de inktsamenstelling ten minste één thioxanthone. De uitvinders hebben gevonden dat déze familie van stoffen goede foto-sensitizers zijn, die dus in staat zijn om stralingsenergie in een bepaald bereik op te nemen en deze energie aan een andere stof kunnen doorgeven. Ze brengen dus het voordeel dat de inzetbaarheid van de samenstelling nog verder wordt verbreedt. Daarenboven meer algemeen beschikbaar zijn tegen meer economische voorwaarden. Zeker in een prijsgevoelige toepassing zoals het offset drukken, in het bijzonder de coldset toepassing, is dit laatste een belangrijk kenmerk.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de inktsamenstelling ten minste één benzofenon. Hiermee wordt bedoeld het benzofenon zelf, maar ook de gesubstitueerde benzofenonen. Benzofenonen zijn actief als fotosensitizer, wat de voordelen brengt die al eerder zijn uitgelegd. Ze hebben ook het voordeel dat ze algemeen beschikbaar zijn tegen voordelige economische voorwaarden. Verder hebben ze het voordeel dat ze sneller oplosbaar zijn in de acrylaten die het hoofdbestanddeel uitmaken van de inktsamenstelling. Deze snelle oplosbaarheid is voordelig bij het vervaardigen van de samenstelling, en bevordert ook de eigenschappen ervan om snel de vaste bestanddelen in dispersie te brengen. Benzofenonen brengen ook een snelle oppervlaktedroging, wat een gunstig effect heeft op de zuurstofinhibitie.

Een probleem met radicalen is dat ze meestal vatbaar, zijn voor een reactie met zuurstof, en daardoor inactief worden, zodat onder de invloed van zuurstof minder radicalen overblijven om zijn bedoelde functie uit te voeren. Om dat probleem te verminderen kan men trachten zuurstofcontact te vermijden, door bijvoorbeeld altijd de samenstellingen onder een inert deken te houden, zoals onder een stikstofatmosfeer, maar dit is technisch erg kostelijk. Ook kan men de concentratie aan foto-initiator opdrijven, maar dat is niet alleen kostelijk maar ook ongewenst in het licht van een mogelijke geurontwikkeling.

De uitvinders werken daarom graag met een samenstelling die amines of stoffen met aminegroepen bevatten. Deze hebben de eigenschap dat ze op reversibele wijze reageren met zuurstof, en daarbij een radicaal vormen dat op zijn beurt eveneens de polymerisatie van acrylaten kan initiëren. Door dit mechanisme met zuurstof geven deze stoffen ook een eindproduct dat een betere oppervlaktedroging geeft na aanbrengen. Om deze reden werken de uitvinders graag met ethyl-4-(dimethylamino)benzoaat (EDB).

De uitvinders verkiezen bij voorkeur te werken met een amine. Het amine kan werken als een co-initiator van bij voorbeeld benzofenon of een andere fotosensitizer, omdat dank zij het benzofenon of de foto-sensitizer uit het amine gemakkelijker een radicaal ontstaat. Wanneer deze radicalen met zuurstof reageren vormen ze een amine-zuurstof radicaal, dat op zijn beurt kan reageren met een nieuw amine molecule om het oorspronkelijke amine radicaal terug te geven, wat dan terug beschikbaar is voor de polymerisatiereactie die voor de uitharding zorgt.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de inktsamenstelling ten hoogste 1.0 % gewicht aan fosfine oxiden, bij voorkeur geen meetbare hoeveelheden aan fosfine oxiden. Deze stoffen hebben een relatief hoger smeltpunt dan de meeste andere foto-initiatoren, wt ze moeilijker te behandelen maakt. Ze zijn ook moeilijker op te lossen in de samenstelling. Toch zijn ze in zekere mate geschikt omdat ze doorgaans energie absorberen in een relatief breed gebied aan golflengtes. Er zijn echter fosfine oxiden die ook energie absorberen in bij golflengtes die dicht bij het zichtbare licht liggen, wat het risico verhoogt dat de inkt al polymeriseert als die nog op de rollen zit. Zulke fosfine oxiden zijn daarom moeilijker inzetbaar, en minder gewenst.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zijn alle aanwezige foto-initiatoren samen aanwezig in een bereik van 2.0-20% gewicht, ten opzichte van de totale samenstelling, bij voorkeur ten minste 5% en optioneel ten hoogste 15%, bij meer voorkeur 7-13% gewicht, en waarbij optioneel elke foto-initiator aanwezig is in een concentratie van ten minste 0.5% gewicht, bij voorkeur ten minste 1.0% gewicht en bij meer voorkeur ten minste 1.5% gewicht. Een hogere concentratie is gewenst om de uithardingsnelheid te verhogen, en voor elk van de gekozen foto-initiatoren afzonderlijk bevordert een hogere concentratie ervan de uithardingsnelheid onder invloed van straling binnen het bereik van de golflengte waarbij die foto-initiator voornamelijk absorbeert. De uitvinders wensen de totale concentratie aan foto-initiatoren ook enigszins beperkt te houden omdat foto-initiatoren doorgaans vrij zeldzaam en kostelijk zijn en door een hogere concentratie de kostprijs van de samenstelling verhogen.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding ten minste 50% gewicht aan acrylaat, bij voorkeur ten minste 55% en bij meer voorkeur ten minste 60%, optioneel ten hoogste 80% bij voorkeur ten hoogste 75% en bij meer voorkeur ten hoogste 70% gewicht aan acrylaat, gebaseerd op de totale samenstelling. . Met een hoger acrylaatgehalte verhoogt de snelheid van droging, welke van groot belang is bij deze toepassing. Toch is er ook een bovengrens, om ruimte te laten voor voldoende pigmentering en vulstoffen om een behoorlijke dekking van het substraat mogelijk te maken.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding een acrylaat dat gebaseerd is op een plantaardige olie of een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, bij voorkeur een acrylaat van geëpoxideerde sojaboon olie of bij minder voorkeur een acrylaat van al-dan-niet geëpoxideerde castor olie, maar bij voorkeur een acrylaat met een gemiddelde functionaliteit van ten minste 1.50 functies per molecule, bij voorkeur ten minste 2.00, bij meer voorkeur ten minste 2.25, en optioneel en ten hoogste 3.50, bij voorkeur ten hoogste 3.00, en bij meer voorkeur ten hoogste 2.75, waarbij het gemiddelde dus ook op molaire basis wordt berekend, en waarbij bij voorkeur het acrylaat dat is gebaseerd op een plantaardige olie of op een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, aanwezig is in een concentratie van ten minste 1.0 % gewicht, bij voorkeur ten minste 5% gewicht, bij meer voorkeur ten minste 10% gewicht, bij nog meer voorkeur ten minste 15% gewicht, en optioneel ten hoogste 50% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 40% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 30% gewicht, en bij nog meer voorkeur ten hoogste 25% gewicht, uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van de totale samenstelling. De uitvinders hebben gevonden dat deze soort van acrylaat componenten geen, of slechts een klein, en dus zeer gunstig zwel- en/of krimpgedrag vertonen naar het rubber van de drukrollen, doorgaans NBR rubber. Toch verkiezen de uitvinders deze component niet onbeperkt, en dus slechts in een beperkte mate in te zetten, om toch nog een snellere droging te bereiken, oftewel een betere en snellere cross-linking.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding een hoogfunctioneel acrylaat met een functionaliteit van ten minste 2.00, bij voorkeur ten minste 2.50, bij meer voorkeur ten minste 3.00, bij nog meer voorkeur ten minste 4.00, en ten hoogste 8.00, bij voorkeur ten hoogste 7.00, bij meer voorkeur ten hoogste 6.00, waarbij bij voorkeur dit acrylaat een hogere functionaliteit heeft dan het acrylaat dat gebaseerd is op een plantaardige olie of een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, indien aanwezig, en waarbij het hoogfunctioneel acrylaat bij voorkeur aanwezig is in een concentratie van ten minste 10% gewicht, bij voorkeur ten minste 20% gewicht, bij meer voorkeur ten minste 30% gewicht en bij nog meer voorkeur ten minste 35% gewicht, en optioneel ten hoogste 70% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 60% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 50% gewicht, bij nog meer voorkeur ten hoogste 40% gewicht, waarbij de concentraties uitgedrukt zijn op basis van het gewicht van de totale samenstelling. De uitvinders hebben gevonden dat de aanwezigheid van een hoogfunctioneel acrylaat het voordeel biedt dat de reactiviteit van de inkt hoger is, alsook dat er een betere cross-linking wordt verkregen wat de kras- en schuurvastheid van de uitgeharde inkt ten goede komt.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding een polyester acrylaat met een functionaliteit van ten minste 2.50 functies per molecule, bij voorkeur ten minste 3.00, en ten hoogste 6.00, bij voorkeur ten hoogste 5.00, bij meer voorkeur ten hoogste 4.00, waarbij bij voorkeur dit polyester acrylaat aanwezig is in een concentratie van ten minste 20% gewicht, bij voorkeur ten minste 30% gewicht, bij meer voorkeur ten minste 35% gewicht en bij nog meer voorkeur ten minste 40% gewicht, en optioneel ten hoogste 75% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 70% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 65% gewicht, bij nog meer voorkeur ten hoogste 60% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 55% gewicht en bij voorkeur ten hoogste 50% gewicht, uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van de totale samenstelling. De uitvinders hebben gevonden dat deze component weinig irriterend is wanneer in contact met de huid, maar ook weinig agressief ten opzichte van NBR rubber en dus een goed zwel- en/of krimpgedrag vertoont ten opzichte van de rollen van de drukpersen. De uitvinders hebben verder gevonden dat deze componenten zeer goede lithografische eigenschappen vertonen, vooral naar de inkt/water balans toe in verband met de hoeveelheid water de inkt in emulsie kan opnemen, en doorgaans ook een hoge reactiviteit, en dus drogingsnelheid vertonen.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de samenstelling ten minste twee verschillende acrylaten, bij voorkeur ten minste drie, en bij meer voorkeur ten minste vier verschillende acrylaten. De uitvinders hebben gevonden dat op deze manier de positieve kenmerken van de verschillende acrylaten kunnen worden gecombineerd in een en dezelfde samenstelling.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is het acrylaat aanwezig in de samenstelling in een concentratie van ten hoogste 99% gewicht, en optioneel omvat de samenstelling een acrylaat oligomeer en/of prepolymeer dat aanwezig is in een concentratie van 40 tot 95% gewicht van het totaalgewicht van de samenstelling, bij voorkeur van 50 tot 90% gewicht, bij meer voorkeur van 60 tot 80% gewicht. Hét voordeel van het gebruik van oligomeren en/of prepolymeren, in vergelijking van monomeren, is eveneens het hogere moleculegewicht van de componenten.

In deze context wordt voor de eenvoud met acrylaat monomeren bedoeld deze acrylaten die een moleculegewicht hebben van niet hoger dan 500 Dalton, met oligomeren deze acrylaten die een moleculegewicht hebben van meer dan 500 Dalton maar niet hoger dan 1000 Dalton, en met prepolymeren deze acrylaten die een moleculegewicht hebben van meer dan 1000 Dalton.

In een uitvoeringsvorm van de samenstelling volgens de huidige uitvinding zijn de gebruikte acrylaat componenten in de samenstelling voor ten minste 90%, bij voorkeur ten minste 95%, en bij meer voorkeur ten minste 99% van hun relatief gewicht binnen de samenstelling componenten met een moleculegewicht van ten minste 200 Dalton, bij voorkeur ten minste 250 Dalton, bij meer voorkeur ten minste 300 Dalton, bij nog meer voorkeur ten minste 350 Dalton, en bij nog steeds meer voorkeur ten minste 400 Dalton. De uitvinders hebben gevonden dat dit ten goede komt aan het zwel- en krimpgedrag van de samenstelling, omdat ze minder invloed heeft op het rubber van de rollen van de rotatiepersen.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding verder nog ten minste één verder additief dat is gekozen uit de groep bestaande uit pigmenten, vulstoffen, en dispersie agenten, waarbij bij voorkeur vulstoffen worden gebruikt uit de lijst van talk en CaC03 en mengsels daarvan, waarbij de gebruikte vulstoffen en/of pigmenten bij voorkeur gecoat zijn zodat ze niet-water-oplosbaar zijn gemaakt, en ook om ze beter, gemakkelijker en/of sneller dispergeren bij het vervaardigen van de inktsamenstelling.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding bedraagt de dynamische viscositeit bij 21 C van de samenstelling ten hoogste 22 Pa.s, bij voorkeur ten hoogste 20 Pa.s, bij meer voorkeur ten hoogste 15 Pa.s, en bij nog meer voorkeur ten hoogste 10 Pa.s, en ten minste 1.5 Pa.s, bij voorkeur ten minste 2.0 Pa.s, bij meer voorkeur ten minste 3.0 Pa.s, en bij nog meer voorkeur ten minste 4.0 Pa.s. De uitvinders hebben gevonden dat de samenstellingen met deze lage viscositeiten veel beter inzetbaar zijn op offset drukpersen, voornamelijk deze die bij hoge snelheden worden bedreven zoals de “coldset” en “heatset” rotatiepersen. Ze onderscheiden zich op deze manier ook van de standaard UV inkten die gekend zijn in het vakgebied. Bij voorkeur wordt de viscositeit van de samenstelling gemeten met de Laray viscosimeter volgens ASTM D4040-81 bij 21 °C.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding bedraagt de vloei of “yield value" van de samenstelling ten hoogste 10.000 dyne/cm bedraagt, bij voorkeur ten hoogste 9000 dyne/cm, bij meer voorkeur ten hoogste 8000 dyne/cm, bij nog meer voorkeur ten hoogste 7000 dyne/cm, en optioneel ten minste 1000 dyne/cm, bij voorkeur ten minste 2000 dyne/cm, en bij meer voorkeur ten minste 3000 dyne/cm. De vloei of “yield value” van een inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding wordt bij voorkeur gemeten met een Laray viscometer, bij 20 C, en met verschillende gewichten. De resultaten bij verschillende gewichten, en dus verschillende afschuifkrachten, kunnen dan worden uitgezet in een grafiek, of wiskundig kan een regressie worden berekend, waardoor de vloeiwaarde wordt bekomen.

In een uitvoeringsvorm heeft de samenstelling volgens de huidige uitvinding een kleefkracht (“tack”) van ten hoogste 20 g/cm2, bij voorkeur ten hoogste 15 g/cm2, bij meer voorkeur ten hoogste 10 g/cm2, bij nog meer voorkeur ten hoogste 5 g/cm2, bij nog steeds meer voorkeur ten hoogste 4 g/cm2, en optioneel ten minste 2 g/cm2. De uitvinders verkiezen een beperkte kleefkracht om het overbrengen van de inkt goed te kunnen laten gebeuren, zowel van rol op rol als van rol op het substraat. Door de kleefkracht te beperken wordt ook het risico beperkt of vermeden dat er vezels uit het papier worden getrokken, ook wel “plukken” genoemd, en/of dat zelfs de papierband zou breken. In die zin is een lagere kleefkracht beter dan een hogere kleefkracht. Toch is er een minimum kleefkracht gewenst, omdat de inkt uiteindelijk toch op het substraat moet kleven, ten minste tot het bedrukte substraat aan de straling kan worden blootgesteld. De kleefkracht of “tack" van een samenstelling wordt bij voorkeur gemeten met een inkometer Model 106 van Thwing-Albert Instrument Company. Bovenop de absolute waarde, verkiezen de uitvinders dat de kleefkracht redelijk stabiel blijft. Zo wensen ze dat de kleefkracht bij deze meting, over een periode van 5 min bij 30°C, een rotatie van 800 rpm en afgeschermd van de omgeving, niet méér dan 10% relatief verloopt.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de samenstelling verder nog een vulstof, bij voorkeur in een concentratie in het bereik van 0.01 tot 30 % gewicht van het totaalgewicht van de samenstelling, en welke bij voorkeur is gekozen uit de lijst bestaande uit bariumsulfaat, calciumcarbonaat, talk, zinksulfide, aluminiumsilicaat, en mengsels daarvan. Bij voorkeur omvat de samenstelling ten minste 1 % gewicht aan vulstoffen, bij meer voorkeur ten minste 5 % gewicht, bij nog meer voorkeur ten minste 10% gewicht, bij nog meer voorkeur ten minste 15% gewicht. Optioneel verkiezen de uitvinders om ten hoogste 25 % gewicht aan vulstoffen te gebruiken, bij voorkeur ten hoogste 20 % gewicht. De uitvinders hebben gevonden dat door de hoeveelheid vulstof te verhogen de kleefkracht of “tack” verder kan worden verlaagd, wat dikwijls als gunstig wordt aanzien, zonder dat daardoor tegelijkertijd de viscositeit en/of andere reologische eigenschappen van de samenstelling beduidend zouden veranderen. Dit kan bij voorbeeld van toepassing zijn wanneer een lager pigmentgehalte gevraagd wordt.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding verder nog een additief dat gekozen is uit de lijst bestaande uit een was, bij voorbeeld ter verbetering van de schuurvastheid, een dispersie additief, een verloopadditief, wat het verloop oftewel het openspreiden van de inkt of vernis kan verbeteren op het substraat opdat de laagdikte meer uniform is, zonder oneffenheden, een ontluchter, een matteringspoeder, een stabilisator, doorgaans bedoeld om vrije radicalen te vangen, een verdikker, en een silicoon, liefst in de vorm van een siliconenolie, en mengsels daarvan, en waarbij bij voorkeur de concentratie aan additieven ten hoogste 15% gewicht bedraagt, van het totaalgewicht van de samenstelling, bij meer voorkeur ten hoogste 10% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 7% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 5% gewicht, bij nog meer voorkeur ten hoogste 3% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 2% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 1% gewicht, bij nog meer voorkeur ten hoogste 0.5% gewicht, bij voorkeur ten hoogste 0.4% gewicht, bij meer voorkeur ten hoogste 0.3% gewicht, bij nog meer voorkeur ten hoogste 0.2% gewicht, van het totaalgewicht van de samenstelling.

In een uitvoeringsvorm omvat de samenstelling volgens de huidige uitvinding verder nog ten minste één pigment, bij voorkeur in een concentratie van 0.01% gewicht tot 30% gewicht, ten opzichte van het totaalgewicht van de samenstelling, welk pigment bij voorkeur een pigment is dat is goedgekeurd voor gebruik in indirect voedselcontact, en welk bij meer voorkeur is gekozen uit de lijst bestaande uit titaandioxide, roetpigment, een azodiarylide, een chinacridone, een koperftalocyanine, een dioxazine, een azometaal zout, en mengsels daarvan, en waarbij bij voorkeur de voorkeursconcentraties voor de aanwezigheid van de foto-initiatoren zijn verhoogd ter compensatie voor de absorptie door het pigment van een deel van de stralingsenergie in ten minste één golflengtegebied dat van belang is voor de werking van de foto-initiator. Bij voorkeur omvat de samenstelling ten minste 1 % gewicht aan pigmenten, bij meer voorkeur ten minste 5 % gewicht, en bij nog meer voorkeur ten minste 10% gewicht. Optioneel verkiezen de uitvinders om ten hoogste 25 % gewicht aan vulstoffen te gebruiken, bij voorkeur ten hoogste 20 % gewicht.

In een uitvoeringvorm van de huidige uitvinding hebben de vaste deeltjes in de samenstelling een gemiddelde deeltjesgrootte van ten hoogste 500 pm, bij voorkeur ten hoogste 100 pm, bij meer voorkeur ten hoogste 50 pm, en optioneel ten minste 0.005 pm, bij voorkeur ten minste 0.008 pm, en bij meer voorkeur ten minste 0.010 pm.

In een uitvoeringsvorm heeft de samenstelling volgens de huidige uitvinding een stuifgedrag of vernevelgedrag zodanig dat er bij de stuittest, met de inkometer bij 30°C en gedurende 5 minuten, geen met het blote oog waarneembaar stuiven wordt waargenomen, en dit bij een rotatiesnelheid van 800 rpm, bij voorkeur ook bij een rotatiesnelheid van 1000 rpm, en bij meer voorkeur ook bij een rotatiesnelheid van 1200 rpm. De gewenste eigenschap vermindert de kans dat er kleuring komt op plaatsen waar er geen bedoeld is, of dat de inkt in de vorm van kleine deeltjes verspreidt zodat de gewenste netheid en industriële hygiëne van de ruimte met daarin de drukpersen in het gedrang kan komen. Dit is dus een belangrijke factor om een hoge kwaliteit drukwerk te kunnen afleveren bij de hogere snelheden die in de offset technieken worden gebruikt. De uitvinders hebben gevonden dat ook de keuze en hoeveelheid aan vulstoffen een invloed kunnen hebben op het stuifgedrag. Zo verkiezen de uitvinders als vulmiddelen talk en/of CaC03 te gebruiken, waarbij ze bij voorkeur de talk inzetten bij een concentratie van ten minste 2% en ten hoogste 6% gewicht van de totale samenstelling, bij voorkeur ten minste 3% en ten hoogste 5% gewicht, of de CaC03 in te zetten bij een concentratie van ten minste 3% en ten hoogste 25% gewicht, bij voorkeur ten minste 5% en ten hoogste 20% gewicht, bij meer voorkeur ten minste 7% en ten hoogste 15%. Bij nog meer voorkeur gebruiken de uitvinders talk en CaC03 samen, en in de concentraties zoals voorgeschreven.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zijn de voornaamste componenten in de samenstelling zodanig uitgekozen dat ze een hoge graad van compatibiliteit vertonen met de rubbers die standaard worden gebruikt voor het vervaardigen van de rollen van de bestaande rotatiepersen, zowel deze voor coldset als voor heatset. Voor die rollen wordt typisch nitrilbutadieenrubber (NBR), of kortweg nitrilrubber, gebruikt, een synthetisch elastomeer verkregen door de copolymerisatie van acrylnitril eh butadieen, en dat wordt gekozen wegens zijn resistentie tegen oliën, vetten en koolwaterstoffen, en dus tegen de solventen waarop de gewone offsetinkten zijn gebaseerd. Het rubber kan gehydrogeneerd zijn (HNBR) of gecarboxyleer zijn (XNBR), wat een nog hogere mechanische en chemische eigenschappen biedt. Het is een belangrijk voordeel indien deze rollen weinig of niet opzwellen of krimpen onder invloed van de gebruikte inkten, zodat de precisie van het drukwerk zo goed mogelijk bewaard blijft, en ook de energievereisten van het drukproces niet onnodig oplopen. Daarom verkiezen de uitvinders dat in een uitvoeringsvorm de samenstelling volgens de huidige uitvinding een gedurende 7 dagen in de samenstelling bij 50°C ondergedompeld monster nitrilbutadieenrubber (NBR) een volume geeft dat niet hoger is dan 105% van het origineel volume van het monster, bij voorkeur ten hoogste 104%, bij meer voorkeur ten hoogste 103%, bij nog meer voorkeur ten hoogste 102%, en bij nog steeds meer voorkeur ten hoogste 101%, en optioneel niet lager is dan 96% van het origineel volume van het monster, bij voorkeur ten minste 97%, bij meer voorkeur ten minste 98% en bij nog meer voorkeur ten minste 99% van het origineel volume van het monster. De uitvinders verkiezen om deze test verder uit te voeren volgens DIN 53521, met die aanpassing dat monsters van 6 mm dik worden getest.

Bij de samenstelling volgens de huidige uitvinding is daarom de keuze van de gebruikte acrylaat monomeren, het acrylaat monomeergehalte, en de keuze van de gebruikte foto-initiatoren van belang, maar tevens de keuze van de andere componenten, alsook de mogelijke residuen die daarin kunnen voorkomen, zoals bij voorbeeld gebruikte solventen of residuele reagentia zoals (meth)acrylzuur. Bij voorkeur verkiezen de uitvinders in hun samenstelling de componenten met een laag moleculair gewicht zo veel mogelijk te weren, omdat deze componenten gemakkelijk migreren tot in de rubber van de drukrollen en daar dan een volumeverandering kunnen veroorzaken, doorgaans een zwelling. Zo verkiezen de uitvinders om in het vloeibare gedeelte van de samenstelling volgens de huidige uitvinding het gehalte aan moleculen met een molecuul gewicht van minder dan 180 te beperken tot ten hoogste 5 % gewicht van de gehele samenstelling, bij voorkeur ten hoogste 2 % gewicht, en bij nog meer voorkeur ten hoogste 1 % gewicht. Deze beperking slaat dus op de stoffen die vloeibaar zijn, of in oplossing, en niet op de stoffen die in dispersie zijn in die vloeistoffen, omdat deze laatste meestal geen wisselwerking hebben met de rubbers van de rollen.

In een uitvoeringsvorm van het gebruik van de samenstelling van de huidige uitvinding is het substraat minder doordringbaar voor vloeistof dan gewoon krantenpapier, voornamelijk voor een vloeistof met de gewenste viscositeit volgens de huidige uitvinding.

In een andere uitvoeringsvorm omvat de huidige uitvinding een voorwerp met daarop aangebracht de samenstelling volgens de huidige uitvinding, welk voorwerp bij voorkeur een voorwerp is dat ten minste gedeeltelijk vervaardigd is uit een materiaal gekozen uit de lijst bestaande uit papier en/of karton.

Op het voorwerp volgens de huidige uitvinding is de samenstelling bij voorkeur aangebracht met een dikte van ten hoogste 400 pm, bij voorkeur ten hoogste 200 pm, bij nog meer voorkeur ten hoogste 100 pm, bij voorkeur ten hoogste 50 pm, en optioneel met een dikte van ten minste 0.10 pm, bij voorkeur ten minste 0.5 pm, en typisch ongeveer 1.0 pm.

In een uitvoeringsvorm is de samenstelling op het voorwerp volgens de huidige uitvinding uitgehard, bij voorkeur door polymerisatie van het acrylaat, bij meer voorkeur door vrij-radicaal polymerisatie.

De uitvinders verkiezen om de samenstelling volgens de huidige uitvinding te vervaardigen met een methode die gebruik maakt van een parelmolen. Parelmolens bestaan uit een cilindrische maalkamer met roerwerk en koelmantel. De maalkamer wordt horizontaal of vertikaal opgesteld. De maalkamer is gevuld met een speciaal soort glas-, staal- of keramische parels met doorgaans afmetingen van 0.5 mm tot enige millimeters. In de maalkamer draait een as met maalschijven als roerwerk die de parels in een wervelende beweging te brengen, en daardoor de nodige afschuifkrachten te doen ontstaan. Het roerwerk draagt dus energie over op de parels. Parelmolens zijn doorstroommachines, waarbij via een pomp het voorgemengde pigment/bindmiddelmengsel door de maalkamer wordt gevoerd. Door de druk bij de invoer en de roterende beweging van maalschijven wordt het mengsel door de maalkamer gestuwd. De vernis of inkt verlaat de molen door een parelscheider waardoor de parels in de maalkamer blijven. Het product van de reactor wordt doorgaans gecirculeerd over het voedingsvat tot voor de gehele inhoud daarvan de gewenste deeltjesgrootte is bereikt.

De voordelen van de parelmolen zijn het klein volume voor de relatief grote output, de goede temperatuurcontrole die mogelijk is, en dat ze volledig gesloten zijn voor zichtbaar en/of UV licht. Verdere details en voordelen van het inzetten van een parelmolen bij het vervaardigen van de inktsamenstelling volgens de huidige uitvinding zijn terug te vinden in BE 1019488.

VOORBEELDEN

Een zwart gekleurde inktsamenstelling werd vervaardigd door het mengen en dispergeren in een parelmolen van de volgende componenten in de weergegeven concentraties:

De gebruikte foto-initiatoren samen vertonen binnen het bereik 220-400 nm verscheidene absorptiepieken die voorkomen bij golflengtes van respectievelijk 220 nm (ITX), 225 nm (EDB), 251 nm (BZF), 258 nm (ITX), 310 nm (EDB) en 383 nm (ITX). Geen van de absorptiespectra van deze foto-initiatoren vertoont een absorptiepiek bij een golflengte van hoger dan 385 nm. Deze foto-initiatoren zijn samen aanwezig in een concentratie van 12.0 % gewicht.

De hoogste absorptiepieken van de drie gebruikte foto-initiatoren liggen bij 251 nm (BZF), 258 nm (ITX) en 310 nm (EDB), d.i. binnen het bereik van 220-400 nm. De hoogste pieken van BZF en ITX liggen in het bereik 220-300 nm, en de hoogste piek van EDB ligt zowel in het bereik 300-400 nm als in het bereik van 240-310 nm. De hoogste absorptiepieken van ITX en EDB liggen 310 - 258 = 52 nm uit elkaar. De absorptiepiek bij 251 nm. van BZF heeft een breedte op halve hoogte van ongeveer 262 - 240 = 22 nm. De absorptiepiek bij 310 nm van EDB heeft een breedte op halve hoogte van 330 - 282 = 48 nm. De absorptiepiek bij 258 nm van ITX (mengsel) heeft een breedte op halve hoogte van 270 - 245 = 25 nm.

In het spectrum van het ITX mengsel vallen drie absorptiepieken binnen het bereik van 220-400 nm, in volgorde van hoogste tot laagste, bij de golflengtes van respectievelijk 258 nm, 220 nm, en 383 nm.

Het ITX mengsel is dus binnen de context van de huidige uitvinding een polychromatisch foto-initiator.

Het absorptiespectrum van EDB vertoont twee absorptiepieken binnen het bereik van 220-400 nm, de hoogste bij 310 nm en de lagere bij 225 nm. EDB is dus binnen de context van de huidige uitvinding eveneens een polychromatisch foto-initiator.

Het absorptiespectrum van BZF vertoont slechts één noemenswaardige absorptiepiek in het bereik van 220-400 nm, d.i. bij 251 nm. BZF is dus binnen de context van de huidige uitvinding een monochromatisch foto-initiator.

De bereide samenstelling omvat dus twee polychromatische foto-initiatoren en één monochromatische foto-initiator.

De dynamische viscositeit van deze inktsamenstelling, gemeten met de Laray viscosimeter volgens ASTM D4040-81 bij 21 °C, bedroeg 8 Pa.s. Zijn yield value was 8200 dyne/cm en zijn tack was 8 g/cm2. Zijn zwelgedrag was 2% volume toename, en er werd nagenoeg geen stuiven waargenomen in de stuittest.

De uitvinders hebben gevonden dat deze inktsamenstelling zeer geschikt was om te gebruiken op een coldset rotatiepers die was uitgerust met UV-lampen om de inkt op het bedrukte papier snel uit te harden.

Claims (29)

1. Een samenstelling die bruikbaar is als deklaag, inclusief inkt, die ten minste één acrylaat en ten minste drie foto-initiatoren omvat met een telkens van elkaar verschillend absorptiespectrum, waarbij de hoogste absorptiepieken van de verschillende foto-initiatoren liggen binnen het bereik van 220-390 nm en geen van de foto-initiatoren een absorptiepiek heeft bij een golflengte van hoger dan 390 nm, en waarbij de samenstelling een dynamische viscositeit heeft bij 21 °C van ten hoogste 25 Pa s, en optioneel van ten minste 1.0 Pa.s, en waarbij de dynamische viscositeit wordt gemeten met de Laray viscosimeter volgens ASTM D4040-81.

2. De samenstelling volgens conclusie 1 waarbij geen van de foto-initiatoren een absorptiepiek heeft bij een golflengte van hoger dan 385 nm.

3. De samenstelling volgens conclusie 1 of 2 waarbij de binnen het bereik van 220-390 nm hoogste absorptiepieken van twee, en bij voorkeur van drie, foto-initiatoren uit de samenstelling telkens ten minste 20 nm uit elkaar liggen.

4. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij ten hoogste twee foto-initiatoren monochromatisch zijn, waarbij bij voorkeur telkens de hoogste absorptiepiek in het spectrum van een monochromatische foto-initiator een breedte heeft op halve hoogte van ten minste 20 nm, en optioneel ten hoogste 100 nm.

5. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij ten minste één van de foto-initiatoren polychromatisch is, bij voorkeur twee van de foto-initiatoren polychromatisch zijn, waarvan bij voorkeur ten minste twee van de drie hoogste absorptiepieken van de polychromatische foto-initiatoren vallen binnen het bereik dat is verkozen voor de hoogste absorptiepieken.

6. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij ten minste één van de hoogste absorptiepieken van de foto-initiatoren terug te vinden is in het bereik van 220-300 nm.

7. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij ten minste één van de hoogste absorptiepieken van de foto-initiatoren terug te vinden is in het bereik van 300-390 nm.

8. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij ten minste één van de hoogste absorptiepieken van de foto-initiatoren terug te vinden is in het bereik van 250-310 nm.

9. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten minste één thioxanthone bevat.

10. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten minste één benzofenon bevat.

11. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten minste één amine bevat.

12. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten hoogste 1 % gewicht aan fosfine oxiden bevat.

13. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij alle aanwezige foto-initiatoren samen aanwezig zijn in een bereik van 2-20% gewicht, ten opzichte van de totale samenstelling, en waarbij optioneel elke foto-initiator aanwezig is in een concentratie van ten minste 0.5% gewicht.

14. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten minste 50% gewicht aan acrylaat omvat, bij voorkeur ten minste 55% en bij meer voorkeur ten minste 60%, optioneel ten hoogste 80% bij voorkeur ten hoogste 75% en bij meer voorkeur ten hoogste 70% gewicht aan acrylaat, gebaseerd op de totale samenstelling.

15. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die een acrylaat omvat dat gebaseerd is op een plantaardige olie of een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, bij voorkeur een acrylaat van geëpoxideerde sojaboon olie of bij minder voorkeur een acrylaat van al-dan-niet geëpoxideerde castor olie, maar bij voorkeur een acrylaat met een gemiddelde functionaliteit van ten minste 1.50 functies per molecule, en optioneel en ten hoogste 3.50, waarbij wanneer nodig het gemiddelde op molaire basis wordt berekend, waarbij bij voorkeur het acrylaat dat is gebaseerd op een plantaardige olie of op een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, aanwezig is bij een concentratie van ten minste 1% gewicht, en optioneel ten hoogste 50% gewicht, uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van de totale samenstelling.

16. De samenstelling volgens één der vorige conclusie die een hoogfunctioneel acrylaat omvat met een functionaliteit van ten minste 2.00, en ten hoogste 8.00, waarbij bij voorkeur dit acrylaat een hogere functionaliteit heeft dan het acrylaat dat gebaseerd is op een plantaardige olie of een afgeleide van een plantaardige olie met vrije functionaliteit die kan worden geëpoxideerd, indien aanwezig, en waarbij het hoogfunctioneel acrylaat bij voorkeur aanwezig is in een concentratie van ten minste 10% gewicht, en optioneel ten hoogste 70% gewicht, uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van de totale samenstelling.

17. De samenstelling volgens één der vorige conclusie die een polyester acrylaat omvat met een functionaliteit van ten minste 2.50, en ten hoogste 6.00, waarbij bij voorkeur dit polyester acrylaat aanwezig is in een concentratie van ten minste 20% gewicht, en optioneel ten hoogste 75% gewicht, uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van de totale samenstelling.

18. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarbij de gebruikte acrylaat componenten in de samenstelling voor ten minste 90%, bij voorkeur ten minste 95%, en bij meer voorkeur ten minste 99% van hun relatief gewicht binnen de samenstelling componenten met een moleculegewicht van ten minste 200 dalton, bij voorkeur ten minste 400 dalton.

19. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die ten minste nog één verder additief omvat gekozen uit de groep bestaande uit pigmenten, vulstoffen, en dispersie agenten, waarbij bij voorkeur vulstoffen worden gebruikt uit de lijst van talk en CaC03, waarbij de gebruikte vulstoffen en/of pigmenten bij voorkeur gecoat zijn zodat ze niet water oplosbaar zijn gemaakt.

20. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarvan de dynamische viscositeit bij 21 °C, gemeten met de Laray viscosimeter volgens ASTM D4040-81, ten hoogste 22 Pa.s bedraagt, en ten minste 1.5 Pa.s.

21. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarvan de vloei (“yield value”), zoals gemeten met de Laray viscosimeter en bij 20°C, ten hoogste 10.000 dyne/cm bedraagt, en optioneel ten minste 1000 dyne/cm.

22. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarvan de kleefkracht (“tack"), zoals gemeten met een inkometer, ten hoogste 20 g/cm2 bedraagt, en optioneel ten minste 2 g/cm2.

23. De samenstelling volgens een der vorige conclusies waarvan het stuifgedrag zodanig is dat er bij de stuittest, met de inkometer bij 30°C en gedurende 5 minuten, geen met het blote oog waarneembaar stuiven wordt waargenomen, en dit bij een rotatiesnelheid van 800 rpm.

24. De samenstelling volgens een der vorige conclusies die een gedurende 7 dagen in de samenstelling bij 50°C ondergedompeld monster nitrilbutadieenrubber (NBR) een volume geeft dat niet hoger is dan 105% van het origineel volume van het monster, en optioneel niet lager is dan 96% van het origineel volume van het monster.

25. Het gebruik van de samenstelling volgens één van de vorige conclusies voor het bekleden of bedrukken van een substraat, bij voorkeur papier of karton.

26. Het gebruik volgens conclusie 25 voor het bedrukken of bekleden van een substraat met een “coldset" of een “heatset” rotatiepers die voorzien is van ten minste één ultraviolet lamp of EB stralingstoestel.

27. Een werkwijze voor de vervaardiging van de inktsamenstelling volgens één van de conclusies 1-24 die de stap omvat van het opwerken van de samenstelling in een parelmolen.

28. De werkwijze volgens de vorige conclusie die verder de stap omvat van het aanbrengen van de inktsamenstelling op een substraat door middel van een rotatiepers, gevolgd door het bestralen van de inktsamenstelling op het substraat met ultraviolet licht of met een electron beam.

29. Een werkwijze om een substraat te bekleden of te bedrukken die gebruik maakt van de samenstelling volgens één der conclusies 1-24, die wordt ingezet op een drukinstallatie die voorzien is van ten minste één ultraviolet (UV-) lamp.