Nichtwässerige, schnelltrocknende Mischung und Verwendung derselben Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtwässerige schnelltrocknende Mischung, welche ein trocknendes Öl enthält, und auf eine Verwendung derselben.
Die Mischung gemäss der vorliegenden Erfindung ist im allgemeinen :anwendbar in Fällen, in denen ein schnelles Trocknen des trocknenden Öls erwünscht ist; wie z. B. als photoempfindliches Widerstandsmaterial für das graphische Gewerbe, als Stopfmaterial für den Gebrauch beim Bohren in der Petroiindustrie und der gleichen. Zu Erläuterungszwecken wird die vorlie gende Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit Druckfarben beschrieben, wobei die Druckfarbe mit tels einer üblichen Druckplatte appliziert wird.
Die bisher hergestellten Druckfarben bestehen zur Hauptsache aus einem nichtwässrigen Binde- bzw. Verdünnungsmittel, nämlich einem trocknenden Öl oder Bindemittel, dem die gewünschte Farbe zu gesetzt worden ist. Die üblicherweise für Druckfarben verwendeten trocknenden Öle, wie z. B. Holzöl und Leinsamenöl, besitzen eine verhältnismässig geringe Trocknungsgeschwindigkeit, verglichen mit der Rota tionsgeschwindigkeit von Druckpressen, und dies auch dann, wenn man den Ölen die üblichen Trocknungs- mittel, z. B. Kobalt, zusetzt.
Speziell im Hinblick auf die immer höheren Geschwindigkeiten der Druck pressen und das Mehrfarbendruckverfahren ist es ausserordentlich schwierig; Verschmutzungen und Offsetbildungen auf den von der Druckwalze kom menden, aufeinanderfolgenden Blättern zu vermeiden.
Versuche, dieses schwerwiegende Problem zu lösen, sind bis jetzt gescheitert. Zu diesem Zwecke entwickelte wärmetrocknende und durch Dampf einwirkung trocknende Druckfarben verlangen die zu sätzliche Verwendung einer grossen und kostspieligen Ausrüstung für die Druckwalze, um eine volle Aus nutzung der Presse zu erreichen, wobei die verwendete Hitze oder der verwendete Dampf die Formbeständig keit des Papiers und demzufolge auch die Qualität des fertigen Druckmaterials zu beeinträchtigen neigt.
Es: wurde auch vorgesehen, die Trocknungsge- schwindigkeit von Druckfarben durch Verwendung eines Katalysators oder eines Polymerisationsbe- schleunigers zu erhöhen, wobei die gleichzeitige An wendung von Hitze oder Strahlungsenergie in Vor schlag gebracht worden ist. Die dadurch bedingten Nachteile halben aber die wirtschaftliche Bedeutung dieser Vorschläge zunichte gemacht.
Unter schnell trocknend soll verstanden sein, dass die Mischung, wenn sie als dünner Film von etwa 2 bis 4 Mikron Dicke, wie dies beispielsweise beim Drucken der Fall ist, auf eine Unterlage aufge bracht wird, in wenigen Sekunden trocknet oder aus härtet. Somit soll die Oberfläche des Filmes bei der Einwirkung von Strahlen mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 4000Angström, vorzugsweise von ultra violettem Licht, während bis zu etwa 3 Sekunden an der Oberfläche trocken werden, so dass im.
Falle einer Druckfarbe keine Offsetbildung auf :den von der Presse kommenden, aufeinandenfolgenden Blättern wahrnehmbar ist. Die trocknende Wirkung hört in dessen nach Beseitigung der genannten Strahlung, z. B: des ultravioletten Lichtes, nicht auf.
Es wurde z. B. festgestellt, dass bei einem pig menthaltigen Film innert etwa 10 .bis 30 Sekunden nach der Beseitigung der Strahlungsenergie die Poly- merisations- oder Trocknungswirkung in den gesam ten Film eingedrungen ist, ,so dass ein durchwegs harter Film entstanden ist.
Anderseits wird ein Film gleicher Dicke, welcher aus der Mischung ohne irgendein Pigment hergestellt ist, -beim Bestrahlen während der gleich langen Zeitdauer mittels ultra violettem Licht schon während einer Bestrahlungszeit von beispielsweise 1 bis 3 Sekunden in seiner gesam- ten Tiefe trocknen, weil kein inertes Pigment in der Mischung zur Verlangsamung des Polymerisationsver- laufes vorhanden ist.
Die erfindungsgemässe, nichtwässrige, schnell trocknende Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein trocknendes Öl, welches ein konjugiertes System von Doppelbindungen aufweist, und einen öl- löslichen Katalysator, welcher aus einem organischen Titanat besteht, für das Ingangsetzen einer schnellen Polymerisation des trocknenden Öls, wenn man das selbe Strahlen von einer Wellenlänge von nicht mehr als 4000 Angström, vorzugsweise ultraviolettem Licht, aussetzt, enthält.
Somit wird eine Reaktion ausgelöst, bei welcher der Katalysator leicht ultraviolettes Licht absorbiert, um freie Radikale zu bilden, welche ihrerseits mit dem trocknenden Öl der Mischung ge mäss dieser Erfindung freie Radikale bilden. Auf diese Weise wird die Polymerisation bzw. Trocknung der Mischung in wenigen Sekunden vervollständigt.
Es wurde ferner festgestellt, dass diese Katalysa toren weder eine Hautbildung noch eine Verdickung oder Gelatinierung der Mischung verursachen. Dem zufolge lassen sich erfindungsgemässe Mischungen von langer Lebensdauer herstellen.
Das trocknende Öl selbst kann ein für Druck farben üblicherweise verwendetes trocknendes Öl sein und Ester von Fettsäuren mit konjugierten Doppel bindungen enthalten oder aber eine Mischung von 2 oder mehreren solcher Öle darstellen. Verdicktes Holzöl ist besonders geeignet. Enthält das Bindemittel weniger als etwa 30 % Ester von Fettsäuren mit konju gierten Doppelbindungen, so wird die gewünschte rasche und vollständige Polymerisation der fertigen Mischung nicht erreicht.
Die Mengenverhältnisse von Katalysator und trocknendem<B>Öl</B> in der fertigen Mischung sind nicht von ausschlaggebender Bedeutung, doch wurde festge- stellt, dass zur Erreichung guter Resultate der Kataly sator in einer Menge von etwa 2 Gew. %, bezogen auf .das trocknende Öl, zugegen sein sollte.
Das zum Ingangsetzen der Polymerisation ge gebenenfalls verwendete ultraviolette Licht :besteht vorzugsweise aus dem vollen Spektrum, einschliesslich 1800 bis 4000 Angström;
es wurde nämlich fest gestellt, dass isolierte Bänder des Spektrums nicht die gleich rasche Polymerisation bewirken wie das volle Spektrum. Als Beispiel einer solchen Lichtquelle ist ein unter hohem Druck arbeitendes elektronisches Quecksilberbogen-Entladungsrohr aus Quarz mit einer aktiven Länge von 3,81 cm und einer Leistung von etwa<B>100</B> Watt sowie einer ultravioletten Bestrahlungs intensität bei 3130 Angström und weniger,
gemessen bei einer Distanz von 50,8 cm, von mehi als 250 Mikrowatt pro cm2, zu nennen.
Die erfindungsgemässe Verwendung einer als Druckfarbe ausgebildeten, ein Pigment enthaltenden erfindungsgemässen Mischung zum Bedrucken von nicht textilen, flächigen Materialien ist dadurch ge- kennzeichnet, dass man ein nicht textiles, flächiges Material mit der Druckfarbe bedruckt und die be- druckte Fläche Strahlen von einer Wellenlänge von nicht mehr als 4000 Angström, vorzugsweise ultra violettem Licht, aussetzt, um ein rasches Aushärten der Druckfarbe zu bewirken.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser erfindungsgemässen Verwendung wird die Mischung, welche eine gewünschte Menge eines darin suspendierten Pigmentes enthält, auf das flächige Material, z. B. Papier, aufgedruckt und hierauf mit ultraviolettem Licht bestrahlt, um die Polymerisations- reaktion in die Wege zu leiten. Die Quelle des ultra violetten Lichtes wird hierbei derart angebracht, dass die bedruckten Flächen des flächenförmigen Materials bestrahlt werden.
In den folgenden Beispielen wurden jeweils einige Tropfen der Mischung auf einen Objektträger eines Mikroskops aufgebracht und dermassen verteilt, dass ein dünner Film gebildet wurde, so dass die Dicke der verschiedenen Filme im wesentlichen einheitlich war. In sämtlichen Vergleichsfällen wurde der dünne Film auf der Glasplatte in einer Distanz von 2,54 cm von der ultravioletten Lichtquelle entfernt gehalten und dabei die für die vollständige Polymerisation er forderliche Zeit abgelesen. Für jede Mischung wurde die zur vollständigen Polymerisation bzw.
Trocknung zu einem harten Film erforderliche Zeit in Sekunden notiert, wobei sich die angegebene Zeit auf die eigent liche Bestrahlungsdauer beschränkt. Zu Vergleichs zwecken wurde festgestellt, dass ein ähnlicher Film, welcher aus verdicktem Holzöl bestand, aber weder Titanat noch Diisocyanat enthielt, eine Bestrahlungs dauer von 95 Sekunden erheischte, bevor ein harter Film erzielt worden war.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Prozentsätze sind Gewichtsprozente.
EMI0002.0087
EMI0003.0001
Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> dünner <SEP> Film
<tb> (Gew.%) <SEP> Sekunden
<tb> (7) <SEP> 94 <SEP> % <SEP> verdicktes <SEP> Holzöl
<tb> 2 <SEP> % <SEP> Divinylbenzol
<tb> 2 <SEP> % <SEP> Isobutyltitanat
<tb> 2 <SEP> % <SEP> Cinnamoylchlorid <SEP> 1 In jedem der obigen Beispiele erhärtete die Mischung während der angegebenen Bestrahlungs dauer unter Bildung eines harten Filmes, wobei das Titanat einen klaren Film lieferte. Keine dieser Mischungen zeigte :
beim Lagern während mehreren Wochen unter ,gewöhnlichen Bedingungen irgend welche Neigung zur Hautbildung, zur Gelierung oder Verdickung.
Weitere Mischungen wurden hergestellt, indem man Butyltitanat, Isobutyltitanat, 2-Äthylbutyltitanat und 2-Äthyl-hexyltitanat einzeln mit verdicktem Holz- öl vermischte, wobei die Mischung in jedem Falle 4 % Titansäureester und 96 % verdicktes Holzöl ent hielt.
Eine jede dieser Mischungen polymerisierte unter den in den obigen Beispielen erwähnten Be dingungen innert etwa 4 Sekunden zu einem harten, klaren Film. Auch in diesen Fällen wurde beim Lagern unter gewöhnlichen Bedingungen während mehrerer Wochen eine Hautbildung noch eine Verdickung oder Gelierung festgestellt.
Es wurde gefunden, dass der getrocknete Film sich bei zunehmendem Molekulargewicht der Titan- verbindung ähnlich wie Talk oder Speckstein fettig anfühlte. Es wurde ferner festgestellt, dass das Titanat bei Aufbringung der Mischung auf Papier nicht ver teilende Eigenschaften zeigt.
Durch Pigmentieren einer solchen Mischung gebildete Farben liefern auf dem bedruckten Material klarere Ränder, wodurch die Qualität des Druckes verbessert wird. Offenbar verursacht die amphotere Natur des Titans ein Fixieren der Mischung auf den Papierfasern, so dass die Mischung sich nicht zufolge der Kapillarwirkung oder der Oberflächenspannung ausbreitet. Die Mischung wird in das Papier eindringen, ahne die Oberfläche der Mischung zu vergrössern.
Die Titanate verursachen eine rasche Polymeri- sation des Holzöls bei Einwirkung der Strahlungs energie, wodurch ein klarer, harter, glasiger Film gebildet wird. überdies reagieren die Alkyltitanate mit Materialien mit aktivem Wasserstoff unter Bildung von Titan Hydrat und des in Freiheit gesetzten Alkyl- esters des Materials mit aktivem Wasserstoff.
Die Alkyltitanate mit höheren Molekulargewichten hydro- lysieren sehr langsam, und die Hydrolysiergeschwindig- keit für die niedrigen Glieder .kann durch eine geeig nete, Auswahl desLösungsmittels inSchranken gehalten werden.
Im Falle von Druckfarben reagiert das Alkyl- titanat offenbar mit dem reaktionsfähigen Wasserstoff in den Cullulosemolekülendes Papiers, wodurch ein Ausbreiten der Druckfarbe zufolge Kapillarwirkung verhindert wird.