Nichtwässerige, schnelltrocknende Mischung und Verwendung derselben Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtwässerige schnelltrocknende Mischung, welche ein trocknendes Öl enthält, und auf eine Verwen dung derselben.
Die Mischung gemäss der vorliegenden Erfin dung ist im allgemeinen anwendbar in Fällen, in denen ein schnelles Trocknen des trocknenden Öls erwünscht ist, wie z. B. als photoempfindliches Wi derstandsmaterial für das graphische Gewerbe, als Stopfmaterial für den Gebrauch beim Bohren in der Petrolindustrie und dergleichen. Zu Erläuterungs zwecken wird die vorliegende Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit Druckfarben beschrieben, wo bei die Druckfarbe mittels einer üblichen Druck platte appliziert wird.
Die bisher hergestellten Druckfarben bestehen zur Hauptsache aus einem nichtwässerigen B'inde- bzw. Verdünnungsmittel, nämlich einem trocknenden Öl oder Bindemittel, dem die gewünschte Farbe zu gesetzt worden ist. Die üblicherweise für Druckfar ben verwendeten trocknenden Öle, wie z. B. Holzöl und Leinsamenöl, besitzen eine verhältnismässig ge ringe Trocknungsgeschwindigkeit, verglichen mit der Rotationsgeschwindigkeit von Druckpressen, und dies auch dann, wenn man den Ölen die üblichen Trock- nungsmittel, z. B.
Kobalt, zusetzt. Speziell im Hin blick auf die immer höheren Geschwindigkeiten der Druckpressen und das Mehrfarbendruckverfahren ist es ausserordentlich schwierig, Verschmutzungen und Offset-Bildungen auf den von der Druckwalze kom menden, aufeinanderfolgenden Blättern zu vermeiden.
Versuche, dieses schwerwiegende Problem zu lö sen, sind bis jetzt gescheitert. Zu diesem Zwecke entwickelte wärmetrocknende und durch Dampfein wirkung 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 verwen dete Hitze oder der verwendete Dampf die Form beständigkeit des Papiers und demzufolge auch die Qualität des fertigen Druckmaterials zu beeinträch tigen neigt.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Trocknungs- geschwindigkeit von Druckfarben durch Verwendung eines Katalysators oder eines Polymerisations- beschleunigers zu erhöhen, wobei die gleichzeitige Anwendung von Hitze oder Strahlungsenergie in Vorschlag gebracht worden ist. Die dadurch beding ten Nachteile haben aber die wirtschaftliche Be deutung 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 auf gebracht wird, in wenigen Sekunden trocknet oder aushärtet.
Somit soll die Oberfläche des Filmes bei der Einwirkung von Strahlen mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 4000 Angström, vorzugsweise von ultraviolettem Licht, während bis zu etwa 3 Se kunden an der Oberfläche trocken werden, so dass im Falle einer Druckfarbe keine Offset-Bildung auf den von der Presse kommenden, aufeinanderfolgen den Blättern wahrnehmbar ist. Die trocknende Wir kung hört indessen 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 Sek. nach der Beseitigung der Strahlungsenergie die Polymeri- sations- oder Trocknungswirkung in den gesamten Filze eingedrungen ist, so dass ein durchwegs harter Fiten entstanden ist.
Anderseits wird ein Film glei cher Dicke, welcher aus der Mischung ohne irgendein Pigment hergestellt ist, beim Bestrahlen während der gleich langen Zeitdauer mittels ultraviolettem Licht schon während einer Bestrahlungszeit von beispiels weise 1 bis 3 Sek. in seiner gesamten Tiefe trocknen, weil kein inertes Pigment in der Mischung zur Ver langsamung des Polymerisationsverlaufes vorhanden ist.
Die erfindungsgemässe, nicht wässerige, schnell trocknende Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein trocknendes Öl, welches ein konjugiertes System von Doppelbindungen aufweist, und einen öllöslichen Katalysator, welcher aus einem organi schen Diisocyant besteht, für das Ingangsetzen einer schnellen Polymerisation des trocknenden Öls, wenn man dasselbe Strahlen von einer Wellenlänge von nicht mehr als 4000 Angström, vorzugsweise ultra violettem 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 gemäss dieser Erfindung freie Radikale bilden. Auf diese Weise wird die Polymerisation bzw. Trocknung der Mischung in wenigen Sekunden ver vollständigt.
Es wurde ferner festgestellt, dass diese Katalysa toren weder eine Hautbildung noch eine Verdickung oder Ölatinisierung 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 Dop pelbindungen enthalten oder aber eine Mischung von zwei oder mehreren solcher Öle darstellen. Verdicktes Holzöl ist besonders geeignet. Enthält das Binde mittel weniger als etwa 30 % Ester von Fettsäuren mit konjugierten Doppelbindungen, so wird die ge wünschte rasche und vollständige Polymerisation der fertigen Mischung nicht erreicht.
Die Mengenverhältnisse von Katalysator und trocknendem Öl in der fertigen Mischung sind nicht von ausschlaggebender Bedeutung, doch wurde fest gestellt, dass zur Erreichung guter Resultate der Ka talysator in einer Menge von etwa 2 Gew.%, be zogen auf das trocknende Öl, zugegen sein sollte.
Das zum Ingangsetzen der Polymerisation gegebe nenfalls verwendete ultraviolette Licht besteht vor- zugsweise aus dem vollen Spektrum, einschliesslich <B>1800</B> bis 4000 A; es wurde nämlich festgestellt, dass isolierte Bänder des Spektrums nicht die gleich rasche Polymerisation bewirken wie das volle Spek trum.
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>WO</B> Watt, sowie einer ultravioletten Be strahlungsintensität bei 3130 A und weniger, ge messen bei einer Distanz von 50,8 cm, von mehr als 150 Mikrowatt pro cm2, zu nennen.
Die erfindungsgemässe Verwendung einer als Druckfarbe ausgebildeten, ein Pigment enthaltenden erfindungsgemässen Mischung zum Bedrucken von nichttextilen flächigen Materialien ist dadurch ge kennzeichnet, dass man ein nichttextiles 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 Mi schung, 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 Polymerisa- tionsreaktion in die Wege zu leiten. Die Quelle des ultravioletten Lichts wird hierbei derart angebracht, dass die bedruckten Flächen des flächenförmigen Ma terials 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 erforderliche 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 eigentliche Bestrahlungsdauer beschränkt. Zu Vergleichszwecken wurde festgestellt, dass ein ähnli cher Film, welcher aus verdicktem Holzöl bestand, aber weder Titanat noch Diisocyanat enthielt, eine Bestrahlungsdauer von 95 Sek. erheischte, bevor ein harter Film erzielt worden war.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Prozentsätze sind Gewichtsprozente.
EMI0002.0050
Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> dünner <SEP> Film
<tb> (Gew.%) <SEP> Sekunden
<tb> (1) <SEP> <B>96,5%</B> <SEP> verdicktes <SEP> Holzöl
<tb> 1,0 <SEP> % <SEP> Polyvinylalkohol
<tb> 2,0 <SEP> % <SEP> 2,4-Toluol-diisocyanat
<tb> CH3-C6H3-(NCO)2 <SEP> 2
<tb> (2) <SEP> 98 <SEP> % <SEP> verdicktes <SEP> Holzöl
<tb> 2 <SEP> % <SEP> Diphenyhnethandiisocyanat <SEP> 4
<tb> (3) <SEP> 98 <SEP> % <SEP> verdicktes <SEP> Holzöl
<tb> 2 <SEP> % <SEP> 3,3-Ditolylen-4,4-diisocyanat <SEP> 5
<tb> (4) <SEP> 96 <SEP> % <SEP> verdicktes <SEP> Holzöl
<tb> 4 <SEP> % <SEP> Toluol-2,
4-diisocyanat <SEP> 3 In jedem der obigen Beispiele erhärtete die Mi schung während der angegebenen Bestrahlungsdauer unter Bildung- eines harten Filmes, wobei das Di- isocyanat einen matten Film lieferte. Keine dieser Mischungen zeigte beim Lagern während mehreren Wochen unter gewöhnlichen Bedingungen irgend welche Neigung zur Hautbildung, zur Gelierung oder Verdickung.
Die Verwendung eines Düsocyanats als Photo- polymerisationskatalysator ist besonders für den trockenen Offsetdruck vorteilhaft, bei welchem keine Feuchtigkeit mit der Druckfarbe in Berührung kommt. Die Diisocyanate besitzen die Eigenschaft, in Gegenwart von reaktionsfähigen Wasserstoff enthal tenden Materialien, wie z. B. Glykolen, Alkoholen, Estern, Wasser usw., zu polymerisieren.
Non-Aqueous Quick-Drying Mixture and Use Of The same The present invention relates to a non-aqueous quick-drying mixture containing a drying oil and a use thereof.
The mixture according to the present invention is generally applicable in cases where a quick drying of the drying oil is desired, such as. B. as a photosensitive resistance material Wi for the graphic arts industry, as a stuffing material for use in drilling in the petroleum industry and the like. For explanatory purposes, the present invention is described in particular in connection with printing inks, where the printing ink is applied by means of a conventional printing plate.
The printing inks produced up to now mainly consist of a non-aqueous binding or diluting agent, namely a drying oil or binding agent to which the desired color has been added. The drying oils commonly used for printing inks, such as. B. wood oil and linseed oil, have a relatively low drying speed compared to the speed of rotation of printing presses, and this even when the oils are the usual drying agents such. B.
Cobalt, adds. Especially in view of the ever higher speeds of the printing presses and the multicolor printing process, it is extremely difficult to avoid soiling and offset formations on the successive sheets coming from the printing roller.
Attempts to solve this serious problem have so far failed. Heat-drying and steam-drying printing inks developed for this purpose require the additional use of large and expensive equipment for the printing roller in order to achieve full utilization of the press, with the heat or steam used increasing the dimensional stability of the paper and consequently the quality of the finished printing material also tends to impair.
It has also been proposed to increase the drying speed of printing inks by using a catalyst or a polymerization accelerator, the simultaneous application of heat or radiant energy being suggested. However, the disadvantages caused by this have negated the economic significance of these proposals.
By quick drying it is meant that the mixture, if it is a thin film about 2 to 4 microns thick; as is the case, for example, when printing, is applied to a surface, dries or hardens in a few seconds.
Thus, the surface of the film should be dry on the surface for up to about 3 seconds when exposed to rays with a wavelength of not more than 4000 Angstroms, preferably ultraviolet light, so that no offset formation occurs in the case of a printing ink the successive leaves coming from the press can be perceived. The drying effect, however, stops after eliminating said radiation, z. B. of ultraviolet light, does not.
It was z. It was found, for example, that with a pigment-containing film, the polymerisation or drying effect penetrated the entire felt within 10 to 30 seconds after the radiation energy was removed, resulting in a consistently hard fit.
On the other hand, a film of the same thickness, which is made from the mixture without any pigment, will dry in its entire depth when irradiated for the same length of time by means of ultraviolet light during an irradiation time of, for example, 1 to 3 seconds, because no inert pigment is present in the mixture to slow down the course of the polymerization.
The non-aqueous, fast-drying mixture according to the invention is characterized in that it contains a drying oil, which has a conjugated system of double bonds, and an oil-soluble catalyst, which consists of an organic diisocyanate, for initiating rapid polymerization of the drying oil, when the same is exposed to rays of a wavelength not exceeding 4000 angstroms, preferably ultra violet light.
Thus, a reaction is initiated in which the catalyst readily absorbs ultraviolet light to form free radicals which in turn form free radicals with the drying oil of the mixture according to this invention. In this way, the polymerization or drying of the mixture is completed in a few seconds.
It was also found that these catalysts do not cause skin formation, thickening or oil-lamination of the mixture. Accordingly, mixtures according to the invention with a long service life can be produced.
The drying oil itself can be a drying oil commonly used for printing inks and contain esters of fatty acids with conjugated double bonds or it can be a mixture of two or more such oils. Thickened wood oil is particularly suitable. If the binding agent contains less than about 30% esters of fatty acids with conjugated double bonds, the desired rapid and complete polymerization of the finished mixture is not achieved.
The proportions of catalyst and drying oil in the finished mixture are not of decisive importance, but it was found that in order to achieve good results, the catalyst should be present in an amount of about 2% by weight, based on the drying oil .
Any ultraviolet light used to start the polymerization preferably consists of the full spectrum, including <B> 1800 </B> to 4000 A; it was found that isolated bands of the spectrum do not cause the same rapid polymerization as the full spectrum.
An example of such a light source is a high-pressure electronic mercury arc discharge tube made of quartz with an active length of 3.81 cm and a power of about <B> WO </B> watts, as well as an ultraviolet radiation intensity at 3130 A and less, measured at a distance of 50.8 cm, of more than 150 microwatts per cm2.
The use according to the invention of a pigment-containing mixture according to the invention designed as a printing ink for printing non-textile flat materials is characterized in that a non-textile flat material is printed with the printing ink and the printed surface has rays of a wavelength of not more than 4000 angstroms, preferably ultra violet light, to allow rapid curing of the. Effect printing ink.
According to a preferred embodiment of this inventive use, the mixture, which contains a desired amount of a pigment suspended therein, is applied to the sheet material, e.g. B. paper, and then irradiated with ultraviolet light to initiate the polymerization reaction. The source of the ultraviolet light is attached in such a way that the printed areas of the sheet-like material are irradiated.
In the following examples, a few drops of the mixture were placed on a microscope slide and distributed in such a way that a thin film was formed so that the thickness of the various films was essentially uniform. In all comparative cases, the thin film on the glass plate was held at a distance of 2.54 cm from the ultraviolet light source and the time required for complete polymerization was read off. For each mixture, the required for complete polymerization or
Drying to a hard film, the time required is noted in seconds, the time indicated being limited to the actual duration of the irradiation. For comparison purposes, it was found that a similar film, which consisted of thickened wood oil but contained neither titanate nor diisocyanate, required an exposure time of 95 seconds before a hard film was achieved.
The percentages given in the following examples are percentages by weight.
EMI0002.0050
Composition <SEP> of the <SEP> mixture <SEP> thin <SEP> film
<tb> (wt.%) <SEP> seconds
<tb> (1) <SEP> <B> 96.5% </B> <SEP> thickened <SEP> wood oil
<tb> 1.0 <SEP>% <SEP> polyvinyl alcohol
<tb> 2.0 <SEP>% <SEP> 2,4-toluene diisocyanate
<tb> CH3-C6H3- (NCO) 2 <SEP> 2
<tb> (2) <SEP> 98 <SEP>% <SEP> thickened <SEP> wood oil
<tb> 2 <SEP>% <SEP> Diphenyhnethane diisocyanate <SEP> 4
<tb> (3) <SEP> 98 <SEP>% <SEP> thickened <SEP> wood oil
<tb> 2 <SEP>% <SEP> 3,3-ditolylene-4,4-diisocyanate <SEP> 5
<tb> (4) <SEP> 96 <SEP>% <SEP> thickened <SEP> wood oil
<tb> 4 <SEP>% <SEP> toluene-2,
4-diisocyanate <SEP> 3 In each of the above examples, the mixture hardened during the specified irradiation time with the formation of a hard film, the diisocyanate producing a matt film. None of these mixtures showed any tendency to skin, gel or thicken on storage for several weeks under normal conditions.
The use of a diisocyanate as a photopolymerization catalyst is particularly advantageous for dry offset printing, in which no moisture comes into contact with the printing ink. The diisocyanates have the property, in the presence of reactive hydrogen contained border materials such. B. glycols, alcohols, esters, water, etc. to polymerize.