DE10052854A1 - Verfahren zur Verbesserung der Deinkbarkeit von Drucksachen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Deinkbarkeit von Drucksachen, insbesondere von Papier und Pappen, bei dem vor dem Bedrucken mit einer Tiefdruckfarbe dieser Zusätze beigemischt werden. Dabei sind Zusätze aus einem organophilen reaktiven Komplex eines wasserunlöslichen hydratisierten kationenaustauschfähigen filmbildenden smektitischen Schichtsilikats mit einem daran gebundenen aus einer Oniumionverbindung abgeleiteten organischen Rest vorgesehen, der in einem organischen Lösungsmittel kolloidal gelöst ist und der Tiefdruckfarbe beigemischt wird. Vorzugsweise wird einer Tiefdruckfarbmenge von mindestens 80 bis 95% einer herkömmlichen Tiefdruckfarbmenge ein Anteil eines organophilen reaktiven Komplexes in organischem Lösungsmittel von mindestens 5 bis 20% beigemischt. Hierdurch entsteht nach dem Bedrucken ein Druckbild, das der Farbintensität und dem Druckglanz eines Druckwerkes entspricht, das mit 100% einer herkömmlichen Tiefdruckfarbmenge bedruckt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Deinkbarkeit von Drucksachen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1, sowie ein bedrucktes Flächengebilde nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Bei der Herstellung von Druckpapier wird angestrebt, einen möglichst großen Anteil an Altpapier beizugeben, um die Her­ stellungskosten und den Holzverbrauch zu senken. Da das Altpa­ pier in der Regel bedruckt ist, muß vor dem Beimischen des Altpapiers die Druckfarbe möglichst vollständig entfernt (Deinkt) werden. Dies ist nicht gänzlich möglich, so daß das herstellbare Papier durch die verbleibende Restfarbe einen dunkleren Farbort erhält. Dieser dunklere Grundton ist dann nur durch die Beigabe von optischen Aufhellern aufhellbar, was zu einer Erhöhung der Herstellkosten führt.

Es wäre deshalb denkbar, die Deinkbarkeit des Papiers durch eine Erhöhung der Lösungsmittelanteile oder Bindemittelanteile in der Druckfarbe zu erreichen, um weniger Pigmente auf das Papier aufzutragen. Dadurch würde aber die Farbtiefe leiden oder pro bedruckbarer Fläche mehr umweltschädliche Lösungsmit­ tel eingesetzt werden.

Aus der EP 0 192 252 ist ein Verfahren zur Verbesserung des Holdouts von Druckfarben, Lacken und Beschichtungsmassen auf Flächengebilden aus Fasern sowie zur Verbesserung des De­ inkings vorbekannt, bei dem das Papier vor dem Druckvorgang mit einem organophilen smektitischen Schichtsilikat mit qua­ ternären Oniumionverbindungen bestrichen wird. Dadurch entsteht ein reaktiver Komplex, der beim Bedrucken mit einer Tiefdruckfarbe durch deren Gehalt an organischen Lösungsmit­ teln Quellreaktionen auslöst, die die kapillaren Kräfte des Papiers unwirksam werden lassen. Hierdurch wird in erster Li­ nie ein Eindringen der Druckfarbe in das Papier verhindert, so daß hauptsächlich der Holdout von Druckfarben verbessert wird, so daß auch dünnere Papiere bedruckbar sind, ohne daß auf der Gegenseite der Aufdruck durchscheint. Auch wenn sich hierdurch gleichzeitig das sogenannte Deinken verbessern sollte, so wäre dies allerdings nur auf die mit derartigen reaktiven Strichen gestrichenen Papiersorten begrenzt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für alle Pa­ pierarten die Deinkbarkeit von Tiefdrucksachen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 8 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Zugabe einer kol­ loidalen Lösung des reaktiven Komplexes in die Tiefdruckfarbe offenbar vor dem Drucken bereits eine Quellreaktion eintritt, die beim Drucken die Poren des Druckpapiers verschließt, so daß die Tiefdruckfarben nicht nennenswert in das Papier ein­ dringen können. Dadurch läßt sich auch die Druckfarbe verhält­ nismäßig gut von den Papierfasern lösen, so daß nur eine ge­ ringe Farbortänderung durch das zugemischte Altpapier ein­ tritt, weil insgesamt weniger Farbpigmente aufgebracht werden.

Der Hauptvorteil besteht aber darin, daß durch die Beimischung einer kolloidalen Lösung des reaktiven Komplexes zur Tief­ druckfarbe die flächenbezogene Druckfarbe sich erheblich ver­ mindern läßt, ohne daß die Druckqualität leidet. In prakti­ schen Versuchen hat sich gezeigt, daß eine flächenbezogene Druckfarbenverminderung von mindestens 15% zu erreichen ist, obgleich die Druckergebnisse insbesondere die Farbintensität und der Druckglanz mit den herkömmlichen Tiefdruckverfahren vergleichbar sind. Dabei dürfte die Beibehaltung der Farbin­ tensität bei Verringerung der Farbmenge hauptsächlich in der drastischen Erhöhung der spezifischen Oberfläche des Pigment- Kolloid-Gemisches begründet sein. Denn normale Pigmente verfü­ gen über spezifische Oberflächen von 20 bis 50 m²/g, während das in der kolloidialen Lösung vorliegende filmbildende smek­ titische Schichtsilikat spezifische Oberflächen von ca. 600 bis 800 m²/g besitzt, wodurch der Farbfilm insgesamt voluminö­ ser wird. Dadurch verbessert sich die Deinkbarkeit in erster Linie durch die Einsparung der flächenbezogenen Druckfarben­ menge bei gleichbleibender Farbintensität. Gleichzeitig wird dadurch auch die Wirtschaftlichkeit des Druckverfahrens ver­ bessert, da die spezifischen Gewichtskosten der kolloidalen Lösung des reaktiven Komplexes geringer sind als die spezifi­ schen Kosten herkömmlicher Tiefdruckfarben.

Im Rahmen der Wirtschaftlichkeit läßt sich durch die Beimi­ schung des vorgelösten reaktiven Komplexes in die Tiefdruck­ farbe auch das spezifische Gewicht der Drucksachen reduzieren, was insbesondere für Massendrucksachen wie Versandhauskataloge und dergleichen nicht unerheblich ist. So besteht eine her­ kömmliche Tiefdruckfarbe in der Regel aus ca. 70% flüchtigen Lösungsmitteln und 30% Pigmenten und Bindern, während die kolloidale Lösung des reaktiven Komplexes ca. 95% flüchtige Lösungsmittel und nur 5% Festanteil des kollodial verteilten organophilen Schichtsilikats enthält. Bei intensiv bedruckten mehrhundertseitigen Massendrucksachen wie den Versandhauskata­ logen ist die Gewichtseinsparung nicht unwesentlich und führt zu erheblichen Verringerungen an gewichtsbezogenen Versand- und Verteilkosten und Farbkosten.

Die Erfindung wird anhand des nachstehenden Ausführungsbei­ spiels näher erläutert:
Beim Bedrucken von Papier wird in der Druckmaschine den Druck­ walzen Tiefdruckfarbe zugeführt, die auf die dazwischen durch­ laufende Papierbahn aufgebracht wird. Diese Tiefdruckfarbe be­ steht im wesentlichen aus ca. 70% Lösungsmitteln und ca. 30% Pigmenten und Bindern. Zur Verbesserung der Deinkbarkeit wird dieser Tiefdruckfarbe die kolloidale Lösung eines reaktiven Komplexes beigemischt, der mit der Tiefdruckfarbe reagiert. Der reaktive Komplex besteht vorzugsweise aus etwa 95% Lö­ sungsmitteln und etwa 5% eines darin kolloidal verteilten or­ ganophilen smektitischen Schichtsilikats. Der organophile Kom­ plex liegt in einer 1,5 bis 10%igen bevorzugt 5%igen kolloi­ dalen Lösung in einem organischen Lösungsmittel, wie Toluol, Xylol oder Benzin vor. Der reaktive Komplex besteht aus einem handelsüblichen, mit Natrium-Bentonit als filmbildenden smek­ titischen Schichtsilikat mit einer Ionenaustauschfähigkeit von wenigstens 50 mVal/100 g und aus einem organischen Rest, der sich aus einem Omniumsalz ableitet.

Die Eigenschaft des organischen Schichtsilikats, in wäßriger Phase ein Gel zu bilden, ist offenbar wichtig, damit auch der organophile Komplex mit dem organischen Lösungsmittel reagiert und unter Gelbildung aufquillt. Da der organische Rest über eine Ionenbindung an das anorganische Schichtsilikat gebunden werden soll, hat das anorganische Schichtsilikat zweckmäßig ein hohes Ionenaustauschvermögen. Dabei nimmt man an, daß der organophile Komplex mit dem organischen Lösungsmittel eine kolloidale Lösung und bei höherer Konzentration mehr oder we­ niger starke Quellreaktion hervorruft. Diese Quellreaktion ist überraschenderweise so stark, daß die kapillaren Kräfte in der faserigen Papieroberfläche nicht wirksam werden können.

Zur Herstellung des organophilen Komplexes verwendet man bei­ spielsweise ein vollhydratisiertes, kationenaustauschfähiges kolloidales filmbildendes smektitisches Natrium-Schichtsilikat mit einer Ionenaustauschfähigkeit von 50 bis 130 mVal/100 g, vorzugsweise von 70 bis 100 mVal/100 g. Zur Erzeugung des orga­ nophilen Komplexes werden vorzugsweise mindestens 50% der austauschfähigen Kationen durch organische C₈ bis C₂₂-Kation, bevorzugt sind C₁₈ Verbindungen, ausgetauscht. Soll der orga­ nophile Komplex in organischer Phase weiterverarbeitet werden, wird ein Austausch der Kationen in der Nähe von 100% bevor­ zugt. Als smektitisches Schichtsilikat verwendet man zur Her­ stellung des organophilen Komplexes vorzugsweise Montmorillo­ nit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Beidellit und/oder Nontro­ nit. In der Praxis hat sich als smektitisches Schichtsilikat ein Natrium-Bentonit bewährt, der als mineralische Substanz mit unterschiedlichen austauschfähigen Kationen (Na, Ca, Mg) zur Verfügung steht und dessen Hauptbestandteile Montmorillo­ nit ist.

Bei den organophilen Komplexen handelt es sich vorzugsweise um Reaktionsprodukte des anorganischen Schichtsilikats mit einer organischen Ammoniumverbindung, vorzugsweise einer quaternären Ammoniumverbindung. Statt der quaternären Ammomniumverbindung können für die Umsetzung mit dem anorganischen Schichtsilikat auch andere Verbindungen mit einem quaternären Oniumion, z. B. quaternäre Phosphoniumverbindungen verwendet werden. Weitere brauchbare organophile Komplexe sind auch die teilumgesetzten Komplexe der anorganischen Schichtsilikate mit quaternären Oniumverbindungen. Für das Druckerzeugnis ist von Bedeutung, daß man davon ausgehen kann, daß der geeignete organophile Komplex nach dem Trocknen integraler Bestandteil der Tief­ druckfarbe wird. Hierdurch kann der organophile Komplex zusam­ men mit der Tiefdruckfarbe wieder von der Faser getrennt wer­ den, so daß die Altpapierfasern nach dem Abtrennverfahren we­ niger Farbrückstände aufweisen.

Als organische Lösungsmittel eignen sich alle zum Auflösen oder Dispergieren von Druckfarben, Lacken, Beschichtungsmassen oder Klebemassen verwendeten Lösungsmittel. Vorzugsweise ver­ wendet man bei Tiefdruckfarben ein organisches Lösungsmittel aus der Gruppe Toluol, Xylol oder Benzin, gegebenenfalls im Gemisch mit höhersiedenden Komponenten. Derartige Komponenten sind in der Drucktechnik üblich und dienen zur Beeinflussung des Abdampfverhaltens beim Trocknen der Druckfarbe.

Da die organophilen Komplexe in organischen Lösungsmitteln quellen und in kolloidalen Lösungen vorliegen, kann man im allgemeinen nur begrenzte Feststoffgehalte bis zu 10 Gew.-% erreichen. Vorzugsweise liegt der reaktive organophile Komplex in Form einer 1,5 bis 10%igen Lösung vor. Die Lösungen der reaktiven organophilen Komplexe in organischen Lösungsmitteln sind stark thixotrop.

Die mit dem reaktiven Komplex gemischten Tiefdruckfarben eig­ nen sich insbesondere zum Bedrucken von superkalandrierten holzhaltigen ungestrichenen Papieren (SC-Papieren). Dabei hat sich ein Mischungsverhältnis von 85% Tiefdruckfarbe mit 15% der Lösung des reaktiven Komplexes als vorteilhaft erwiesen, bei dem eine Farbtiefe und ein Druckglanz erreichbar waren, wie bei einem herkömmlichen Tiefdruck mit 100% Tiefdruckfar­ be. Hierbei konnte insbesondere bei dünnen Papierarten das Durchscheinen und Durchschlagen der Druckfarbe auf die Gegen­ seite gegenüber herkömmlichen Tiefdrucken verbessert werden.

Ein derartiges Tiefdruckverfahren eignet sich auch für gestri­ chene Papierarten. Dabei haben sich Mischungsverhältnisse von 90% Tiefdruckfarbe zu 10% der Lösung des reaktiven Komplexes als vorteilhaft erwiesen, ohne daß die Druckqualität ver­ schlechtert wurde. Eine relativ große Farbersparnis ergab sich insbesondere beim Bedrucken von reaktiv gestrichenen Papierarten, wo Mischungsverhältnisse von 80% Tiefdruckfarbe und 20% des reaktiven Komplexes bei gleichbleibender Druckqualität er­ reichbar waren. Das gleich hohe Mischungsverhältnis von 80% Tiefdruckfarbe und 20% der kolloidalen 5%igen Lösung des re­ aktiven Komplexes hat sich auch beim Tiefdruck von holzfreiem gestrichenen Bilderdruckpapier als vorteilhaft ergeben. Eine derartige Verminderung der Tiefdruckfarbe bei gleichbleibender Druckqualität und damit eine Verbesserung der Deinkbarkeit durch die Reduktion der Farbpigmente ist auch beim Bedrucken von Kartonbahnen erreichbar.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verbesserung der Deinkbarkeit von Drucksa­ chen, bei denen vor dem Bedrucken mit einer Tiefdruck­ farbe dieser Zusätze beigegeben werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zusätze aus einem organophilen Komplex aus

• a) einem wasserunlöslichen hydratisierten katione­ naustauschfähigen filmbildenden smektitischen Schichtsilikat mit einer Ionenaustauschfähigkeit von wenigstens 50 mVal/100 g und
• b) einem daran gebundenen, aus einer Oniumionverbin­ dung abgeleiteten organischen Rest,

bestehen, die in einem organischen Lösungsmittel kol­ loidal gelöst sind, und mit der zu verdruckenden Tief­ druckfarbe vermischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Drucken von Drucksachen auf einem kalandrierten holzhaltigen oder holzfreien ungestrichenen Papier min­ destens 75 bis 95 Gew.-% einer herkömmlichen Tiefdruck­ farbenmenge mindestens 5 bis 25% des organophilen reak­ tiven Komplexes im Lösungsmittel beigemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Drucken von Drucksachen auf einem gestrichenen Pa­ pier mindestens 85 bis 95 Gew.-% einer herkömmlichen Tiefdruckfarbe mindestens 5 bis 15% des organophilen reaktiven Komplexes in 3 bis 7% Lösung beigemischt wer­ den.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Drucken von Drucksachen auf einem holzfreien bestrichenen Bilderdruckpapier oder einem mit einem reak­ tiven Komplex bestrichenen Papier mindestens 70 bis 95 Gew.-% einer herkömmlichen Tiefdruckfarbmenge mindestens 5 bis 30% eines organophilen reaktiven Komplexes im or­ ganischen Lösungsmittel beigemischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Drucken von Drucksachen auf Karton mindestens 70 bis 95 Gew.-% einer herkömmlichen Tiefdruckfarbmenge mindestens 5 bis 30% eines organophilen reaktiven Kom­ plexes in kolloidaler Lösung beigemischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Umsetzung mit dem Omniumsalz verwendete Schicht­ silikat ein Natriumbentonit ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Omniumsalz ein organisches quaternäres Ammoniumsalz von C₈ bis C₂₂-Kationen ist.

8. Flächengebilde aus mit Tiefdruckfarbe bedrucktem Papier oder Karton, dadurch gekennzeichnet, daß dessen bedruck­ te Oberfläche Anteile an einer herkömmlichen Tiefdruck­ farbe und Anteile einer kolloidalen Lösung eines reakti­ ven organophilen Komplexes nach Anspruch 1 oder 6 ent­ hält.

9. Flächengebilde aus Papier oder Karton nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dessen bedruckte Oberfläche mindestens 90 Gew.-% Pigmentanteile und bis zu 10 Gew.-% Feststoffanteile des reaktiven Komplexes enthält.