Aufgabe
war es daher, die Wassergängigkeit
von Effektpigmenten im Offsetdruck zu vermeiden und in diesem Sinne
geeignete Pigmentpräparationen
bereitzustellen.
Überraschenderweise
erfüllen
Pigmentpräparationen
gemäß der vorliegenden
Erfindung das komplexe Anforderungsprofil. Gegenstand der vorliegenden
Erfindung sind daher Pigmentpräparationen
für den
Offset-Druck enthaltend
ein oder mehrere Effektpigmente und ein oder mehrere Druckadditive,
wobei wenigstens das Effektpigment hydrophobiert ist.
Weiterhin
sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen,
worin ein oder mehrere Effektpigmente hydrophobiert werden und mit
ein oder mehreren Druckadditiven gemischt werden, oder ein oder
mehrere Effektpigmente mit ein oder mehreren Druckadditiven gemischt
werden und anschließend
die Mischung hydrophobiert wird.
Die
Verwendung der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
zur Herstellung von Offset-Druckfarben ist ebenfalls Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
Die
erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
eignen sich vorteilhaft zur Herstellung von Offset-Druckfarben.
Beim Verdrucken weisen diese erhebliche Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik auf. Die Wassergängigkeit der Pigmente ist deutlich
reduziert, das heißt
die Druckstörungen
durch fehlerhaften Pigmentübertrag
nehmen stark ab. Darüber
hinaus sind die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
einfach herzustellen und erlauben beim Kunden ein staubfreies Arbeiten.
Weiterhin wird die Verarbeitung für den Kunden vereinfacht, weil
die für
den Druck wesentlichen Komponenten bereits in der Pigmentpräparation
enthalten sind und diese nur noch ins Bindemittel eingearbeitet
werden müssen.
Offset-Druckfarben lassen sich damit einfacher, schneller und sicherer
herstellen. Die hohe Langzeitstabilität und Lagerstabilität der erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
ist ebenfalls ein wesentlicher Vorteil, weil so über einen langen Zeitraum eine gleichbleibende
Druckqualität
gewährleistet
wird.
Bei
den plättchenförmigen Effektpigmenten
kann es sich in der vorliegenden Erfindung um Perlglanzpigmente,
Metalleffektpigmente, Mehrschichtpigmente mit transparenten, semitransparenten
und/oder opaken Schichten, holographische Pigmente, BiOCl- und/oder
LCP-Pigmente handeln.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung einsetzbare Perlglanzpigmente, Metalleffektpigmente oder
Mehrschichtpigmente mit transparenten und opaken Schichten basieren
insbesondere auf Trägern,
wobei diese jede regelmäßige oder
unregelmäßige Form
aufweisen können,
vorzugsweise ist der Träger
plättchenförmig. Beispielsweise
eignen sich plättchenförmiges TiO2, synthetischer oder natürlicher Glimmer, Glasplättchen,
Metallplättchen,
plättchenförmiges SiO2, Al2O3 oder
plättchenförmiges Eisenoxid.
Die Metallplättchen
können
unter anderem aus Aluminium, Titan, Bronze, Stahl oder Silber bestehen,
vorzugsweise Aluminium und/oder Titan. Die Metallplättchen können dabei
durch entsprechende Behandlung passiviert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Träger
mit einer oder mehreren transparenten semitransparenten und/oder
opaken Schichten enthaltend Metalloxide, Metalloxidhydrate, Metallsuboxide,
Metalle, Metallfluoride, Metallnitride, Metalloxynitride oder Mischungen
dieser Materialien beschichtet sein. Die Metalloxid-, Metalloxidhydrat-,
Metallsuboxid-, Metall-, Metallfluorid-, Metallnitrid-, Metalloxynitridschichten
oder die Mischungen hieraus können niedrig-
(Brechzahl < 1.8)
oder hochbrechend (Brechzahl ≥ 1.8)
sein. Als Metalloxide und Metalloxidhydrate eignen sich alle dem
Fachmann bekannten Metalloxide oder Metalloxidhydrate, wie z. B.
Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, Siliziumoxid, Siliziumoxidhydrat,
Eisenoxid, Zinnoxid, Ceroxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid,
Titanoxid, insbesondere Titandioxid, Titanoxidhydrat sowie Mischungen
hieraus, wie z.B. Ilmenit oder Pseudobrookit. Als Metallsuboxide
können
beispielsweise die Titansuboxide eingesetzt werden. Als Metalle
eignen sich z.B. Chrom, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Titan,
Kupfer oder Legierungen, als Metallfluorid eignet sich beispielsweise
Magnesiumfluorid. Als Metallnitride oder Metalloxynitride können beispielsweise
die Nitride oder Oxynitride der Metalle Titan, Zirkonium und/oder
Tantal eingesetzt werden. Bevorzugt werden Metalloxid-, Metall-,
Metallfluorid und/oder Metalloxidhydratschichten und ganz besonders
bevorzugt Metalloxid- und/oder Metalloxidhydratschichten auf den
Träger
aufgebracht. Weiterhin können
auch Mehrschichtaufbauten aus hoch- und niedrigbrechenden Metalloxid-,
Metalloxidhydrat-, Metall- oder Metallfluoridschichten vorliegen,
wobei sich vorzugsweise hoch- und niedrigbrechende Schichten abwechseln.
Insbesondere bevorzugt sind Schichtpakete aus einer hoch- und einer
niedrigbrechenden Schicht, wobei auf dem Träger eine oder mehrere dieser
Schichtpakete aufgebracht sein können.
Die Reihenfolge der hoch- und
niedrigbrechenden Schichten kann dabei an den Träger angepasst werden, um den
Träger
in den Mehrschichtaufbau mit einzubeziehen. In einer weiteren Ausführungsform
können
die Metalloxid-, Metalloxidhydrat-, Metallsuboxid-, Metall-, Metallfluorid-,
Metallnitrid-, Metalloxynitridschichten mit Farbmitteln oder anderen
Elementen versetzt oder dotiert sein. Als Farbmittel oder andere
Elemente eignen sich beispielsweise organische oder anorganische
Farbpigmente wie farbige Metalloxide, z.B. Magnetit, Chromoxid oder
Farbpigmente wie z.B. Berliner Blau, Ultramarin, Bismutvanadat,
Thenards Blau, oder aber organische Farbpigmente wie z.B. Indigo,
Azopigmente, Phthalocyanine oder auch Karminrot oder Elemente wie
z.B. Yttrium oder Antimon. Effektpigmente enthaltend diese Schichten
zeigen eine hohe Farbenvielfalt in bezug auf ihre Körperfarbe
und können
in vielen Fällen
eine winkelabhängige Änderung
der Farbe (Farbflop) durch Interferenz zeigen.
Die äußere Schicht
auf dem Träger
ist in einer bevorzugten Ausführungsform
ein hochbrechendes Metalloxid. Diese äußere Schicht kann zusätzlich auf
den oben genannten Schichtpaketen oder bei hochbrechenden Trägern Teil
eines Schichtpaketes sein und z.B. aus TiO2,
Titansuboxiden, Fe2O3,
SnO2, ZnO, ZrO2,
Ce2O3, CoO, Co3O4, V2O5, Cr2O3 und/oder
Mischungen davon, wie zum Beispiel Ilmenit oder Pseudobrookit, bestehen. TiO2 ist besonders bevorzugt.
Beispiele
und Ausführungsformen
der oben genannten Materialien und Pigmentaufbauten finden sich z.B.
auch in den Research Disclosures RD 471001 und RD 472005, deren
Offenbarungen hiermit unter Bezugnahme mit eingeschlossen sind.
Die
Dicke der Metalloxid-, Metalloxidhydrat-, Metallsuboxid-, Metall-,
Metallfluorid-, Metallnitrid-, Metalloxynitridschichten oder einer
Mischung daraus beträgt üblicherweise
3 bis 300 nm und im Falle der Metalloxid-, Metalloxidhydrat-, Metallsuboxid-,
Metallfluorid-, Metallnitrid-, Metalloxynitridschichten oder einer
Mischung daraus vorzugsweise 20 bis 200 nm. Die Dicke der Metallschichten
beträgt
vorzugsweise 4 bis 50 nm.
Die
Größe der Träger und
damit der Effektpigmente ist an sich nicht kritisch. Die plättchenförmige Träger und/oder
mit einer oder mehreren transparenten semitransparenten und/oder
opaken Schichten enthaltend Metalloxide, Metalloxidhydrate, Metallsuboxide,
Metalle, Metallfluoride, Metallnitride, Metalloxynitride oder Mischungen
dieser Materialien beschichteten plättchenförmigen Träger weisen in der Regel eine
Dicke zwischen 0.05 und 5 μm,
insbesondere zwischen 0.1 und 4.5 μm auf. Die Ausdehnung in der
Länge bzw.
Breite beträgt üblicherweise
zwischen 1 und 250 μm,
vorzugsweise zwischen 2 und 200 μm
und insbesondere zwischen 2 und 100 μm.
Der
Anteil der ein oder mehreren Effektpigmente in der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation
kann 10 bis 99 Gew.-% betragen, vorzugsweise liegt er bei 70 bis
90 Gew.-%.
Zusätzlich enthält die erfindungsgemäße Pigmentpräparation
ein oder mehrere Druckadditive.
Druckadditive
im Sinne der vorliegenden Erfindung meint insbesondere ein oder
mehrere Phosphatderivate und ein oder mehrere sphärische Teilchen.
Darüber
hinaus können
auch weitere dem Fachmann allgemein bekannte, für den Einsatz der Pigmentpräparation
im Offset-Druck vorteilhafte Additive, wie z.B. Verdünner, in
der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation
enthalten sein.
Geeignete
Phosphatderivate sind z.B. die höheren
und niedrigeren Metalpolyphosphate sowie Pyrophosphate, bzw. Mischungen
hieraus. Besonders bevorzugt sind die Alkalimetapolyphosphate, insbesondere das
Natriumpolyphosphat. Der Anteil der Phosphatderivate liegt bei 0.1
bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentpräparation, vorzugsweise zwischen
0.5 und 5 Gew.-%.
Als
sphärische
Teilchen eignen sich insbesondere Hohl- und Vollkugeln aus Glas,
Wachs oder Polymereren wie z.B. Vinylharzen, Nylon, Silicon, Epoxyharzen,
Olefinharzen, Polystyrolen sowie anorganischen Materialien, wie
z.B. TiO2, SiO2 oder
ZrO2. Vorzugsweise werden Hohlkugeln aus
Glas, Wachs, Polymeren oder anorganischen Materialien verwendet,
ganz besonders bevorzugt aus SiO2 oder Glas.
Beispielsweise sind derartige sphärische Teilchen auf Basis von
SiO2 in einem Teilchenbereich von 3 bis
10 μm als
Materialien für
die Hochdruckflüssigkeitschromatographie
bekannt und werden z.B. als LiChrospher® von
der Fa. Merck KGaA vertrieben. Vorzugsweise werden solche Materialien
in monodisperser Form, d.h. mit einer möglichst einheitlichen Teilchengröße, eingesetzt.
Bekannt sind solche monodispersen sphärischen Teilchen auf Basis von
SiO2, TiO2 und ZrO2. Monodisperses SiO2 wird
beispielsweise unter den Handelsnamen Q-CEL® von
der Fa. PQ Corporation oder Scotchlite® von
der Fa. 3M vertrieben.
Die
Größe der sphärischen
Teilchen ist an sich nicht kritisch, vorzugsweise liegt die Teilchengröße bei 0.05
bis 150 μm.
Der
Anteil der sphärischen
Teilchen liegt bei 0.1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentpräparation, vorzugsweise
zwischen 0.5 und 5 Gew.-%.
Darüber hinaus
kann die erfindungsgemäße Pigmentpräparation
zusätzlich
weitere Druckadditive enthalten, insbesondere Verdünner. Als
Verdünner
sind z.B. Mineralöle
oder andere nicht trocknende Öle
geeignet, ferner trocknende Öle,
wie z.B. Sojaöl,
Leinöl
sowie organische Lösemittel
oder Weichmacher. Der Anteil der weiteren Additive, insbesondere
des Verdünners
kann 0.1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentpräparation,
vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% betragen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die erfindungsgemäße Pigmentpräparation
als Druckadditive Phosphatderivate, insbesondere Natriumpolyphosphat,
sphärische
Teilchen, insbesondere monodisperses SiO2 und
Verdünner,
insbesondere Mineralöle.
In
der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation
ist wenigstens das Effektpigment hydrophobiert. Darüber hinaus
können
auch die Druckadditive hydrophobiert sein. Vorzugsweise sind das
Effektpigment und die Druckadditive, insbesondere die sphärischen
Teilchen und das Phosphatderivat, hydrophobiert.
Zur
Hydrophobierung eignen sich grundsätzlich alle hydrophobierenden
Substanzen, insbesondere solche, die eine hydrophobe Molekülkette enthalten,
wie z.B. Alkylsilane, die auch weitere funktionelle Gruppen enthalten
können,
ungesättigte
oder gesättigte
Carbonsäuren,
sowie deren Salze und/oder Derivate oder Fluortenside. Beispiele
für Alkylsilane
sind jene mit der Formel (CnH2n+1)Si(OCmH2m+1)3,
worin n = 1–30
und m = 1–10 bedeutet,
wie z.B. n-Hexyldecyl-triethoxysilan und n-Octyldecyl-triethoxysilan.
Vorzugsweise
werden ungesättigte
oder gesättigte
Carbonsäuren
mit 10 bis 26 C-Atomen zur Hydrophobierung eingesetzt. Als ungesättigte oder
gesättigte
Carbonsäuren
eignen sich z.B. Capronsäure,
Caprylsäure,
Caprinsäure,
Laurinsäure,
Myristinsäure,
Palmitinsäure,
Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure sowie
Carbonsäuregemische
hieraus. Neben oder anstelle der freien Säure können auch deren Salze und/oder
Derivate eingesetzt werden, wobei insbesondere die Alkali- und Ammoniumsalze
bevorzugt sind.
Eine
Hydrophobierung mit Carbonsäuren
erweist sich als besonders vorteilhaft und ist demgemäß besonders
bevorzugt, wobei Stearinsäure
ganz besonders bevorzugt ist. Pigmentpräparationen enthaltend mit Stearinsäure hydrophobierte
Effektpigmente und vorzugsweise auch mit Stearinsäure hydrophobierte Druckadditive
erweisen sich als besonders langzeitstabil. Die Stabilität dieser
Pigmentpräparationen
gegenüber äußeren Einwirkungen
wie z.B. Feuchtigkeit ist besonders hoch. Bei Verwendung von Carbonsäuren zur Hydrophobierung
kommt es seltener zur Ablösung
der hydrophobierenden Schicht vom Effektpigment und/oder Druckadditiv.
Eine Ablösung
der hydrophobierenden Schicht ist unerwünscht und führt dazu, dass das Pigment
leichter in die wässrige
Phase überführt werden
kann und damit Druckstörungen
im Offset-Druck auftreten. Darüber
hinaus zeigen diese Pigmentpräparationen
eine verbesserte Lagerstabilität,
was für
den Anwender von besonderem Vorteil ist.
Die
Pigmentpräparationen
in der vorliegenden Erfindung können
auf einfache Weise hergestellt werden. Verfahren zu ihrer Herstellung
sind damit ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
So
können
die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
hergestellt werden, indem ein oder mehrere Effektpigmente hydrophobiert
werden und mit ein oder mehreren Druckadditiven gemischt werden.
Alternativ können
ein oder mehrere Effektpigmente mit ein oder mehreren Druckadditiven
gemischt werden und anschließend
die Mischung hydrophobiert werden.
Beide
Verfahren eignen sich in gleicher Weise für die Herstellung erfindungsgemäßer Pigmentpräparationen.
Das Verfahren, bei dem sowohl das Effektpigment als auch die Druckadditive
hydrophobiert werden, ist bevorzugt. Offset-Druckfarben basierend
auf der auf diese Weise erhaltenen erfindungsgemäßen Pigmentpräparation
zeigen ein besonders gutes Druckverhalten, insbesondere eine geringe
Wassergängigkeit
der Pigmente in das Feuchtmittel.
Im
einfachsten Falle werden im erfindungsgemäßen Verfahren Effektpigment
und Druckadditive gleichzeitig oder nacheinander miteinander gemischt
und anschließend
durch Zusatz der hydrophobierenden Substanzen hydrophobiert. Dies
kann in Form von Feststoffen, in der Schmelze aber auch in Lösung erfolgen, wobei
letzteres bevorzugt ist, insbesondere durch Einsatz von Verdünner zur
Lösung
der hydrophobierenden Substanzen.
Zur
Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation
enthaltend Effektpigmente, sphärische
Teilchen, Phosphatderivate und Verdünner werden zunächst ein
oder mehrere Effektpigmente mit sphärischen Teilchen durch Schütteln oder
in einem Trockenmischer intensiv gemischt. Anschließend erfolgt
die Zugabe eines Phosphatderivates, das entweder als feinkörniges Pulver
eingerührt
oder in Form einer Suspension bestehend aus Salz und Verdünner, zugegeben
wird. Die hydrophobierenden Substanzen werden dann als Pulver oder
in Form einer Lösung
bestehend aus hydrophobierender Substanz und Verdünner zu
der Mischung zugegeben.
Damit
wird eine Hydrophobierung aller hydrophobierbaren Bestandteile der
erfindungsgemäßen Pigmentpräparation,
insbesondere des Effektpigmentes, der sphärischen Teilchen und des Phosphatderivates
erzielt. Vorzugsweise liegen die hydrophobierenden Substanzen im
Verdünner
gelöst
vor. Die hydrophobierenden Substanzen können gleichzeitig oder nacheinander,
getrennt oder als Mischung mit einem anderen Bestandteil der erfindungsgemäßen Pigmentpräparation,
wie z.B. dem Phosphatderivat, in die Mischung eingebracht werden.
Darüber
hinaus kann die erfindungsgemäße Pigmentpräparation
auch hergestellt werden, indem man alle Komponenten gleichzeitig
vorlegt und dann intensiv miteinander mischt.
Alternativ
kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zunächst
das Effektpigment hydrophobiert werden. Dazu wird üblicherweise
das Effektpigment vorgelegt und mit einer Lösung der hydrophobierenden
Substanzen versetzt und vermischt. Das auf diese Weise hydrophobierte
Effektpigment kann abgetrennt und mit den weiteren Druckadditiven
gemischt werden.
Die
Optimierung der Verfahrensparameter, wie z.B. Temperatur, Art der
Vermischung, Rührgeschwindigkeiten
oder Reihenfolge der Zugabe einzelner Komponenten kann in für den Fachmann
naheliegender Weise erfolgen.
Die
erfindungsgemäße Pigmentpräparation
eignet sich insbesondere zur Herstellung von Offset-Druckfarben.
Dabei kann die erhaltene Offset-Druckfarbe
sowohl für
den Rollenoffsetdruck als auch den Bogenoffsetdruck im Trocken-
und Nassverfahren verwendet werden. Insbesondere geeignet ist sie
für den Bogenoffsetdruck
im Nassverfahren. Offsetdruckfarben enthaltend die erfindungsgemäßen Pigmentpräparationen
sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Der
Anteil der Pigmentpräparation
in der Offsetdruckfarbe kann 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Offsetdruckfarbe
betragen, vorzugsweise beträgt
der Anteil 30 bis 38 Gew.-%.
Für die Herstellung
einer pigmentierten Offset-Druckfarbe können alle handelsüblichen
Bindemittel verwendet werden. Derartige Bindemittel bestehen aus
bekannten synthetischen oder natürlichen
Harzen, gegebenenfalls trocknenden Ölen, Mineralölen und
Additiven, wie sie beispielsweise in Karsten, Lackrohstofftabellen,
Vincentz-Verlag Hannover, 9. Auflage 1992, beschrieben werden. Vorzugsweise
besitzen die verwendeten Harze eine relativ niedrige Schmelz- bzw.
Lösemittelviskosität. Aber
auch hochpolymerisierte und hochviskose Anteile können enthalten
sein. Als besonders geeignet haben sich Kombinationen aus Hartharzen
und Alkydharzen erwiesen, da diese die Pigmentpräparation besser benetzen und
glänzendere
sowie reibechtere Drucke ergeben. Insbesondere werden Bindemittel
verwendet, die aus 50–90
Gew.-% Hartharz und 5–50 Gew.-%
Alkydharz zusammengesetzt sind. Bei den verwendeten Hartharzen handelt
es sich vorzugsweise um Kohlenwasserstoffharze. Die verwendeten
Kohlenwasserstoffharze können
eine Säurezahl
nahe 0 mg KOH/g Substanz haben, sie können aber auch modifiziert
und Säurezahlen
bis 30 mg KOH/g Substanz aufweisen. Weiterhin kann das Bindemittel
1–50 Gew.-%
eines Mineralöls
enthalten.
Die
Dispergierung der Pigmentpräparation
in das Bindemittel kann mit Hilfe eines Rührwerks mit Propeller- oder
Flügelrührer, gegebenenfalls
bei unterschiedlichen Dispergiertemperaturen erfolgen.
Weitere
Additive können
in die Druckfarbe eingebracht werden, um die Farbeigenschaften für spezielle Anwendungen
zu verändern.
Diese Zusätze
können
Wachsverbindungen, Trocknungsmittel, Dispergiermittel, Lösemittel,
Verdicker, Gleitmittel, Pigmentfüllstoffe
und/oder Antioxidantien sein. Weitere Details zu den grundsätzlichen
Eigenschaften von Offset- Druckfarben
finden sich in A. Rosenberg, der Polygraph (11), 1153 (1987), bzw.
B. Grande, Coating (4), 138 (1987).
Als
Feuchtmittel für
den Offset-Druck kommen alle dem Fachmann bekannten Feuchtmittelsysteme
in Frage wie sie beispielsweise in Riedl, Neumann, Teuber, Technologie
des Offsetdrucks, beschrieben werden. Das Feuchtmittel enthält vorzugsweise
10% Alkohol, insbesondere Isopropanol.
Die
erfindungsgemäße Pigmentpräparation
erlaubt es, hochwertige Druckerzeugnisse für eine Vielzahl von Anwendungen
herzustellen, da die fertigen Drucke aufgrund ihres Glanzes ästhetisch
höchste
Ansprüche
erfüllen.
Die
nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch zu begrenzen.