DE19705561A1

DE19705561A1 - Feuchtmittel für den Offsetdruck

Info

Publication number: DE19705561A1
Application number: DE1997105561
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Chem Dr Rauh; Stephan Dietzel
Original assignee: FOGRA FORSCHUNGSGESELLSCHAFT D
Current assignee: FOGRA FORSCHUNGSGESELLSCHAFT D
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Feuchtmittel für den Offset druck.

Beim Offsetdruck wird von einer flachen Platte, der so genannten Druckplatte, gedruckt, die gewöhnlich aus anodisiertem Aluminium besteht und im wesentlichen keine oder nur sehr geringe Höhenunterschiede aufweist. Die Bild- und Nichtbildstellen der Druckform haben von einander unterschiedliche Benetzungseigenschaften, die für den eigentlichen Druckprozeß ausgenützt werden.

Die Herstellung eines Druckbildes für den Offsetdruck kann nach mehreren, im Prinzip bekannten Reproduktions verfahren erfolgen, wobei auf der Druckplatte die Nichtbildstellen hydrophil, die Bildstellen dagegen hy drophob werden. Dazu werden üblicherweise die Teile der lichtempfindlichen Schicht an den Nichtbildstellen ent fernt. Damit der an diesen Stellen freigelegte hydro phile Schichtträger seine abstoßende Wirkung gegenüber den oleophilen Druckfarben unter den Anforderungen des Druckprozesses beibehält, wird beim Druckvorgang eine wäßrige Befeuchtungslösung, das sogenannte Feuchtmit tel, durch eine oder mehrere Walzen auf die Platten oberfläche aufgebracht. Bei einem anderen Verfahren wird das Feuchtmittel durch eine Sprühvorrichtung auf getragen.

Nach dem Aufbringen des Feuchtmittels auf die Druck platte wird beim Druckprozeß mindestens eine mit einer Druckfarbe auf Ölbasis bedeckte Farbwalze in Kontakt mit der Druckform gebracht. Nachdem die Nichtbildstel len mit dem Feuchtmittel benetzt sind, wird die Druck farbe nur auf die hydrophoben Teile der Druckplatte übertragen. Die auf die Druckplatte bildmäßig aufgetra gene Druckfarbe wird anschließend auf ein sogenanntes Drucktuch, ein mit einer speziellen Gummimischung auf der Oberfläche versehenes, hochfestes Gewebe, übertra gen und von diesem dann auf das Druckpapier aufge bracht.

Dieser Druckvorgang geschieht im Regelfall in Rotati onsmaschinen, so daß die einzelnen Arbeitsgänge,

- Aufbringen des Feuchtmittels,
- Auftragen der Druckfarbe,
- Übertragen der Druckfarbe auf ein Drucktuch,
- Übertragen der Druckfarbe auf das Druckpapier

bei jeder Walzenumdrehung und der dementsprechend kur zen Kontaktzeit mit den beschriebenen Lösungen stabil erfolgen müssen.

An das Feuchtmittel werden daher insbesondere folgende Anforderungen gestellt:

- Die Plattenoberfläche muß gerade so weit gereinigt und hydrophil gehalten werden, daß scharfe Konturen erhalten bleiben und ein rascher Verschleiß verhin dert wird;
- die Benetzung der Nichtbildstellen soll auch bei kürzesten Kontaktzeiten im Bereich weniger Millise kunden stabil erfolgen;
- die durch das Papier oder die Druckfarbe in das Feuchtmittel gelangenden, löslichen Bestandteile oder Verschmutzungen sollen die Benetzungseigen schaften möglichst wenig beeinträchtigen;
- die pH-Stabilität soll in einem pH-Bereich von 4 bis 6,5 der wäßrigen Feuchtmittellösung gewährleistet sein, da der Druckprozeß im Regelfall bei diesen pH-Werten sein Stabilitätsmaximum hat;
- eine Emulgierung geringer, jedoch möglichst konstan ter Wassermengen in die Druckfarbe soll ermöglicht werden;
- es soll keine Korrosion an den für die Konstruktion der Druckmaschine verwendeten metallischen Werkstof fen, wie hoch- und niedriglegierten Stählen, Nickel, Messing und Chromüberzügen herbeigeführt werden;
- die Anlagerung von Farbe auf den Feuchtwalzen soll verhindert werden;
- die Trocknung der Druckfarbe sollte nicht verzögert, sondern eher beschleunigt werden.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik enthalten die im Offsetdruck gebräuchlichen Feuchtmittel daher im Re gelfall folgende Bestandteile:

- Puffersysteme, für die üblicherweise Polycarbonsäu ren oder Polyhydroxycarbonsäuren sowie deren Salze verwendet werden. Häufigste Puffersysteme sind die allgemein bekannten Citrat- oder Phosphatpuffer;
- Tenside zur Herabsetzung der Oberflächenspannung;
- Entschäumer zur Reduzierung der durch die Tenside hervorgerufenen Schaumbildung;
- kurzkettige Alkohole bzw. wasserlösliche Glykole zur Herabsetzung der Oberflächenspannung und der Erzie lung stabiler Emulgierverhältnisse bei der Emulgie rung von Wasser in die Druckfarbe;
- Bakterizide zur Verhinderung des Bakterienbefalls;
- Fungizide zur Verhinderung von Pilzbefall;
- wasserlösliche, filmbildende Kolloide zur Stabili sierung der hydrophilen Schicht auf der Druckplatte;
- Trocknungsbeschleuniger für die Druckfarbentrock nung;
- Korrosionsinhibitoren zur Vermeidung von Korrosion an den für die Konstruktion der Druckmaschine ver wendeten metallischen Werkstoffen.

Die bisher bekannten Lösungen zum Korrosionsschutz von Feuchtmitteln sind nicht in der Lage, eine Korrosion der für die Konstruktion der Druckmaschine verwendeten metallischen Werkstoffe zu verhindern. Die bekannten Korrosionserscheinungen an Offsetdruckmaschinen, wie Angriffe der Nickelschicht an den Zylinderoberflächen bis hin zu Lochfraß, Korrosion an Schmitzringen oder Unterkorrosion an den Nickelhaftschichten von Keramik walzen treten nach wie vor auf. Die Folge sind teure Maschinenreparaturen an Druckzylindern und notwendige Wechsel von Schmitzringen und Keramikwalzen.

Als Korrosionsinhibitoren können beispielsweise die aus der EP-B-0 219 719 bekannten organischen Zinksalze, wie Zinkgluconat und Zinkglucoheptonat, wasserlösliche an organische Polyphosphate, Phenylarsonsäure und Derivate davon, Propargyl-Verbindungen, Thioharnstoff und dessen Derivate, eingesetzt werden. Auch der Zusatz von 1H-Benzotriazol gemäß EP-A-108 883 sowie Benzimidadazolen gemäß EP-B-0 482 893 sowie der Kombination von Polycarboxylsäuren und deren Salzen in Kombination mit Aminen (US-A-4,548,845) führten nicht zu einem zufrie denstellenden Korrosionsschutz.

In der EP-A-0 219 719 wird der Zusatz von Kupferionen beschrieben, die zwar einen Korrosionsschutz der metal lischen Bauteile der Druckmaschine ermöglichen, jedoch zu Kupferablagerungen auf den Nichtbildstellen der Druckform führen, die eine Farbannahme, das sogenannte Tonen, zur Folge haben, sowie zu Verhärtungen der Gum miwalzen führen und deshalb in der Praxis nicht ange wendet werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feuchtmittel für den Offsetdruck zu formulieren, durch das die Korrosion an den für die Konstruktion der Druckmaschine verwendeten metallischen Werkstoffe redu ziert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Ver wendung einer wäßrigen Lösung von Borverbindungen als Korrosionsinhibitor in einem Feuchtmittel die Korrosi onsschutzwirkung gegenüber den bekannten Lösungen ver bessert. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungs beispiel weist der Korrosionsinhibitor neben der wäß rigen Borverbindung zusätzlich auch eine Phosphatver bindung auf, wobei diese Kombination zu einer deutli chen Steigerung der Korrosionsschutzwirkung führt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung einiger Aus führungsbeispiele näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Feuchtmittel für den Offsetdruck weist einen, eine wasserlösliche Borverbindung enthal tenden Korrosionsinhibitor auf. Vorzugsweise wird diese Borverbindung mit mindestens einer weiteren Komponente zur Steigerung der Korrosionsschutzwirkung kombiniert, wobei hierfür insbesondere ein Salz einer anorganischen Säure in Betracht kommt. Es ist jedoch auch die Zugabe eines organischen Zusatzstoffes denkbar.

Die wasserlösliche Borverbindung wird mit wenigstens einer weiteren Komponente derart kombiniert, daß im pH-Bereich zwischen 4 und 6,5 eine maximale Korrosi onsschutzwirkung erreicht wird.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich insbesondere als weitere Komponente, neben der wasserlöslichen Borverbindung, eine Phosphatverbindung als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die Borverbindungen können dem Feuchtmittel beispiels weise in Form von Borsäure, Metaborsäure oder Polybor säuren oder deren Salzen zugesetzt werden. Die Konzen tration der Borverbindungen im gebrauchsfertigen Feuchtmittel beträgt vorzugsweise zwischen 0,005 und 1,5 Gew.-%.

Die Zugabe der Phosphatverbindungen erfolgt mit vor zugsweise 0,01 bis 1,5 Gew.-%.

Nachfolgend werden einige Beispiele verschiedener Feuchtmittelzusammensetzungen angegeben, die anschlie ßend hinsichtlich ihrer Korrosionsschutzwirkung unter sucht worden sind. Die Beispiele 1 bis 8 stellen be kannte Feuchtmittelzusammensetzungen dar, während die Beispiele 9 bis 12 auf der erfindungsgemäßen Feuchtmit telzusammensetzung beruhen.

Beispiel 1

2-Propanol	8 Gew.-%
Natriumhydroxid	0,06 Gew.-%
Zitronensäure	0,19 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 2

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Natriumhydroxid	0,06 Gew.-%
Zitronensäure	0,19 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 3

2-Propanol	8 Gew.-%
Natriumdihydrogenphosphat	0,15 Gew.-%
Zitronensäure	0,1 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 4

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Natriumhydrogenphosphat	0,15 Gew.-%
Zitronensäure	0,1Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 5

2-Propanol	8 Gew.-%
Natriumtetraborat	0,7 Gew.-%
Bernsteinsäure	0,37 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
in demineralisiertem Wasser

Beispiel 6

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Natriumtetraborat	0,7 Gew.-%
Bernsteinsäure	0,37 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 7

2-Propanol	8 Gew.-%
Natriumtetraborat	0,72 Gew.-%
Zitronensäure	0,25 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 8

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Natriumtetraborat	0,7 Gew.-%
Zitronensäure	0,25 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Korrosionsinhibitor	0,015 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 9

2-Propanol	8 Gew.-%
Bernsteinsäure	0,071 Gew.-%
Borsäure	0,031 Gew.-%
Dinatriumhydrogenphosphat	0,22 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
in demineralisiertem Wasser

Beispiel 10

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Bernsteinsäure	0,071 Gew.-%
Borsäure	0,031 Gew.-%
Dinatriumhydrogenphosphat	0,22 Gew.-%
Natriumtetraborat	0,15 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 11

2-Propanol	8 Gew.-%
Natriumdihydrogenphosphat	0,53 Gew.-%
Borsäure	0,07 Gew.-%
Natriumhydroxid	0,003 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
AL=L<in demineralisiertem Wasser

Beispiel 12

Butylglykol	0,5 Gew.-%
Natriumdihydrogenphosphat	0,53 Gew.-%
Borsäure	0,07 Gew.-%
Natriumhydroxid	0,003 Gew.-%
Glycerin	0,45 Gew.-%
nichtionogenes Tensid	0,03 Gew.-%
Bakterizid	0,01 Gew.-%
Fungizid	0,003 Gew.-%
Gummiarabikum	0,06 Gew.-%
in demineralisiertem Wasser

Zur Bewertung der Korrosivität eines Feuchtmittels für den Offsetdruck wird üblicherweise die flächenbezogene Massenverlustrate aus Dauertauchversuchen herangezogen. Diese ist der Massenverlust Δm einer Metallprobe (Angabe in mg/cm²), die über einen Zeitraum von 28 Ta gen in das belüftete und gerührte Feuchtmittel einge taucht wird. Die flächenbezogene Massenverlustrate kann auch über elektrochemische Korrosionsmessungen aus dem Polarisationswiderstand R_p erfolgen, wobei gilt:

Δm = K/R_p (1)

Hierbei bezeichnet R_p den Anstieg der Tangente der Stromdichte-Potential-Kurve am freien Korrosionspoten tial U_corr. Die werkstofftypische Proportionalitätskon stante K wird empirisch bestimmt, indem man für eine Reihe von flüssigen Medien sowohl die flächenbezogene Massenverlustrate als auch den Polarisationswiderstand mißt. Messungen der flächenbezogenen Massenverlustrate für den in Druckmaschinen häufig verwendeten Stahl 100 Cr 6 ergaben für K einen Wert von

3,3 kΩ/cm⁴ × 28 Tage.

Für bekannte Feuchtmittel wurden nach Gleichung (1) folgende Korrosionsraten ermittelt:

Beispiel
Abtragsrate [mg/cm² in 28 Tagen]
1	16,50
2	15,90
3	13,41
4	13,75
5	12,45
6	12,30
7	13,20
8	14,50
9	3,14
10	3,30
11	1,02
12	0,98

Die Prüfung der obigen Beispiele bezüglich der korrosi ven Wirkung auf Nickel ergaben eine Proportionalität der Ergebnisse.

Die Abtragsraten der erfindungsgemäßen Beispiele 9 bis 12 sind um ein Vielfaches geringer als die Abtragsraten der bekannten Feuchtmittel.

Bei den Feuchtmitteln gemäß den Beispielen 5 bis 8 wurden zwar auch Borverbindungen zugesetzt, die jedoch nicht mit weiteren Komponenten für einen Korrosionsschutz kombiniert worden sind. Die dort zugesetzten Borverbindungen dienen vielmehr als Komplexbildner. Diese Feuchtmittel haben demzufolge auch keine verbesserte Korrosionsschutzwirkung.

In den erfindungsgemäßen Beispielen 9 bis 12 wird die wasserlösliche Borverbindung als Korrosionsinhibitor eingesetzt, wobei sie vorzugsweise mit einer Phosphatverbindung kombiniert wird, so daß hierdurch gleichzeitig auch das Puffersystem gebildet wird, das seine optimale Wirkung im Bereich zwischen 4 und 6,5, vorzugsweise zwischen 4,5 und 5,5 entfaltet.

Die geringere Abtragsrate der erfindungsgemäßen Feucht mittel führen dazu, daß die mit dem Feuchtmittel in Kontakt kommenden Teile der Druckmaschine eine längere Lebensdauer erreichen, wodurch sich die Material- und Wartungskosten erheblich reduzieren.

Claims

1. Feuchtmittel für den Offsetdruck mit einem Korrosi onsinhibitor, dadurch gekennzeichnet, daß der Korro sionsinhibitor eine wasserlösliche Borverbindung enthält.

2. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Korrosionsinhibitor wenigstens eine weitere Komponente zur Steigerung der Korrosions schutzwirkung enthält.

3. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Korrosionsinhibitor wenigstens eine weitere, durch ein Salz einer anorganischen Säure gebildete Komponente enthält.

4. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Korrosionsinhibitor wenigstens eine weitere, durch eine Phosphatverbindung gebildete Komponente enthält.

5. Feuchtmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß ferner wenigstens ein organischer Zusatz stoff vorgesehen ist.

6. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens eine weitere, durch einen orga nischen Zusatzstoff gebildete Komponente vorgesehen ist.

7. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Korrosionsinhibitor wenigstens eine weitere Komponente aufweist, die mit der wasserlös lichen Borverbindung derart kombiniert wird, daß im pH-Bereich zwischen 4 und 6,5 eine maximale Korrosi onsschutzwirkung erreicht wird.

8. Feuchtmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,005 bis 1,5 Gew.-% an Borverbindungen.

9. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Borverbindungen als Borsäure, Metabor säure, Polyborsäure oder deren Salzen vorgesehen sind.

10. Feuchtmittel nach Anspruch 4 gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis 1,5 Gew.-% an Phosphatver bindungen.

11. Feuchtmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens folgende weiteren Bestandteile:

- eine organische Substanz,
- eine Säure,
- ein Tensid
- und einen wasserlöslichen Alkohol bzw. Glykol oder Glykolether.