DE2101864A1 - Flexographic inks having improved lubricatin - properties - Google Patents

Description

• Flexographische Druckfarbenmasse Die Erfindung bezieht sich auf flexographische Bruckfarbenmassen und insbesondere auf Druckfarbenmassen, die verbesserte Gleiteigenschaften und kein unerwünschtes Kleben oder Anhaften aufweisen.
• Der Flexodruck ist das am weitesten verbreitete Verfahren zum Drucken auf Folien oder Filmen, wie solehen aus u.a. Polyäthylen, Polypropylen, Vinylidenchlorid, oder aus Zellglas (Cellophan). Die flexographische Druckfarbenmasse wird aul den Träger in Form einer Jjösung aufgebracht, die ein Harzbindemittel, vorzugsweise ein Polyamidharz, ein Pigment, ein Lösungsmittel und andere verschiedene Zusatzstoffe enthält, die der Farbe erwünschte Eigenschaften erteilen. Die flexographischen Druckfarbenmassen werden gewöhnlich mittels einer Kautschukwalze, die Angriffen durch solche Lösungsmittel, wie aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester oder Ketone, unterworfen ist, aufgetragen. Alkohole greifen im allgemeinen Kautschukwalzen nicht an und sind so die bevorzugten Lösungsmittel für flexographische Farben geworden. Demgemäß müssen die Zusatzstoffe, die den Farbmassen einverleib werden, um ihnen erwünschte Eigensehaften, wie z.B.
• Haftung an dem Träger, Biegsamkeit, Beständigkeit gegenüber Wasser, Öl, Lösungsmittel und Reinigungsmitteln, annehmbare Pigmentbenetzung, Schlupfeigenschaften und kein unerwünschtes Kleben oder Haften, zu erteilen, auch notwendigerweise Alkohollöslichkeit haben.
• Frühere Versuche, Wachszusatzstoffe zur Verbesserung der Schlupf- oder Gleitfähigkeit zu verwenden, haben sich nicht als so zufriedenstellend erwiesen, wie dies erwünscht ist. Einigen Wachsen, welche die Schlupf- und Gleitfähigkeit verbessern, fehlt eine angemessene Lösliche keit in Alkohol; andere Wachszusatzstoffe, welche die Alkohollöslichkeitserfordernisse erfüllen, haben die Mängel, daß sie die gewünschten Eigenschaften nicht ausreichend erhöhen, sofern dies überhaupt der Fall ist.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die richtige Wahl eines Wachsmaterials, welches einen kritischen Schmelzpunkt besitzt, flexegraphische Parbenmassen mit weit verbesserten Schlupf- und Gleiteigenschaften hergestellt werden können. Außerdem zeigen die Lassen gemäß der Erfindung verbesserten Glanz infolge erhöhter Verträglichkeit und sind klare Lacke bei Umgebungstemperaturen.
• Die neuen flexographischen Farbenmassen, welche erhöhte Schlupf- und Gleiteigenschaften aufweisen, urnfasset eine Mischung aus (a) 10 bis 50 Gew.% eines Pigments, (b) 3o bis 70 Gew.% eines Lösungsmittels, (c) 15 bis 35 Gew.t eines Polyamidharzes und (d) o,2 bis 5 Gew.% eines alkoholöslichen Wachses mit einem Schmelzpunkt von etwa 80 bis 12000, jeweils bezogen auf die gesamte Druckfarbenmasse.
• Die erfindungsg emäß verwendeten Polyamidharze können durch Umsetzung von Carbonsäuren mit Aminen hergestellt werden. Die Carbonsäuren können gesättigte und ungesättigte aliphatische, aromatische und polymere Dicarbonsäuren umfassen. Geeignete Imine können auch aliphatisciie, aromatische und heterocyclische Diamine umfassen. Beispielsweise können geeignete polyamide durch Umsetzung von Dicarbonsäuren, wie polymerisierten Fettsäuren, im allgemeinen als dimere Säuren bezeichnet, Azelainsäure und Phthalsäure mit einem Polyamin, wie Ätiiylendiamin, Diäthylentriamin, Propylendiamin oder Hexamethylendiamin hergestellt werden.
• Verfahren zur Herstellung von Polyamiden sind bekannt, und besonders wünschenswerte Polyamide sind in der US-Patentschrift Serial No. 846 611 beschrieben.
• Verschiedene Pigmente können in Abhängigkeit von der gewünschten Farbe des Drucks, der Art des Materials, das bedruckt werden soll, und dem voraussichtlichen Verwendungszweck des Materials verwendet werden. Geeignete Pigmente sind z.B. folgende: Schwarze Pigmente, Ruß; weiße Pigmente, Titandioxyd, Zinksulfid, Lithopon und Zinkoxyd; transparente Pigmente, Aluminiumhydrat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Bleisulfat und Ton; anorganische Pigmente; organische Pigmente; und Farbstoffe, wie Azo-,Triphenylmethan-, Anthrachinon-, Küpen- und Phthalocyaninfarbstoffe.
• Viele geeignete Parbpigmente sind in der Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 11, 2. Ausgabe, Kirk-Othmer (1966) Interscience Publishers, New York N.Y., beschrieben.
• Die Lösungsmittelkomponente der flexographischen Druckfarbenmassen kann eine Mischung aus einem Hauptteil eines Alkohols und einem geeigneten incrter Kohlenwasserstoff sein.
• Im allgemeinen soll der Kohlenwasserstoffanteil des Lösungsmittels zwischen 0 und So Gew.% und vorzugsweise zwischen 25 und 35 Gew.O des Lösungsmittels liegen. Der Alkoholanteil des Lösungsmittels kann Isopropanol, n-Propanol und Äthanol sein. Vorzugsweise ist der Alkohol Isopropanol.
• Geeignete inerte Kohlenwasserstoffe, die mit dem Alkohol gemischt werden können, umfassen Heptan, Hexan, Lackverdünnungsmittel, VM#1P- Benzin od.dgl.
• etwa Die Pigmentkomponente kann/10 bis 50 Gew.% der Farbetwa zusammensetzung und vorzugsweise/15 bis 35 Gew.% betragen.
• Die Polyamidharzkomponente kann etwa 15 bis 35 Gew.% der Farbzusammensetzung und vorzugsweise etwa 20 bis 30 Gew.% betragen.
• Das Lösungsmittel wird in einer Menge angewendet, die zumindest ausreicht, die Harzkomponenten zu lösen.
• Im allgemeinen liegt die Lösungslriittee I.lronzentration im Bereich von eta 30 bis 70 Gew.% der Farbmasse und vorzugsweise bei 40 bis 60 Gew.% der Gesamtdruckfarbmasse.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch geeignete Auswahl der Wachskomponente die Parbenmassen eine verbesserte Schlupf- und Gleitfähigkeit aufweisen.
• Die ausgewählten Wachse sind alkohollöslich und haben einen Schmelzpunkt zwischen etwa 80 und 1200C und vorzugsweise zwischen 90 und 110°C. Geeignete Wachse in diesem Bereich sind die Amide höherer Fettsäuren, wie z.B. folgende: Monoäthanolamid der Hydroxystearinsäure und Äthylendiamid der Rizinolsäure. Vorzugsweise ist das Wachs ein Monoäthanolamid der 12-Hydroxystearinsäure. Das Wachs kann in einer Menge von o,2 bis 5 Gew.Va und vorzugsweise o,5 bis 2 Gew.%, bezogen auf die Gesamtfarbenmasse, vorliegen.
• Im allgemeinen können die gewünschten Wachse durch Kondensation eines Amins, Polyamins, Alkanolamins oder Alkanolpolyamins mit einer Hydroxyfettsäure mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen erhalten werden; z.B. das Kondensationsprodukt aus Äthylendiamin und Rizinolsäure oder aus Äthanolamin und Hydroxystearinsäure.
• Andererseits sind gewisse Fettsäureamide, die wie oben angegeben hergestellt werden, entweder ungenügend alkohollöslich oder sie weisen nicht die geeigneten Schmelzpunkte auf, um die verbesserten Eigenschaften der Farbenmassen zu erreichen. Z.B. schmilzt das Kondensat aus Äthanolamin und Rizinolsäure bei zu niedriger Temperatur (48°C) und das Kondensat von Äthylendiamin mit IIydroxystearinstiure schmilzt bei zu hoher Temperatur (141°C).
• Bs wurde gefunden, daß die obere Temperaturgrenze kritisch ist, weil die Wachse, die bei Temperaturen oberhalb 120°O schmelzen, nicht geniigend in alkoholischen Lösungsmitteln löslich sind. Wie in den folgenden Beispielen gezeigt wird, verleihen die Wachse, die bei niedrigerer Temperatur schmelzen, den flexographischen Farbenmassen nicht die verbesserten Eigenschaften.
• Zusätzlich können Zusatzstoffe, wie Nitrocellulose, Schmiermittel, oberflächenaktive Mittel, Stärke, veresterte, mit Fumarsäure behandelte Harze (esterified fumarated resins), alkalilösliche Harze,z.B. Schellack, alkalilösliche Proteine, z.B. Kasein, Zein, Antioxydationsmittel, z.B. Eugenol, 2,6-di-tert.-Butyl-4-methylphenol (Ionol), Trockenmittel, z.B. Kobalt-, Mangan- oder Bleiseifen solcher Säuren, wie Linolensäure, Naphthensäure oder Caprylsäure, in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.% der Gevon samtfarbenmasse und vorzugsweise/1 bis 5 Gew.%O vervzendet werden.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
• Beispiel 1 Herstellung eines Polyamidharzes In einen Kolben, der mit einem Thermometer, Rührer und Kühler ausgerüstet ist, wurden o,78 Äquivalente einer dimerisierten Fettsäure (EMPOL 1018, eingetragenes Warenzeichen der Emery Industries, Inc., Cincinnati, Ohio, für "dimere Säuren"), 0,17 Äquivalente Äthylcapronsäure, 0,05 Äquivalente Propionsäure und l,o Äquivalente Äthylendiamin eingebracht.
• Die Temperatur wurde langsam unter Rühren auf 21500 gesteigert und Wasser aus der Reaktionsmischung abdestilliert. Die Temperatur wurde 3 Stunden bei 215°C gehalten, und während dieser Zeit wurde ein Vakuum von 20 Torr angelegt. Nach 2 1/2 Stunden wurde das Vakuum mittels Stickstoff aufgehoben, das Harz entfernt und abkühlen gelassen.
• Es wurden verschiedene Parbenzusammensetzungen der gleichen Formulierung hergestellt, mit der Ausnahme, daß verschiedene Wachse mit verschiedenen Schmelzpunkten verwendet wurden, und eine Standardprobe, die kein Wachs enthielt, wurde hergestellt. Diese Farbzusammensetzungen wurden einer Haft- oder Klebprüfung unterworfen und diese Ergebnisse in Tabelle I aufgeführt. Die Haft- oder Klebprüfung bestand darin, daß eine behandelte Polyäthylenfolie bedruckt wurde, die Folie getrocknet wurde und 6,45 cm2 der Folie mit 2,27 kg (5 pounds) bei 500C und 76cso relativer Feuchtigkeit 16 Stunden belastet wurden.
• Der Grad der Haftung von Oberseite zu Oberseite und Oberseite zu Rückseite wurde folgendermaßen beurteilt: A = Kein Anhaften oder Kleben B = geringes Kleben, leichte Beschädigung = = starkes Kleben F = vollständiges Kleben, Ablleben.
• Tabelle I Komponenten Beispiele (Gew./c) 2 3 4 5 Polyamid des Beispiels 1 25 22,5 22,5 22,5 Monoäthanolamid der Hydroxystearinsäure -- 2,5-Äthylendiamin der Rizinolsäure -- -- 2,5-Glycerylmonohydroxystearat -- -- -- 2,5 Isopropanol 24 24 24 24 Heptan 16 16 16 16 Titandioxyd 35 35 35 35 Schmelzpunkt des Wachses (°0) -- 104 89 69 Ergebnis der Haftprüfung F A B D-F Wie aus Tabelle I zu ersehen ist, weist Beispiel 3, das das Monoäthanolamid der Hydroxystearinsäure enthält, kein Kleben oder Haften im Vergleich zu Beispiel 2, das kein Wachs enthält, und den Beispielen 4 und 5, die niedriger schmelzende Wachse enthalten, auf.
• Die Schmelztemperaturen und die Alkohollöslichkeit verschiedener Fettsäureamidwachse erden in Tabelle II verglichen.
• Tabelle II Bei- Äthanol- Schmelz-Wachs spiel löslichkeit punkt (g/100 ml) (°C) 6 Monoäthanolamid der Rizinolsäure 19 bei 25°C 46 7 Äthylendiamid der O Rizinolsäure 17 bei 25 o 89 8 Monoäthanolamid der Hydroxystearinsäure 12 bei 25°C 104 9 Stearinsäureamid 0,8 bei 30°C 104 lo Äthylendiamid der 0 Hydroxystearinsäure 3 bei 25°C 141 11 Propylenglykol- 0 hydroxystearat 20 bei 20°O 53 12 Glycerylmonohydroxy- O stearat 20 bei 20 C 69 13 Äthylenglykolmono- 0 hydroxystearat 20 bei 20°C 66 14 Oleoamid 30 bei 25°C 68 Aus den Angaben der Tabelle II ist zu ersehen, daß die wirkungsvollen Wachse zwischen Schmelztemperatur und Alkohollöslichkeit ausgewogen sind. Das Wachs des Beispiels 12 weist eine gute Alkohollöslichkeit, aber einen niedrigen Schmelzpunkt auf, und es wurde gefunden, daß es in Farbenformulierungen (Beispiel 5) nicht zu£riedenstellend ist. Ebenso verhalten sich die Wachse der Beispiele 6, 11, 13 und 14. Andererseits weist das Wachs dos Beispiels 9 einen guten Schmelzpunkt, aber eine geringe Löslichkeit auf. Das Wachs des Beispiels lo hat einen übermäßig hohen Schmelzpunkt sowie auch eine geringe Löslichkeit.
• Im allgemeinen sollte das Wachs eine Alkohollöslichkeit im Bereich von wenigstens 5 g je loo ml Äthanol und im allgemeinen zwischen 5 und 20 g je ml Äthanol und vorzugsweise zwischen lo und 15 g je loo ml Äthanol aufweisen.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Flexographische Druckfarbenmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie (a) lo bis 50 Gew.% eines Pigments, (b) 30 bis 70 Gew.% eines Lösungsmittels, (c) 15 bis 35 Gew.% eines Polyamidharzes und (d) o,2 bis 5 Gew.% eines alkohollöslichen Wachses mit einem Schmelzpunkt von etwa 80 bis 12o00, jeweils bezogen auf die gesamte Druckfarbenmasse, umfaßt.

2. Druckfarbenmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis loo Gew.% des Lösungsmittels aus Isopropanol, n-Propanol, Äthanol oder Mischungen davon besteht.

Druckfarbenmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das alkohollösliche Wachs eine Alkohollöslichkeit von 5 bis 20 g/ml Äthanol bei Umgebungstemperaturen hat.

4. Druckfarbenmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das alkohollösliche Wachs aus einem Amid einer höheren Fettsäure mit einem Schmelzpunkt von 90 bis 110°C besteht.

5. Druckfarbenmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das alkohollösliche Wachs aus einem Kondensat einer Hydroxyfettsäure, die 16 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, mit einem Amin, ausgewählt aus der Gruppe aus Alkanolaminen, Alkanolpolyaminen, Aminen und Polyaminen' besteht.

6. Druckfarbenmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment in einer enge von 15 bis 35 Gew.%, das Lösungsmittel in einer Menge von 40 bis 60 Gew.%, das Polyamid in einer Menge von 20 bis 30 Gew.% und das alkohollösliche Wachs in einer Menge von o,5 bis 2 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtdruckfarbenmasse, vorhanden ist.

7. Druckfarbenmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das alkohollösliche Wachs aus einem Monoäthanolamid von 12-IIydroxystearinsäure besteht.

8. Druckfarbenmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidharz dadurch hergestellt wird, daß man eine Dicarbonsäure, bestehend aus einer polymeren Fettsäure, Azenlainsäure oder Phtnalsäure mit Äthyllendiamin, Diäthylentriamin, Propylendiamin oder IIexamethylendiamin, umsetzt.

9. Druckfarbenmasse nach Anspruch 5, dadurch gekalmzeichnet, daß die Hydroxyfettsü.ure eine Hydroxystearinsäure ist und daß das Amin aus Äthanolamin besteht.

10. Verfahren zur Herstellung von Flexodrucken, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Druckfarbenmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet.