DE2229916A1

DE2229916A1 - Verbessertes trocknungsverfahren

Info

Publication number: DE2229916A1
Application number: DE2229916A
Authority: DE
Inventors: Robert John Bolton; Alan Don Mcinnes
Original assignee: HATRICK CHEMICALS Pty
Current assignee: Vapocure International Pty Ltd Greenacre Sydne
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1972-06-20
Publication date: 1973-01-25
Also published as: CH579411A5; JPS5319038B2; DE2229916C2; GB1364359A; NL7208470A; IT958596B; JPS4828597A; FR2143227A1; FR2143227B1

Description

Karl A. Bros«

t-8023 Mönchsn - P^u"f^

JJr. B. München-Pullach, den 19. Juni 1972

A.C. HATRICK CHEMICALS PTY. LIMITED, eine Firma nach den Gesetzen des Staates New South Wales, Australien, 49-61 Stephen Road, Botany, Hew South Wales, Australien 2019

Verbessertes Trocknungsverfahren '

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Erzielung einer raschen Trocknung von Vorpolymeren von Polyisocyanaten. Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und das anfallende Produkt, wobei dieses Verfahren weitaus schneller und genauso wirksam wie bekannte Verfahren durchgeführt wird.

Vorpolymere, die Reste von Isocyanatgruppen aufweisen und z.B. durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Hydroxyl- oder Garboxylgruppen-haltigen Verbindungen gebildet werden, sind bekannt; derartige Verbindungen

(a) sind (u. a.) als Oberflächenüberzüge, Klebemittel und Dichtungsverbindungen verwendet worden und

(b) in bestimmte Druckfarben und deren Grundlagen bzw. Grundmafcerialien einverleibt worden (eine derartige Einverleibung stellt das wesentliche Merkmal einer älteren Erfindung dar, die jetzt von der Anmelderin verfolgt wird und Druckfarbenmassen und Grundlagen für den Buchdruck, lithographisöhe Druckverfahren und lithographische Metalldruckverfahren und Vorrichtungen betrifft). Hinsichtlich dieser besonderen Punkte (a) und (b) ist für die Erfindung von folgendem auszugehen:

(i) Die Trocknung von Oberflächenüberzügen z. B. wurde .üblicherweise bei Raumtemperatur durchgeführt, entweder (a) durch physikalische Mischung in flüssiger Phase mit einer

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Verbindung rait einem Gehalt an aktiven Wasserstoffatomen und Vernetzuncsvermögen mit Isocyanat (z.B. Hydroxy- oder Carboxylverbindungen) oder

(b) durch nichtoxydative Reaktion .mit atmosphärischer Feuchtigkeit. V/enn jede Arbeitsweise auch nicht völlig unbefriedigend ist, so ist sie auch nicht besonders schnell. Z.B. beträgt bei der nichtoxydativen Feuchtigkeitstrocknung eines Films eines Oberflächenüberzugs eines Vorpolymeren die Zeit bis zur Erzielung eines trockenen Zustande (nachstehend definiert) im allgemeinen etwa eine Stunde (unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit) bis zu mehr als zehn Stunden (unter Bedingungen niedriger Feuchtigkeit). Es sind Versuche durchgeführt worden, diese Zeit durch Einsatz von Katalysatoren herabzusetzen. Jedoch gibt es eine Grenze für die Herabsetzung der Trocknungszeit, die mit einem Katalysator bei jeder gegebenen atmosphärischen Feuchtigkeit erzielt werden kann; dazu bringt der Einsatz eines Katalyeators Nachteile mit sich, z.B. das erforderliche (manchmal unpraktische) Vormischen und eine merkliche Verkürzung der Lagerbarkei1|«

(ii) Bei der Erörterung der Druckgrundlagen und -farben (im vorliegenden Zusammenhang soll der Ausdruck Farben Lacke umfassen) ist es - damit das gezeichnete Bild klar und vollständig ist von Vorteil, kurz die wesentlichen Klassen von Farben und die Trocknungsmethoden zu erörtern, die gegenvrärtig auf diesem Gebiet angewendet werden. So gehören die Druckfarben verschiedenen Gruppen an, von denen die bedeutendsten folgende\sind:

(1) Druckfarbenmassen, die für Buchdruck und Offsetlithodruckverfahren geeignet sind;

(2) Siebdruckfarben, die für Drucke vom Seidensiebtyp geeignet sind;

(3) flüssige Druckfarben, die für Gravuren und flexographisehe Druckverfahren geeignet sind.

Bei der ersten Gruppe werden Druckfarben hoher Viskosität im allgemeinen auf den Walzensystemen des Buchdrucks und des lithographischen Offsetdrucks zu einem äußerst dünnen Film verteilt, bevor sie auf Substrate aufgebracht werden; daher werden auch Flüssigkeiten niedriger Flüchtigkeit eingesetzt, um eine

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Haftungserhöhung zu vermeiden, welche die Druckwirlcsnmkeit beeinträchtigen würde. Der Trocknungsvorgang "besteht im allgemei.-nen in einer Oxydation (der trocknenden Bestandteile der Farbe) unter den Bedingungen der Umgebung, obgleich in einigen Fällen eino einfache Absorption am porösen Papier oder an der porösen Pappe für eine Handhabung ausreicht. In anderen lallen (z.B. bei der lithographischen Metalldekoration) wird der Oxydationsvorgang durch Anwendung erhöhter Temperaturen beschleunigt; beim hochtourigen Trocknungsdruck ("heat set" printing) auf endlosen Papierbahnen werden Öfen eingesetzt, um den Farbfilm durch Entfernung der Farblösungsmittel zu trocknen.

Die zweite Gruppe steht in enger Beziehung zur ersten Gruppe, da jedoch die Arbeitsbedingungen beim Seidensiebdruck nicht so streng sind, können die Siebdruckfarben flüchtige Lösungsmittel enthalten. Diese Farben , die durch ein Sieb zur Erzielung des Drucks gedrückt wurden, traknen weitgehend durch Verdampfung.

Die dritte Gruppe umfaßt ausschließlich Druckfarben niedriger Viskosität, die weitgehend hinsichtlich ihrer Anfangs- wenn nicht Endtrocknungsphase von der Verdampfung flüchtiger Lösungsmittel abhängig sind (obgleich auch Hebenvorgänge zur vollständigen Härtung ablaufen können). Farben dieses Typs sind für Gravuren und flexogrphische Drucke von Nutzen, bei denen die Gesomtausbildung des Drucks von den grundlegenden lierkm.nlen der niedrigen Viskosität und der Lösungsmittelflüchtigkeit abhängt. Die Beweglichkeit dieser Klasse von Farben macht es möglich, sie leicht im Kreislauf zu führen; d.h. daß die Verteilung beim Einsatz derartiger Farben in der■Prnyis leicht reguliert werden kann. Die Flüchtigkeit der eingesetzten Lösungsmittel erlaubt eine rasche Trocknung des Films xxnter Eaumtemperaturbedingungen oder vorgegebenen Temperaturbedingungen.

Indem 8lle vorstehend angeführten Trocknungssysteme bisher mit vernünftigem Erfolg angewendet wurden, weisen sie jedoch bestimmte Nachteile auf, was im folgenden ausgeführt wird: (:i) In der ersten Gruppe - Farbmassen für Buchdruck und lithographische Offsetdrucke - treten mehrere Probleme nuf.

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BAO DRKSiNAi

So brauchen "bei Raumtemperatur Buchdruck- und lithographische Offsetfarbenfilme mehrere Stunden zur oxydativen Trocknung; dazu tritt die ständige Gefahr neu bedruckter Bögen auf, wobei einer den anderen hervorbringt, wenn sie automatisch am Ausgang der Presse gestapelt werden. Um den großen Verlust durch diese zuletzt angedeutete Gefahr herabzusetzen, kann jeder Bogen mit einem Antiabdruckmaterial besprüht werden, dan die Trennung der Bögen erleichtert; jedoch ist dieses Material andererseits in Hinblick auf den gesamten Vorgang nachteilig. Bei der lithographischen Metalldekoration wurde ein Versuch unternommen, die Probleme des oxydativen Trocknene zu überwinden, indem mar die zu trocknenden Bögen bzw. Folien (aus Metall) durch einen Ofen einige zehn bis zwanzig Minuten lang bei Temperaturen führt, die charakteristischerweise in der Gegend von 177 C (350 F) liegen. Jedoch sind derartige Öfen nicht nur anfänglich außerordentlich teuer zu erwerben (wobei sie fünf- bis sechsmal so teuer sind wie die eingesetzte Druckpresse), sondern auch ihre Betriebskosten sind extrem hoch. Schließlich hängt beim V/örmetrocknungsdruck das Trocknen d.er Farbmesse davon ab, da P die gerade bedruckte Papierbahn durch Ofen geführt wird, die die Lösungsmittel zur Erzielung eines Drucks abtreiben, der gefaltet und geschnitten werden kann, wenn er aus der Vorrichtung kommt. Wie jedoch bereits ausgeführt wurde, sind die Öfen beim Erwerb und beim Heizen teuer und verursachen in gewissem Ausma?· eine Verunreinigung.

(ii) Bei der zweiten Gruppe, den Siebdruckfarben, wird die Trocknung (wie vorstehend ausgeführt wurde) hauptsächlich durch Verdampfung erzielt. Jedoch handelt es sich - wie bei den Farbmassen - um einen langsamen Vorgang.

(iii) Bei der dritten Gruppe - flüssige Druckfarben, dio für Gravuren und flexographische Druckpressen geeignet sind - wird die Entfernung der eingesetzten Lösungsmittel durch Verdampfung erzielt. Dabei handelt es sich jedoch wieder um einen langsamen Vorgang; dazu kann der unvollständig getrocknete Film während Vorgängen nach dem Druck ankleben oder abdrucken. Wenn mehr

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flüchtige Lösungsmittel eingesetzt werden, können "beim eigentlichen Druck Probleme auftreten - und oft x-rerden Warmluft- oder andere zweckmä^Dige Trocknungsmethoden angewendet, um die Trocknung zu "beschleunigen. In jedem lall werden unerwünscht große Lösungsmittelmengen in die Atmosphäre freigesetzt, so da·?. - unabhängig von der dadurch hervorgerufenen Verunreinigung Eirplosions- und Feuergefahr als zusätzliche und spezielle Gefahren auftreten.' ■

Hinsichtlich der Druckfarbenmassen und Grundlagen sind viele der vorstehend angeführten Probleme durch die zuvor erwähnte, jetzt von der Anmelderin verfolgte ältere Erfindung überwunden worden; in Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen kann daher die vorliegende Erfindung als weitste Ausbildung der älteren Erfindung angesehen werden. Wie jedoch aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, reicht der umfang der vorliegenden Erfindung weit über den Bereich von Druckfarbenmassen und deren Grundlagen hinaus.

Die Erfindung gründet auf der Tatsache, daß dann, wenn ein Vorpol7/meres mit einem Gehalt an freien Isocyanatgruppen einer Behandlung mit Ammoniak oder einem Amin in der Dampfphase unterworfen wird, das Vorpolymere mit einer Rate getrocknet wird, die weitaus schneller ist, als es bisher der Fall war; z.B. wurde festgestellt, daß Vorpolymerfilme oder -überzüge gemäß der Erfindung mit Eaten getrocknet werden können, die 50 his 2000 mal schneller sind als es bisher möglich war, und die in den meisten Fällen (und für alle praktischen Zwecke) in Sekunden ausgedrückt werden müssen. Es ist leicht zu erkennen, daß das im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik einen wesentlichen Fortschritt darstellt, der damit zusammenhängende Vorteile mit sich bringt, was für den Fachmann sofort verständlich ist.

Allgemein ausgedrückt wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Trocknung einer Grundlage mit einem Gehalt an einem Vorpolymeren mit freien Isocyanatgruppen vorgesehen, bei dem die Grundlage einer Behandlung mit einem Mittel unterworfen wird, dns im wesentlichen aus Ammoniak oder einem Amin besteht, wobei'

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das Mittel in der Dampfphase vorliegt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Grundlage eine Druckmassengrundlage oder Farbe sein; bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Grundlage eine flüssige Druckfarbe oder eine Siebdruckfarbe; bei einer v/eiteren (beispielhaften) Ausführungsform der Erfindung kann die Grundlage ,ein Klebstoff, ein Oberflächenüberzug oder eine Dichtungsverbindung sein.

Bei der vorstehenden breiten Darstellung (und wie sie nachstehend verwendet wird) ist folgendes zu beachten:

Der Ausdruck Grundlage soll, wenn er allgemein (wie bei der vorstehenden Definition) angewendet wird, generell die verschiedenen freie Isocyanatgruppen enthaltenden Druckfarben, Druckfarbengrundlagen, Oberflächenüberzüge und flüssigen Klebemittel bezeichnen. .

Der Ausdruck Druckfarbe ist nicht auf fertig angesetzte Massen beschränkt, wobei die Massen grundsätzlich eine Druckgrundlage, Pigmente (im allgemeinen in feinverteilter Form) und übliche Lösungsmittel, Wachse und Fließmittel (flow out agents) enthalten. So (und insbesondere) umfaßt der Ausdruck auch pigmentfreie Massen.

Mit Bezug auf Filme, Überzüge oder dergl., die dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen werden sollen oder unterworfen wurden (die Ausdrücke Film und Überzug sollen, wenn' sie nachstehend austauschbar verwendet werden, in bezug auf die Erfindung als Synonyme verstanden werden), ist der Ausdruck "Trocknung" folgendermaßen zu verstehen:
(i) Er umfaßt "Aushärten" und

(ii) zeigt an, daß der Film entweder nicht "klebrig" ist, im Lösungsmittel unlöslich ist, einen verbesserten Grad an Filmgesamtbeschaffenheit aufweist und kräftiger Reibung oder kräftigem Druck ohne Beeinträchtigung widerstehen kann. Es ist auch klar, daß in einigen Fällen ein trockener Film alle vorstehenden Qualitäten aufweisen kann.

Der Ausdruck "freie Isocyanatgruppen" umfaßt potentiell freie

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derartige Gruppen. Damit soll gesagt werden, daß das "Vorpolymere Isocyanatgruppen "besitzt, die freigesetzt werden können oder für Umsetzungen zur Verfügung stehen.

Gemäß dem vorstehenden Absatz sollen Verbindungen.mit freien Isocyanatgruppen alle derartigen Verbindungen umfassen. Demgemäß gehören dazu nicht nur Isocyanate mit Urethanstruktur und Polyisocyanate, sondern auch solche mit Polyisocyanurat-, Biuret- und Allophanatstruktur.

Die Behandlung der Grundlage mit Ammoniak oder den gewählten Amin hängt von keinen besonderen Kriterien der Umgebung- ab; daher kann jede Stelle, die für diesen Zweck nicht ungeeignet ist (d.h. für eine Ammoniak/Isocyanat oder Amin/Isocyanat-Umsetzung nicht nachteilig ist), gewählt werden. Vorzugsweise wird eine derartige Behandlung jedoch in einem geschlossenen Rrum durchgeführt.

Der Ausdruck "Dampfphase" gibt an, dä3 der Ammoniak oder das Amin in gasförmiger, dampfförmiger oder in irgendeiner anderen übergeführten JForm vom Gas bzw. der Atmosphäre ausgehend vorliegen (z.B. als Dispersion, Nebel _vod er Aerosol), in der sie umgesetzt werden können.

"Amin" soll seine allgemeine Bedeutung besitzen; daher umfaßt dieser Ausdruck nicht nur Amine einfacher, primärer, aliphatischen, nonofunktioneller Struktur, sondern auch Amine, gekennzeichnet durch

(i) Mehrwertigkeit bzw. Polyfunktionalitat und (ii) einen höheren Grad an Wasserstoffsubstitution. Typische Beispiele der vorstehenden (bevorzugten) Klasse sind Konoverbindungen, wie Methylamin, Äthylamin, Propylamin, Isopropylamin und die zahlreichen Isomeren des Butylamins, während Beispiele der polyfunktionellen Amine Hydrazin, Äthylendiamin, Propylendiamin und Diäthylentriamin sind. Ferner sind wichtige Beispiele (was aus dem nachstehenden folgt) Diäthylnnin und Triethylamin.

BAD 0RK31NAL

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Der Ausdruck 'Substrat" ist im weitestmöglichen Sinn auszulesen; gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß jede 5¹Iflehe, auf die eine Grundlage haftend aufgebracht werden kann (und auf der sie verbleibt, während die Behandlung mit dem Hittel durchgeführt wird), im Anwendungsgebiet der Erfindung liegt. 3o kann bei den Druck-Ausführungsformen der Erfindung das Substrat ein geeignetes poröses oder nichtporöses Material sein, wobei Beispiele dieser Kategorien in der angegebenen Reihenfolge Pappe und Hetallfolie sind; bei anderen Ausfiihrungsformen kann das Substrat z.B. eine Stahlplatte, ein .kompaktes oder verträgliches Kunststoffmaterial sein. Bemerkenswerterweise haben die vorstehenden· Substrate wenig gemeinsam, was den vorstehend angeführten weiten Urafang stützt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand verschiedener Beispiele beschrieben; diese Beispiele sind der Übersichtlichkeit halber in zwei Gruppen gegliedert, die mit A und B bezeichnet sind. Bei der ersten Gruppe können die Tests (da sie nicht solche Faktoren wie die gerauen Mengen der eingesetzten Mittel angeben) allgemein als qualitativ bezeichnet werden. Bei der Gruppe B Jedoch sind alle Parameter angegeben; demgemäß werden äußerst präzise und genaue V/er te erhalten.

Gruppe A Beispiel 1

Es wurde eine Grundlage für eine Druckfarbenmasse der folgenden Zusammensetzung:

mit Isophthalsäure modifizierter Pentaerythritolester von Kolophonium P4,00

Diisobutylphthalat (Lösungsmittel) P⁷I-,00

aliphatischen Kohlenwasserstofföl (3,00

(B/R etwa 300° bis 35O⁰C)
Diphenylmethan-^Zl ,4'-diisocyanet (Homologe) Λ^Ι,ΟΟ

100,00%

nit einem l^pilmgewicht, das etwa Buchdruckoff sctlithographie Pi Imgewichten entsprach, auf dio folgend on Substrate auf ^cO, w. c^t:

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BAD 0RK3INAL

(1) Beschichtetes Kunst&ruckpapier,

(2) "beschichtete Pappe und

(3) Metallfolie.·

Jeder dieser Drucke wurde sofort in ein versch lossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, das dampfförmigen Ammoniak enthielt.. Danach wurde ein weiterer Satz von Drucken in gleicher Weise hergestellt, wobei die einzelnen Proben in diesem Fall jeweils in einen Zweiliter-Glasbehälter gegeben wurden, der Monoäthylamin-Dampf enthielt. Nach Abständen von 10 bis 30 Sekunden waren alle Filme zu einem technisch brauchbaren Grad ausgehärtet.

.Beispiel 2

Es wurde eine Druckfarbenmasse der folgenden Zusammensetzung: Schnitzeiförmiges Material mit einem Gehalt von 70 V' Benzidingelbpigment und 30 ~A· inertem Kohlenwasserstoff harz · 32,00 Diisobutylphathalat (Lösungsmittel) ' 15,00 Grundlage wie in Beispiel 1 , 4-5,00 aliphatisches Mineralöl wie in Beispiel 1 8,00

100,00 %

mit einem Filmgewicht, das etwa Buchdruck/Offsetlithographiefilmgewichten entsprach, auf'folgende Substrate aufgedruckt:

(1) Beschichtetes Kunstdruckpapier,

(2) beschichtete Pappe und

(3) Metallfolie.

Wie in Beispiel 1 wurden die Drucke unmittelbar in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, das

(a) Ammoniak-Dampf bzw.

(b) Monoäthylamin-Dampf enthielt.

Nach Abständen von 10 bis 30 Sekunden waren alle Filme zu einem technisch brauchbaren Grad ausgehärtet.

BAD ORIGINAL

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- ίο -

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde eine Grundlage vom Vorpolymertyp auf Basis von Tolylendiisocyanat bei einem Geholt von 4-0 '/■ feststoffen in Xylol und nib 2,2 ';i freien NCO-Gruppen eingesetzt. Diese Grundlage wurde mit einem Meyer-Stab zur Erzielung eines Filmgewichts, das etwa den bei Gravuren- und flerographisehen Druckverfahren angewendeten Gewichten entsprach, auf die folgenden Substrate aufgebracht:

(1) Beschichtetes Kunstdruckpapier,

(2) beschichtete Pappe und

(3) Metallfolie.

Nach der Lösungsmittelverdampfung (15 Minuten) wurden die beschichteten Proben (wie in Beispiel 1) jeweils in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gebracht, das

(a) Ammoniak-Dampf bzw.

(b) Monoäthylamin-Dampf enthielt.

Nach Abständen von 10 bis 30 Sekunden waren die Filme zu einem technisch brauchbaren Grad ausgehärtet.

Beispiel 4

Es wurde ein Film eines unpigmentierten Vorpolymeren auf Basis einer Polyhydroxyverbindung und Tolylendiisocyanat bei einem Feststoff gehalt von ^L\0 % in Xylol und mit etwa 2,2 % NCO-Gruppen. auf ein Paar Stahlplatten durch Eintauchbeschichtung aufgebracht. Man ließ die erste Platte unter normalen atmosphärischen Bedingungen bei 18⁰G und 70 % relativer Feuchtigkeit trocknen. Die zweite Platte wurde beschichtet, in Luft 15 Minuten lang stehen gelassen, damit etwas Xylol verdampfen konnte, und danach in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, in das 2 ml konzentrierter Ammoniak eine Stunde zuvor gegeben worden waren.

Nach 30 Sekunden wurde die zweite Platte entfernt; sie war nicht klebrig (d.h. trocken). Die erste Platte, die an Luft trocknete, war nach einer Stunde und vierzig Minuten nicht mehr klebrig.

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Beispiel 5

Es wurde eine Platte wie in Beispiel 4 hergestellt. Nach 15 Minuten wurde sie in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, in das 1 g Hydrazindihydrochlorid (als Hydrazin-Quelle) und 5 kleiner 30prozentigen Natriumhydroxidlösung zuvor gegeben worden waren. Nach 4 Minuten wurde die Platte untersucht und als nicht klebrig befunden.

Beispiel 6

Es wurde ein Film eines unpigmentierten aliphatischen Urethanvorpolymeren (40 % Feststoffe in Xylol), das durch Umsetzung von Isophorondiisocyanat mit einer Polyhydroxyverbindung gebildet wurde, hergestellt; damit wurde eine Stahlplatte beschichtet. Die Trocknungszeit bis zum nicht mehr klebrigen Zustand in Luft bei 18⁰C und 70 "/j relativer Feuchtigkeit betrug 4 Stunden. Es wurde eine weitere in gleicher Weise beschichtete Platte, die 15 Minuten lang an Luft zur Verdampfung von etwas Lösungsmittel gehalten wurde, in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß mit Ammoniak-Dampf 2 Minuten lang gegeben. Der Plattenfilm war leicht klebrig und wurde danach mit dem Ammoniakdampf weitere 2 Minuten lang behandelt, insgesamt 4 Minuten lang. Zu diesem Zeitpunkt war der Film nicht mehr klebrig.

Beispiel 7

Es wurde ein Plattenfilm wie in Beispiel 6 hergestellt und 15 Minuten lang an Luft getrocknet. Danach wurde die Platte in . ein verschlossenes Zweiliter-Galsgefäß gegeben, in das 2 ml Ithylendiamin eine Stunde zuvor gegeben worden waren. Nach ^l\ Minuten wurde die Platte entfernt; der Film war nicht mehr klebrig.

Gruppe B

In diener Gruppe wurden achtundzwanzig (28) zusätzliche Tests durchgeführt; deren Ergebnisse werden nachstehend in tabellarisch er Form angegeben (Tabelle T). Um die Tests(und die mit ihnen

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erhaltenen Ergebnisse) voll zu verstehen, werden alle Einzelheiten bezüglich der eingesetzten Materialien und angewendeten Arbeitsweise nachstehend mitgeteilt.
Grundlage:.

Es wurden die folgenden freie Isocyanatgruppen enthaltenden Vorpolymeren eingesetzt:

A: Eine Druckfarbenmasse (hinsichtlich der Bestandteile und deren Anteilen) ähnlich der Farbe des vorstehenden Beispiels 2, jedoch anstelle von Benzidingelb auf Basis von Phthalocyaninblaupigmentschnitzein.

B: Ein Aufdruck (over-print)-Lack auf Basis eines aliphatischen Polyisocyanatvorpolymeren. Diese Grundlage gleicht (hinsichtlich der Bestandteile und Anteile) der des vorstehenden Beispiels 1 mit der Ausnahme, daß es anstelle von Diphenylmeüian ^l\,4'-diisocyanat auf dem Biuret von Hexamethylendiisocyanat basiert.

C: In den Beispielen 3> 4- und 5 eingesetzte Grundlage: D: In den Beispielen 6 und 7 eingesetzte Grundlage.

In der Tabelle Ύ v/erden die Grundlagen einfach wie vorstehend identifiziert (d.h. durch die jeweiligen Buchstaben A bis D).

Substrate:

Iletallfolie und Papier oder Pappe (wie in der vorstehenden Gruppe A) sind geeignet. Insbesondere wurden zwei Substrate eingesetzt, nämlich

(1) Aluminiumfolie: mit glatten Flächen, 4 mm.

(2) Pappe (Dutch Buff System Board): Gewicht 49,9 kg (110 lbs) je 500 Blatt; BlattgröHe 64,8 ύ. 77,5 cm (25 1/2" χ 50 1/2"); unbeschichtet.

Trocknungsmittel (zu verdampfen):

(1) Ammoniak (spezifisches Gewicht 0,88),

(2) Monoäthylamin (70 >ige Lösung in Wasser).

(3) Äthylendiarain (99 %).

(4) Diäthylamin (99,4 ^).

(5) Triäthylonin (100 ',-.).

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Test-Arbeitsweise (Allgemeines):

Die Grundlage wurde zu Beginn (falls erwünscht oder erforderlich) auf einer Glasplatte (z.B. mit einer Metallübertragungswalze) bearbeitet, bis ein dünner !film befriedigender Viskosität erhalten wurde, wonach mit einer leicht gravierten Metallwalze, die gleichmäßig mit der Grundlage überzogen war, einmal über das Substrat gegangen wurde. Danach wurden Proben des beschichteten Substrats abgeschnitten und in eine Häitüngs- oder Trocknungskammer gegeben (die nachstehend einfach als Trocknungskammer bezeichnet wird).

Das (verdampfte) Trocknungsmittel wurde an einem Ende der Kammer zu vorgegebenen. Zeitpunkten (wie nachstehend ausgeführt wird) eingeführt, wobei die gewählten Zeiten mit Stoppuhr gemessen wurden. Als Injektionsmittel diente eine Zerstäubungsvorrichtung, deren Ausstoß als Funktion der Zeit geeicht worden war.

UnmitiELbar nach der zeitlich festgelegten Einführung des Trocknungsmittels wurde mit einem weiteren zeitlich abgestimmten Vorgang (wieder mit Stoppuhr) begonnen; die überzogenen Substrate wurden aus der Trocknungskammer in vorgegebenen Abständen entfernt. Nach der Entnahme wurde jedes Substrat auf eine flache Fläche gelegt, etikettiert und hinsichtlich der Trocknung getestet; diese Prüfung wurde bei einer geeigneten Ausführungsform durch eine Technik ausgeführt, die auf dem Vermögen der Grundlage zur Übertragung von einem Substrat auf ein anderes Substrat (das nachstehend als Abzieh- bzw. Übernahmesubstrat bezeichnet wird) basiert, wenn sie unter Druck zusammen gebracht werden. Bei dieser Ausführungsform wurde das Übernahmesubstrat, vorzugsweise ein Absorptionspapier obenauf und im rechten Winkel zur beschichteten Seite des Primärsubstrats gelegt, wonach ein scheibenförmiges Gewicht in Längsrichtung des ÜbernahmeSubstrats eine bestimmte (kurze) Zeitspanne lang gerollt wurde.

Das Übernahmesubstrat wurde mit der Grundlage in einem Maß überzogen, das vom Trocknungszustand der Farbe auf dem zuerst erwähnten Substrat abhing. Bei vollständiger Trocknung trat keine

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Übertragung ein.

Anmerkung: Bei pigmentierten Farben zeigt das Übernahmesubstrat bei visueller Betrachtung den Grad der Trocknung an. Bei unpigmentierten Hassen war es erforderlich (um zur gleichen visuellen Beurteilung zu kommen), das Übernahmesubstrat in feinteiliges RuB-Pigment unmittelbar nach dem Übertragungsvorgang einzutauchen, wobei der überschüssige Ruß durch einen Luftstrahl entfernt wurde.

Test-Arbeitsweise (Spezielles):

(a) In den Fällen der Grundlagen A und B wurde eingangs (auf einer Glasplatte) wie vorstehend gearbeitet, wobei ein gleichmäßiger Film der Grundlage auf das Substratmaterial übertragen wurde, um mit der leicht gravierten Metallwalze einen Überzug zu erzielen, der etwa repräsentativen Druckfarbenfilmgewichten entsprach. Jeder Aufstrich mit der Walze lieferte einen überzogenen Bereich von etwa 10,2 χ 8,9 cm (4 χ 3 1/2"), der bei einem Substrat mit typischen Dimensionen von 7»6 x 2,5 cm (3 x 1") für zwei Tests völlig ausreicht. Nach dem Beschichten und Abschneiden wurden die einzelnen Substrate sofort in die Trocknungskammer gegeben.

(b) Bei den Unterlagen C und D wurden die einleitenden Maßnahmen weggelassen, wobei die Unterlagen einfach (und diesem Fall befriedigender) mit einer Bürste auf das Substratmaterial bis zu einer Stärke des feuchten Films (für Oberflächenüberzüge repräsentativ) von etwa 0,1 mm aufgebracht wurden. Nach dem Überziehen und Abschneiden wurden diese Substrate 15 Minuten lang stehen gelassen (zur Entfernung des Lösungsmittels), wonach die Substrate in die Trocknungskammer gegeben wurden.

(c) Figur 1 der Zeichnung (die in Verbindung mit der folgenden Beschreibung betrachtet werden soll) stellt die bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung dieser Testreihe dar. Die Trocknungskammer 1 ist rechtwinklig ausgebildet, wobei die Ausmaße (in cm) 43 (Länge) χ 20 (Höhe) χ 30 (Breite) betragen, was ein Innenvolumen von 25 800 cur ergibt, was aus Absatz (d) folgt, der sich unmittelbar anschließt. Die Zerstäubungsvorrichtung 2

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ist in der Nähe des Endes 3 der Kammer gegenüber der Eingangstür 4 angeordnet, wobei die Zerstäubungsvorrichtung aus einem ersten (Aerosol-Treibmittel) Behälter 5 und einem zweiten (Trocknungsmittel) Behälter 6 besteht, wobei der Auslaß des ersten Behälters durch eine.Rohre 7 führt, die über dem oberen Ende des Rohrs 8 liegt, das in die Flüssigkeit des Behälters 6 eintaucht. Die Vorrichtung 2 ist so ausgebildet, daß die I¹IUssigkeit in die Härtungskammer mit 4,9 'kg/cm"" (70 psi) eingeblasen werden kann; in der Praxis bedeutet das, daß 10 ml Flüssigkeit in einer Zeitspanne von 12 Sekunden abgegeben werden können. Die einzelnen Substrate 9 werden von einer transversal angeordneter. Querstange 10 gehalten, deren Enden an entgegengesetzten Seiten 11 der Kammer befestigt sind. Die Kammer steht zweckmäßigerweise auf einem Untersatz 12 und wird von diesem getragen. Die Seiten und Enden der Kammer sind transparent, wobei das als "perspex" bekannte Material äußerst geeignet ist.

(d) Es wurden sechs bestimmte Zeitspannen (zum Einspritzen des Trocknungsmittels in die Kammer) gewählt, deren jeweilige Dauer 1, 2, 3, 4 und 5 Sekunden betrug; hinsichtlich der Flüssigkeit, die mit der in dem unmittelbar vorhergehenden Absatz (c) angegebenen Rate einführbar war, entsprachen diese Zeitspannen jeweils Einsatzvolumina von 0,83, 1,66, 2,50, 3,34-, 4,17 "bzw. 8,34 ml. Bei einem Kammervolumen von 25 800 ml (wie vorstehend berechnet) und auf Basis einer vollständigen "Verdampfung des Mittels (die allem Anschein nach stattfand) lieferten diese Injektionszeitspannen in der Trocknungskammer die jeweiligen Konzen-' trptionen an Trocknungsmittel (ausgedrückt in Teilen je Million), die in der folgenden Tabelle X angegeben sind.

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Tabelle X
Injektionszeit (sec.) Konzentration (p.p.M.)

1 32,2

2 64,4

3 97,0

4 129,0

5 161,5 10 323,5

Anmerkung: Es ist zu bemerken, daß diese Konzentrationen bis zur ersten Stelle nach dem Komma angegeben sind. Da jedoch die Ergebnisse dieser Angaben in bezug auf die folgende Tabelle Y nicht realistisch wären, sind die darin angegebenen Werte für Teile je Million auf Basis des nächsten geeigneten Vielfachen von 5 ausgedrückt. Wenn z.B. die bestimmte Trocknungszext als Injektionszeit von z.B. 5 Sekunden ausgedrückt wird, wird die relevante Konzentration in Teilen Je Ilillion als 160 (anstelle von 161,5) ausgedrückt.

(e) Die vorgegebenen Zeitspannen (nach denen die überzogenen Substratproben nach Einwirkung des Trocknungsmittels - wie vorstehend beschrieb en - aus der Trocknungskammer genommen vnirden) wurden zuvor auf 5,10, 20 und 30 Sekunden eingestellt und später (falls erforderlich) auf 40, ^>0 und 60 Sekunden eingestellt. Jede Grundlage (A bis D) vnirde aufgrund der zwei vorstehenden Substrate bei den zuvor angegebenen sechs Konzentrationen (Teile je Hillion) und diesen Zeitspannen analysiert, wobei die Proben zum fortlaufenden Testen eines Substrats bei der niedrigsten Konzentration (Teile Je Million) bis zu 50 Sekunden, danach (falls erforderlich) bei der nächsthöheren Konzentration bis zu 30 Sekunden usw. behandelt wurden. Nach der Entfernung aus der Kammer wurde jede Substratprobe bezüglich ihrer Trocknung in der geeignetsten V/eise getestet. So wurde

(i) die Grundlage A mit der Technik unter Anwendung des "Übernahmesubstrats' getestet, die vorstehend beschrieben wurde,

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— ι ,· —

wobei die aneinander anliegenden Substrate 2 Sekunden lang Drucken eines scheibenförmigen 1 kg-Gewichts eines Durchmessers von 11,4 C^ (4- 1/2") und einer Breite von 1,3 cm (1/2^|!) ausgesetzt wurden.

(ii) Grundsätzlich'wurde die Grundlage B in der gleichen Weise wie die Grundlage A "behandelt. Jedoch vrurde in diesem Fall auch von der vorstehend erwähnten Hilfstechnik unter Anwendung eines weiteren Substrats mit feinteiligem Eußpigment Gebrauch gemacht, (iii) Wegen des Zusammentreffens einiger Faktoren, nämlich eines relativ starken Films mit einer recht kurzen Trocknungszeit (die herausfällt), wurden die Grundlagen G und D subjektiv an den Substraten selbst mit einen Fingertest getestet, (f) Im Rahmen da? vorstehenden Ausführungen wird angenommen, da" die Ergebnisse, die in der (nun folgenden) Tabelle Y angegeben sind, im wesentlichen für sich selbst sprechen. Jedoch können die folgenden Anmerkungen deren Verständnis erleichtern, (i) Die Ergebnisse geben die minimalen Zeitspannen und Konzentrationen zur Erzielung eines trockenen Zustande an. Zur Erläuterung des Tests einer Grundlage B - einer Pappe/Monoäthylamin-Kombination - zeigen diese Ergebnisse:

A. Wenn kein Mittel eingesetzt wird, wird festgestellt, daß die mit der Grundlage überzogene Pappe nach 10 000 Sekunden (2 1/2 bis 3 Stunden) nicht getrocknet ist.

B. Bei Injektionszeiten von 1 bis 3 Sekunden war die mit der Grundlage überzogene Pappe noch nrch 30 Sekunden nicht trocken. Bei einer Injektionszeit von ^LY Sekunden (130 Teile je Million) wurde eine Trocknung in 30 Sekunden erzielt.

G. Bei edner Injektionszeit von 5 Sekunden (160 Teile je Million) wurde eine Trocknung in 5 bis 10 Sekunden erzielt. Da dies der Fall war, gab es keinen Anlaß, diese "bestimmte Kombination weiter zu testen.

(Li) Es ist zu bemerken, daß die für die Grundlagen C und D gemeinsame "Folie/Pappe"-Werte angegeben werden (22 Gruppen von Ergebnissen anstelle von 28, die aufgrund der vorhergehenden

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Bemerkungen zu den 2Q Tests zu erwarten wären). Die Erklärung ist darin zu sehen, da^p. - während alle Tests tatsächlich ausgeführt wurden - die für Folie und Pappe erhaltenen Ergebnisse im wesentlichen'die gleichen waren.

(iii) Bei Diäthylmnin und Triäthylamin wurde nur Λ-Pappe- und A-FoIie-Grundlng-e getestet.

(iv) Die V/orte, die für die Grundlage A - Aluminiumf oli e/IIonoäthylamin - und für die Grundlage B - Ammoniak (für beide Substrate) - angegeben werden, sollen im GesamtZusammenhang der Erfindung und vor dem Hintergrund des bekannten Stands der Technik gesehen werden. So ist auch im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik, bei dem der Trocknungsvorgang unverändert Zeitspannen von Stunden beansprucht, eine vollständige Trocknung, die nicht in einer Minute erzielt wird, ein Vorteil.

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Trocknung von Grundlagen mit einem Gehalt an Vorpolymerem mit freien Isocyanatgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Grundlage mit einem Mittel aus im wesentlichen Ammoniak oder Amin behandelt, wobei das Mittel in dampfförmigem Zustand vorliegt.

2. "Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mittel Ammoniak verwendet. '

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amin ein primäres monofunktionelles oder primäres difunktionelles aliphatisches Amin verwendet.

4. Verfahren npch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, drß man das Mittel anfänglich in flüssiger Form einsetzt und zur Herstellung des erforderlichen dampfförmigen Zust^nds zerstäubt.

5· Verfahren noch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundlage eine Druckmassengrundlage oder eine Druckfarbenmae·· mit einverleibter Druckgrundlage verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundlage eine flüssige oder eine Siebdruckfarbe verwendet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche Λ bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundlage ein flüssiges Klebemittel, eine Oberflächenbeschichtung oder eine VerschluPverbindung verwendet.

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8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man vor Behandlung mit dem Mittel die Grundlage auf ein Substrat aufträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet; daß man als Substrat ein zum Drucken geeignetes Material und als Grundlage Druckfarben gemäß den Ansprüchen 5 oder 6 verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat ein zum Überziehen geeignetes Material und als Grundlage ein unpigmentiertes Vorpolymeres gemäß Anspruch verwendet.

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