DE2721722C2

DE2721722C2 - Wäßrige Tiefdruckfarben und Verfahren zum chemischen Prägen von in der Hitze aufschäumbaren Materialien unter Verwendung dieser Tiefdruckfarben

Info

Publication number: DE2721722C2
Application number: DE2721722A
Authority: DE
Inventors: Artimus Chester Wilmington Del. Hamilton
Original assignee: Congoleum Corp
Current assignee: Congoleum Corp
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1984-07-05
Also published as: JPS534605A; DE2721722A1; GB1541990A; NL186452C; IT1078117B; NL186452B; US4083907A; CA1088254A; AU513510B2; NL7705208A; JPS6125752B2; AU2524477A

Description

mit der Maßgabe, daß die Summe der Komponenten (A) bis (E) 100 Gew.-96 beträgt.

2. Wäßrige Tiefdruckfarben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaumbildung regulierende Agens Benzotriazol oder Aminotriazol ist.

3. Wäßrige Tiefdruckfarben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Isopropanol als Alkohol (B) enthält.

4. Verfahren zur chemischen Regulierung von in der Hitze aufschäumbaren und expandierbaren harzartigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß auf ausgewählte, vorbestimmte Bereiche dieses Materials eine wäßrige Tiefdruckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufgetragen und die In der Hitze aufschäumbaren und expandierbaren harzartigen Materialien erhitzt werden, wobei diese ausgewählten, vorbestimmten Bereiche mehr oder weniger aufgeschäumt werden (Reliefwirkung oder chemische Prägung) und diese sich somit von anderen Bereichen unterscheiden und abheben, auf welche keine Druckfarbe aufgetragen worden ist.

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Die Erfindung betrifft wäßrige Tiefdruckfarben der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, die bei chemischen Prägeverfahren, beispielsweise beim chemischen Prägen von Fußböden, Decken, Wandüberzügen, Schaltpulten, Tischen, Zählerköpfen, beschichteten oder getränkten Geweben, Polster- und Bekleidungsmaterialien, Buchdeckeln und Innenwandungen von Fahrzeugen verwendet werden. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zum chemischen Regulieren von In der Hitze aufschäumbaren und expandierbaren harzartigen Materiallen mit derartigen Tiefdruckfarben.

Aus den US-PS 32 93 094 und 32 93 108 sind chemische Frägeverfahren zur industriellen Herstellung der oben angeführten Gegenstände bekannt. Diese Prägeverfahren beinhalten normalerweise das Beschichten eines Grundmaterial, z. B. einer Asbestplatte, mit einer im wesentlichen homogenen Schicht eines harzhalUgen Materials, z. B. mit Polyvinylchlorid oder einem anderen harzhaltigen Material. Ein schaumbildendes oder aufblähendes Mittel, wie z. B. Azodicarbonamid, wird normalerweise gleichförmig in dem Harzmaterial dispergiert und zersetzt sich nach Erhitzen auf eine ausreichend erhöhte Temperatur unter Freisetzung von gasförmigen Zerfallsprodukten, um das geschäumte, aufgeblähte, harzhaltlge Erzeugnis aufzuschäumen.

Bei solchen chemischen Prägeverfahren werden vor dem Erhitzen ausgewählte, vorbestimmte Flächen der Oberfläche des hitzeschäumbaren Harzmaterials mit einer die Schaumbildung regulierenden Druckfarbe bedruckt, die eine Schaumbildung in den ausgewählten, vorbestimmten Flächen steuert, wenn die hitzeschäumbaren Harzmateriallen nachfolgend auf die erforderliche erhöhte Temperatur erhitzt werden.

Solche die Schaumbildung des bedruckten Substrates regulierenden Druckfarben enthalten entweder Agenzien, die das Zersetzen der schäumenden oder aufblähenden Mittel verhindern oder unterdrücken, wodurch die gastreibende Wirkung auf die schäumbaren Harzmaterialien und entsprechend die Schaumbildung in den bedruckten ausgewählten, vorbestimmten Bereichen verringert wird oder Anzeigen, die das Zersetzen der schäumenden und aufblähenden Mittel katalysieren und beschleunigen, um die Gaswirkung auf die schäumbaren Harzmaterialien und die Schaumbildung in den bedruckten Bereichen zu steigern.

Hierdurch wird die Oberfläche der geschäumten oder aufgeblähten Harzmateriallen mit einem geprägten reliefartigen Muster versehen, das relative Erhöhungen und relative Vertiefungen oder Aussparungen unter Bildung einer interessanten Oberflächenstruktur aufweist.

Die die Schaumbildung regulierenden Druckfarben enthalten sowohl die Agenzien zur Regulierung der Schaumbildung als auch die Pigmente, Druckfarben, Farbstoffe cder andere Kolorlerungsmatsrlallen, wodurch die bei der Anwendung resultierenden geprägten reliefartigen Muster sehr genau mit den Druckfarbenmustern zusammenfallen und ausgezeichnete sichtbare und ertastbare Effekte erzeugt werden, die im wesentlichen allzeit einwandfreien Stand und Rapport aufweisen.

Druckfarben auf organischer Lösemittelbasis sind bisher mit begrenztem Erfolg bei solchen chemischen Prägeverfahren zur Schaumbildungsregulierung verwendet worden. Sie sind jedoch verhältnismäßig teuer, lassen sich sehr schwer von Druckvorrichtungen entfernen und sind manchmal bei herkömmlichen Druckeinrichtungen gar nicht anwendbar.

Außerdem sind sie häufig entflammbar oder sie weisen verhältnismäßig niedrige Flammpunkte auf, was gefährliche Situationen hervorrufen kann. Häufig verursacht die Anwendung dieser Druckfarben beträchtlichen Ausschuß und Verunreinigungen, hohe Kosten sowie zeltraubende Wiedergewinnungsprogramme für das Lösemittel.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von wäßrigen Tiefdruckfarben für in der Hitze aufschäumbare bedruckte Substrate, die bei chemischen Prägeverfahren auch In Industriellem Maßstab vorteilhaft anwendbar sind, mit herkömmlichen Druckeinrichtungen angewendet werden können, die billig und leicht durch Reinigungen zu entfernen sind und ke'ne Gefahren Infolge Entflammbarkeit und keine hohen Kosten wegen der Lösemittelrückgewinnung verursachen.

Diese Aufgabe wird durch die In Anspruch 1 angegebene wäßrige Tiefdruckfarbe gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser wäßrigen Tiefdruckfarbe sind Gegen-

stand der Unteransprüche 2 und 3. Anspruch 4 bezieht sich auf ein Verfahren zum chemischen Prägen unter Verwendung dieser neuen wäßrigen Tiefdruckfarbe.

Die erfindungsgemäße wäßrige Tiefdruckfarbe enthält (A) 1% bis 15% eines chemischen Agens, das die Schaumbildung reguliert, z. B. das bevorzugte Benzotriazol; (B) 1% bis 9% eines wasserlöslichen oder im Wasser dispergierbaren aliphatischen Alkohols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. das bevorzugte Isopropanol; (C) 1% bis 11% des den pH-Wert regulierenden Agens oder eines entsprechenden Pufferagens, wie Ammoniak oder ein wasserlöslicher oder in Wasser dlsper£ierbarer Alkylaminoalkohol mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, z. B. 2-DimethyIaminoäthanol und Diäthylaminoäthanol, die den pH-Wert der Druckfarbe auf 8 bis 12 einstellen und halten; (D) 30% bis 75%, insbesondere 30% bis 70% von der wäßrigen Druckfarbenzusammepsetzung und (E) 10% bis 40% zusätzliches Wasser. Alle Prozente sind Gewichtsprozente. Eine derartige wäßrige Druckfarbe kann auf die Oberfläche von In der Hitze aufschäumbaren Harzmaterialien in ausgewählten, vorbestimmten Bereichen in einem Verfahren aufgebracht werden, bei dem die Vorteile chemischer Prägeverfahren ohne Inkaufnahme der erwähnten Nachtelle der Verwendung von Druckfarbenzusammensetzungen auf organischer Lösemitteibasis erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Druckfarben auf der Basis von verdünntem wäßrigen Alkohol enthalten das die Schaumbildung regulierende Agens in einer Menge, die im Einzelfall von dem Grad der gewünschten oder erforderlichen Prägung oder Reliefwirkung abhängt.

Neben dem besonders bevorzugten Benzotriazol können als das die Schaumbildung regulierende Agens beispielsweise verwendet werden: Aminotriazol; 3-Amino-1,2,4-triazol; 4-Amino-l,2,4-triazol; l-AmIno-l,2,4-triazol; l-Amino-l,2,3-trtazol; 1-Amino-1,3,4-trlazol; 1,2,4-Trlazol; 1,2,3-Triazol und Mischungen von derartigen Triazolen.

Die die Schaumbildung regulierenden Agenzien müssen in den verdünnten Alkohol aufweisenden Druckfarben ausreichend löslich bzw. dispergierbar sein. Sie müssen auch ausreichend stabil sein, so daß sie nicht etwa durch Hydrolyse oder Alkoholyse oder auf andere Weise in andere chemische Substanzen umgewandelt werden, in denen sie ihre die Schaumbildung regullerenden Eigenschaften verlieren.

Die erfindungsgemäßen Druckfarben enthalten einen aliphatischen Alkohol, der wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar 1st, mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen In einer Menge von 1 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung. Obgleich es sich um Alkylalkohole handelt, 1st deren Konzentration nur 1% bis 9% und deshalb von den Druckfarbenzusammensetzungen herkömmlicher Art auf organische Lösemittelbasis abgrenzbar, die normalerweise organische Lösemittel wie Methyläthylketon, Methyllsobutylketon, Xylol oder Toluol In Konzentrationen von 45 bis 70 Gew.-% enthalten.

Isopropanol ist der bevorzugte Alkylalkohol, andere verwendbare Alkohole sind Methanol, Äthanol (beide auch sehr zweckmäßig), 1-Propanol, 1-Butanol; 2-Pentanol und Hexanol.

Die erfindungsgemäßen Druckfarben enthalten Ammoniak oder 2-Dimethylaminoäthano! als bevorzugte, den pH-Wert regulierende Agenzien oder Pufferagenzlen, andere geeignete Agenzien sind Borsäure Natriumtetraborat (Borax), das auf einen pH-Wert von ungefähr 8,5 puffert; Natriumtetraborat, das auf einen pH-Wert von ungefähr 9,2 puffert; Borsäure - Natriumhydroxid, das auf einen pH-Wert von ungefähr 9,2 puffert; Naträumbicarbonat - Natriumcarbonat, das auf einen pH-Wert von ungefähr 10,2 puffert, und Dlnatriumphosphat - Natriumhydroxid, das auf einen pH-Wert von ungefähr 11,5 puffert. Die Konzentration dieser Pufferagenzien ist normalerweise ungefähr 0,1 molar. Andere verwendbare Alkylamlnoalkohole sind: 2-Diäthylamlnäthanol (sehr zweckmäßig); 2-Methylaminoäthanol und 2-Äthylamlnoäthanol. Wenn Ammoniak oder ein anderes verhältnismäßig flüchtiges Material verwendet wird, um den gewünschten pH-Wert von 8 bis 12 einzustellen und aufrechtzuerhalten, wird gegebenenfalls zusätzlich Ammoniak oder das andere flüchtige Material zugeführt, um ein Fallen des pH-Wertes unter 8 zu verhindern.

Ammoniak wird erfindiingsgemäß als 25% bis 30% NH₃ enthaltende Lösung in Wasser eingesetzt.

Die spezielle Tiefdruckfarbmasse Hegt erfindungsgemäß in wäßriger Verdünnung vor. Sie ist eine Pigmentdispersion in einer Latexemulsion oder eine Lösung von wasserlöslichen Acryl- oder Melamlnharzen. Die wäßrige Druckfarbmasse ist in Mengen von 30 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten.

Soweit die wäßrigen Druckfarbmassen verfügbar sind und als wäßrige Lösungen oder Dispersionen mit speziellen Konzentrationen von festen farbgebenden Materialien verwendet werden, liegt der tatsächliche Festkörpergehait der Farbe, des Pigmentes, des Farbstoffes oder eines anderen Farbmaterials im Bereich von ungefähr 3 bis 45 Gew.-% des Gesamtgewichts der fertigen Druckfarbenzusammensetzung. Wäßrige Druckfarbmassen bereits mit pH-Werten von 8 bis 12 werden bevorzugt, da sie die Notwendigkeit ersparen, die pH-Werte vor ihrer Verwendung auf einen solchen Bereich einzustellen.

Wasser ist zusätzlich In Mengen von 10% bis 40% vorgesehen, um die Konsistenz oder die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung auf die gewünschten Bereiche zur geeigneten Handhabung In der Druckeinrichtung einzustellen. Solche Viskositäten liegen normalerweise im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 60 see (Zahn 3 cup).

Beispiel 1
Die Druckfarbenzusammensetzung weist auf:

Benzotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dlmethylamlnoäthanol 4,196

Zusatzwasser 22,8%

Gelbe, wäßrige Druckfarbe (Acrylharzbasis; 62,8% 30% Pigmentfeststoffe, 48,2% Insgesamt
nichtflüchtige Bestandteile; Rest Wasser)

Benzotriazol, 2-Dlmethylamlnoäthanol, Isopropanol und Wasser werden bei hoher Geschwindigkeit In einem Mischwerk gemischt und die sich ergebende Mischung wird unter Rühren zur wäßrigen Druckfarbe zugegeben. Der pH-Wert der Zusammensetzung bleibt während der gesamten Zelt des Versuchsbeispiels im Bereich von 8 bis 12. Die Druckfarbenzusammensetzung wird auf ausgewählte, vorbestimmte Bereiche eines gelierten, schäumbaren Plastlsols aufgedruckt, das durch Mischen der folgenden Bestandteile In einem Mischer gebildet wird.

Polyvinylchlorid, Dispersionsgütegrad,

spezifische Viskosität 0,6
Polyvinylchlorid, Dispersionsgrad,

spezifische Viskosität 0,4
Butylbenzylphthalat-Weichmacher
Di(2-äthylhcA>l)phthalat-Weichmacher
Titandioxid-Pigment (55%-Festkörper)
Azodlcarbonamid-Blähmlttel
V. M. & P. Naphtha

(Siedeberelch 88° C bis 135° C)

Teile 50

SO

25 45

5 ίο

Die Erhitzung auf ca. 190° C zersetzt das Azocarbonamid-Blähmittel und erzeugt die gewünschte Schaumbildung. Die Prägetiefe von ungefähr 0,65 mm wird mit ungefähr 1,475 mm Schaum erhalten. Eine Verschleißschicht von ungefähr 0,25 mm wird verwendet. Die die Schaumbildung regulierenden Eigenschaften und Charakteristiken der Druckfarbenzusammenfitzung werden durch dieses Beispiel demonstriert.

Beispiele 2 bis 12

Die im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitswelsen werden in den folgenden Beispielen Im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch die jeweils angegebenen Druckfarbenzusammensetzungen eingesetzt werden. Die Ergebnisse sind allgemein mit den Ergebnissen des Beispiels 1 vergleichbar. Die die Schaumbildung regulierenden Eigenschaften dieser Druckfarbenzusammensetzungen werden auch durch diese Beispiele gut demonstriert.

Beispiel 2

35

Benzotrlazol 1,0%

Isopropanol 1,5%

2-Dlmethylamlnoäthanol 3,0%

Zusatzwasser 31,7%

gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie in Beispiel 1) 62,8%

Beispiel 3

Benzotrlazol 9,8%

Isopropanol 5,7%

2-Dlmethylamlnoäthanol 6,2%

Zusatzwasser 33,2%

gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie in Beispiel 1) 45,1%

·* Beispiel 4

Benzotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

wäßriges Ammoniak (29,4% NH₃) 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie In Beispiel 1) 62,8%

Beispiel 5

Aminotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dimethylaminoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie In Beispiel 1) 62,8%

65

Beispiel 6

Benzotriazol 6,5%

Methanol 3,ä%

2-Dlmethylamlnoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8% gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie In Beispiel 1) 62,8%

Beispiel 7

Benzotriazol 6,5%

Äthanol 3,8%

2-Dimethylaminoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8% gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie in Beispiel 1) 62,8%

Beispiel 8

Benzotrlazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dlmethylamlnoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

gelbe, wäßrige Druckfarbe (wie in Beispiel 1) 62,8%

Beispiel 9

Benzotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dimethylamlnoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

rote, wäßrige Druckfarbe (Acrylharzbasls; 62,8% 3,5% Pigmentfeststoffe; 30,5% Insgesamt
nichtflüchtige Bestandteile; Rest Wasser)

Beispiel 10

Benzotrlazol 6,596

Isopropanoi 3,8%

2-Dlmethylamlnoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

weiße, wäßrige Druckfarbe (Acrylharzbasls; 62,8% 30,0% Pigmentfeststoffe; 48,2% insgesamt
nichtflüchtige Bestandteile; Rest Wasser)

Beispiel 11

Benzotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dimethylamlnoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

blaue, wäßrige Druckfarbe (Acrylharzbasis; 62,8%

7,0% Pigmentfeststoffe; Insgesamt

nlchtflüchtige Bestandteile 31,0%;

Rest Wasser)

Beispiel 12

Benzotriazol 6,5%

Isopropanol 3,8%

2-Dimethylaminoäthanol 4,1%

Zusatzwasser 22,8%

wäßrige Druckfarbe mit klarem Streckmittel 62,8%

(Acrylharzbasls; 096 Pigmentfeststoffe;

Insgesamt nichtflüchtige

Bestandteile 28,696; Rest Wasser)

Claims

Patentansprüche:

1. Wäßrige Tiefdruckfarben bestehend aus

(A) 1 bis 15 Gew.-% einer fünfatomigen heterocyclischen Ringverbindung, die drei Stickstoffatome und 2 KohJenstoffatome in dem heterocyclischen Ring enthält, als ein die Schaumbildung regulierendes Agens !0

(B) 1 bis 9 Gew.-% eines aliphatischen Alkohols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,

(C) 1 bis 11 Gew.-% Ammoniak (25 bis 30%ig in Wasser) oder einer Verbindung, welche den pH-Wert der Druckfarbzusammensetzung im Bereich von 8 bis 12 hält, oder ein entsprechendes Pufferagens,

(D) 30 bis 75 Gew.-% einer wäßrigen Druckfarbenzusammensetzung auf der Basis einer üblichen Pigment/Latexemulsion oder einer üblichen wäßrigen Acryl- oder Melaminharzlösung und

(E) 10 bis 40 Gew.-% zusätzliches Wasser,