DE2917748A1 - Mit uv-licht polymerisierbare polyaetherurethanmasse - Google Patents
Mit uv-licht polymerisierbare polyaetherurethanmasseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine verbesserte flüssige fotopolymerisierbar
äthylenisch ungesättigte Polyätherurethanmasse, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnet, schnell
durch Aktivierung mit ultraviolettem Licht zu polymerisieren, wobei eine Druckplatte hergestellt werden kann, die
relativ widerstandsfähig gegenüber einem Verlust der Halbschattenstellen während des Drückens ist.
Flüssige fotopolymerisierbare äthylenisch ungesättigte Polyätherurethane,
die leicht in Wasser dispergierbar oder löslich sind, werden in der US-PS 4 057 431 und in der DE-OS 28 01 492 beschrieben*
Diese Polyätherurethane können ganz allgemein als Reaktionsprodukt
eines organischen Polyisocyanate mit einem Polyätherpolyol mit vorzugsweise 2 bis 3 Hydroxylgruppen und einem Hydroxylalkylacrylat
oder -methacrylat, wobei der Alkylrest 1 bis 10 Kohlenstoff
atome aufweist, sowie einem Fotoinitiator charakterisiert werden. Diese Polymeren können nach der Vorpolymermethode,
Einschußmethode oder Quasivorpolymermethode hergestellt werden.
Insbesondere handelt es sich um eine flüssige äthylenisch ungesättigte
Polyätheruretharmasse mit einer Viskosität bei
24°C voA 1000 bis 10000 Centipoise, die in verdünnten alkalischen
Lösungen (wobei 1 η NaOH bevorzugt wird) dispergierbar ist. Diese Massen lassen sich durch aktinisches Licht
polymerisieren, wobei ein Feststoff mit einer Shore-A-Härte von wenigstens 30 erhalten wird, wenn die Masse 0,5 bis 15
Gew.-% eines Dialkylaminoalkylacrylats oder -methacrylats, wobei der Alkylrest 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist, enthält.
Diese Massen liefern zwar zufriedenstellende Druckplatten, sie besitzen jedoch die Neigung, die Halbschattenqualität
bei sehr lange andauernden Druckvorgängen zu verlieren, wobei ferner ungehärtete Stellen in der Mitte der polymerisier-
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baren Massen festgestellt werden, sofern sie nicht relativ lange der UV-Lichtaktivierung ausgesetzt werden. Diese Eigenschaft
der Polyätherurethane bedeutet bei der Herstellung von Druckplatten einen Zeitnachteil oder erfordert die
Verwendung eines größeren Menge des teuren Fotoinitiators.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer flüssigen fotopolymerxsierbaren Polyätherurethanmasse, welche sich
durch die Fähigkeit auszeichnet, daß mit ihrem Einsatz Druckplatten mit Halbschattenmarkierungen hergestellt werden,
die gegenüber einer Abnutzung bei der Verwendung sehr widerstandsfähig sind, wobei die Massen relativ schnell
gehärtet werden können.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich, sofern nichts
anderes angegeben ist, auf das Gewicht.
Die Grundmassen werden unter Einhaltung der in der Tabelle I angegebenen Ansätze hergestellt.·
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Teile
Beispiel Nr. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Polyätherdiol* | 2000 | 2000 | 1600 | 1600 | 800 | 800 |
Isophorondiisocyanafc | 883 | 883 | 772 | 772 | 175 | 189 |
Trirtethylhexaitiethy- lendiisocyanat |
- | -- | - | 166 | 178 | |
Hydroxyäthylmeth- acrylat |
1101 | 1101 | 760 | 760 | 436 | 470 |
Polyäthylenglykol- 600-dimethacrylat |
200 | 200 | 158 | 158 | 80 | 80 |
Oleinsäure | 104 | 104 | 95 | 95 | 50 | 50 |
Fotosensibilisator | BIBE | DEÄP | BIBE | DEAP | BIBE | BIBE |
Mittel | 174 | 174 | 158 | 158 | 80 | 80 |
Hydrochinon | 1,0 | 1,0 | 4,0 | 4,0 | 2 | 2 |
Katalysator-T-831** | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 3,0 | 1,5 | 1/5 |
* Diese Polyätherdiole besitzen Molekulargewichte von 3000
im Falle der Beispiele 1, 2, 5 und 6 und 1800 im Falle
der Beispiele 3 und 4.
** Der Katalysator-T-831 besteht aus Di-(n-octy2)~zinn-S,S'-bis-(xsooctylmercaptoacetat).
Die in der Tabelle für die Beispiele 1, 2, 5 und 6 angegebenen
Ansätze werden in der folgenden Reihenfolge durch Mischen hergestellt. Das Polyätherdiol wird in ein geeignetes Reaktionsgefäß
gegeben, dann werden das Isocyanat und das PoIyäthylenglykol-600-dimethacrylat
zugegeben. Die Zahl 600 gibt das Molekulargewicht des Polyäthylenglykols an. Die Zugabe
erfolgt zusammen mit dem Hydrochinon zu dem Polyätherdiol. Die Mischung wird bei Zimmertemperatur während einer Zeitspanne
von 1 Stunde entgast, worauf das Hydroxyäthylmethacry-
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lat unter Rühren während einer Zeitspanne von 10 Minuten
bei Atmosphärendruck fortgesetzt wird. Der Katalysator wird dann dem Reaktor zugesetzt, worauf 5 Minuten gerührt
wird. Die Temperatur der Reaktionsmischung wird durch Kühlen
des Reaktionsgefäßes in der Weise gesteuert, daß die Temperatur nicht auf einen Wert oberhalb 77°C ansteigt.
Die Reaktionsmischung läßt man dann während einer Zeitspanne von ungefähr 48 Stunden bei Zimmertemperatur, nachdem
die exotherme Reaktion aufgehört hat, stehen. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird auf den Restisocyanatgehalt analysiert,
der gewöhnlich weniger als 0,5 % an freiem NCO beträgt. Dieser freie NCO-Gehalt wird dann durch die Zugabe
der theoretischen Menge oder eines kleinen Überschusses an n-Butanol zur Stabilisierung der Viskosität des erhaltenen
Reaktionsproduktes zerstört. Beispielsweise besitzt das gemäß Beispiel 1 erhaltene Produkt eine Viskosität von
3200 Centipoise bei 240C, nachdem es durch Zugabe von n-Butanol
stabilisiert worden ist. Es ist im wesentlichen frei von aggressivem Geruch. Das fotosensibilisxerende Mittel
wird dieser Mischung in den in den Ansätzen angegebenen Mengen zugesetzt, worauf die flüssige fotopolymerisierbare
Masse, beispielsweise diejenige des Beispiels 1, mittels ultravioletter Strahlung gehärtet wird. Die gehärtete Masse
besitzt eine Shore-A-Härte von 95. Gemäß Beispiel 4 werden das Polyätherdiol, das Isophorondiisocyanat und das
Hydroxyäthylmethacrylat zuerst unter Bildung des Polyurethans
umgesetzt. Nach einem Stehenlassen während ungefähr 48 Stunden wird der freie NCO-Gehalt bestimmt und durch die
Zugabe einer ausreichenden Menge an n-Butanol zerstört. Dabei wird eine Masse erhalten, die im wesentlichen isocyanatfrei
ist. Dann werden die ölsäure, das Polyäthylenglykol-600-dimethacrylat
sowie das fotosensibilisxerende Mittel, und zwar DEAP (Abkürzung für 2,2-Diäthoxyacetophenon), zugesetzt
und in die stabilisierte ürethanmischung gemäß Beispiel 4 eingerührt. Dabei wird eine Fotopolymermasse mit einer
Viskosität von 4100 Centipoise bei 24°C erhalten. Wenn auch diese Masse im wesentlichen frei von aggressivem Geruch
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ist land leicht durch Einwirkenlassen von ultravioletter Strahlung zur Erzeugung eines Polymeren auf dem Substrat
gehärtet werden kann, das als Druckplatte zufriedenstellende Eigenschaften aufweist, wobei unter Einsatz einer
wäßrigen Detergenslösung die nichtpolymerisierte Masse
sich leicht von dem Polymeren auf dem Substrat entfernen läßt, kann sie dennoch durch die erfindungsgemäße Behandlung
verbessert werden.
Zur Durchführung der Beispiele 1, 2, 3, 4 und 5 wird als
Polyätherdiol ein Material eingesetzt, das im wesentlichen 70 % Gruppen enthält, die auf Propylenoxid zurückgehen,
während 30 % der Gruppen von Äthylenoxid abstammen. Das Diol weist ungefähr 80 % primäre Hydroxylgruppen auf.
Das Polyätherdiol von Beispiel 6 enthält ungefähr 92 % Gruppen, die auf Propylenoxid zurückgehen, sowie 8 % Gruppen,
die sich von Äthylenoxid ableiten. Dabei wird ein Diol erhalten, das ungefähr 59 % primäre Hydroxylgruppen aufweist.
Das in den Beispielen 1,3,5 und 6 als BIBE identifizierte Fotosensibilisierungsmittel besteht aus Benzoinisobutyläther.
Die Grundmassen der Beispiele 1 und 6 werden in der Weise modifiziert, das innig 9,0 Gew.-% Dxäthylamxnoäthylacrylat
eingemischt werden, wobei eine flüssige fbtopolymerisierbare Masse erhalten wird, die Druckplatten mit wesentlichen\erbesserten
Halbschattenqualitäten zu erzeugen vermag und sogar noch Markierungen mit einem Durchmesser von weniger als
100 μ nach einer Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ermöglicht.
Diese gemischten flüssigen fotopolymerisierbaren Massen zeichnen sich durch eine sehr schnelle Polymerisation
aus und erfordern daher kürzere Bestrahlungszeiten mit ultraviolettem Licht zur Entwicklung der gewünschten Schattenqualitäten
der Druckplatte, sie können jedoch durch die erfindungsgemäße Behandlung oder Mischmethode gemäß vorliegender
Erfindung verbessert werden*
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Werden die Druckplatten der vorstehend beschriebenen Beispiele unter einem Mikroskop untersucht, dann stellt man
fest, daß die Buchstaben oder Markierungen im wesentlichen gerade verlaufen und nur minimale Krümmungen aufweisen. Es
wurde festgestellt, daß dann, wenn die flüssige polymer!- sierbare Polyätherurethanmxschung, d. h. das Grundpolymere,
0,01 bis 0,5 Teile eines organischen Phosphins pro 100 Teile des Grundpolymeren enthalten, die erforderliche Menge
an Fotoinitiator zur Erzielung einer schnellen und guten Härtung geringer ist. Daher ist die erhaltene Masse wirtschaftlicher
herzustellen. Ferner wurde beobachtet, daß Mikromarkierungen eine solche Ausgestaltung besitzen, daß
die vergrößerten Markierungen ein pyramidenähnliches Aussehen besitzen. Diese Form ermöglicht die Herstellung einer
wesentlich verbesserten Druckplatte, die Druckerzeugnisse mit einer ausgezeichneten Konturenschärfe ergibt, wobei die
Gebrauchsdauer der Platten sehr groß ist. Durch einen Gammatroltest liefert diese Behandlung eine ausgezeichnete Konturenschärfe
sowie freistehende Halbschattierungsmarkierungen.
Die erfindungsgemäß in Kombination mit den organischen
Phosphinderivaten geeigneten Fotoinitiatorensind die Mono- und Dialkoxybenzoinderivate, wobei die Alkoxygruppe 1 bis
20 Kohlenstoffatome enthält. Einige repräsentative bevorzugte Fotoinitiatoren sind Benzoinisobutyläther, 2,2-Diäthoxyacetophenon,
Bis-halogenmethylbenzophenon, wobei der Halogenrest aus Chlor besteht, sowie 2,2-Diäthoxyphenylacetophenon.
Die Benzointypinitiatoren werden gewöhnlich in kleinen Mengen von 0,01 bis 5,0 Teilen verwendet, wobei die niedrigeren
Mengen dann eingesetzt werden, wenn die flüssige Fotopolymermasse mit einem opaken Kunststoff verwendet wird,
beispielsweise einem bekannten Polyesterfilmsubstrat, welches eine Bestrahlung der flüssigen Fotopolymermasse mit ultraviolettem
Licht von unterhalb und oberhalb des Substrats er-
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mögXicfat» Andererseits können, die größeren Mengen des Initiators
in. den Fällen, eingesetzt werden, in denen das Substrat
metallisch istf beispielsweise aus Aluminium oder
Blechstahl besteht«
Beispielsweise können die Polyätherurethane gemäß Tabelle I
vorzugsweise mit 2 bis 5,0 Teilen pro 100 Gew.-Teile DEAP
und 0,01 bis O1-I Teilen Trlpheny!phosphin Im Falle eines Polyestersubstrats
vermischt werden, und anschließend während einer Zeltspanne von 6 bis 12 Sekunden mit einer Quecksilber-UV-Lampe
bestrahlt werden, worauf sich eine 50 bis 60 Sekunden dauernde zweite Bestrahlung anschließt. Dabei wird eine
Druckplatte mit einer verbesserten Verankerung von Mikromarkierungen auf dem Substrat erhalten. Besteht das Substrat
aus Aluminium, dann werden die Massen gemäß Tabelle I vorzugsweise
mit 0,5 bis 1,5 Teilen dieser Fotoinitiatoren und 0,25 bis 0,5 Teilen Triary!phosphin vermischt.
Das Fotopolymere (100 Teile) gemäß Beispiel 1 wird mit
0,4 Teilen Methoxybenzoin vermischt. Diese Mischung erfordert eine Bestrahlung von 25 Sekunden mittels einer pulsierenden
Xenonlichtbogenqaelle-'zur Härtung der Flüssigkeit zu
einem Feststoff.
Der gleiche FotoInitiator (100 Teile), der 0,2 Teile Methoxybenzoin
und 0,04 Teile Tripheny!phosphin enthält, härtet zu
einem Feststoff nach einer nur 10 Sekunden dauernden Bestrahlung mit der gleichen pulsierenden Xenonlichtbogenquelle.
Die organischen Phosphinderivate, die erfindungsgemäß geeignet sind, entsprechen der Formel PR1R3R3, wobei R^, R3 und
R7. gleich oder verschieden sein können und für aliphatische,
cycloaliphatische r aromatische, araliphatische oder heterocyclische
Reste stehen, wobei jedoch einer der Reste R^,
E«, oder R, immer ein aromatischer Rest sein muß. Die erwähn-
ten Gewichtsprozentsätze betreffen das Gesamtgewicht aus ungesättigtem
Harz und unpolymerisierbaren Monomeren.
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Nachfolgend werden erfindungsgemäß geeignete repräsentative
Phosphine angegeben:
Triphenylphosphin,
Tri-p-toluylphosphin,
Dxphenylmethylphosphxn,
Diphenyl-äthyl-phosphin,
Diphenylpropylphosphin,
Dimethyl-phenyl-phosphin,
Diäthylphenylphosphin,
Dipropyl-phenyl-phosphin,
Divinylphenylphosphin,
Divinyl-p-methoxyphenylphosphin, Divinyl-p-brompheny1-phosphin, Divinyl-p-toluyl-phosphin,
Diallyl-phenyl-phosphin,
Diallyl-p-methoxyphenyl-phosphin, Diallyl-p-brompheny1-phosphin und Diallyl-p-toluyl-phosphin.
Tri-p-toluylphosphin,
Dxphenylmethylphosphxn,
Diphenyl-äthyl-phosphin,
Diphenylpropylphosphin,
Dimethyl-phenyl-phosphin,
Diäthylphenylphosphin,
Dipropyl-phenyl-phosphin,
Divinylphenylphosphin,
Divinyl-p-methoxyphenylphosphin, Divinyl-p-brompheny1-phosphin, Divinyl-p-toluyl-phosphin,
Diallyl-phenyl-phosphin,
Diallyl-p-methoxyphenyl-phosphin, Diallyl-p-brompheny1-phosphin und Diallyl-p-toluyl-phosphin.
Zu 100 Teilen der flüssigen Polyätherurethanfotomassen der Beispiele 1 bis 6 werden 0,2 Teile Triphenylphosphin zugemischt.
Dann wird die Probe durch Bestrahlung mit einer Xenonlichtbogenlampe durch ein Fotonegativ gehärtet. Man
stellt fest, daß die Länge der Bestrahlung zur Erzielung einer zufriedenstellenden Härtung gewöhnlich 5 bis 20 Sekunden
geringer ist als im Falle der Verwendung eines Aliquots, welches kein Triphenylphosphin enthält. Ferner liefert die
Triphenylphosphin-behandelte Probe eine bessere Druckplatte.
Die oben tabellarisch angegebenen Phosphine können zum Ersatz des Triphenylphosphins bei der Durchführung der vorstehend
geschilderten Experimente verwendet werden, wobei verbesserte Druckplatten erhalten werden.
Aliquots der Grundmassen der Beispiele 1 bis 6 werden durch Zusatz von 9,0 Gew.-% Diäthylamxnoäthylmethacrylat und damit
durch Zugabe zusätzlicher äthylenischer ünsättigung neben
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der ünsättigung modifiziert, die durch Umsetzung eines
Isocyanatrests des Vorpolymeren mit dem Hydroxyalkylacrylat
oder -methacrylat, wobei der Alkylrest 1,2 bis 10 und mehr Kohlenstoffatome enthält, erhalten worden
ist.
Wird Triphenylphosphin oder Tritoluylphosphin zu diesen zusätzlich äthylenisch ungesättigten Aliquots in Mengen
von 0,15 bis 0,25 mit DEAP oder 2,2-Diäthoxyphenylaceton
oder Bis-chlormethylbenzophenon zugesetzt, dann bedingt
die erhaltene Fotomasse eine verbesserte Konturenschärfe
und Halbschattenmarkierungsqualität.
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Claims (4)
- MÜLLER-BORE · DEUFEL · SCHÖN · HERTELPAlDR. WOLFGANG MÜLLEH-BORi CPATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. OR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.S/G 17-307The Goodyear Tire & Rubber Company, Akron, Ohio 44316, USAMit UV-Licht polymerisierbar PoIyätherurethanmasse(Zusatz zum Patent — (Patentanmeldung P 26 41 189.2))Patentansprüche[y. Mit UV-Licht polymerisierbare Polyätherurethanmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem in Wasser dispergierbaren flüssigen äthylenisch ungesättigten Polyätherurethan, 0,5 bis 5,0 Teilen eine Fotoinitiators und 0,01 bis 0,5 Teilen Triarylphosphin besteht.
- 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoinitiator aus Mono- oder Dialkoxybenzoin besteht, wobei der Alkoxyrest 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
- 3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triarylphosphin aus Tripheny!phosphin besteht.909846/0685MÜNCHEN· 88-SIEBERTSXR. 4-POSTFACH S6 07S0 · KADEI,: MUEBOPAT -TEL·. (030) 474005 · TELEX 5-242S5291774a
- 4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der äthylenischen ünsättigung des PoIyätherurethans auf die Umsetzung eines Hydroxyalkylacrylats oder -methacrylats mit einem Isocyanatrest des PoIyätherurethans zurückgeht.909846/0B8B
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