DE3100957A1

DE3100957A1 - Druckfarbe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3100957A1
Application number: DE19813100957
Authority: DE
Inventors: Claude Malcolm 77056 Houston Tex. Finlayson
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: Rheox International Inc
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1982-07-01
Also published as: NL8007104A; SE8008845L; GB2087899B; NO803783L; SE450127B; CA1142708A; NL188168B; JPS5787479A; IT1146405B; AU539948B2; DK537580A; FR2494291A1; IT8027001A0; GB2087899A; FR2494291B1; BE886932A; DE3100957C2; AU6569280A; NL188168C; JPH0150267B2

Description

Die Erfindung betrifft Druckfarben, insbesondere für hohe Druckgeschwindigkeiten, und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Das Dispergieren von fein verteilten Pigmenten als Farbmittel in organischen Bindemitteln zur Herstellung von Druckfarben ist ein überaus komplexes Fachgebiet. Wesentliche Faktoren, welche die Verarbeitungseigenschaften einer zufriedenstellenden Druckfarbe bestimmen, sind z.B. die Art der zu bedruckenden Oberfläche und der Druckerpresse, die Druckgeschwindigkeit und die Trockenzeit.

Die große Verbreitung moderner Zeitschriften hat die Entwicklung und den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsdruckerpressen mit sich gebracht. Hierzu sind rasch abbindende Druckfarben erforderlich. Farbsysteme auf der Basis von Harzen, die durch Wasser, Wasserdampf oder Heißluft getrocknet werden können, verdrängen allmählich die herkömmlichen trocknenden öle. In modernen Hochgeschwindig-

ΤΈΤ.. (ORQ)

keitsdruckerpressen müssen Druckfarben verwendet werden, die nicht mehr in Minuten, sondern in Sekunden abbinden.

Für das Drucken mit hohen Geschwindigkeiten muß die Druckfarbe hinsichtlich Klebrigkeit, Eindringvermögen und Zügigkeit ausgewogen sein. Eine zu hohe Klebrikeit kann bei hohen Druckgeschwindigkeiten zum Rupfen, d.h. zum Reißen des zu bedruckenden Papiers, oder zur Schleierbildung bei der Druckfarbe führen. Eine Druckfarbe mit unzureichender Klebrigkeit wird beim Drucken unzureichend übertragen. Ist das Eindringvermögen der Druckfarbe zu groß, wird der Druck auf der Rückseite des Papiers sichtbar oder bildliche Darstellungen werden unscharf.Ein schlecht eingestelltes Eindringvermögen kann zum Verschmieren der Druckfarbe führen, nachdem man sie' für abgebunden gehalten hat. Eine Druckfarbe muß auch eine ausreichende Zügigkeit haben, um bei hohen Druckgeschwindigkeiten ein Abschleudern der Druckfarbe durch die Zentrifugalkraft zu verhindern. Andererseits fließt eine zu hochviskose Druckfarbe nicht in ausreichendem Maß vom Farbwerk zu den Farbwalzen.

Diese Variationsmöglichkeiten und unterschiedlichen Bedingungen machen es für die Druckfarbenindustrie erforderlich, eine Vielzahl von Druckfarbenformulierungen bereitzuhalten. Zum Beispiel ist in der US-PS 2 750 eine Druckfarbe beschrieben, in der ein Farbmittel in einem Bindemittel dispergiert ist. Letzteres ist ein öllösliches, harzartiges, in einem Mineralöl gelöstes Bindemittel, das eine Kombination aus Bentonit und einem aliphatischen Amin mit 34 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Kette enthält. Aus der US-PS 2 754 219 ist eine die Schleierbildung verhindernde Druckfarbe bekannt, die

aus einer Druckfarbe, enthaltend einen aromatischen Kohlenwasserstoff als hauptsächliches Bindemittel, und einem fein verteilten organischen Derivat von Montmorillonit, dessen organische Komponente eine Kette von mindestens 12 Kohlenstoffatomen enthält, hergestellt worden ist. Auch ist in der US-PS 2 739 o67 eine Druckfarbe angegeben, die einen modifizierten Ton enthält, der in dem organischen Bindemittel ein Gel bildet und damit der Druckfarbe im wesentlichen die Eigenschaften eines Gels verleiht.

Die vorgenannten bekannten Druckfarben sind jeJoch unzureichend. Zum Beispiel erfordern manche Druckfarben den unerwünschten Einsatz von polaren Dispersionshilfsmitteln, die mit anderen Druckfarbenkomponenten reagieren können und dabei wesentliche Druckfarbeneigenschaften beseitigen. Andere Druckfarben benötigen zahlreiche Scherbehandlungen in einem Walzenstuhl, um in der Viskosität stabil zu werden, damit die Viskosität bei der Lagerung der Druckfarbe nicht ansteigt; dies erhöht die Herstellungskosten und vermindert damit die Wirtschaftlichkeit der Farbenherstellung.

Im Gegensatz zu den vorgenannten bekannten Druckfarben ist in der US-PS 4 193 806 eine lagerstabile Druckfarbe beschrieben, die ein organisches Bindemittel und einen organophilen Ton-Gelbildner enthält. Letzterer stellt ein Reaktionsprodukt aus einem Smektit-Ton mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 100 g Ton sowie einer Methylbenzyldialkyl- oder Dibenzyldialkylammoniumverbindung mit jeweils 14 bis 22 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten dar. Bezüglich dieser Druckfarben wurde angegeben, daß die gewünschte stabile Viskosität nach einem einmaligen Durchlaufen eines Dreiwalzenstuhls erreicht

wird, während vergleichbare frühere Gelbildner eine Viskositätserhöhung verursachen. Zwar wurde durch diese Druckfarbe ein gewisser Fortschritt erzielt. Es besteht jedoch ein erhebliches Interesse daran, zur Erzielung einer annehmbaren Viskosität der Druckfarbe eine Behandlung mit hohen Schwerkräften zu vermeiden.

Überraschenderweise wurde nun eine sehr wertvolle Druckfarbe gefunden, die ein die Viskosität erhöhendes Hilfsmittel enthält und im übrigen ein organisches Bindemittel aufweist, in dem ein Farbmittel und ein organophiler Ton-Gelbildner dispergiert enthalten find, wobei der Ton-Gelbildner ein Reaktionsprodukt aus einem Smektit-Ton mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 100 g Ton sowie einer quartären Methyltrialkyl- und/ oder einer quartären Benzyltrialkylammonium- oder -phosphoniumverbindung mit unverzweigten oder verzweigten Kohlenstoffketten mit jeweils 12 bis 22 Kohlenstoffatomen als Alkylresten darstellt, wobei die mit dem Ton umgesetzte Menge der quartären Verbindung 100 bis 130 mval pro 100 g Ton, bezogen auf 100%ig aktiven Ton, beträgt.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Tone gehören zum Smektit-Typ mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 100 g Ton. Bevorzugt sind die natürlich vorkommenden Wyoming-Tone, die quellende Bentonite darstellen, sowie Hektorit, ein quellender Magnesiumlithiumsilicat-Ton.

Die Tone, insbesondere die Bentonit-Tone, werden vorzugsweise in die Natriumform überführt, falls sie nicht bereits so vorliegen. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß man den Ton in Wasser aufschlämmt und die

Aufschlämmung über ein Kationenaustauscherharz in der Natriumform führt. Alternativ kann der Ton auch mit Wasser und einer löslichen Natriumverbindung, wie Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, gemisch werden, worauf das Gemisch in einem Kollergang oder einem Extruder Scherkräften ausgesetzt wird.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten organophilen Tone können auch natürlich vorkommende oder

künstlich hergestellte Smektit-Tone verwendet werden. Die letzteren sind z.B. pneumatolitisch oder vorzugsweise durch Hydrothermalsynthese erhältlich. Spezielle Beispiele für derartige Tone sind Montmorillonit, Bentonit, Beidelit, Hektorit, Saponit und Stevensit. Die Synthese dieser Tone kann hydrothermal erfolgen. Dabei wird ein wässriges Reaktionsgemisch in Form einer Aufschlämmung vorbereitet,die wasserhaltige Oxide oder Hydroxide der gewünschten Metalle neben Natriumfluorid (oder einem anderen in diesem Gemisch austauschbaren Kation) in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen zur Herstellung des gewünschten synthetischen Smektits enthält. Die Aufschlämmung wird dann in einen Autoclaven gegeben und unter dem eigenen Druck auf eine Temperatur von etwa 100 bis 325°C, vorzugsweise 274 bis 300⁰C, während einer ausreichenden Zeit erhitzt, um das vorgesehene Produkt zu bilden.

Die Kationenaustauscherkapazität der Smektit-Tone kann mit Hilfe der bekannten Ammoniumacetat-Methode bestimmt werden.

Die quartären Ammonium- oder Phosphoniumverbindungen, die mit den Smektit-Tonen umgesetzt werden, sind Methyltrialkylammoniumsalze, Methyltrialkylphosphoniumsalze, Benzyl-

tr ialky lanunoniumsal ze, Benzyltrialkylphosphoniumsalze und Gemische aus mindestens zwei dieser Verbindungen/ in denen die Alkylreste gleich oder verschieden sind und unverzweigte oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Ketten aus 12 bis 22 Kohlenstoffatomen darstellen.Die Alkylreste enthalten vorzugsweise 16 bis 18 Kohlenstoffatome, wobei insbesondere 20 bis 35 % der Alkylreste 16 Kohlenstoffatome und 60 bis 75 % der Alkylreste 18 Kohlenstoffatome enthalten.

Das SaIζanion> ist vorzugsweise ein Chlor- oder Bromion öder ein Gemisch hiervon. Das Chlorion ist insbesondere bevorzugt. Jedoch kommen auch andere Anionen, wie das Acetat-, Hydroxid- und Nitrition, als Gegenionen zur Neutralisierung des quartären Kations in Betracht. Die quartären Salze entsprechen der allgemeinen Formel

fl

in der X ein Stickstoff- oder Phosphoratom und R₁ eine Methyloder Benzylgruppe bedeuten/ R^* R₃ und R. gleich oder verschieden sind und jeweils einen Alkylrest mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeuten und M~ ein Chlor-, Brom-, Nitrit-, Hydroxyl-, Acetat- oder Methylsulfation ist. Es können auch mindestens zwei dieser Anionen im Gemisch vorliegen.

Die langkettigen Alkylreste können von natürlichen ölen, z.B. verschiedenen Pflanzenölen, wie Maisöl, Kokosnußöl, Sojabohnenöl, Baumwollsaatöl und Rizinusöl, oder von ver-

-31ÖO957

schiedenen Tierölen oder -fetten, wie Talgöl, abgeleitet sein. Auch können die Alkylreste aus einem petrochemischen Verfahren, z.B. aus der Verarbeitung von oC —
Olefinen, stammen. Weitere Beispiele für derartige Reste sind die Stearyl- und Oleylgruppe.

Die bevorzugten quartären Ammoniumsalze sind ßenzyl- oder

Methyltrlshydrotalgammoniumchlorid. Handelsüblicher Hydrotalg (hydrierter Talg) enthält im allgemeinen 2,0% C₁₄-Alkylreste, 0,5% C₁₅-Alkylreste, 20,0% Cjg-Alkylreste, 1,5% C₁₇-Alkylreste, 66,0% Cjg-Alkylreste und 1,0% C_2Q-Alkylreste.

Die erfindungsgemäß eingesetzten organophilen Tone können so hergestellt werden, daß man den jeweiligen Ton, die quartäre Verbindung und Wasser vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 bis 8O⁰C, insbesondere von 60 bis 75°C, während einer Zeit mischt, die für ein Beschichten der Tonteilchen durch die quartäre Verbindung ausreicht. Anschließend wird das Gemisch filtriert, gewaschen, getrocknet und gemahlen. Bei der Verwendung der organophilen Tone in Emulsionen können die Verfahrensschritte des Trocknens und des Mahlens entfallen. Werden der Ton, die quartäre Verbindung und Wasser in solchen Konzentrationen gemischt, daß keine Aufschlämmung gebildet wird, sind die Verfahrensschritte des Filtrierens und Waschens nicht erforderlich.

Vorzugsweise wird der Ton in einer Konzentration von etwa 1 bis 80 Gew-%, vorzugsweise 2 bis 7 Gew-%, in Wasser dispergiert. Die Aufschlämmung wird ggfs. zur Abtrennung von nicht aus Ton bestehenden Verunreinigungen zentrifugiert, die etwa 10 bis etwa 50 Gew-% der ursprünglichen Tonzusammensetzung ausmachen. Die Aufschlämmung wird an-

schließend gerührt und auf eine Temperatur von 60 bis 77°C erhitzt. Nach der Zugabe des quartären Ammonium- oder Phosphoniumsalzes im gewünschten Verhältnis der Milliäquivalente/ vorzugsweise als Flüssigkeit in Isopropanol oder als Dispersion in Wasser, wird das Rühren fortgesetzt, um die Reaktion zu fördern.

Die dem Ton zugegebene Menge der quartären Verbindung muß genügend hoch sein, um dem Ton die gewünschten verbesserten Dispersionseigenschaften zu verleihen. Das Verhältnis der Milliäquivalente (mval) wird definiert als die Anzahl der Milliäquivalente der quartären Verbindung in dom organophilen Ton pro 100 g Ton, bezogen auf 100%ig aktiven Ton. Für die erfindungsgemäß eingesetzten organophilen Tone beträgt dieses Verhältnis 100 bis 130. Bei niedrigeren Milliäquivalent-Verhältnissen werden im Sinne der Erfindung unwirksame Gelbildner erhalten, obwohl diese beim Dispergieren in üblicher Weise mit polaren Hilfsmitteln wirksame Gelbildner sein können. Bei Milliäquivalent-Verhältnissen von über 130 sind die organophilen Tone schlechte Gelbildner. Das innerhalb des vorgenannten Bereichs von 100 bis 130 mval liegende bevorzugte Milliäquivalent-Verhältnis hängt von der Art des durch den organophilen Ton zu gelierenden organischen Systems ab.

Die Druckfarben werden in wirtschaftlicher und praxisgerechter Weise durch einfaches Einarbeiten des organophilen Ton-Gelbildners in eine Basisdruckfarbe hergestellt, die ein Farbmittel und ein organisches Bindemittel enthält. Die dabei erhaltenen Druckfarben erreichen hohe Viskositäten durch einfaches Einrühren der Komponenten in die Druckfarbe, wobei ein Behandeln in einem Dreiwalzenstuhl oder eine ähnlich Behandlung zur Erhöhung der Viskosität

• · * Λ

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überflüssig sind. Das Produkt kann als rheologisches Hilfsmittel leicht dispergiert werden, wobei eine optimale Viskosität erreicht wird und unter Verzicht auf den Dreiwalzenstuhl übliche Dispergiervorrichtungen genügen. Mit den erfindungsgemäß eingesetzten organophilen Tonen werden Druckfarben erhalten, die nach gutem Dispergieren eine ausreichend kleine Korngröße haben, so daß ein Filtern oder Mahlen zur Herstellung verarbeitbarer Formulierungen unnötig ist.

Während ein Dreiwalzenstuhl verwendet werden kann, um das Dispergieren des Farbmittels in Form von Pigmenten oder anderen Komponenten zu fördern, so daß die Druckfarbe in der Druckmaschine zufriedenstellend läuft, ist eine derartige Behandlung zur Erhöhung der Viskosität nicht erforderlich.

Ein lockerer Durchgang durch den Dreiwalzenstuhl kann bei manchen Druckfarbensystemen nötig sein, bei denen mit einer Oxidation gerechnet werden muß. Durch das Walzen wird verhindert, daß die beim Dispergieren eingeschleppte Luft die Bildung von kleinen gehärteten Teilchen der Druckfarbe verursacht.

Erfindungsgemäß kann der organophile Ton-Gelbildner auch einer vorher hergestellten fertigen Druckfarbe zugegeben werden. Derartige Farben können in üblicher Weise, zum Beispiel mit Colloidmühlen, Walzenstühlen oder Kugelmühlen, hergestellt werden, wobei das Farbmittel durch hohe Scherkräfte in dem organischen Bindemittel dispergiert wird. Bei diesem Dispergieren wird eine normale Druckfarbe erhalten, die üblicherweise zur Schleierbildung neigt.

Der organophile Ton-Gelbildner wird in einer ausreichenden Menge eingesetzt, um die gewünschten Werte der Viskosität und der Klebrigkeit bei der Druckfarbe zu erzielen. Gegebenenfalls kann die Viskosität durch weitere Zugabe eines Viskositätsverminderers, z.B. eines naphthenisehen Öls oder Lösungsmittels/ eingestellt werden. Im allgemeinen reichen für den Ton-Gelbildner 0,1 bis 10 Gew-%, bezogen auf die Druckfarbe, aus, um die Tendenz der Druckfarbe zur Schleierbildung wesentlich zu vermindern, wenn sie in Druckerpressen mit hohen Geschwindigkeiten verarbeitet wird. Vorzugsweise werden 0,5 bis 4 Gew-%, insbesondere 1 bis 3 Gew-%, des organophilen Ton-Oelbildners eingesetzt. Beträgt diese Menge weniger als 0,1 oder mehr als 10 Gew-% der Druckfarbe, werden die Konsistenz, das Fließverhalten und andere wesentliche Eigenschaften der Druckfarbe stark beeinträchtigt, d.h., daß die gewünschte Zunahme in der Viskosität und in der Klebrigkeit nicht erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Druckfarben können übliche Hilfsstoffe enthalten. Dies sind z.B. öllösliche Töner zur Beseitigung des bräunlichen Farbtons von Mineralölen. Auch können Rußpigment und kleine Mengen von Wachsen oder Fetten zur Einstellung spezieller Druckfarbeneigenschäften zugesetzt werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Gelbildner können z.B. auf Druckfarben angewandt werden, die im Zeitungsdruck oder Flachdruck verarbeitet oder durch Hitze, Wasser oder Wasserdampf getrocknet werden. Jedoch ist auch eine Anwendung auf andere Druckfarben möglich.

Druckfarben für den Zeitungsdruck trocknen hauptsächlich durch Eindringen und Absorbieren, obwohl etwas Wärme züge-

3100057 .i/T·^ J.'·..- .i.

führt wird, um das Trocknen zu beschleunigen und ein Verschmieren des Drucks zu vermeiden. Durch geeignetes Einstellen der Viskosität, der Klebrigkeit und des Fließpunkts derartiger Druckfarben wird mit den erfindungsgemäß verwendeten organophilen Tonen ein gutes Eindringen ermöglicht, ohne daß ein Abschleudern durch Zentrifugalkräfte oder eine Schleierbildung auftreten.

Werden die erfindungsgemäß verwendeten organophilen Tone mit anderen hitzetrocknenden Farben für den Buchdruck verarbeitet, z.B. mit Additive, wie Binder und Lösungsmittel _r enthaltenden Druckfarben für Zeitschriften, sind die Druckfarben äußerst flexibel, nicht schmierend, haben eine gute Verdruckbarkeit und trocknen rasch bei hohen Temperaturen .

Die Verwendung des Geliermittels in durch Wasser oder Wasserdampf abbindenden Druckfarben beeinträchtigt die Viskosität und die Klebrigkeit sehr, da eine charakteristische Kürze der Druckfarbe die Folge ist.

Im Gegensatz dazu sind Druckfarben für den Flachdruck in der Zusammensetzung sehr ähnlich den Druckfarben für den Buchdruck, ausgenommen die Tatsache, daß die ersteren in der Zügigkeit etwas größer sind und eine höhere Pigmentkonzentration aufweisen. Die Vorteile bei einem Einsatz der erfindungsgemäß verwendeten organophilen Tone werden auch hier erreicht.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Prozentangaben im Zusammenhang mit der Erläuterung der Erfindung beziehen sich auf das Gewicht, soweit nichts anderes angegeben ist.

Im Rahmen der Beispiele werden folgende Testmethoden angewandt:

Dispersion

Die zu untersuchende Druckfarbe wird durch beide Kanäle eines Grindometers (NPIRI G-1) gezogen und dann auf seine Feinheit (kleine Teilchen) und seine Ritztiefe geprüft. Der Maßstab erstreckt sich von "10" bis "0". Ein Meßwert von 10 entspricht einer Tiefe von 0,0254 mm, ein Meßwert von 0 einer Tiefe von 0. Die Proben werden so behandelt, daß mindestens vier getrennte Meßwerte abgelesen und gemittelt werden. Sehr gute Meßwerte für eine Probe liegen vor, wenn sowohl für die Feinheit als auch die Ritztiefe der Wert "0" angegeben werden kann.

Viskosität

Die Viskosität wird in einem Fallstab-Viskosimeter (Thwing-Albert) bei einer Blocktemperatur von 25,6⁰C gemessen. Die Druckfarbe wird durch einfaches Behandeln mit einem Spatel von Luft befreit. Anschließend wird der Stab vollständig mit der Druckfarbenprobe beschichtet. Zur Bestimmung der Fallzeiten werden drei Gewichte von 700, 500 und 200 g benützt. Die Messungen werden wiederholt und mit einem Elektronenrechner in die Bingham-Viskosität in Poise bei 1000 s umgerechnet. Der in die Tabellen eingesetzte Viskositätswert wird unter Verwendung der Daten erhalten, die die kleinste quadratische Regelabweichung von einer Geraden aufgrund der Bingham-Gleichung

f_B - T-D_B.M_B

enthalten, welche den Abschnitt auf der Achse der Scherkraft darstellt, wenn das Schergefälle Null ist. Dabei bedeuten

^fB	= Fließpunkt
T	= Scherkraft
^DB	= Schergefälle
¹¹B	= Viskosität.

Beispiel 1

Eine durch Wärme trocknende blaue Basisdruckfarbe für das Rollenoffsetverfahren wird aus den in der Tabelle I angegebenen Bestandteilen hergestellt und einmal über einen Dreiwalzenstuhl geführt, um eine feine Druckfarbendispersion zu erhalten. Dann wird _Zu der Basisdruckfarbe der rheologische Hilfsstoff langsam unter geringstmöglichem Rühren, um ein Verschütten zu vermeiden, zugegeben-. Eine Dispersion wird dann mit Hilfe eines Dispersators (Premier Dispersator Unit j Cowles-Flügelj 0,373 kW; 3000 U/min) erhalten. Die geeignete Geschwindigkeit wird 15 min aufrechterhalten. Nach dem Dispergieren wird die Viskosität sofort, nach 24 Stunden und nach einer Woche gemesssen.

Verschiedene Proben der Druckfarbe werden mit verschiedenen organophilen Tonderivaten und Vergleichsstoffen behandelt, wobei jeweils 2 Gew-% zugegeben werden.

Beim Vergleich A wird kein Theologischer Hilfsstoff verwendet, während beim Vergleich B feine Teilchen aus Siliciumdioxid (Aerosil R-972 von DeGussa Inc.) eingesetzt werden. In den Fällen der erfindungsgemäßen Versuche 1 bis 3 wird ein Reaktionsprodukt aus Wyoming-Bentonit und Methyltrishydrotalgaramoniumchlorid und Benzyltris-hydrotalgammoniumchlorid mit den angegebenen Verhältnissen der Milli-

5' - 18 -

äquivalente angewandt.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefaßt und zeigen, daß im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Formulierungen die anderen Druckfarben eine ungünstige Feinheit und eine geringere Gelierungswirkung haben.

Tabelle I

Bestandteil

Lieferant

Heat Set Varnish 3638 Superior Varnish and Drier

Heat Set Microwax
Compound C-219

Polyethylene Wax
Compound C-169S

Heat Set Blue Flush
D-49-1671

Ionol CP (15% in
Magiesol 47)

Magiesol 47

Dyall (Tochter von Lauder Chemicals)

Sun Chemical

Shell Chemical

Magie Bros.

Chemische Bezeichnung

Phenolharz-Kohlenwasserstoff-Gemisch

Mikrokristallines Wachs in durch Wärme trocknendem Bindemittel

Polyäthylenwachs

Phthalocyaninblaupigment, dispergiert in einem natürlichen Kohlenwasserstoffharz

Antioxidans

Hochsiedender Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel (Kp. 243°C)

Summe für Basisdruckfarbe Rheologischer Hilfsstoff Summe für gesamte Druckfarbe

Menge, %	00957

31 ,6
2,9
8,7	ι
	VO
	• Ii
46,9	4 ft · » ·
0,6	> * V *
	• ■ I I * »
7,3	*
	• t · • » * » » *
98,0 2,0 100

Tabelle II

Versuch

Vergleich A Vergleich B Erfindungsgemäß 1 Erfindungsgemäß 2 Erfindungsgemäß 3

	mval	0	Dispersion	0(0 min)	Viskosität, Pa-s	24	6	Stunden	1 Woche
Rheologischer Hilfsstoff	__	0	0,	0(15 min)	Beginn 5,6		8	,2
__		0	10,	0(10 min)	8,6		9	,8	6,1
—	114,		0,	0(10 min)	9,8		0	,7	8,5
B3HT	111,		0,	0(10 min)	9,9	1	9	,0	9,4
M3HT	116,	0,	9,5		,2	11,7
M3HT				11,1

CO cn

B3HT = Benzyltrishydrotalgammoniumbentonit M3HT = Methyltrishydrotalgammoniumbentonit

• % 4 *

Beispiel 2

Eine durch Wärme trocknende rote Basisdruckfarbe wird aus den in der Tabelle III angegebenen Bestandteilen hergestellt und über einen Dreiwalζenstuhl geführt, um eine feine Druckfarbe zu erhalten. Das rheologische Hilfsmittel wird dann in der angegebenen Menge zugesetzt und durch einfaches Mischen mit einem Spatel während 5 Minuten dispergiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengefaßt.

Im Vergleich C wird kein rheologisches Hilfsmittel verwendet, während im Vergleich D feine Teilchen aus Siliciumdioxid wie im vorstehenden Vergleich B zugesetzt werden. Im Vergleich E wird das in der US-PS 4 193 806 beschriebene rheologische Hilfsmittel, nämlich Methylbenzylbis- -hydrotalgammoniumbentonit, mit einem Miinäquivalent-Verhältnis von 112 angewandt. Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Druckfarben eine gute Dispergierung und eine gute Wirksamkeit trotz schwachem Mischen aufweisen, ohne daß die Viskosität deutlich ansteigt.

Tabelle III

Bestandteil

Lo-CaI A-7-T

Heat Set Microwax
Compound C-219

Heat Set Fischer-Tropsch Wax C-188

Lithol Rubine
66-PP-0229

Ionol (15% in
Magiesol 47)

Magiesol 47

Lieferant

Lauder Chemicals

Dyall (Tochter von Lauder Chemicals)

BASF-Wyandotte

Shell Chemical

Magie Bros.

Chemische Bezeichnung

Menge %

Durch Wärme	trochnendes	Binde-	51
mittel			6

Durch Wärme trocknendes Fischer-Tropsch-Wachs 4

Durch Wärme, trocknende, vordispergierte rote Paste 31

Antioxidans 2

Hochsiedender Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel (Kp. 243°C)

CD CD CD

Summe für Basisdruckfarbe 98/0 Ideologischer Hilfsstoff 2,0

Summe für gesamte Druckfarbe 100

Versuch

Vergleich C
Vergleich D

Ideologischer Hilfsstoff

ohne

Pyrogenes Siliciumdioxid

Tabelle IV Dispersion

Feinheit Kratzer

Vergleich E MB2HT (112 mval) Erfindungsgemäß 4 B3HT (114 mval)

Erfindungsgemäß 5 M3HT (116 mval) Behandlung mit Spatel Viskosität bei 1000 s ¹, Pa«s Beginn 24 Stunden 1 Woche

0 1(4-0),1 (3-0) 6,5

10 1 (4-0) ,1 (3-0) 9,2

10 viele (10-0) 9,3

10 1 (5-0), 1 (4-0),

2(3-0) 9,4

10 viele (10-0) 7,6

6,3
8,9

9,7

9,9
8,5

6,6 8,4

8,9

9,5 8,8

O O CO

MB2HT = Methylbenzylbishydrotalgammoniumbentonit B3HT = Benzyltrishydrotalgammoniumbentonit M3Ht = Methyltrishydrotalgammoniumbentonit

Beispiel 3

Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß nach dem Zugeben des rheologischen Hilfsmittels das Dispergieren in einem Dispersator (Premier Dispersator Unit; Cowles-Flügel; 0,373 kW) bei 1000 und 3000 U/min erfolgt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle V (1000 U/min) und VI (3000 U/min) zusammengefaßt.

Um beim Dispergieren mit 3000 U/min die Wirkung des rheologiscnen Hilfsmittels zu überprüfen, werden Proben der Druckfarbe einmal über einen Dreiwalzenstuhl bei 34,47 bar überdruck geführt. Die Viskosität wird daran anschließend und nach 24 Stunden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle-VI zusammengefaßt.

	Rheologisches	Mischzeit	Tabelle V	Kratzer	Behandlung mit Spatel	24 Stunden	Pa-s	I N) ui I	CO
	Hilfsmittel	min			Viskosität bei 1000 s~¹,		1 Woche	100
Versuch			, Dispersion	0	Beginn	6,5		CO
	ohne	15	Feinheit	0		7,8	6,6	cn
	Pyrogenes Siliciumdioxid	15		0	6,5	9,4	8,5
Vergleich F	MB2HT (111 mval)	15	0	0	7,8	9,0	9,6
Vergleich G	Β3ΗΓ (114 mval)	15	10	0 0	9,3	8,2 8,5	9,2
Vergleich H	M3HT (116 mval) M3HT (121 mval)	15 15	10		9,1		8,5 8,8
Erfindungs- gemäß 6		0		8,4 7,7		» * * • * . * j » * * • · ■ * * *
Erfindungs- geroäB 7 Erfindungs- gemäß 8	0 0

Tabelle VI

Versuch

Ideologisches Hilfsmittel

Dispersator _.. Dreiwalzenstuhl _..

Mischzeit, Dispersion Viskosität bei 1000 s~ ,Pa*s Viskosität bei 1000 s~ ,Pas min. Feinheit Kratzer Beginn 24 Std. 1 Woche Beginn 24 Stunden

Vergleich I
Vergleich J

ohne

10

Pyrogenes Siliciumdioxid 15

Vergleich K ΜΒ2ΗΓ

Erfindungsgemäß 9 B3HT

Erfindungsgemäß 10 M3HT

15

10

10 6

6,4 6,1

8.0 8,4

9.1 9,3

8,6 8,8

6,1

8,2

9,1

8,3 8,3 8,9

7,8
9,3

8,8
8,1

8,0
10,1

9,2
8,4

MB2HT = Methylbenzylbishydrotalgammoniumbentonit
B 3HT = Benzyl tr ishydrotalgammoniuitibentonit
M3HT = Methyltrishydrotalganunoniumbentonit

Beispiel 4

Beispiel 2 wird wiederholt. In einem offenen Behälter (pint friction top can) unter Anwendung einer geringen Scherkraft werden 6 g (2%) des Hilfsmittels zu 294 g der Basisdruckfarbe gegeben. Hierzu wird ein Labordispersator (0,373 kW; Cowles-Flügel) verwendet, dessen Flügel sich gerade oberhalb des Bodens des Behälters befindet. Nach dem vollständigen Einmischen des Hilfsmittels wird die Mischgeschwindigkeit auf 3000 U/min eingestellt. Die Druckfarbe wird dann während Zeitabschnitten von je 5 Minuten gemischt. Es werden Proben entnommen und auf die Feinheit und auf Kratzer überprüft. In fünfminütigen Abständen werden die Temperatur und die Dispersion geprüft. Das Mischen wird unterbrochen, wenn eine gute Dispersion erreicht oder eine Gesamtmischzeit von 20 Minuten verstrichen ist. Die Probe ohne Hilfsmittel wird 15 Minuten gemischt, um sie im wesentlichen der gleichen Behandlung zu unterwerfen .

Die Ergebnisse sind in der Tabelle VII zusammengefaßt. Daraus ist ersichtlich, daß die in den Vergleichsversuchen verwendeten Druckfarben eine ungünstige Feinheit aufweisen, beim Dispergieren mit hohen Geschwindigkeiten problematisch sind und hinsichtlich der Viskositätsstabilität beim Altern der Druckfarbe nicht zufriedenstellen. Im Gegensatz dazu ist bei den erfindungsgemäßen Druckfarben die Feinheit sehr gut; auch die Viskosität bleibt sehr stabil, ohne daß eine Behandlung mit einem Dreiwalzenstuhl oder einer ähnlichen Vorrichtung nötig wäre.

Tabelle VII

Versuch

Rheologisches Hilfsmittel

Dispersion Feinheit Kratzer Viskosität bei 1000 s , Pa«s Beginn" 24 Stunden

Vergleich L Vergleich M

Vergleich N Vergleich O Erfindungs gemäß 11 Erfindungsgemäß 12 Erfindungsgemäß 13

Erfindungsgemäß 14

Erfindungsgemäß 15

Erfindungsgemäß 16

Erfindungsgemäß 17

ohne

Pyrogenes Siliciumdioxid B2MHT (102 mval) MB2HT (111 mval)

B3HT (114 mval) M3HT (116 mval)

M Trioleyl (108,6 mval)

B Trioleyl (109/6 mval)

M Trioctadecyl AB (114 mval)

B Trioctadecyl AB (114 mval)

B Trioctadecyl PB (108 mval)

0 0 (15 min)

10-0 0 (15 min)

10-0 0 (20min)

0

0 0 (15 min)

10-0 viele (5-0) (20 min)

10-0 0 (20min)

10-4 0 (20 min)

10«0 0 (30 min)

0 (20 min) 4,8

6,5 6,9 5,8 6,7 6,3

6,2 0,9 6,7 6,7 5,8

5,1

6,4 7,4

6,7 6,3

6,4 7,0 6,4 6,7 5,9

to

00

Zu Tabelle VII

MB2HT a Methylbenzylbishydrotalgaminoniuinbentonit B2MHT = Benzyldimethylhydrotalgaminoniumhectorit B3HT = Benzyltrishydrotalganunoniumbentonit M3HT = Methyltrishydrotalgammoniumbentonit M Trioleyl = Methyltrioleylammoniumbentonit B Trioleyl = Benzyltrioleylammoniumbentonit M Trioctadecyl AB = Methyltrioctadecylaramoniumbentonit B Trioctadecyl AB = Benzyltrioctadecylammoniumbentonit B Trioctadecyl PB = Benzyltrioctadecylphosphoniumbentonit

Claims

Patentansprüche

1. Druckfarbe, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem organischen Bindemittel, das ein Farbmittel und einen organophilen Ton-Gelbildner dispergiert enthält, der ein Reaktionsprodukt aus einem Ton vom Smektit-Typ mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 1oo g Ton und aus mindestens einer quartären Methyltrialkyl- oder quartären Benzyltrialkylammonium- oder -phosphon iumverbindung mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe ist, wobei die mit dem Ton umgesetzte Menge der quartären Verbindung 1oo bis 13o mval pro 1oo g Ton, bezogen auf 1oo%ig aktiven Ton, beträgt.

O ·»

2. Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton Hectorit oder Natriumbentonit ist.

3. Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Alkylreste jeweils 16 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten.

4. Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß der organophile Ton-Gelbildner 0,1 bis 10 Gew-% der Druckfarbe ausmacht.

5. Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der organophile Ton-Gelbildner 1,0 bis 3,0 Gew-% der Druckfarbe ausmacht.

Druckfarbe, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem organischen Bindemittel, das ein Farbmittel und einen organophilen Ton-Gelbildner dispergiert enthält, der ein Reaktionsprodukt aus einem Hectorit oder Natriumbentonit mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 1oo g Ton und aus einer quartären Verbindung der allgemeinen Formel

ist, in der X ein Stickstoff- oder Phosphoratom und R₁ eine Msthyl- oder Benzylgruppe sind, R₂, R₃ und R₄ gleich oder verschieden sind und jeweils einen Alkylrest mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen sowie M~ ein Chlor-, Brom-,

Nitrit-, Hydroxyl-, Acetat- oder Methylsulfation bedeuten, wobei auch ein Gemisch aus mindestens zwei der vorgenannten quartären Verbindungen vorliegen kann und die Menge der mit dem Ton umgesetzten Verbindung 100 bis 130 mval pro 100 g Ton, bezogen auf 100%ig aktiven Ton, beträgt.

7. Druckfarbe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der organophlle Ton ein Reaktionsprodukt aus einem Natriumbentonit und Methyltrishydrotalgammoniumchlorid oder Benzyltrishydrotalgammcniumchlorid ist.

8. Druckfarbe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der organophile Ton-Gelbildner 0,1 bis 10 Gew-% der Druckfarbe ausmacht.

9. Verfahren zur Herstellung einer Druckfarbe, dadurch gekennzeichnet , daß man

a) aus einem organischen Bindemittel und einem Farbmittel eine Dispersion bildet,

b) einen organophilen Ton-Gelbildner herstellt, der ein Reaktionsprodukt aus einem Smektit-Ton mit einer Kationenaustauscherkapazität von mindestens 75 mval pro 100 g Ton und aus einer quartären Methyltrialkyl- und/oder quartären Benzyltrialkylammonium- oder -phosphoniumverbindung ist, wobei die Alkylgruppen jeweils 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten und die Menge der mit dem Ton umgesetzten quartären Verbindung 100 bis 130 mval pro 100 g Ton, bezogen auf 100%ig aktiven Ton, beträgt, und

c) die gemäß a) und b) erhaltenen Gemische zusammen zu einer viskosen Druckfarbe dispergiert.

0O. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ton Hektorit oder Natriumbentonit einsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß man den organophilen Ton-Gelbildner in einer Menge einsetzt, die 0,1 bis 10 Gew-% der Druckfarbe ausmacht.