DE4435408A1

DE4435408A1 - Bindemittellösungen für Druckfarben

Info

Publication number: DE4435408A1
Application number: DE4435408A
Authority: DE
Inventors: Norbert Volkmann; Ulrich Dr Knips; Robert Dr Zellerhoff
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: VFT AG, 47138 DUISBURG, DE
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-11
Also published as: US6166126A; WO1996010613A1; JPH10506427A; EP0784656A1

Description

Die Erfindung betrifft Lösungen aus Harzen und Lösemit teln, die als Bindemittellösungen für Druckfarben ins besondere für Rotationsdruckverfahren mit hohen Druck geschwindigkeiten geeignet sind.

Aus DE-A 40 10 319 sind derartige Lösungen bekannt, wobei als Lösemittel eine Mineralölfraktion mit einem Siedebereich von 200-450°C und als Bindemittel aroma tische Polymere mit einem Erweichungspunkt von 30-120°C dienen.

Bei sehr hohen Druckgeschwindigkeiten sind diese Lösun gen allerdings nicht geeignet. Entsprechende Druckfar ben schlagen sehr leicht durch oder verursachen bei der nachfolgenden Stapelung einen Widerdruck.

Um dies zu vermeiden, müssen Polymere bzw. Harze mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C eingesetzt wer den.

Die aromatischen Polymere, die eigentlich den Druckfar ben ein gutes Eigenschaftsprofil verleihen, sind aber in Mineralölen nicht mehr löslich, wenn sie so hoch polymerisiert sind, daß ihr Erweichungspunkt oberhalb 120°C liegt.

Die zusätzliche Verwendung von Benetzungshilfen, die das Problem technisch lösen könnte, ist unerwünscht, da die Benetzungshilfen beim Recycling des Papiers nach dem Deinken eine Wasserbelastung darstellen.

Die Verwendung von Aromatenölen als Lösemittel erfor dert aufgrund des Gehaltes an potentiell cancerogenen polycyclischen Aromaten eine Kennzeichnungspflicht und ist von daher nicht durchsetzbar. Außerdem zeigen Aro maten, wie auch alkylaromatische Verbindungen eine zu gute Verträglichkeit mit den aromatischen Polymeren. Das Polymer zieht mit diesen Lösemitteln in das Papier ein, nimmt entsprechendes Pigment und Druckfarbe mit und führt zu Migrations- und Durchschlagseffekten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Bindemittellösungen für Druckfarben bereitzustellen, die Druckverfahren mit sehr hohen Geschwindigkeiten erlauben ohne Durch schlag-, Widerdruck- oder Schmiereffekte zu zeigen, die keine Benetzungshilfen erfordern und die keine kenn zeichnungspflichtigen Verbindungen oberhalb der ent sprechenden Grenzwerte enthalten.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Bindemittellösun gen gemäß der Ansprüche 1-6.

Es wurde gefunden, daß sich aromatische Polymere (Har ze) mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C in einer Mischung aus Mineralölen und Alkylaromaten lösen. Der artige Lösungen, die 10-70 Gew.-% eines oder mehrerer aromatischer Polymere mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C in einem Lösemittelgemisch enthalten, das aus einer Mineralölfraktion mit einem Siedebereich von 200-550°C und aus Alkylaromaten besteht, wobei der Gehalt des Gemisches an aromatischem Kohlenstoff im Bereich von 20-60 Gew.-% des Gesamtkohlenstoffs liegt, eignen sich hervorragend als Bindemittellösungen für Druckfarben, insbesondere für solche, die bei extrem hohen Druckgeschwindigkeiten eingesetzt werden. Einer seits sind die Lösungen stabil, andererseits aber tritt bei Kontakt mit einem saugfähigen Material wie z. B. Papier eine sehr rasche Separation ein. Während das Lösemittelgemisch in den Untergrund eindringt und sich in der saugfähigen Unterlage verteilt, bleiben das Harz sowie das durch das Harz gebundene Pigment an der Ober fläche des saugfähigen Materials hängen. D.h. bei einem Druck entsteht sofort ein klares Druckbild, das auch bei hohen Druckgeschwindigkeiten nicht durchschlägt, keine Migrationseffekte, keinen Widerdruck oder Ab schmiereffekt ergibt.

Die erfindungsgemäßen Bindemittellösungen enthalten demnach 10-70 Gew.-%, insbesondere 25-45 Gew.-% eines oder mehrerer, aromatischer Polymere. Einsetzbar sind hochpolymerisierte Polymerisate von ungesättigten Ver bindungen mit einem aromatischen oder quasiaromatischen Grundkörper wie Inden-, Dicyclopentadien-, Vinyltoluol, Methylinden-, aromatische Kohlenwasserstoff-, α-Me thylstyrol- und Styrolharze oder Harzrückstände aus Crack- oder Synthesereaktionen wie z. B. Rückstände aus Visbreakern oder Ethylencrackern, aus der Synthese von Styrol, Phenol, Ethylbenzol oder Dimethylterephthalat. Sie haben einen Erweichungspunkt oberhalb 120°C, d. h., bevorzugt im Bereich von 121-180°C, insbesondere im Bereich von 125-165°C und sind im wesentlichen frei von polycyclischen, aromatischen Verbindungen.

Als Mineralöl wird erfindungsgemäß ein Destillations schnitt im Siedebereich von etwa 200°C bis 550°C, bevorzugt von etwa 250 bis 450°C, der in der Regel einen Aromatengehalt von bis 30%, eine Dichte bei 20°C von etwa 800-1200 kg/m³ und einen Flammpunkt von über 100°C aufweist. Der Aromatengehalt besteht nahezu ausschließlich aus nicht polycyclischen Aromaten, meist alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen oder aro matischen Heterocyclen.

Die Bezeichnung Aromatengehalt findet sich zwar in Spe zifikationen derartiger Mineralöle. Er ist aber im Sin ne der vorliegenden Erfindung nicht brauchbar, ja sogar irreführend. Alkylbenzole, z. B. mit sehr langen Alkyl ketten, werden bei dieser Betrachtung als Aromaten ge rechnet, obwohl der aromatische Anteil relativ gering ist.

Entscheidend für das erfindungsgemäß eingesetzte Löse mittelgemisch ist daher nicht der Aromatengehalt im o.g. Sinn, sondern lediglich der Anteil der aromati schen Kerne, d. h. der Gehalt an aromatischem Kohlen stoff. Dieser Gehalt an aromatischem Kohlenstoff be trägt bei den Mineralölen 3-18%. In der Regel liegt er bei 7%. Durch Abmischung der Mineralölfraktion mit Alkylaromaten wird der Gehalt des Lösemittelgemisches an aromatischem Kohlenstoff auf einen Wert im Bereich von 20-60%, bevorzugt von 25-45% des Gesamtkohlen stoffs eingestellt, d. h., sowohl die aliphatischen und cycloaliphatischen Anteile des Mineralöls als auch die Alkylgruppen des Aromatenanteils und die Zahl und Länge der Alkylgruppen der Alkylaromaten bestimmen das Mi schungsverhältnis der beiden Lösemittelkomponenten.

Die als Lösemittelkomponente einsetzbaren Alkylaromaten sind bevorzugt Alkylaromaten-Gemische und können ein-, zwei- oder dreikernige Alkylaromaten alkyliert mit Me thyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und/oder Pentylgruppen aller Isomerisationsformen sein, wobei die Aromaten ein-, zwei- und/oder mehrmals in den Verbindungen vor kommen können, sowie Diphenylmethan, -ethan, -propan usw. bis Diphenyldodecan, wobei die Phenylringe eben falls mit den o.g. Alkylgruppen besetzt sein können oder Arylaromaten der chemischen Konstitution von Bi-, Ter- und/oder Quarterphenylen.

Die bevorzugten Alkylaromaten sind Alkylnaphthaline, deren Alkylketten 1 bis 3 C-Atome haben, insbesondere Gemische aus Mono-, Di-, Tri- und Tetraisopropylnaph thalinen im beliebigen Verhältnis ihrer jeweiligen Iso mere.

Beispiel

Das eingesetzte Polymer ist ein Kohlenwasserstoffharz, hergestellt durch Polymerisation (nach dem Verfahren entsprechend DE-B 30 44 592) der polymerisierbaren An teile (Vinyltoluol, Inden, Methylinden, Cumaron, Sty rol, α-Methylstyrol) einer aromatischen Kohlenwas serstofffraktion (Siedebereich 140-220°C) aus dem Steinkohlenteer. Das Harz hat einen Erweichungspunkt von 130°C.

Das eingesetzte Mineralöl ist ein hydriertes, naphthe nisches Mineralöl mit einem Siedebereich von 360-490°C. Es hat einen Gehalt an aromatischem Kohlen stoff von 7%.

Die eingesetzten Alkylaromaten sind ein Reaktionsge misch, erhalten aus der Isopropylierung von Naphthalin. Es enthält im wesentlichen Diisopropylnaphthaline neben geringen Mengen Mono-, Tri- und Tetraisopropylnaphtha linen. Der Gehalt an aromatischem Kohlenstoff beträgt 62%.

Zu 350 g Alkylaromaten werden unter Rühren bei 140°C 200 g Polymer gegeben und solange weitergerührt, bis eine homogene Mischung entstanden ist. Diese Lösung wird auf 80°C abgekühlt und mit 350 g Mineralöl ge mischt. Die resultierende homogene Bindemittellösung hat bei 20°C eine Viskosität von 12 900 mPa·s.

Auf einem Dreiwalzenstuhl werden 88 Gew.-Teile der Bin demittellösung, 11,5 Gew.-Teile Flammruß und 0,5 Gew.-Teile Naphthalinsulfonat miteinander angepastet. Die so hergestellte Masse wird in einem Rollenoffset verfahren als Druckfarbe eingesetzt.

Auch bei hoher Druckgeschwindigkeit werden ein sauberes Druckbild erhalten und weder Abschmier- noch Migrati onseffekte beobachtet.

Claims

1. Bindemittellösungen für Druckfarben aus Harz und Lösemittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10-70 Gew.-% eines oder mehrerer aromatischer Po lymere mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C und 90-30 Gew.-% eines Lösemittelgemisches ent halten, das aus einer Mineralölfraktion mit einem Siedebereich von 200-550°C und aus Alkylaromaten besteht und dessen Gehalt an aromatischem Kohlen stoff im Bereich von 20-60% des Gesamtkohlen stoffs liegt.

2. Bindemittellösungen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die aromatischen Polymere einen Erweichungspunkt im Bereich von 121-180°C haben.

3. Bindemittellösung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die aromatischen Polymere einen Er weichungspunkt im Bereich von 125-165°C haben.

4. Bindemittellösungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittelgemisch einen Gehalt an aromatischem Kohlenstoff von 25-45% hat.

5. Bindemittellösungen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylaromaten ein Gemisch aus Alkylnaphthalinen sind, deren Alkyl ketten 1 bis 3 C-Atome haben.

6. Bindemittellösungen nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Alkylaromaten ein Gemisch aus Mono-, Di-, Tri- und Tetraisopropylnaphthali nen sind.