DE60026070T2 - Tiefdruckfarben mit verbesserter dispergierbarkeit und chemischer beständikeit - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Tiefdrucktinten mit verbesserter Dispergierbarkeit und chemischer Beständigkeit.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Tiefdruck wird typischerweise zum Drucken von Sicherheitspapieren, wie etwa Banknoten, eingesetzt und verwendet Druckzylinder mit Gravuren, in denen Tiefdrucktinten abelagert wurden. Die Tinte wird auf den Druckzylinder aufgetragen, derart, dass sie die Gravuren ausfüllt, und dann wird typischerweise die überschüssige Tinte auf dem Zylinder (d.h. die Tinte, die sich außerhalb der Gravuren befindet) mittels eines Wischzylinders entfernt, der die überschüssige Tinte abwischt. Eine verdünnte wässerige Lösung aus Natriumhydroxid, d.h. eine alkalische (kaustische) Lösung wird normalerweise von dem Wischzylinder verwendet, um die überschüssige Tinte zu emulgieren und diese zu entfernen. Daher ist es wichtig, um effektives Abwischen der Druckzylinder zu erreichen, dass die Tinte leicht in der Wischlösung dispergiert wird.
  • Die schlechte Dispergierbarkeit von bekannten handelsüblichen Tinten in den alkalischen Waschlösungen, die in den Zylinderwisch-Tiefdruckverfahren verwendet werden, stellt oft ein Problem dar, und um dieses Problem zu lösen, werden oft Versuche gemacht, die Dispergierbarkeit durch Beifügen von Netzmitteln zu der Tinte zu verbessern. Jedoch resultiert das Beifügen von Netzmitteln gewöhnlich in einem schnellen Verlust von Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und Chemikalien, insbesondere bei höheren Konzentrationen an Netzmittel, wie etwa 2–10 Gew.-%.
  • Unvorteilhafterweise ist es notwendig, wenn eine kaustische Wischlösung verwendet wird, eine Ultrafiltrations-Vorrichtung einzusetzen, um kaustische Werte aus der Waschlösung, die die schwebenden Tinten und zusätzliche Chemikalien, wie etwa Natrium- oder Potassiumhydroxid enthält, auszufiltern. Weiterhin wird Schwefelsäure benötigt, um die verwendeten kaustischen Lösungen zu neutralisieren. Im Kontrast hierzu wäre einfaches Leitungswasser ideal zur Verwendung mit dem Wischzylinder wegen der ökologischen Vorteile, die sich aufgrund der Verminderung der Verwendung von Chemikalien ergeben. Die Tiefdrucktinten, die in der Industrie im Allgemeinen verwendet werden, lösen sich jedoch nicht ausreichend in kommunalem Wasser auf.
  • Um auf einem Substrat unter Verwendung des Tiefdruckverfahrens zu drucken, nachdem die Gravuren mit Tinte gefüllt und die überschüssige Tinte entfernt wurde, wird der Druckzylinder gegen das Substrat gepresst, indem ein sehr hoher Druck von etwa 10 000 N pro Zentimeter der Zylinderlänge angewandt wird. Wenn das gedruckte Material trocken ist (typischerweise nach mehreren Tagen oxidativen Aushärtens), ist es erstrebenswert, dass es fest auf dem Substrat verbleibt, und beim Kontakt mit Lösungsmitteln oder Chemikalien, wie etwa alkalischen Lösungen, auslauf- und wischfest ist.
  • Dementsprechend ist es sehr erstrebenswert, dass die Eigenschaften einer Tiefdrucktinte sowohl gute Dispergierbarkeit als auch gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien/Lösungsmitteln umfassen, und insbesondere, dass eine solche Dispergierbarkeit Dispergierbarkeit in Wasser umfasst.
  • Es ist in der Technik zur Herstellung von Tinten und Beschichtungen bekannt, dass Dispergierbarkeit durch Verwendung von Alkyden mit hohen Säurezahlen verbessert werden kann, aber solche Komponenten gewährleisten nicht die erwünschte Doppeleigenschaft von chemischer Beständigkeit und Dispergierbarkeit in Wasser.
  • In U.S.-Patent Nr. 4,764,215 wird von Rudolph geltend gemacht, dass Trockenölseifen, die durch Hochtemperatur-Verseifung von ungesättigten Ölen unter Verwendung von Metall-Hydroxiden in Gegenwart von Triethanolamin aufbereitet wurden, Tinten mit verbesserter Wischbarkeit und Wasserfestigkeit ergeben und flüchtige organische Lösungsmittel eliminieren. Wie in U.S.-Patent-Neuerteilung Nr. 34,389 an Amon et al. offenbart, sind jedoch die von Rudolph beanspruchten Tintenzusammensetzungen nicht zufriedenstellend, weil diese keine stabile Einbindung selbst von sehr geringen Mengen an Wasser erlauben, nach dem Drucken nicht ausreichend trocknen und nicht beständig gegenüber der Wirkung von alkalischen Lösungen sind.
  • Es ist auf dem Fachgebiet ebenfalls bekannt, dass die Probleme, die mit dem Mangel an chemischer Beständigkeit einer Tinte verbunden sind, teilweise durch das Beifügen von Komponenten gelöst werden können, deren hohe chemische Beständigkeit bekannt ist, wie etwa dehydriertes Castoröl oder Epoxyester von ungesättigten Fettsäuren, aber solche Zusatzstoffe führen üblicherweise zu wesentlich reduzierter Dispergierbarkeit der modifizierten Tinte. Manche dieser Zusatzstoffe weisen auch eine geringe Lösbarkeit auf und erfordern die Verwendung eines Kompatibilität gewährleistenden Lösungsmittels, wie etwa Glykolether. Der Zusatz von solchen Kompatibilität gewährleistenden Materialien von niedrigem Molekulargewicht (d.h. Lösungsmitteln) verursacht ein Anwachsen der Gesamtkonzentration von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wodurch ein Rezepturproblem auftritt, weil manche Rechtssysteme, aus umweltbedingten Gründen, die erlaubte Konzentration von solchen Lösungsmitteln in Drucktinten beschränken.
  • Daher besteht ein hohes Bedürfnis in der Druckindustrie an einer Tiefdrucktinte mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und verbesserter chemischer Beständigkeit, ebenso wie verbesserter Dispergierbarkeit einschließlich Dispergierbarkeit in Leitungswasser, während gleichzeitig die Verwendung von hohen Konzentrationen an flüchtigen organischen Bestandteilen vermieden wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung wird eine Tiefdrucktinte bereitgestellt, die aufweist: ein Alkyd mit einer Säurezahl im Bereich von 0–100, in einem Anteil von 15–50 Gew.-%, eine ungesättigte Ölkomponente in einem Anteil von 5–15 Gew.-%, ein anionisches oder nichtionisches Netzmittel in einem Anteil von 0,5–12 Gew.-%, sowie eine organische Base in einem Anteil von 0,5–5 Gew.-% und ausgewählt aus der Gruppe, die aus Alkoholaminen, zykloaliphatischen Aminen und substituierten Polyethyleniminen besteht, wobei die substituierten Polyethylenimine mit Epichlorhydrin modifiziert oder alkoxyliert sind und die Base einen Siedepunkt höher als 150°C aufweist. Die Tiefdrucktinte umfasst normalerweise auch Pigment in einem Anteil von 0–15 Gew.-%, ein Streckmittel in einem Anteil von 25–70 Gew.-% und eine Wachsverbindung in einem Anteil von 0–15 Gew.-%.
  • Es ist zu bevorzugen, dass das Netzmittel ein niedriges Molekulargewicht aufweist und dass die Molekularstruktur des Netzmittels massige hydrophobe Teile aufweist. Die Tiefdrucktinte kann auch Wasser in einem Anteil von 0–15 Gew.-% aufweisen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Die Tiefdrucktinten der vorliegenden Erfindung gewährleisten verbesserte Dispergierbarkeit und Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln/Chemikalien und können mit relativ geringen Konzentrationen von flüchtigen organischen Komponenten angesetzt werden. Zudem sind die hierin beanspruchten verbesserten Tinten mit Wasser abwaschbar, im Gegensatz zu den Tinten, die bis jetzt in der Industrie bekannt sind und verwendet werden.
  • Die verbesserten, auf Alkyd basierenden Tinten der Erfindung umfassen ein Netzmittel und eine organische Base. Eine ungesättigte Ölkomponente, wie hierin definiert, ist ebenfalls eingeschlossen, entweder als eine separate Komponente oder als Teil des Alkyds selbst (d.h. residuelle Ölkomponenten, die in dem Alkyd verbleiben und sich aus dem Verfahren oder aus der Art und Weise der Herstellung des Alkyds ergeben). Zudem weisen handelsübliche Alkydprodukte manchmal als Zusatz des Herstellers eine separate ungesättigte Ölkomponente auf, die die „Öllänge" des Alkyds berichtigt. Eine geeignete Öllänge des Alkyd-Bindemittels ist erforderlich, um die optimale Dispergierbarkeit der Tintenrezepturen zu erreichen, die hierin beansprucht werden.
  • Der hier verwendete Ausdruck „ungesättigte Ölkomponente" bedeutet Glyceride von ungesättigten Fettsäuren (hauptsächlich Di- und Triglyceride) oder eine Mischung von ungesättigten Fettsäuren (wie etwa Tungöl). Die Standardverfahren für die Herstellung von Alkyden, wie etwa Alkoholyse oder Acidolyse gefolgt von Polykondensation mit Polycarboxylsäuren, führen in der Regel, aber nicht notwendigerweise, zu einer Öllänge, die mittels des Zusatzes einer „Ölkomponente" berichtigt werden muss.
  • Der Ausdruck „Öllänge" ist hier definiert als die Menge an Öl (oder Fettsäure, ausgedrückt als Triglycerid), die als ein Prozentanteil des gesamten nicht flüchtigen Inhalts vorhanden ist (siehe zum Beispiel als Literaturhinweis P. Oldring und G. Hayward, Resins for Surface Coating (Harze zur Oberflächenbeschichtung), Band 1, Seite 143, herausgegeben 1987 von SITA Technology, London, England). Tungöl oder eingedicktes Tungöl werden hier als Ölkomponenten angesehen, obwohl sie Mischungen von ungesättigten Fettsäuren sind, da diese die „Öllänge" der Rezeptur erhöhen.
  • Das Netzmittel kann ein anionisches oder nichtionisches Netzmittel oder eine Kombination aus diesen sein. Beispiele von geeigneten Netzmittelen umfassen die folgenden, ohne auf diese beschränkt zu sein:
    • (1) Ethoxylierte Alkylphenole, wie etwa diejenigen, die unter den Marken Triton X-100, Triton X-165, Triton X-305, Tergitol NP-8, Tergitol NP-9, Tergitol NP-10 von Union Carbide Corporation in Danbury, Connecticut, U.S.A. verkauft werden.
    • (2) Phosphatester von ethoxylierten Phenol-Derivativen, wie etwa Phosphatester von Tristyrylphenol, erhältlich unter der Marke Soprophor 3D33 von Rhodia/Rhone-Poulenc, Inc., Cranbury, New Jersey, U.S.A.
    • (3) Alkylbenzen-Sulfonsäuren und deren Salze, wie etwa diejenigen, die unter den Marken Witconate 1260 und Witconate 60T als Dodecylbenzensulfonat-Salze aufweisende Mischungen von Witco Corp., Greenwich, Connecticut, U.S.A., verkauft werden.
    • (4) Alkyl(sulfophenoxy)benzen – Sulfonsäuren-Derivative, wie etwa diejenigen, die unter den Marken Dowfax C6L, Dowfax C10L, Dowfax 3B0, Dowfax 2EP, Dowfax 2A0 und Dowfax 8390 als Salz- oder Säureformen von Alkyl(sulfophenoxy)benzen – Sulfonsäuren von Dow Chemical Co., Midland, Michigan, U.S.A., verkauft werden.
    • (5) Sulfuriertes Castoröl, wie etwa das Produkt, das unter der Marke FREEDOM SCO-70 von BF Goodrich Co., Charlotte, North Carolina, U.S.A., verkauft wird.
    • (6) Diester von Bernsteinsäure-Sulfonaten, wie etwa Natriumdioctyl -Sulfosuccinat, verkauft unter der Marke Geropon SDS von Rhodia/Rhone-Poulenc Inc., Cranbury, New Jersey, U.S.A.
    • (7) Ethoxylierte Sorbitanester, wie etwa ethoxyliertes Sorbitantrioleat, verkauft unter der Marke Alkamuls PSTO-20 von Rhodia/Rhone-Poulenc Inc., Cranbury, New Jersey, U.S.A.
    • (8) Phosphatester von ethoxylierten Alkoholen, wie etwa Phosphatester von ethoxyliertem Tridecylalkohol, verkauft unter den Marken Rhodafac RS-710, Rhodafac RS-610 oder Rhodafac RS-410 von Rhodia/Rhone-Poulenc Inc., Cranbury, New Jersey, U.S.A.
  • Kationische Netzmittele sind zur Verwendung nicht geeignet, da diese keine Verbesserung der Dispergierbarkeit für die sich ergebenden Tinten zeigen.
  • Die organische Base kann aus einer oder mehreren organischen Base-Komponenten bestehen, von denen Beispiele die folgenden umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind:
    • (1) Ethanolamine, wie etwa Diethanolamin (DEA), Triethanolamin (TEA), N-Methyl-Diethanolamin (NMDEA), Monomethyl-Ethanolamin (MMEA), 2-(2-Aminoethoxy)ethanol (verkauft unter der Marke DIGLYCOLAMINE-Mittel), N,N-Dimethyl-2-(2-Aminoethoxy)ethanol (DMDGA) und Tetramethyl-Bis(aminoethyl)ether, die von Huntsman Corp., Houston, Texas, U.S.A., erhältlich sind. (Einige dieser Verbindungen sind auch von Aldrich Co., Milwaukee, Wisconsin, erhältlich.)
    • (2) N-substituierte Morpholine, wie etwa N-Butylmorpholin (NBM) und das unter der Marke JEFFCAT DMDEE verkaufte Produkt, erhältlich von Huntsman Corp., Houston, Texas, U.S.A.
    • (3) Derivative von Polyethyleniminen, wie etwa mit Epichlorhydrin modifiziertes Polyethylenimin oder zu 80% ethoxyliertes Polyethylenimin, erhältlich von Sigma-Aldrich Co., Milwaukee, Wisconsin, U.S.A.
    • (4) Polyoxyalkylenamine, wie etwa diejenigen, die unter den Marken JEFFAMIN D-230 und JEFFAMIN D-400 von Huntsman Corp., Houston, Texas, U.S.A. verkauft werden.
  • Die Auswahl an organischen Basen, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, werden hier als organische Amine definiert, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Alkoholaminen, ring-enthaltenden Stickstoffverbindungen und substituierten Polyethyleniminen besteht, wobei die substituierten Polyethylenimine mit Epichlorhydrin modifiziert oder alkoxyliert sind und jedes der organischen Amine der Gruppe einen Siedepunkt von höher als 150°C aufweist.
  • Die bevorzugte Konzentration der Netzmittel-Komponente der Tinte liegt zwischen 0,5 und 12 Gew.-% der gesamten Tinte, während die bevorzugte Konzentration der organischen Base zwischen 0,5 und 5 Gew.-% der gesamten Tinte liegt. Am meisten zu bevorzugen ist eine Konzentration des Netzmitteles, die zwischen 2 und 8 Gew.-% liegt und eine Konzentration der organischen Base, die zwischen 1 und 4 Gew.-% der gesamten Tinte liegt. Obwohl mehr als 5 Gew.-% an organischer Base verwendet werden können, wirkt sich eine solche Menge im Allgemeinen nachteilig auf die chemische Beständigkeit des Druckes aus.
  • Eine gemäß der Erfindung zusammengesetzte Tiefdrucktinte kann etwa 15–50 Gew.-% an Alkyd mit einer Säurezahl innerhalb eines Bereichs von 0–100 (typischerweise zwischen 20 und 80), etwa 0,5–12 Gew.-% an Netzmittel und etwa 0,5–5 Gew.-% an organischer Base aufweisen. Vorzugsweise werden etwa 5–15 Gew.-% einer ungesättigten Ölkomponente (zum Beispiel Leinsamen, Soja, Tungöl oder eingedicktes Tungöl) beigefügt. Normalerweise ebenfalls zugesetzt in Tiefdrucktinten sind Pigment(e), die trocken oder durch ein Flushing-Verfahren zubereitet sein können und Phtalocyanine und/oder andere organische und anorganische Pigmente umfassen können, ein Streckmittel wie etwa Bariumsulfat oder Calciumcarbonat und eine Wachsverbindung, wie etwa natürliche Wachse (Carnauba, Candelilla usw.) oder synthetische Wachse (Polyethylen, Polytetrafluorethylen, Paraffin usw.).
  • Die bevorzugten Entfeuchter sind Verbindungen aus Kobalt, Mangan, Kalzium und Zink. Die Tintenzusammensetzung kann auch oxidativ aushärtende Epoxyester, vorzugsweise mit einer hohen Säurezahl, oder mit Polyurethanen modifizierte Alkyde aufweisen. Zudem kann die Zusammensetzung Rheologie-Modifikatoren umfassen, wie etwa denjenigen, der unter der Marke Bentone SD1 (erhältlich von Rheox, Heightstown, New Jersey, U.S.A.), verkauft wird, oder Oligomere von Ethylenoxid, Propylenoxid oder deren Kombination, wie etwa diejenigen, die unter den Marken Carbowax PEG 200 und Carbowax PEG 600 (erhältlich von Union Carbide, Danbury, Connecticut, U.S.A.) verkauft werden. Die Aufgabe eines solchen Rheologie-Modifikators ist es, Viskosität, Fließpunkt, Klebrigkeit und das Druckverhalten der sich ergebenden Tinte zu berichtigen.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Netzmittel kann die Tintenzusammensetzung auch ein Netzmittel mit stark durchdringenden Eigenschaften enthalten, wie etwa Natriumdioctyl-Sulfosuccinat (zum Beispiel dasjenige, das unter der Marke Geropon SDS verkauft wird und von Rhodia, Cranbury, New Jersey, U.S.A., erhältlich ist). Nach Wunsch kann de Tintenzusammensetzung vorzugsweise auch ein Anti-Blockmittel enthalten, wie etwa dasjenige, das unter der Marke Ceramid verkauft wird und von Lonza, Fair Lawn, New Jersey, U.S.A., erhältlich ist.
  • Eine bevorzugte Tintenzusammensetzung gemäß der Erfindung ist die folgende:
    Komponente Gew.-%
    Modifiziertes Bindemittel 34,0
    Pigment 5,0
    Calciumcarbonat 40,92
    Wachs 9,0
    Entfeuchter (6% Mn) 0,29
    Entfeuchter (10% Ca) 0,29
    Netzmittel 7,0
    Base 3,5
  • Um diese Zusammensetzung aufzubereiten, werden der Lack auf Alkydbasis und die ungesättigte Ölkomponente miteinander vermischt. Dann werden das Pigment und das Streckmittel (d.h. Calciumcarbonat) in die Mischung gerührt und die sich ergebende Mischung wird auf einer Drei-Walzen-Mühle gemahlen, bis der gewünschte Grad an Pigment-Dispersion erreicht ist. Dann werden das Wachs, die Entfeuchter und die Additive aus Netzmittel und organischer Base in die Mischung gerührt und die sich ergebende Mischung wird durch die Drei-Walzen-Mühle hindurch geführt. Die resultierende Tinte wird dann gemischt, um eine gleichmäßige Zusammensetzung zu erreichen, und in Behälter verpackt.
  • Die Ergebnisse von vergleichenden Untersuchungsproben von 25 Tintenzusammensetzungen, hierin als Tintenproben P1–P25 bezeichnet, werden weiter unten am Ende dieser Beschreibung unter Tabellen 1, 2, 3 und 4 vorgelegt, zum Zwecke der Veranschaulichung der Dispergierbarkeit und der Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln/Chemikalien, die von der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
  • Die Tintenproben P1–P25 wurden aufbereitet, indem Lack (Hydrokyd – 9) mit eingedicktem Tungöl gemischt wurde und dann das Pigment mit dem Streckmittel eingerührt wurde. Diese Mischung wurde dann manuell gemischt, bis alle Feststoffe vollständig von der Lackmischung benetzt waren. Die Wachsverbindung wurde der sich ergebenden Mischung beigefügt und alle großen Zusammenballungen wurden vollständig dispergiert. Dann wurde die Mischung auf einem Labor-Farbverreiber (48 Umdrehungen) gemahlen und die sich ergebenden Tintenproben wurden in verschlossenen Glasfläschchen zum Aufbewahren und Testen gesammelt. Die spezifische Rezeptur jeder Untersuchungsprobe ist in Tabellen 1–4 dargelegt. In jedem Fall wurden 4 Gramm der Probetinte aufbereitet.
  • Tabelle 1 veranschaulicht den Effekt von verschiedenen Zusatzstoffen auf die Eigenschaften der Tinte. Tabelle 2 veranschaulicht den Effekt der Verwendung von verschiedenen organischen Basen auf die Eigenschaften der Tinte, und Tabelle 3 veranschaulicht den Effekt der Verwendung von verschiedenen Netzmitteln und Wasser auf die Eigenschaften der Tinte.
  • Das Verfahren, das für das Testen der Dispergierbarkeit der Tintenproben verwendet wurde, war wie folgt. Etwa 0,1 g Tinte wurde auf dem Ende eines Spatels aufgenommen und in die getestete Lösung (d.h. Wasser oder eine kaustische Lösung von festgelegter Konzentration) eingetaucht. Die Probe wurde unbewegt gehalten und Absonderung von Tinte von dem Hauptteil der Probe wurde beobachtet. Die Zeit von dem Beginn des Eintauchens der Probe bis zu dem Augenblick, in dem ein nach unten fließender Streifen von Tinte-Wasser-Suspension festgestellt wurde, wurde als die Dispersionszeit aufgezeichnet. Ebenso wurde eine qualitative Auswertung der Menge der abgesonderten Tinte durchgeführt, und die Gesamtbewertung war von beiden Parametern abhängig.
  • Die Bewertungen der Dispergierbarkeit, die in den Tabellen dargelegt sind, sind wie folgt definiert:
  • E
    – Zeit kürzer als 5 Sekunden und große Quantität von Tintendispersion beobachtet (exzellent)
    SG
    – Zeit von 5 bis 15 Sekunden und große Quantität von Tintendispersion beobachtet (sehr gut)
    G
    – Zeit von 15 bis 30 Sekunden und große Quantität von Tintendispersion beobachtet (gut)
    M
    – Zeit von 20 bis 40 Sekunden und mäßige Quantität von Tintendispersion beobachtet (mittelmäßig)
    S
    – Zeit von 30 bis 45 Sekunden und geringe Quantität von Tintendispersion beobachtet (schwach)
    SS
    – Zeit von 45 bis 60 Sekunden und geringe Quantität von Tintendispersion beobachtet (sehr schwach)
    ND
    – Zeit länger als 60 Sekunden (nicht dispergierend)
  • Die Eigenschaft der Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und Chemikalien der Untersuchungsproben ist auf einer Skala von 0 bis 10 wie folgt bewertet:
    • 0 – vollständige Entfernung der Tinte
    • 1 & 2 – sehr schwache Beständigkeit
    • 3 & 4 – schwache Beständigkeit
    • 5 – nicht ganz ausreichend
    • 6 – passabel
    • 7 & 8 – gute Beständigkeit
    • 9 & 10 – sehr gute Beständigkeit
  • Die chemische Beständigkeit gegenüber alkalischen Lösungen und Lösungsmitteln wurde untersucht, nachdem das Druckerzeugnis sieben Tage lang zum oxidativen Aushärten gelagert worden war.
  • In der untenstehenden Tabelle 1 wird gezeigt, dass Tintenprobe P1, eine herkömmliche Tiefdrucktinte auf Alkydbasis ohne Zusatz von Netzmittel, organischer Base und entfeuchtendem Tungöl, nicht in Wasser oder irgendeiner alkalischen Lösung mit bis zu 1,5 Gew.-% an NaOH dispergierbar ist. Diese Tintenprobe zeigte auch sehr geringe alkalische Beständigkeit und Seifenbeständigkeit. Tintenprobe P2 umfasst eingedicktes Tungöl über die herkömmliche Rezeptur von Probe P1 hinaus. Die von Probe P2 gelieferten Testergebnisse zeigten nur eine marginale Verbesserung in Bezug auf alkalische Beständigkeit und keine Verbesserung in Bezug auf Dispergierbarkeit. Das Testergebnis für Tintenproben P3 und P4, die eine organische Base aber kein Netzmittel umfassen, zeigt, dass die Base allein oder selbst in Kombination mit eingedicktem Tungöl (wie in Probe P4) keine Wirkung auf die Dispergierbarkeit von Tinte hat. Jedoch zeigte Tintenprobe P4 generell eine höhere chemische Beständigkeit als Tintenprobe P3, was darauf hinzeigt, dass die Kombination von eingedicktem Tungöl mit einer organischen Base einen günstigen Effekt auf chemische Beständigkeit hat.
  • Für Tintenprobe P5 wurde ein Netzmittel (in einer Menge von 7,19 Gew.-%) beigefügt, aber ohne den Zusatz einer organischen Base oder von Trockenöl, und die Ergebnisse zeigen keine Verbesserung in Bezug auf chemische Beständigkeit, aber eine gewisse beschränkte Verbesserung in Bezug auf Dispergierbarkeit, insofern als gezeigt wurde, dass die Tinte in manchen alkalischen Lösungen dispergierbar war. Tintenprobe P6 umfasste die Kombination eines Netzmittels mit einer organischen Base, aber ohne eingedicktes Tungöl, und wie in Tabelle 1 dargestellt zeigten die Ergebnisse nur eine begrenzte Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Tintenrezeptur, und die erwünschte chemische Beständigkeit wurde nicht erreicht, während Dispergierbarkeit in Wasser sehr beschränkt war. Für Probe P7, die eine Kombination von Netzmittel mit eingedicktem Tungöl, aber ohne eine organische Base aufwies, zeigen die Testergebnisse gleichermaßen nur einen marginalen, unbefriedigenden Grad an Verbesserung für die chemische Beständigkeit der Tinte und eine Verbesserung der Dispergierbarkeit.
  • Die Testergebnisse von Tintenprobe P8, die jede der Komponenten – ein Netzmittel, organische Base und eine ungesättigte Ölkomponente (eingedicktes Tungöl) – umfasst, zeigen, dass eine geeignete Kombination von Netzmittel mit einer Base (mit optimisierter Öllänge) die erwünschten Ergebnisse verschafft, nämlich überlegene Eigenschaften sowohl in Bezug auf Dispergierbarkeit als auch auf chemische Beständigkeit. Beständigkeit gegenüber Lösungsmittel, Knitterfestigkeit und Abriebwiderstand der Probetinte (P8) mit den festgelegten Komponenten sind sehr gut, wie in Tabelle 1 dargestellt.
  • Die untenstehende Tabelle 2 veranschaulicht den Effekt verschiedener Basen auf die Eigenschaften der Tintenproben. Die Testergebnisse stellen klar, dass die Molekularstruktur der zur Verwendung ausgewählten Base einen starken Effekt auf die chemische Beständigkeit der daraus erzeugten Tinte hat.
  • Tintenprobe P11 zum Beispiel, in welcher die organische Base aus unsubstituiertem Morpholin bestand, gewährleistete kein akzeptables Niveau an chemischer Beständigkeit und die von dieser erbrachten Ergebnisse waren den von Tintenprobe P8 (siehe Tabelle 1), in der Triethanolamin verwendet wurde, erbrachten Ergebnissen unterlegen. In ähnlicher Weise erreichte in Probe P10 die Verwendung von Monoethanolamin keine akzeptable chemische Beständigkeit. Jedoch erbrachte in Tintenprobe P9 die Verwendung von N-Methyldietholamin gute Ergebnisse. Für Tintenproben P12, P13, P14 und P15 wurden Polyethylenimin und dessen Derivative als die organische Base verwendet und, wie in Tabelle 2 dargestellt, erbrachten die Tintenproben, die ein unsubstituiertes Polyethylenamin aufwiesen, keine akzeptablen Ergebnisse. Die Ergebnisse von Tintenproben P12 und P15, die mit Epichlorhydrin modifiziertes Polyethylenimin bzw. ethoxyliertes Polyrethylenimin aufwiesen, zeigten jedoch akzeptable chemische Beständigkeit und gute Dipergierbarkeit für die alkalischen Lösungen von höherer Konzentration.
  • Die untenstehende Tabelle 3 veranschaulicht auf vergleichender Basis den Effekt der Verwendung von verschiedenen Netzmitteln auf die Eigenschaften der Tinten. Die Testergebnisse zeigen an, dass Tintenproben P19, P22 und P23 (siehe Tabelle 3) und P8 (siehe Tabelle 1) die besten Resultate erbrachten, wobei jede dieser Proben sowohl gute chemische Beständigkeit als auch gute Dispergierbarkeit zeigte. Die für diese Tintenproben verwendeten Netzmittel, Rhodafac RS-610 und Soprophor 3D33 sind Netzmittel mit niedrigem Molekulargewicht, und ihre Molekularstrukturen weisen umfangreiche hydrophobe Teile auf, was ein bevorzugtes Merkmal für das Netzmittel ist, das zur Verwendung in der Rezeptur zu wählen ist. Das Netzmittel von Tintenproben P8 und P22, Rhodafac RS-610, ist ein Phosphatester von verzweigtem Alkoholethoxylat und hat als solcher einen umfangreichen hydrophoben Teil, und das Netzmittel von Tintenproben P19 und P23, Soprophor 3D, ist ein Phosphatester von Tristyrylphenolethoxylat, welches einen extrem umfangreichen hydrophoben Teil hat. Das Netzmittel mit niedrigem Molekulargewicht von Probe P17, Triton X-100, das ein Ethoxylat von Octylphenol mit einer durchschnittlichen Anzahl von Ethylenoxid-Einheiten gleich 9,5 ist, hat im Gegensatz hierzu keinen umfangreichen hydrophoben Teil und ist als solches nicht ebenso effektiv zur Verbesserung der erwünschten Eigenschaften von Tinten. Der Ausdruck „niedriges Molekulargewicht" in Bezug auf das Netzmittel wird hier verwendet zur Bezeichnung von oberflächenaktiven Verbindungen mit Molekulargewichten von weniger als 5 000 Einheiten atomarer Masse.
  • Die Ergebnisse von Tabelle 3 zeigen ebenfalls die Bedeutung der ionischen Form des zur Verwendung auszuwählenden Netzmittels. Es wurde gezeigt, dass anionische Netzmittel (z.B. Rhodafac RS-610 und Soprophor 3D33) und nichtionische Netzmittel (Triton X-100) effektiv sind zur Verbesserung der Eigenschaften der Tinte, aber es wurde mittels Tintenproben P20 und P21 gezeigt, dass ein kationisches Netzmittel (z.B. Chemzoline T-11, Alkyl-Aminoethyl-Imidazolin) völlig ineffektiv zur Verwendung als ein Mittel zum Verbessern der Dispergierbarkeit der Tinten ist.
  • Tabelle 3 veranschaulicht ebenfalls, durch Vergleichs-Probetinten P16 und P17 und Tinten P18 und P19, dass der Zusatz einer organischen Base (in diesen Fällen Triethanolamin) zu Verbesserungen sowohl von Dispergierbarkeit als auch von chemischer Beständigkeit führte.
  • Für die ein kationisches Netzmittel aufweisenden Tintenproben P20 und P21 zeigten die Testergebnisse, dass diese in Bezug auf die Tintenproben P1 und P2 verbesserte chemische Beständigkeit erbrachten, aber ihre Dispergierbarkeit war inakzeptabel. Da kationische Netzmittel selbst Basen sind, erbrachte zudem der Zusatz einer Base, wie etwa Triethanolamin (siehe Probe P21) nur eine leichte Verbesserung der chemischen Beständigkeit der Probe.
  • Die in Tabelle 3 dargestellten Testergebnisse stellen klar, dass eine noch größere Verbesserung der chemischen Beständigkeit und der Dispergierbarkeit erreicht werden kann, indem etwa 4 Gew.-% an Wasser der Tintenzusammensetzung beigefügt werden. Die Probetinten P22 und P23 enthielten dementsprechend Wasser und zeigten exzellente Wasser- und alkalische Dispergierbarkeit.
  • Es ist für Fachleute klar, dass Veränderungen an den spezifischen Beispielen von Auführungen der Erfindung, die hierin beschrieben sind, durchgeführt werden können ohne den Anwendungsbereich der gemachten und von den Anmeldern beanspruchten Erfindung zu verlassen. Es versteht sich daher, dass die von den Anmeldern beanspruchte Erfindung durch die angefügten Ansprüche definiert ist und nicht auf irgendeines der Beispiele oder deren Abänderungen, die hierin beschrieben sind, beschränkt ist. Tabelle 1. Effekt von Zusatzstoffen auf die Eigenschaften von Tinten
    Figure 00130001
    Figure 00140001
    • * Ausführung der Erfindung
    Tabelle 2. Effekte verschiedener Basen auf die Eigenschaften von Tinten
    Figure 00150001
    NMDEA
    – N-Methyldiethanolamin; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    MEA
    – Monoethanolamin, (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    Morph.
    – Morpholine; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    PEI epi.
    – Mit Epichlorohydrin modifiziertes Polyethylenimin, 17% wässerige Lösung, Molekulargewicht 20 000; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    PEI linear
    – Lineares Polyethylenimin, durchschnittliches Molekulargewicht 423; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    PEI niedriges M.Gew.
    – Polyerthylenimin, Molekulargewicht 600, verzweigte Struktur; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
    PEI/EO
    – Zu 80% ethoxyliertes Polyethylenimin, 37% wässerige Lösung, Molekulargewicht 50 000; (Aldrich Co., Milwaukee, WI)
  • Zusammensetzung der Pigmente: Karminrot: 88,88 Gew.-%, Phtalocyaninblau: 7,54 Gew.-%, Kohlenschwarz: 3,58 Gew.-%. Wachs: 67 Gew.-% Carnaubawachsverbindung, 33 Gew.-% Candelillawachsverbindung.
    • * Ausführung der Erfindung
    Tabelle 3. Effekte verschiedener Netzmittel und von Wasser auf Eigenschaften von Tinten
    Figure 00160001
    Trit.-X
    – Triton-X 100 nichtionisches Netzmittel (Union Carbide, Danbury, CT)
    Sopr.
    – Sopropgor 3D33, anionisches Netzmittel (Rhodia, Cranbury, NJ)
    T-11
    – Chemzoline T-!1, kationisches Netzmittel (Chemron Corp., Paso Robles, CA)
    RS-610
    – Rhodafac RS-610, anionisches Netzmittel (Rhodia, Cranbury, NJ)
    • * Ausführung der Erfindung

Claims (5)

  1. Tiefdrucktinte, umfassend: (a) ein Alkyd mit einer Säurezahl im Bereich von 0–100, in einem Anteil von 15–50 Gew.-%; (b) ein anionisches oder nichtionisches Netzmittel in einem Anteil von 0,5–12 Gew.-%; und (c) eine organische Base, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkoholaminen, ring-enthaltenden Stickstoffverbindungen und substituierten Polyethyleniminen besteht, wobei die substituierten Polyethylenimine mit Epichlorhydrin modifiziert oder alkoxyliert sind und die Base einen Siedepunkt höher als 150°C aufweist, in einem Anteil von 0,5–5 Gew.-%, wobei alle Gew.-% auf der Gesamttinte basieren.
  2. Tiefdrucktinte gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine ungesättigte Ölkomponente in einem Anteil von 5–15 Gew.-%.
  3. Tiefdrucktinte gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend Pigment in einem Anteil von 0–15 Gew.-%, ein Streckmittel in einem Anteil von 25–70 Gew.-% und eine Wachsverbindung in einem Anteil von 0–15 Gew.-%.
  4. Tiefdrucktinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Netzmittel ein Molekulargewicht unter 5000 Einheiten atomarer Masse aufweist.
  5. Tiefdrucktinte gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Wasser in einem Anteil von 0–15 Gew.-%.
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