IT8219450A1 - Resine alchidiche idonee alla preparazione di inchiostri da stampa facilmente eliminabili - Google Patents

Description

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Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"RESINE ALCHIDICHE IDONEE ALLA PREPARAZIONE DI INCHIOSTRI DA STAMPA FACILMENTE ELIMINABILI"

a nome: RESEM S.p.-A., di-nazionalit? italiana, con sede in Milano, Foro Buonaparte, 31 .

Inventori designati: Enri?.o COZZI, Mauro CHIAVARINI,Piero POSTET

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Depositata il: 4.2.1982 - N. 19450 A/82

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Riassunto

Resina alchidica a base di acidi grassi essiccativi esterificati con dioli e trioli in eccesso e policondensati con acidi carbossilici polifunzionali alifatici o aromatici in modo da ottenere un numero di acidit? del prodotto finale compreso tra 20 e 70, adatta quale agente legante nella formulazione di inchiostro da stampa facilmente disinchiostrabile con procedimenti chimico-fisici.

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I processi di disinchiostrazione hanno lo scopo di allontanare gli inchiostri dalla carta. La carta cos? rigenerata viene impiegata in grosse quantit? per l'ottenimento di carta da scrivere e carta da stampa. Il processo di disinchiostrazione consiste principalmente nelle seguenti fasi:

1. distacco dei pigmenti dell'inchiostro dalla carta attra-verso l'impiego di un'azione meccanica in presenza di

idonei agenti chimici; /

/

2. allontanamento delle parti in sospensione mediante flottazione e/o lavaggio.

In special modo la disinchiostrazion? avviene a pH alcalino attraverso l'impiego di silicati alcalini, acidi grassi a lunga catena e tensioattivi non inonici. I valori elevati di pH vengono raggiunti con l'impiego di NaOH. L'impiego di alcali porta alla saponificazione del legante dell'inchiostro, accompagnata peraltro da un forte ingiallimento delle carte di recupero qualora siano presenti paste meccaniche. Tale ingiallimento pu? essere evitato attraverso l'impiego di agenti ossidanti quali <e Na>2?2' <1 >^<ens>^<oa>ttivi non-ionogeni servono alla flottazione dei pigmenti.

Nella preparazione degli inchiostri da stampa del tipo cos? detto "grasso", uno dei componenti principali ? costituito da resine che agiscono come leganti reticolabili del pigmento dell'inchiostro. Si ? quindi pensato di ottenere inchiostri con propriet? di stampa soddisfacenti, a base di resine facilmente saponificabili in ambiente alcalino.

A tale scopo, partendo dal presupposto di utilizzare una resina alchidica che ? il tipo pi? comunemente impiegato, sono stati presi in considerazione i parametri che ne influenzano le caratteristiche tipiche: velocit? di essiccazione, durezza, resistenza chimica.

Tali caratteristiche possono essere grandemente modifiIAONUDVSON S.P.A.

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cate scegliendo in modo opportuno le diverse materie prime che concorrono alla composizione della resina. In generale si pu? individuare che la velocit? di essiccazione dipende in modo preponderante dal tipo e quantit? di olio o acido grasso siccativo utilizzato, la durezza dipende dal peso molecolare della resina, dalla ramificazione della matrice polimerica e da agenti modificanti presenti, la resistenza chimica dai tipi di materie prime utilizzate e dal grado di idrofilia del polimero .

Sono state perci? sperimentate diverse formulazioni al fine di ottimizzare un prodotto soddisfacente sia dal punto di vista della stampa che da quello di disinchiostrazione. Le resine ottenute hanno risposto in modo soddisfacente alle aspet tative .

La resina ? una alchidica "corto-ol io'' a base di acidigrassi essiccativi esterificati con un eccesso di dioli e trioli , policondensati con acidi carbossilici polifunzionali aromatici e/o alifatici.

L'elevata idrofilia della resina ? ottenuta utilizzando un eccesso di acido carbossilico polifunzionale regolato in modo tale da ottenere una resina con un numero di acidit? compreso tra 20 e 70 mg KOH/g (calcolato sulla resina secca) e preferibilmente tra 40 e 60 mg KOH/g.

I rapporti molari tra i diversi componenti sono compresi nei seguenti intervalli:

MONTE.DISON S.p.A*

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Acido grasso essiccativo: Moli 1

Triolo Mol i 1+1.6 preferibilmente 1 3 Di olo Moli = 0,1+0,4 ? ? 0,2 Acido poli carboss i l ico : Mol i = 1 , 1 1 , 6 1,4 Formulazioni tipiche sono riportate negli esempi 1, 2, 3 e 4.

Tra i vari tipi di oli e/o acidi grassi siccativi disponibili per dare la richiesta siccativit? all'inchiostro sono stati selezionati come detto gli acidi grassi di tallolio ad elevato contenuto di acidi resinici (20? ca).

La scelta ? motivata dalle seguenti ragioni: l'impiego di oli siccativi presuppone una fase di transesterificazione, (preparazione del mono gliceride) durante la preparazione della alchidica, che comporta un aggravio di modalit? e tempi di processo. L'orientamento ? quindi caduto sull'impiego di acidi grassi, prodotti di pi? facile impiego. Tra questi sono stati valutati sia quelli fortemente siccativi come: gli acidi grassi di lino, di legno, di ricino disidratato ai vari livelli di contenuto in acidi poiinsaturi coniugati e quelli a media-bassa siccativit? tipo acidi grassi di soia e di tallolio. E' stato osservato come gli acidi fortemente siccativi davano inchiostri molto tenaci ad elevata raticolazione , e quindi pi? difficilmente disinchiostrabili .

Viceversa gli acidi a medio-bassa siccativit? pur dando prodotti a discreta disinchiostrazione lamentavano una scarMONTEDISON S. P.A.

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sa siccativit? con conseguente difficolt? di asciugamento dell?inchiostro. L'impiego di acidi grassi di tallolio ad elevato contenuto in acidi resinici , ha permesso di ovviare a questi inconvenienti. La bassa siccativit? del tallolio, permette una buona disinchiostrabilit?, l'elevato contenuto in acidi resinici consente di ottenere resine con film duri anche a bassi livelli di reticolazione.

Un'ulteriore contributo alla facilit? di disinchiostrazione, ? stato ottenuto rendendo la resina il pi? idrofila possibile, compatibilmente alle esigenze dell'uso come inchiostro .

Tale caratteristica ? stata indotta mediante l'introduzione nella matrice polimerica di un certo quantitativo calcolato di gruppi carbossilici liberi, tali da non pregiudicare le caratteristiche filmogene della resina, ma sufficienti a renderla facilmente aggredibile durante il lavaggio alcalino, al limite solubilizzabile in acqua, e quindi facilmente asportabile dalla fibre cellulosiche della carta.

Come gi? accennato il contenuto ottimale di gruppi carbossilici liberi ? stato determinato con prove sperimentali: a livelli inferiori decresce l'idrofilia, a livelli superiori la resina diventa troppo polare, e non ? pi? compatibile con i normali solventi degli inchiostri grassi. Anche l'impiego di materie prime a pi? elevata idrofilia, ad esempio polietilenglicole, ha presentato analoghi problemi: il raggiungimento ???VUI l kMlrfVn

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di buona disinchiostrabilita ? accompagnato da scarsissime caratteristiche di "inchiostro", stampe mediocri, difficolt? di solubilizzazione nei normali solventi, difficile essiccamento .

Un ulteriore intervento, ai fini di rendere la struttura della resina pi?. sensibile al lavaggio alcalino, ? stato operato sulla scelta delle materie prime impiegate. L'impiego di acidi bicarbos si1 ici tipo acido isoftalico, notoriamente di elevata resistenza chimica, da soli, cos? pure l'impiego di anidride trimellitica come agente fornitore di gruppi carbos? silici liberi e di durezza del film, ? stato evitato. E' conveniente l'impiego di anidride fatalica, che se da una parte penalizza le caratteristiche richieste per l'impiego come inchiostro, dall'altra permette di ottenere una resina a costi contenuti, e con buone caratteristiche di disinchiostrabilit?, grazie alla formazione di una struttura polimerica pi? facilmente aggredibile nelle condizioni presenti durante il processo di disinchiostrazione.

Al fine di evidenziare meglio quanto descritto, riportiamo alcuni esempi esplicativi.

Preparazione delle resine alchidiche

ESEMPIO 1

Preparazione di una resina alchidica ad elevata idrofilia.

In una tipica apparecchiatura per la preparazione di una resina alchidica, vengono fatti reagire a 240? C, 436 g (1,55 moli) di acidi grassi di tallolio (20% acidi resinici), 268,4 g (2 moli) di trimetilolpropano , 32,3 g (0,31 moli) di neopenti lenglicole , 76,4 g (0,516 moli) di anidride ftalica e 151 g (1,03 moli) di acido adipico. Quando il numero di acidit? ? sceso a 9,7 mg KOH/g sul secco resina, la resina ? raffreddata a 185?C ed addizionata di 96,8 (0,65 moli) di anidride ftalica. Si mantiene la reazione a 185?C fino ad ottenere un numero d?acido pari a 48,1 mg KOH/g sul secco resina. Si raffredda e si diluisce la massa con 235 g di ragia minerale. Si ottengono 1.175 g di resina all?80% di secco con N.A. = 37,7 mg KOH/g sul tal quale e viscosit? Gardner Holdt a 25?C = Z2+.

ESEMPIO 2

In una tipica apparecchiatura per la preparazione di una resina alchidica, vengono fatti reagire a 240?C, 326,5 g (1.16 moli) di acidi grassi di tallolio (20% di acidi resinici), 201,3 g (1.5 moli) di trimetilolpropano , 41,7 g (0.21 moli) di derivati ossidrilati della pentaeritri te (con le seguenti caratteristiche: solidi: monopentaeritrite 33,12%, monoformale ciclico della pentaeri trite 38,13%, dipentaeri trite 10,08%, altri polioli 10,08%, formiati e acido formico 19,67%; solventi: acqua 12,5%, isobutanolo 7,5%, 0H% = 24,4); 57,3 g (0.38 moli) di anidride ftalica e 113.2 g (0.77 moli) di acido adipico.

Quando il numero d'acidit? ? sceso a 7 mg KOH/g sul secco resina, si raffredda a 185?C e si addizionano 113,2 g (0,49 moli) di anidride ftalica. Si mantiene la reazione a 185?C fino ad ottenere un numero di acido pari a 42,8 mg KOH/g sul secco resina. Si raffredda e si diluiscono. 740 g di resina cos? ottenuta con 185 g di ragia minerale, ottenendo 925 g di resina all'80? di secco con N.A. = 33,3 mg KOH/g sul tal quale e viscosit? Gardner Holdt a 25?C = Z -4

ESEMPIO 3

In una tipica apparecchiatura per la preparazione di resine alchidiche, vengono fatti reagire a 240?C, 326,7 g (1,16 moli) di acidi grassi di tallolio (20? acidi resinici), 201,3 g (0,23 moli) di neopentilgl icole , 64,3 g (0,387 moli) di acido isoftalico e 113,3 g (0,775 moli) di acido adipico. Quando il numero d'acidit? ? sceso a 9,4 mg KOH/g sul secco resina, si raffredda a 185?C e si addizionano 62,8 g (0,327 moli) di anidride trimellitica. Si mantiene la reazione a 185?C finch? il numero d'acido ? sceso a 52,7 mg KOH/g sul secco resina.

Si raffredda e 700 g di resina vengono diluiti con 175 S di etilenglicolemonobutiletere . Si ottengono cos? 875 g di resina all'80? di secco con N.A. = 42 mg KOH/g sul tal quale e viscosit? Gardner-Holdt a 25?C =

ESEMPIO 4

Si opera come nell'esempio 3, sostituendo alla fine i 175 MONTED1SON S.pA.

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g di glicole etilenico monobutilet ere , con solvente idrocarburico "Solvesso 150" (marchio registrato).

Preparazione dell <1 >inchiostro

Con le resine descritte negli esempi precedenti, sono stati formulati degli inchiostri, destinati in particolare alla stampa offset (sia per roto-offset che per offset-foglio), aventi l'obiettivo di realizzare inchiostri con caratteristiche di stampabilit? soddisfacenti nei vari tipi di applicazioni (macchine da stampa), buon aggraffaggio su carta e buona disinchiostrabilit?.

La formulazione tipo ? cos? costituita:

21% Carbon black

2% Alcali blu

10% Resina alchidica di cui all'esempio 1, 2, 3 o 4 12,2% Resina fenolica modificata con colofonia

6% Olio di lino

6% Gilsonite

10% Olio lubrificante minerale

32,8% Solvente alifatico altobollente (p. eb. 280??310?C) . Variazione dei rapporti tra i componenti, in modo da modificare i parametri chimico-fisici del formulato ai fini di ottimizzare le caratteristiche di impiego nelle macchine del prodotto finale, sono possibili senza peraltro modificare le caratteristiche di disinchiostabilit? del formulato.

Inoltre la sostituzione eventuale dei componenti del MQNUDISON S.p.A.

- io -formulato con altri prodotti analoghi non diminuisce la validit? ai fini della disinchiostrabilit?, del formulato a base delle resine alchidiche oggetto del presente brevetto.

Gli esempi qui descritti sia di carattere specifico che generale, non sono limitativi in quanto, ai fini della disinchiostrabilit?, il parametro fondamentale ? dato dalle resine oggetto del trovato.

Prove di disinchiostrazione

Allo scopo di evidenziare l'efficacia, ai fini della disinchiostrabilit?, dell'uso di formulati a base delle resine oggetto del presente trovato, si riportano alcuni esempi non limitativi di disinchiostrazione.

Ad esempio stampe realizzate su carta uso "mano" per offset, del tipo "senza legno", con deposito di inchiostro 2

tra 1 e 2 g/m e 50% della superficie del foglio inchiostrata, dopo condizionamento per una settimana a temperatura ambiente e 5 ore a 50?C, sono state sottoposte a disinchiostrazione.

Al fine di valutare la disinchiostrabilit? delle stampe, il materiale ? stato sottoposto ai pi? comuni procedimenti di disinchiostrazione attualmente utilizzati industrialmente: lavaggio, flottazione e processo combinato lavaggio-flottazione .

La disinchiostrabilit? ? stata valutata misurando il grado di bianco del foglio ottenuto secondo il metodo UNI 7623 /r,<\>~v*JLUI?UN 5.p.A,

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mediante un apparecchio ELREPHO? ZEISS . Le misure sono state effettuate a confronto con fogli ottenuti da carta non stampata e da carta stampata con inchiostri offset reperi ti in comme rcio , a base alchidica tradizionale .

TIPO DI CON RESINA CON RESINA CON RESINA CONRESINA INCHIOSTRO INCHIOSTRO INCHIOSTRO j DELL'ES. 1 DELL'ES. 2 DELL?ES. 3 ; DELL'ES.4 CONWERC.A COMMERC.B <. >r _

CARTA DISINCHIOSTRATA CON LAVAGGIO: ] i

1) SENZA REATTIVI CHI- 78,3 76,1 71,6 j 75,6 57,5 56,4 MICI |

2) CON REATTIVI CHIMICI ! 89, 1 88,6 86,0 > 88,4 83,6 79,3

CARTADISINCHIOSTRATA 88,4 81,7 81,9 | 85,7 j 78,6 75,7 CONPROCESSOAFLOTTA-ZIONE

?CARTA DISINCHIOSTRATA 89,9 86,6 87, 1 89,8 83,2 80,9 CON PROCESSO MISTO

..J CARTA NON STAMPATA 90,1

(CONFRONTO)

MUNItUftUN ?.p.A*

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Claims (6)

RIVENDICAZIONI

1. Resina alchidica idonea quale agente legante in inchiostri da stampa facilmente disinchi ostrabi1 i, ottenuta mediante esterificazione di acidi grassi essiccativi con dioli e trioli in eccesso e successiva policondensazione con acidi carbossilici polifunzionali, alifatici o aromatici, in modo da ottenere un numero di acidit? nel prodotto finale compreso tra 20 e 70 e nella quale le quantit? molari dei vari componenti, riferite a una mole di acido grasso essiccativo, sono le seguenti: triolo da 1 a 1,6 moli, diolo da 0,1 a 0,4 moli, acido policarbossilico da 1,1 a 1,6 moli.

2. Resina alchidica della rivendicazione 1, avente un numero di acidit? compreso tra 40 e 60.

3. Resina alchidica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui si impiegano acidi grassi da tallolio.

4. Resina alchidica secondo una delle rivendicazioni precedenti nella quale i rapporti molari dei componenti riferiti a una mole di acido grasso sono i seguenti:

triolo 1,3 moli, diolo 0,2 moli, acido policarbossilico 1,4 moli.

5. Resina alchidica secondo una delle rivendicazioni precedenti, ottenuta con l'impiego di anidride ftalica quale acido carbossilico polifunzionale.

6. Resina alchidica secondo una delle rivendicazioni da 1 a a 4 ottenuta con l'impiego di acido adipico quale acido carbossilico polifunzionale .

PAS.Lyl

Milano, 4.2.1982

per R E S E M S.p.A.

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Descrizione? dell'invenzione industriale dal titolo:

"RESINE ALCHIDICHE IDONEE ALLA PREPARAZIONE DI INCHIOSTRI DA STAMPA FACILMENTE ELIMINABILI"

a nome: RESEM S.p.A., di nazionalit? italiana, con sede in

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Milano, Foro Buonaparte, 31

Inventori designati: .Ennio Cozzi, Mauro Chiavarini e Pino Postet .

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Riassunto

Resina alchidica a base di acidi grassi essiccativi este-

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rificati con dioli e tri?li in eccesso e policondensati con acidi carbossilici polifunzionali alifatici o aromatici in modo da ottenere un numero di acidit? del prodotto finale compreso tra 20 e 70, adatta quale agente legante nella formulazione di inchiostro da stampa facilmente disinchiostrabile con procedimenti chimico-fisici.

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I processi di disinchi,strazione hanno lo scopo di allontanare gli inchiostri dalla carta. La carta cosi rigenerata viene impiegata in grosse quantit? per l'ottenimento di carta da scrivere e carta da stampa. Il processo di disinchiostrazione consiste principalmente nelle seguenti fasi:

1. distacco dei pigmenti dell'inchiostro dalla carta attraverso l'impiego di un'azione meccanica in presenza di