NL2013272B1 - Vochtadditief voor een drukproces en werkwijze voor het reduceren van koolmonoxide in een drukproces. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vochtadditief voor het reduceren van koolmonoxide, een object vervaardigd hiermee, het gebruik daarvan en een werkwijze voor het reduceren van koolmonoxide-emissie. Het vochtadditief volgens de vinding is voorzien van een hoeveelheid van een koolmonoxidereducerende samenstelling omvattende alkanolamine. Bij voorkeur is de alkanolamine geselecteerd uit de groep van monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) en/of triethanolamine (TEA).

Description

Vochtadditief voor een drukproces en werkwijze voor het reduceren van koolmonoxide in een drukproces

De uitvinding heeft betrekking op een vochtadditief voor een drukproces. Een dergelijk drukproces wordt toegepast voor het drukken van kranten, folders, magazines, alsook verpakkingsmateriaal.

In een drukproces, in het bijzonder een rotatie-heatset proces, wordt een beelddrager via een rollensysteem bevochtigd met een vloeistof, veelal een waterige oplossing ook wel vochtwater genoemd. De niet-beelddelen nemen dit vocht aan. Vervolgens worden, bij voorkeur ook via een rollensysteem, de overige delen die de beelddelen vormen van inkt worden voorzien. De inkt wordt vervolgens op een rubber doek gedrukt, waarna dit rubber doek het beeld op het papier of andere drager drukt. Het papier of andere drager doorloopt dit proces een aantal malen, bijvoorbeeld 1, 2, 3 of 4 keer voor het aanbrengen van de gewenste kleuren. Vervolgens wordt het product in een droger gebracht, veelal gasgestookt, en komt hierbij veelal direct in contact met het rookgasmengsel.

Een probleem met conventionele drukprocessen, en in het bijzonder zogeheten rotatie-heatset drukprocessen, is dat in de rookgassen koolmonoxide aanwezig is. Koolmonoxide is een ongewenst product in de rookgassen. Dit probleem neemt toe naarmate een zwaardere inktbezetting alsook hogere bedrijfssnelheden worden toegepast waarbij de emissie van koolmonoxide toeneemt.

De onderhavige vinding heeft tot doel een vochtadditief voor een drukproces te verschaffen die bovengenoemde problemen opheft of ten minste vermindert.

Dit doel wordt bereikt met het vochtadditief voor een drukproces volgens de vinding, het additief voorzien van een hoeveelheid van koolmonoxide reducerende samenstelling omvattende een alkanolamine, en/of een ammoniumverbinding.

Door het toevoegen van een alkanolamine en/of de ammoniumverbinding is gebleken dat bij het vervaardigen van een gedrukt product, bijvoorbeeld een krant, folder, magazine of verpakkingsmateriaal, een goed droogresultaat wordt verkregen, waarbij de hoeveelheid koolmonoxide wordt gereduceerd. In het kader van de vinding wordt onder het toevoegen van een alkanolamine ook verstaan het toevoegen van een mengsel van alkanolaminen. In het bijzonder worden door de toevoeging van de koolmonoxide reducerende componenten in de samenstelling de grenzen van eventuele maximale emissiewaarden van koolmonoxide niet overschreden bij toepassing van een geschikte brandertemperatuur in het droogproces.

Koolmonoxide wordt geproduceerd tijdens het droogproces/verbranding met bijvoorbeeld de volgende reacties:

en

Verder zijn er de mogelijke reacties:

als ook eventueel in enige mate:

Het is gebleken dat door toevoeging van een alkanolamine en/of ammoniumverbinding de genoemde reacties in andere mate naar voren komen en evenwichten worden gewijzigd, een effectieve koolmonoxide reductie in met name het droogproces van het totale drukproces tot gevolg.

In de context van de huidige uitvinding wordt onder alkanolamine in het bijzonder de groep eenvoudige alkanolamines verstaan, waaronder ethanolamine, propanolamine, 2-dimethylaminomethanol, 2-(2-aminoethylamino)ethanol) .

Onder ammoniumverbinding wordt in de context van de uitvinding een samengestelde stof met een ammoniumion bedoeld, zoals (NH4)2C03 (vlugzout) of NH4OH. Opgemerkt wordt dat NH40H niet als zout voorkomt, maar enkel als opgeloste stof. De term ammoniumverbinding moet in de context van de uitvinding worden uitgelegd dat ammoniumionen in oplossing aanwezig zijn, bijvoorbeeld als ammonia (NH3(aq)). Bij voorkeur is het vocht additief een oplossing.

Het is gebleken dat een vochtadditief volgens de uitvinding isopropylalcohol vrij kan worden uitgevoerd, waarbij de functie van het additief behouden blijft.

In een momenteel geprefereerde voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt de alkanolamine geselecteerd uit de groep van monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), en triethanolamine (TEA). Het is gebleken dat door toepassing van een ethanolamine uit deze groep van MEA, DEA en TEA de hoeveelheid koolmonoxide dat ontstaat tijdens het droogproces significant daalt.

Door de toevoeging van in het bijzonder MEA, DEA en/of TEA wordt naast de reductie van de hoeveelheid gevormd koolmonoxide bijkomend bewerkstelligd dat hiermee de bedrijfstemperatuur van de branderkamer kan worden verlaagd. Dit heeft een positief effect op emissies en het milieu in algemene zin. Bijkomend wordt hiermee de levensduur van de drogerinstallatie verlengd. Dit resulteert in een effectief droogproces als onderdeel van een drukproces.

Voorts heeft het toepassen van de alkanolamine, in het bijzonder MEA, DEA en/of TEA, een positief effect op het drukproces zelf aangezien deze het drukproces ondersteunen. Bijkomend is een positieve invloed op het rubber doek en de rollen van het rotatie heatset proces geconstateerd.

Hierdoor wordt ook het drukproces verder verbeterd.

Het is gebleken dat toepassing van het vochtadditief volgens de onderhavige vinding werkt voor een brede groep van toepasbare drukinkten. Hiermee wordt een flexibel inzetbaar vochtadditief verschaft die niet uitsluitend voor één specifieke drukinkt toepasbaar is. Dit vergroot de inzetbaarheid van het vochtadditief alsmede de totale flexibiliteit van het gehele drukproces.

De reductie van de koolmonoxide-emissie in het droogproces behorende bij een drukproces, in het bijzonder een heatset drukproces, wordt volgens de vinding bewerkstelligd door het toepassen van een koolmonoxide reducerende samenstelling en een basissamenstelling. Een dergelijke basissamenstelling bevat bijvoorbeeld water, citroenzuur, natriumacetaat, fosforzuur, natriumhydroxide, 1,2,3 propaantriol, 1,2 ethaandiol, anti-schuimmiddel, en EDTA. Andere basissamenstellingen behoren eveneens tot de mogelijkheden, bijvoorbeeld door het weglaten en/of vervangen van één of meer van de bovengenoemde componenten als ook door het hieraan toevoegen van additionele componenten.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding ligt de hoeveelheid koolmonoxide-reducerende samenstelling in het vochtadditief volgens de vinding in het bereik van 0,1-10 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,5-5 gew.% en meer bij voorkeur in het bereik van 2-3 gew.%.

Het is gebleken dat door het toevoegen van een koolmonoxide reducerende samenstelling aan het vochtadditief dat wordt gebruikt ten behoeve van het drukproces in het genoemde bereik, bijvoorbeeld zo'n 2,5 gew.%, resulteert in een reductie in de koolmonoxide-emissie tijdens in het bijzonder het droogproces.

Bij voorkeur is de hoeveelheid monoethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling gelegen in het bereik van 20-90 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 40-80 gew.%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 50-70 gew.%. Hiermee wordt de koolmonoxide emissie gereduceerd. In het bijzonder heeft MEA een verdere positieve invloed op het drukproces doordat MEA een alcohol is waarmee het drukproces verder kan worden ondersteund.

In een verdere voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de vinding is de hoeveelheid diethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling gelegen in het bereik van 5-60 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 10-50 gew.%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 20-40 gew.%. Bij de genoemde hoeveelheden wordt de hoeveelheid geproduceerde koolmonoxide tijdens het droogproces significant teruggebracht.

In een verdere voordelige voorkeursuitvoering volgens de onderhavige uitvinding is de hoeveelheid triethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling gelegen in het bereik van 0,5-50 gew.% en bij voorkeur in het bereik van 2-35 gew.% en met de meeste voorkeur in het bereik van 5-20 gew.%. Ook door toevoeging van TEA en het vochtadditief wordt de koolmonoxide productie teruggedrongen.

In een momenteel geprefereerde voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat het vochtadditief een combinatie van MEA, DEA en TEA in bij voorkeur de genoemde bereiken.

Het is gebleken dat door deze specifieke combinatie van genoemde componenten een optimale reductie van koolmonoxide in het droogproces wordt bewerkstelligd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de ammoniumverbinding ammoniumhydroxide. Bij voorkeur is ammoniumhydroxide voorzien als ammonia (NH3(aq)).

Het is gebleken dat de toevoeging van ammoniumhydroxide aan het vochtadditief volgens de vinding een positief effect heeft op de optredende reacties in de zin dat de koolmonoxideproductie tijdens het droogproces significant daalt.

In een verder voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat het vochtadditief een hoeveelheid ammoniumhydroxide, bij voorkeur voor het verschaffen van een vochtadditief met een pH in het bereik van 3-7, bij voorkeur in het bereik van 4-6, en met de meeste voorkeur in het bereik van 4.5-5.5. Met andere woorden, in een momenteel geprefereerde voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding heeft het vochtadditief een pH in het bereik van 3-7, bij voorkeur in het bereik van 4-6, en met de meeste voorkeur in het bereik van 4.5-5.5.

Het is op zichzelf bekend om de pH van een vochtadditief te beheersen. Veelal gebeurt dit door carbonaten of nitraten toe te voegen aan het additief. Het toepassen van ammoniumhydroxide voor pH beheersing heeft een aantal voordelen. Zo wordt neerslag voorkomen, in tegenstelling tot carbonaten en nitraten. Bovendien is pH beheersing bijzonder effectief met NH4OH. Daarnaast wordt de koolmonoxide reducerende functie vergroot door toevoeging van ammoniumhydroxide. In het bijzonder de combinatie van een alkanolamine en ammoniumhydroxide blijkt effectief voor de reductie van koolmonoxide. Het evenwicht van koolmonoxide met zuurstof tot koolstofdioxide naar de koolstofdioxide zijde verschuift door reactie met ammonium, hetgeen een aanzienlijke reductie van koolmonoxideproductie verschaft tijdens het droogproces. Hierbij is gebleken dat in het bijzonder de combinatie van ammoniumhydroxide en MEA een positief effect heeft op het drukproces. Tevens wordt door deze combinatie een positief effect bewerkstelligd voor het rubber doek en de rollen van het rotatie drukproces.

Het is gebleken dat in het bijzonder het vochtadditief volgens de vinding met toegevoegde hoeveelheden MEA, DEA en TEA in combinatie met het ammoniumhydroxide een significante verlaging van de geproduceerde koolmonoxide in het droogproces geven. Hierbij is gebleken dat naast de reductie van de koolmonoxide-emissie ook de bedrijfstemperatuur van de branderkamer verlaagd kan worden, met de eerdergenoemde positieve effecten op het milieu en de levensduur van de drukinstallatie tot gevolg.

In een momenteel geprefereerde voorkeursuitvoeringsvorm volgens de vinding is de hoeveelheid ammoniumhydroxide in het additief gelegen in het bereik van 0,01-1 gew.%, bij voorkeur in het bereik van 0,025-0,25 gew.% en met de meeste voorkeur in het bereik van 0,04-0,1 gew.%. Het is gebleken dat genoemde relatief beperkte hoeveelheden een significant effect hebben op onder meer de koolmonoxidereductie. Daarnaast is gebleken dat de onderdelen betrokken bij het printproces optimaal functioneren bij een licht zure pH, waarbij het tonen van de drukplaat wordt vermeden. Dit geeft tot grote voordeel dat de inkt enkel door drukkende beelddelen wordt opgenomen en niet door niet drukkende beelddelen, zodat een gedrukt object wordt verschaft met heldere afbakening van de inkt.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een gedrukt object voorzien van een opdruk met drukinkt, aangebracht met behulp van het vochtadditief volgens de vinding zoals voorgaand beschreven.

Een dergelijk object biedt dezelfde effecten en voordelen als beschreven en/of getoond voor het vochtadditief. Een dergelijk object betreft bijvoorbeeld een papier, folder, krant, magazine of verpakking.

De uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van bovengenoemd vochtadditief voor het reduceren van koolmonoxide en/of een werkwijze voor het reduceren van koolmonoxide omvattende het gebruik van dit vochtadditief.

Voor een dergelijke werkwijze en het gebruik van het vochtadditief gelden gelijke effecten en voordelen als beschreven en/of getoond voor het vochtadditief. In het bijzonder resulteert toepassing van het vochtadditief volgens de vinding in reductie van koolmonoxide-emissie.

Voor deze reductie wordt een koolmonoxidereducerende samenstelling, bij voorkeur omvattende MEA, DEA en/of TEA, gebruikt in het drukproces. Dit drukproces heeft bij voorkeur betrekking op een zogeheten heatset drukproces, meer in het bijzonder op een rotatiedrukproces. Het is gebleken dat met de vinding op effectieve wijze een significante reductie in de koolmonoxide-emissie wordt bewerkstelligd.

In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt het additief toegepast in combinatie met een mineraalolievrije drukinkt. Een dergelijke mineraalolievrije drukinkt is bijvoorbeeld voorzien van een hoeveelheid organische pigmenten, vulstoffen, rosin gemodificeerd hars en/of koolwaterstofhars en/of alkydhars, en een hoeveelheid ether. Bij voorkeur is de ether een dialkylether, met meer voorkeur van het type CxHy 0 CxHy met x > 3 en y > 7. Bij voorkeur is de hoeveelheid ether gelegen in het bereik van 10-40 gew.% en betreft bij voorkeur zo'n 25 gew.%. Optioneel wordt hieraan nog een hoeveelheid vegetale olie toegevoegd. Aanvullend en/of alternatief kan de ether ook van een ander type worden geselecteerd, bijvoorbeeld alkylarylether, alkylcycloalkylether, diarylether, cyclische ether, kroonether, di-hexylether, di-n-heptylether, di-n- octylether, di-n-decylether en/of een arylether, bijvoorbeeld methylphenylether, ethylphenylether en/of diphenylether.

Door de combinatie van het vochtadditief volgens de vinding met een mineraalolievrije drukinkt wordt het positieve effect op milieu aspecten tijdens het drukproces verder versterkt.

Door de combinatie van de mineraalolievrije drukinkt met het vochtadditief volgens de vinding wordt niet alleen een reductie van de koolmonoxide bewerkstelligd, als ook verdere positieve milieuaspecten, bijkomend wordt een lagere brandertemperatuur tijdens het drukproces mogelijk gemaakt met verdere positieve effecten zoals eerder beschreven tot gevolg.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van één of meer voorkeursuitvoeringsvormen van het vochtadditief. Nadrukkelijk wordt hierbij opgemerkt dat ook andere samenstellingen volgens de vinding mogelijk zijn. De hierbij gegeven gewichtspercentages geven een ordegrootte weer en de gewichtspercentages kunnen dan ook variëren met enkele procenten rond de hierna gegeven gewichtsprocenten.

In een voorkeurssamenstelling omvat het vochtadditief een basissamenstelling waaraan een koolmonoxidereducerende samenstelling is toegevoegd. De basissamenstelling is onderstaand vermeld in tabel 1.

Tabel 1: Basissamenstelling

De aan de in tabel 1 opgenomen voorbeeld basissamenstelling toegevoegde koolmonoxidereducerende samenstelling is in een voorbeeldsamenstelling voor het vochtadditief volgens de vinding vermeld in tabel 2.

Tabel 2: samenstelling met vochtadditief Component basissamenstelling volgens tabel 1 MEA/DEA/TEA in verhouding 60/30/10 Ammoniumhydroxide Batchvolume

Het in tabel 1 en 2 beschreven voorbeeld voor het vochtadditief volgens de vinding is toegepast in een experiment bij een brandertemperatuur van 800°C en een snelheid van zo'n 6,1 meter per seconde. Figuur 1 geeft de hoeveelheid koolstofmonoxide in ppm weer als functie van de tijd. Zo'n drie minuten na de start van het experiment is een hoeveelheid vochtadditief toegepast. Uit de meting blijkt duidelijk de reductie van de emissie van koolmonoxide in het proces. In de getoonde resultaten is het vochtadditief toegepast op een mineraalolievrije drukinkt om daarmee een versterkt effect op milieuaspecten te verkrijgen.

Navolgend zal een drukproces worden beschreven, waarbij gebruik wordt gemaakt van het vochtadditief volgens tabellen 1 en 2 .

Op een plaat van aluminiumoxide met elektrochemisch opgeruwd oppervlak wordt een lichtgevoelige stof aangebracht. Het oppervlak van de plaat is hydrofiel. De lichtgevoelige stof wordt blootgesteld aan licht om een patroon af te beelden op de plaat. De belichte delen van de lichtgevoelige vaste stof worden weggespoeld zodat op die plekken het hydrofiele oppervlak wordt blootgelegd.

De onbelichte delen blijven aanwezig op de plaat. Deze onbelichte delen vormen later het beeld, terwijl de blootgelegde delen niet-beeldvormende delen zijn. Een waterige oplossing van 80-99% water en 1-20% vochtadditief, bij voorkeur 96% water en 4% vochtadditief wordt aangebracht op de plaat. Het beelddeel (onbelichte deel) is hydrofoob en zal geen oplossing vasthouden. De oplossing met vochtadditief is dus uitsluitend aanwezig op de niet-beelddelen. Vervolgens wordt een dunne laag inkt, bij voorkeur mineraalolievrije inkt, aangebracht. Dit hecht aan de beeldvormende delen die oliofiel zijn. Vervolgens wordt de afbeelding overgebracht van de plaat op een rubber cilinder, die de inkt op de papierbaan overbrengt. Het product wordt vervolgens gedroogd. Door de aanwezigheid van de katalytische stoffen MEA, DEA, TEA en/of NH4OH komt minder CO vrij bij het droogproces.

In een verder experiment in het hiervoor besproken drukproces is het vochtadditief toegepast volgens Tabel 3.

Tabel 3: samenstelling met vochtadditief

Optioneel wordt als alternatief voor het vochtadditief uit tabel 3 NaOH uit de basissamenstelling volgens tabel 1 (deels) vervangen door Na40H.

Testen met dit vochtadditief hebben uitgewezen dat toepassing van een dergelijk vochtadditief volgens de vinding in een drukproces baansnelheden van 12-15 m/s mogelijk maakt bij een brandertemperatuur van 820-830°C, waarbij de koolmonoxide productie ligt in het bereik van 25-75 ppm CO en derhalve onder de veelal gehanteerde grenswaarde van 80 ppm CO.

De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims (14)

1. Vochtadditief voor een drukproces, het additief omvattende een hoeveelheid van een koolmonoxide reducerende samenstelling omvattende een alkanolamine en/of een ammoniumverbinding.

2. Vochtadditief volgens conclusie 1, waarin de alkanolamine is geselecteerd uit de groep van monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) en triethanolamine (TEA), of combinaties daarvan.

3. Vochtadditief volgens conclusie 1 of 2, waarin de hoeveelheid koolmonoxide reducerende samenstelling in het additief ligt in het bereik van 0,1-10 gewichts%, bij voorkeur in het bereik van 0,5-5 gewichts%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 2-3 gewichts%.

4. Vochtadditief volgens conclusie 2, waarin de hoeveelheid monoethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling ligt in het bereik van 20-90 gewichts%, bij voorkeur in het bereik van 40-80 gewichts%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 50-70 gewichts%.

5. Vochtadditief volgens conclusie 2, waarin de hoeveelheid diethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling ligt in het bereik van 5-60 gewichts%, bij voorkeur in het bereik van 10-50 gewichts%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 20-40 gewichts%.

6. Vochtadditief volgens conclusie 2, waarin de hoeveelheid triethanolamine in de koolmonoxide reducerende samenstelling ligt in het bereik van 0,5-50 gewichts%, bij voorkeur in het bereik van 2-35 gewichts%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 5-20 gewichts%.

7. Vochtadditief volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin de ammoniumverbinding ammoniumhydroxide omvat.

8. Vochtadditief volgens één of meer van de voorgaande conclusies, omvattende een hoeveelheid ammoniumhydroxide voor het verschaffen van een vochtadditief met een pH in het bereik van 3-7, bij voorkeur in het bereik van 4-6, en met de meeste voorkeur in het bereik van 4.5-5.5.

9. Vochtadditief volgens conclusie 7 of 8, waarin de hoeveelheid ammoniumhydroxide in het additief ligt in het bereik van 0,01-1 gewichts%, bij voorkeur in het bereik van 0,025-0,25 gewichts%, en met de meeste voorkeur in het bereik van 0,04-0,1 gewichts%.

10. Bedrukt object voorzien van een opdruk met behulp van een vochtadditief volgens één of meer van de voorgaande conclusies.

11. Gebruik van het vochtadditief volgens één of meer van de conclusies 1-9, voor het reduceren van koolmonoxide.

12. Werkwijze voor het reduceren van koolmonoxide omvattende het gebruik van een vochtadditief volgens één of meer van de voorgaande conclusies.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarin het additief wordt toegepast in een heatset drukproces.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, waarin het additief wordt toegepast in combinatie met mineraalolievrije drukinkt.