NO313461B1

NO313461B1 - Anvendelse av en opplösningsmiddelblanding for fremstilling av trykkfarger og trykkfarge inneholdende aromatfrittopplösningsmiddel

Info

Publication number: NO313461B1
Application number: NO19974522A
Authority: NO
Inventors: Dieter Feustel; Matthias Fies
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2002-10-07
Also published as: DE59611024D1; EP0823930A1; ATE269381T1; DE19516028A1; WO1996034920A1; JPH11504954A; AU5692896A; US6176914B1; NO974522L; DK0823930T3; JP4090500B2; NO974522D0; AU709317B2; EP0823930B1; ES2224170T3

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse angår anvendelsen av fettsyrederivater som erstatning for aromatiske oppløsningsmiddelbestanddeler i oppløsningsmidler for trykkfarger. Dessuten angår oppfinnelsen trykkfarger som inneholder bindemiddel, pigmenter, aromatfrie oppløsningsmidler såvel som eventuelle tilsetningsstoffer.

Teknikkens stand

For å oppnå de forskjelligste typer trykkresultater, betjener man seg av forskjellige trykkteknikker som lar seg inndele i tre hovedtrykkarter: Høytrykk, flatetrykk (eller også offset-trykk) såvel som dyptrykk.

Ved høytrykk skjer overføringen av trykkfargen fra harde, forhøyede typer, som blir dekket ved et tynt fargesjikt av gummi valser, til substratet. Trykkfargen må være av en slik beskaffenhet at den tørker relativt langsomt og ikke starter en for tidlig utherding. For moderne, hurtigløpende avistrykkmaskiner blir det i rotasjons-høytrykksfremgangs-måter anvendt viskøse, svært langsomttørkende trykkfarger.

Ved offset-trykk blir formen av det som skal trykkes fiksert i form av soner av motsatt polaritet på trykkplater. De hydrofobe, viskøse trykkfargene fukter kun de hydrofobe områdene av trykkplatene.

Ved dyptrykkprosessen blir motivet gravert inn i trykkplaten. Etter fuktning av trykkplaten med den relativt tyntflytende trykkfargen, blir overflaten strøket av og trykkfargen blir kun igjen i de inngraverte fordypningene, fra hvilke de så blir overført til substratet som skal trykkes.

De ovenfor nevnte eksemplene viser at trykkfarger av økonomiske grupper må oppfylle et flertall krav. Hovedbestanddelene i en trykkfarge er pigmenter, bindemiddel, oppløs-ningsmiddel og tilsetningsstoff, med hvilke de ønskede egenskapene til trykkfargen kan bli forandret. Alt etter anvendelsen av trykkfargen, kan således eksempelvis viskositeten, flytforholdene og klebrigheten bli innstilt. De forskjellige kravene til de fysikalske egenskapene på bakgrunn av økonomisk drift stiller, spesielt ved massetrykkproduksjon, høye krav til oppløsningsmidlet anvendt i trykkfargen. På den ene side må det være istand til å oppløse de forskjelligste bindemidler såvel som forskjellige tilsetningsstoffer, på den annen side å tillate innstilling av viskositeten i det ønskede området.

På grunn av deres gunstige pris har mineraloljer gjennomgående blitt benyttet som opp-løsningsmiddel i trykkfargeområdet. Ulempen ved disse fortynningsmidlene basert på hydrokarboner, ligger i det faktum at deres oppløsningsegenskaper er dårlige med hensyn til de anvendte bindemidlene. Således finner man eksempelvis ved mineralolje med avtakende aromatinnhold en reduksjon i oppløsningsegenskapene for bindemiddel ( Ull-mann^ Encycklopedia oflndustrial Chemistry, A 22, 147 (1993)). I praksis benyttes således i trykkfarger oppløsningsmiddel med tildels høyt innhold av aromatiske hydrokarboner for å kompensere for de dårlige oppløsningsegenskapene til de alifatiske hydrokarbonene i mineralolje. Ved offset-trykk blir det eksempelvis oppløst natur-harpiks-modifiserte fenolharpikser og alkylharpikser modifisert med tørkende oljer i høytkokende mineraloljer som inneholder 16 til 20% aromater (G.H. Hutchinsoni "Solvent Problems in Industry", G. Kakabadse (ed.), Elsevier, New York (1984)). De aromatiske bestanddelene i oppløsningsmidlet virker imidlertid ugunstig på toksikologien såvel som miljøvennligheten til oppløsningsmidlet.

Målet ved foreliggende oppfinnelse er av de nevnte grunner å erstatte de aromatiske bestanddelene benyttet i oppløsningsmiddelblandinger for fremstilling av trykkfarger, ved å erstatte disse med i virksomhet minst like gode og i miljøvennlighet klart over-legne stoffer.

Det er overraskende nå funnet at de aromatiske bestanddelene i oppløsningsmidler og trykkfarger i forskjellige anvendelsesområder fullstendig lar seg erstatte av fettsyreestere og fettalkoholer.

Anvendelsen av fettsyreestere i trykkfarger har lenge vært kjent. Således er spesielt triglyserider av umettede fettsyrer benyttet for trykkfarger i litografiprosesser. Den vanligst anvendte oljen er linfrø-, soja- og tallolje { Encycklopedia of Chemical Technology, 13, 381 ff). Formålet ved denne tilsetningen ligger imidlertid i deres funksjon som oksy-dativt tørkende bindemiddel. En anvendelse av estere av umettede fettsyrer som oppløs-ningsmiddel ved trykkfargefremstillingen, fremgår ikke av de nevnte verker.

Patentskriftet DE-A 43.19.825 lærer bruken av en rensepasta for fjerning av rester og trykkfarger fra gummi-trykkvalser eller trykkduker. Ved siden av skurende bestanddeler inneholder rensepastaen 10 til 25% fettsyreester, og da metyl- og etylester. Spesielt blir soja- og rapsoljesyremetylester uttrykkelig nevnt. Fra trykkskriftet kan man imidlertid ikke slutte seg til at fettsyrene er egnede også for fremstilling av en trykkfarge, og ikke kun i forbindelse med skurende stoffer ved rensingen av fargevalse. Også rensingen av trykkvalser, -kluter og -maskiner er behandlet i publikasjonen US 5.340.493. Her blir det beskrevet renseoppløsninger bestående av tallolje-alkylester, organiske oppløsnings-midler og et tensid. Målet med oppfinnelsen var en renseoppløsning for trykkmaskin-bestanddeler, anvendelsen av de samme ved fremstillingen av trykkfarger, er på ingen måte nærliggende.

I patentskriftet DE-C3-25.12.734 blir et blekk tilsatt i mettet fettsyreester som slipp-middel. Målet er her en forbedring av bortvisking ved fjerning av blekket på ikke-sugende overflater. Blekket inneholder imidlertid ingen mineralolje.

Det er fra patentskriftet US 3.946.138 såvel som det dertil hørende US 4.069.179 kjent at trykkblekk for overføringstrykk kan inneholde en alifatisk monoalkohol som bærer. Her blir eksempelvis nevnt cetylalkohol, myristylalkohol og stearylalkohol. Fra beskriv-elsen såvel som fra eksemplene, går det her frem at den anvendte alkoholmengden ut-gjør minst 40 vekt-% av blekket. Mineraloljen blir her ikke anvendt.

I US patent 4.357.164 beskrives en trykkfarge hvor oppløsningsmidlet omfatter en mineralolje med et aromatinnhold på mindre enn 5 volum-%. Trykkfargeblandingen kan inneholde en ester av en umettet fettsyre. I motsetning til dette omfatter trykkfargemidlet ifølge oppfinnelsen en kombinasjon av fettsyreester og fettalkohol.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Gjenstand av oppfinnelsen er anvendelsen av en oppløsningsmiddelblanding bestående av

a) 80 til 90 vekt-% aromatfri mineralolje, som videre inneholder

b) 1 til 20 vekt-% fettsyreester av Cg til C22-fettsyrer med totalt opptil

60 C-atomer

og

c) 1 til 20 vekt-% fettalkoholer med 6 til 36 C-atomer,

for fremstilling av trykkfarger.

Mineraloljen blir i den for fremstilling av trykkfargen benyttede oppløsningsmiddel-blandingen tilsatt i en vektandel på ikke mindre enn 80 vekt-%, imidlertid ikke mer enn 90 vekt-%. Her må det imidlertid tas hensyn til det anvendte bindemidlets oppløsnings-forhold.

Den anvendte mineraloljen skal koke i et område fra 100 til 350°C. Foretrukket blir det ifølge oppfinnelsen tilsatt slike mineraloljer hvori kokeområdet ligger mellom 240 og 330°C, hvorved de er spesielt foretrukket hvor kokeområdet ligger mellom 270 og 310°C.

I tillegg til den beskrevne mineraloljen tilsettes fettsyreester for å forbedre oppløselig-heten til bindemidlet. Fettsyreestrene blir da tilsatt i et området fra 1 til 20 vekt-% av det totale oppløsningsmiddelinnholdet.

Det kan eksempelvis bli tilsatt estere av dodecensyre, decensyre, oktensyre, oktadien-syre, dodekadiensyre, dekadiensyre, oljesyre, erucasyre, ricinolsyre, talloljefettsyre, linolsyre, stearinsyre, palmitinsyre, heptadekansyre, nonadekansyre, isopalmitinsyre, oljesyre, kaprylsyre, kaprinsyre, laurinsyre, myristinsyre, arachinsyre, linolensyre og behensyre.

Spesielt foretrukket er anvendelsen av slike fettsyreestere hvis fettsyrerester har naturlig opphav.

De ifølge oppfinnelsen tilsatte fettsyreestrene kan være mettede. Det blir imidlertid helt spesielt foretrukket å tilsette slike som i fettsyreresten inneholder minst en dobbelbinding.

Anvendbare ifølge oppfinnelsen er også slike fettsysreestere som kan fremstilles ved omestring av naturlig forekommende triglyserider som f.eks. storfetalg, palmeolje, jord-nøttolje, hveteolje, bomullsfrøolje, sojaolje, solsikkeolje og linolje med tilsvarende alkoholer og således en blanding av estere av forskjellige naturlige fettsyrer i vekslende sammensetning. Her er det ifølge oppfinnelsen foretrukket slike triglyserider som har et høyt innhold av umettede fettsyrer. Til disse hører eksempelvis sesamolje, hveteolje, linolje, maisolje, olje av korn, sojabønneolje, valmueolje, solsikkeolje og perillaolje.

Ifølge oppfinnelsen kan også slike mettede eller umettede fettsyreestere komme til anvendelse som kan fremstilles ved forestring av derivater av naturlig forekommende fettsyrer. Således er eksempelvis esteren av ricinensyre, elaidinsyre eller pelargonsyre anvendbar ifølge oppfinnelsen.

Egnede som alkoholkomponenter i fettsyreesteren er alle mono-, di- og trifunksjonelle alkoholer. Til disse teller spesielt mono funksjonelle rettkjedede og forgrenede alkanoler 5

som f.eks. metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, iso-butanol, tert.-butanol, pentanol, heksanol såvel som høyere homologer. Også i mettede alkoholer som allyl-alkohol, butenylalkohol, pentenylalkohol såvel som høye homologer opptil fettalkoholene, som f.eks. oleylalkohol og eruca-alkohol såvel som også diolene som kan fremstilles ved reduksjon av dimerfettsyrer, kan bli anvendt ifølge oppfinnelsen. Foretrukket er imidlertid anvendelsen av med monofunksjonelle alkoholer forestrede fettsyrer, hvor alkoholkomponentene har 1 til 6 C-atomer og spesielt foretrukket 1 - 4 C-atomer.

Ved siden av fettsyreesteren anvendes for den oppfinneriske løsningen av oppgaven også fettalkoholer med 6 til 36 C-atomer. På samme måte som fettsyreesteren blir de tilsatt i mengder mellom 1 og 20 vekt-% til mineraloljen.

Anvendbare innen rammen av oppfinnelsen er eksempelvis dodekanol, dekanol, oktan-ol, oktenol, dodecenol, decenol, oktadienol, dodekadienol, dekadienol, oleylalkohol, eruca-alkohol, rivinolalkohol, stearylalkohol, palmitylalkohol, laurylalkohol, myristylalkohol, arachidylalkohol, kaprylalkohol, kaprinalkohol, linoleylalkohol, linolenyl-alkohol og behenylalkohol.

Fremstillingsmåten av fettalkoholen spiller ingen rolle for oppfinnelsens anvendelse. Fettalkoholene stammer imidlertid foretrukket fra fettsyrer, hvor det vanligvis blir gått ut fra en utvinning av estrene fra fettsyrene ved reduksjon.

Spesielt foretrukket er anvendelsen av slike fettalkoholer som kan fremstilles ved forestring og reduksjon av naturlig forekommende fettsyrer.

De anvendte fettalkoholer kan være mettede. Det er imidlertid foretrukket å benytte slike som minst har én dobbelbinding.

Anvendbare ifølge oppfinnelsen er også slike fettalkoholer som kan bli oppnådd ved reduksjon av naturlig forekommende triglyserider som storfetalg, palmeolje, jordnøtt-olje, nepeolje, bomullsfrøolje, sojaolje, solsikkeolje og linolje eller også fra fettsyreestere dannet fra deres omestringsprodukter med tilsvarende alkoholer, og således være en blanding av forskjellige fettalkoholer.

Innen rammen av oppfinnelsen kan også komme til anvendelse slike mettede eller umettede fettalkoholer som kan fremstilles ved forestringen og reduksjonen av derivater naturlig forekommende fettsyrer. Således er eksempelvis ricinenalkoholer, elaidylalkoho-ler eller pelargonalkoholer anvendbare ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir komponentene i oppløsningsmiddel-blandingene valgt slik at oppløsningsmiddelblandingen er flytende ved 20°C.

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er en trykkfarge som inneholder bindemiddel, pigment og en oppløsningsmiddelblanding, inneholdende

a) 80-99 vekt-% av en aromatifri mineralolje,

kjennetegnet ved at oppløsningsmiddelblandingen videre inneholder

b) 1 til 20 vekt-% fettysreester av Cg til C22 fettsyrer med totalt opptil 60 C-atomer

og c) 1 til 20 vekt-% fettalkoholer med 6 til 36 C-atomer.

De kan eventuelt inneholde ytterligere stoffer som tensider, fyllstoffer, stabilisatorer, tørkemidler og reologiforbedrere.

Her kan det som bindemiddel bli benyttet i og for seg kjente harpikser som eksempelvis schellakk, kolofonium, fenolmodifisert kolofonium, polyamid, fenolharpiks, polyuretan, polyepoksyd, cellulose, nitrocellulose såvel som foretrukket alkydharpiks.

Med oppfinnelsens oppløsningsmidelblanding kan det under tilsetning av de vanlige komponentene bli fremstilt offset-, overførings-, flate-, høytrykk- og/eller dyptrykks-farger.

Eksempler

Alle prosentangivelser er, såfremt ikke annet er angitt, angitt i vektprosent.

Sammenligningseksempel

100 deler av en pigmentbase (Hacolor P.Y. 13)) ble sammen med 100 deler av en kommersielt tilgjengelig tørkende alkydharpiks på basis av sojaolje (isoftalsyre, trime-tylolpropan, 1500 dPa. s, 20°C), 10 deler kobolt-oktoat med en kobolt-andel på 6%, 20 deler av en mikronisert polyetylenvoks, 320 deler av en fenolmodifisert kolofonium-

harpiks, og 440 deler av en mineralolje med et aromatinnhold på 18% (kokeområde 270-310°C, anilinpunkt 72°C), ble drevet mot en dreievalsestol.

Fargene ble underkastet et trykkteknisk sammenligningsforsøk. Det påførte trykkfargesjiktet var i alle tilfeller 1,5 g m^ ± 5%.

Eksempel 1: Fremstilling av en offset-trykkfarge

100 deler ovnsrust sammen med 10 deler av en mikronisert polyetylenvoks, 35 deler av en kommersielt tilgjengelig tørkende alkydharpiks på sojaoljebasis (isoftalsyre, trimetyl-olpropan, 1500 dPa. s, 20°C), 2 deler kobolt-oktoat med en kobolt-andel på 6%, 65 deler av en fenolmodifisert kolofoniumharpiks, 50 deler gilsonittasfalt, 200 deler av en aromatfri mineralolje, 10 deler oktadecenol og 30 deler rapsfettsyrepropylester ble ved 200°C smeltet sammen og drevet mot en dreievalsestol.

Sammenligningseksempel:

I den ovenfor angitte sammensetningen ble det i steden for 200 deler aromatfri mineralolje, 30 deler rapsfettsyrepropylester og 10 deler oktadecenol tilsatt 240 deler av en mineralolje med et aromatinnhold fra 18% (kokepunkt 270-310°C, anilinpunkt 72°C). Komponentene ble smeltet sammen ved 200°C og drevet mot en dreievalsestol.

Fargene ble trykket på et avispapir (52 g/m^) ved rotasjonstrykking og underkastet en trykkteknisk sammenligning. Det påførte trykkfargesjiktet var i alle tilfellene 1,5 g m^ ± 5%.

Eksempel 2: Fremstilling av en overføringstrykkfarge

150 deler Dispers-Red 60 sammen med 50 deler Dispers-Blue 331, 200 deler av en tørk-ende alkydharpiks på basis av linolje-isoftalsyre, 10 deler kobolt-oktoat, 250 deler av en fenol-modifisert kolofoniumharpiks, 300 deler av en aromatfri mineralolje, 25 deler oktadecenol og 25 deler oljesyrepropylester ble drevet mot en dreievalsestol.

Sammenligningseksempel:

I stedet for 300 deler av en aromatfri mineralolje, 25 deler oktadecenol og 25 deler oljesyrepropylester ble det til komponentene ovenfor som oppløsningsmiddel tilsatt 350 deler av en mineralolje med et aromatinnhold på 18% og et anilinpunkt på 72°C (kokepunkt 270-310°C). Den resulterende overføringstrykkfargen ble trykket med en sjikttykkelse fra 1,5 g/m^ såvel som omstrøket umiddelbart etter trykkingen og underkastet en trykkteknisk sammenligning.

Det påførte trykkfargesjiktet var i alle tilfellene 1,5 g vcfi- ± 5%.

Claims

1. Anvendelse av en oppløsningsmiddelblanding bestående av a) 80 til 90 vekt-% aromatfri mineralolje, som videre inneholder b) 1 til 20 vekt-% fettsyreester av Cg til C22_fettsyrer med totalt opptil 60 C-atomer og c) 1 til 20 vekt-% fettalkoholer med 6 til 36 C-atomer, for fremstilling av trykkfarger.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor fettsyreresten i fettsyreesteren inneholdt i oppløsnings-middelblandingen har naturlig opphav.

3. Anvendelse ifølge krav 1 eller 2, hvor fettsyreresten i fettsyreesteren har minst en C=C-dobbelbinding.

4. Anvendelse ifølge krav 1, hvor fettalkoholen stammer fra reduksjonen av naturlig forekommende fettsyrer.

5. Anvendelse ifølge et av kravene 1 eller 4, hvor den i oppløsningsmiddelblandingen in-neholdte fettalkolen minst har en C=C-dobbelbinding.

6. Anvendelse ifølge et av kravene 1 til 5, hvor oppløsningsmiddelblandingen er flytende ved 20°C.

7. Anvendelse ifølge et av de foregående krav 1 til 6, hvor trykkfargen er en offset-, over-førings-, flate-, høy- og/eller dyptrykkfarge.

8. Trykkfarge, inneholdende et bindemiddel, et pigment og en oppløsningsmiddelblanding inneholdende a) 80 til 90 vekt-% av en aromatfri mineralolje, karakterisert ved at oppløsningsmiddelblandingen videre inneholder b) 1 til 20 vekt-% fettsyreester av C% til C22-fettsyrer med totalt opptil 60 C-atomer og c) 1 til 20 vekt-% fettalkoholer med 6 til 36 C-atomer.