PT99708B

PT99708B - Processo de preparacao de uma composicao de tinta a base de agua

Info

Publication number: PT99708B
Application number: PT99708A
Authority: PT
Inventors: Ramasamy Krishnan; Robert South W Bassemir; Timothy Vogel
Original assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1999-05-31
Also published as: ES2085490T3; ATE137255T1; PT99708A; EP0560790A1; MX9101788A; JPH06503370A; WO1992010548A1; DK0560790T3; DE69119092D1; US5098478A; CA2096443A1; EP0560790B1; DE69119092T2

Description

Este invento refere-se ao processo de preparação de composições de tinta à base de água. Estas composições de tinta são especialmente úteis para gravuras para publicação? estas tintas podem ser utilizadas em substituição das tintas de impressão de gravuras para publicação convencionais, que são, tipicamente, à base de solventes hidrocarboneto. As composições de tinta do presente invento contêm água, um pigmento, um tipo particular de surfactante não iónico e um agente de solubilização.

Antecedentes do invento

As considerações de segurança e ambiente estão a forçar alterações nas formulações de tinta de impressão. As tintas de impressão à base de solventes são agora vistas como indesejáveis sob diversos pontos de vista e têm sido toleradas apenas porque as composições de tinta de impressão à base de água não foram ainda desenvolvidas ao ponto de poderem substituir as tintas à base de solventes em termos de facilidade de utilização, capacidade de impressão e economia. Isto é partieularmente verdadeiro para as tintas de impressão de gravuras para publicação, que são geralmente à base de tolueno ou de misturas de tolueno e de hidrocarbonetos alifáticos. Tais solventes são perigosos (têm ocorrido explosões em instalações de impressão de gravuras, nos últimos anos) e requerem unidades de recuperação dos solventes caras, para limitar os efluentes gasosos (o tolueno e as misturas de tolueno/hidrocarbonetos alifáticos são muito voláteis, partieularmente nas condições de temperatura e de circulação de ar normalmente presentes nos secadores do prelo).

Como um resultado do aumento das preocupações com o ambiente e a segurança, as tintas à base de água estão a ser introduzidas para substituir as tintas à base de solventes. Contudo, as tintas à base de água da arte anterior têm-se mostrado caras e dadas a problemas de impressão, especialmente com gravuras para publicação. Os exemplos de tais problemas de impressão incluem a

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transferência deficiente das células da gravura e o comportamento de espalhamento no papel. Estes problemas de impressão manifestam-se tipicamente como pontos de descontinuidade nas áreas com tonalidade e uma aparência geralmente vermicular e não uniformidade na parte sólida.

A patente americana 4 954 556 refere-se a composições de tinta à base de água compreendendo polímeros de emulsão e agentes remolhantes. Esta patente alega gue as composições de tinta aí descritas podem ser usadas em impressão a alta velocidade sem secagem permanente nas células de um cilindro de gravura, não sendo a transferência da composição de tinta para o substrato afectada adversamente e secando as tintas rapidamente sem causar encaracolamento do papel. Embora estas qualidades sejam muito desejáveis, as composições de tinta descritas nesta patente são no entanto desvantajosas porque contêm quantidades extremamente altas (isto é, 10 - 50% em peso) de surfactante(s). Uma tão alto teor em surfactante conduz a problemas de retenção no papel, problemas de formação de espuma durante a impressão e, mais importante, a custo muito elevado. A não ser que estes últimos problemas possam também ser ultrapassados, haverá muito pouco incentivo para um tipógrafo mudar de uma tinta à base de solvente para uma tal tinta à base de água.

DETALHES DO PRESENTE INVENTO

Verificou-se agora que é possível proporcionar uma composição de tinta à base de água que ultrapassa as desvantagens da composição de tinta da patente americana 4 494 556, mantendo contudo as suas vantagens. As composições de tinta do presente invento podem assim substituir facilmente as tintas à base de solventes tradicionais, especialmente na impressão de gravuras para publicação, alcançando por isso os objectivos de segurança e protecção do ambiente sem quaisquer problemas de impressão indevidos, mantendo simultaneamente um custo atraente.

As composições de tinta à base de água do invento compreendem:

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água;

um pigmento;

um surfactante não iónico tendo uma solubilidade em água inferior a cerca de 0,5% em peso, numa quantidade eficaz para baixar a tensão superficial dinâmica da composição de tinta para um nível na gama de cerca de 25 a 40x10“® N/cm; e um agente de solubilização, suficiente para solubilizar substancialmente todo o surfactante não iónico.

De preferência, a tensão superficial dinâmica da composição de tinta estará na gama de 25 a 30x10“® N/cm. Esta gama preferível pode ser facilmente conseguida pela utilização de um surfactante não iónico (ou de misturas de surfactantes não iónicos) tendo a mais baixa solubilidade em água e por ajuste da quantidade. Os surfactantes não iónicos têm de preferência uma capacidade de difusão na gama de 0,1 - lxl0“⁹ m²/segundo, muito preferivelmente 0,3 - o,6xio“⁹ m²/segundo e uma solubilidade em água inferior a 0,5% em peso e são empregues em quantidades de cerca de 1 a 4% em peso, de preferência 3 a 4.

surfactante não iónico é seleccionado, de preferência, do grupo consistindo em dióis acetilénicos contendo 8 a 14 átomos de carbono, carbinóis acetilénicos contendo 8 a 14 átomos de carbono e copolímeros de blocos de óxido de propileno e óxido de etileno tendo um balanço hidrofílico/lipofílico (HLB¹’) na gama de cerca de 3 a 8 e uma razão de óxido de propileno para óxido de etileno de 8:1 a 3:1.

A composição de tinta do invento inclui também um agente de solubilização. 0 agente de solubilização é necessário por forma a solubilizar substancialmente todo(s) o(s) surfactante(s) não iónico(s) presente(s) na composição da tinta. Verificou-se que apenas os surfactantes não iónicos tendo uma solubilidade (em água) de menos do que cerca de 0,5% em peso, produzirão o abaixamento requerido da tensão superficial dinâmica para um nível de cerca de 25 a 40x10“® N/cm sem utilizar quantidades excessivas. Um tal nível de tensão superficial dinâmica assegura que não se encontrarão problemas de impressão. 0 agente de

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-5solubilização é utilizado numa quantidade que seja suficiente para solubilizar o(s) surfactante(s) não iónico(s) e por isso a quantidade de agente de solubilização variará, dependendo da escolha e quantidade de surfactante não iónico. Em geral, o agente de solubilização será empregue numa quantidade na gama de cerca de 0,1 a 5% em peso, de preferência 2 a 4% em peso.

O agente de solubilização é seleccionado de preferência do grupo consistindo em sais de amónio, de potássio ou de sódio de tua ácido dicarboxílico C₂^, ácido 8[5-carboxi-4-hexil-ciclo- hex2-enil]octanóico, sais de amónio, potássio ou sódio de um ácido dialquilC₈“C₁₃-sulfossuccínico tendo uma concentração micelar crítica na gama de cerca de 0,08 a 0,12, surfactantes éster de fosfato, tais como produtos de condensação resultantes da reacção do ácido polifosfôrico e de um composto tendo a fórmula R(CH₂CH₂O)_XH, na qual x é um número inteiro de 1 a 20 e R é um grupo alquilfenóxi, cujo radical alquilo contém 5 a 10 átomos de carbono, ou é um grupo alcoxi C₁₀-C₁₈, e suas misturas.

A composição de tinta do invento conterá tipicamente cerca de 30 a 80% em peso, preferivelmente 50 a 70% em peso, de água e cerca de 3 a 15% em peso, preferivelmente 5 a 10% em peso, de um pigmento. 0 pigmento pode ser qualquer dos encontrados tipicamente em tintas de gravura para publicação à base de solventes tais como negro de carbono, azul de ftalocianina, verde de ftalocianina, amarelos de diarileto, fucsina de litol, vermelho lake C, litol de bário, e semelhantes.

A composição de tinta do invento também pode conter os adjuvantes habituais, incluindo ligantes sólidos tais como resinas acrílicas e metacrílicas, resinas estireno-acrílicas, sais de colofónia, etc.; ceras, tais como ceras de polietileno, ceras de politetrafluoroetileno, silicones, etc.; e, se desejado, os inibidores de corrosão e biocidas habituais. Em adição, é habitualmente benéfico adicionar 10 a 14% em peso, de preferência 15 a 30% em peso de um ou mais polímeros de emulsão, ou seja, polímeros de adição aquosos tais como polímeros de emulsão acrílicos ou de vinilo. Estes polímeros são bem conhecidos na

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arte anterior e são preparados a partir de monómeros tais como ésteres de ácidos acrílicos ou metacrílicos de álcoois poli-hídricos, ésteres de ácidos acrílicos ou metacrílicos, metacrilato de metilo, estireno, vinilestireno, viniltolueno, acetato de vinilo, cloreto de vinilo, cloreto de vinilideno e semelhantes.

As composições de tinta à base de água do invento são ainda ilustradas através dos exemplos seguintes, não limitativos, nos quais todas as partes são em peso, a não ser quando seja indicada outra coisa.

Exemplo 1

Formulou-se uma tinta de jornais flexográfica à base de água com os seguintes componentes:

Componente % em peso

Negro de carbono 13

Lenhite 5

Resina de emulsão acrílica 8

Dipropileno-glicol 3

Ureia 3

Surfactante éster de fosfato 0,5

Argila 2

Anti-espuma l

Agente de solubilização + surfac» ii tante não iónico 0,5

Água 64 * 0 agente de solubilização empregue neste exemplo foi o dietil-hexilsulfossuccinato de sódio e o surfactante não iónico foi o 2,4,7,9-tetrametil-5-decin-4,7-diol; a razão do agente para o surfactante foi de 1:4 em peso.

Quando a formulação acima foi utilizada num ensaio, verificou-se que os benefícios habituais da flexografia estavam presentes, isto é grande redução do desperdício de papel, secagem

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-7rápida com pequeno descolamento de tinta, é elimláf^à³^ penetração do óleo no papel e foi obtida excelente resolução dos pontos. Contudo, verificou-se também que os problemas habituais associados com as tintas de jornal flexográficas à base de água não estavam presentes em relação a esta formulação, isto é, esta formulação exibia melhor revelação da cor, melhor deposição e menor empastamento do que as tintas de jornal flexográficas da arte anterior.

Exemplo 2

Formularam-se duas tintas de gravura para publicação, negras, como se segue:

Componente	Tinta A % em peso	Tinta B % em peso
• k Base de pigmento negro	30	30
Base de argila	15	15
Resina em emulsão acrílica	12	12
Surfactante não iónico ***	2	2
JL Agente de solubilização	1,5	0
Água	39,5	41

* A base de pigmento preto consiste em 30% de negro de carbono num veículo de solução de resina acrílica.

A base de argila consiste em 60% de argila num veiculo de solução de resina de estireno-anidrido maleico.

*** 2,4,7,9-tetrametil-5-decin-4,7-diol.

**** Sal de potássio de um ácido dicarboxílico C₂i·

Quando as tintas A e B foram ensaiadas num prelo comercial, a retenção do preto em relação ao vermelho, bem como a deposição da tinta B foram inferiores às da tinta A, ilustrando a necessidade do agente de solubilização.

Exemplo 3

Formulou-se uma tinta de gravura para publicação, azul, à

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-8base de água, como se segue:

Componente

Dispersão de pigmento azul Base de argila do Exemplo 2 Resina de emulsão acrílica Agente anti-espuma Água

Surfactante não iónico Agente de solubilização Agente de solubilização % em peso

18,5

0,5

50% de pigmento azul de ftalocianina num veículo de solução acrílica.

** ***

2,4,7,9-tetrametil-5-decin-4,7-diol. dietil-hexilsulfossuccinato de sódio.

sal de potássio do ácido 8-[5(6)-carboxi-4-hexil-ciclo-hex-2-enil]octanóico.

A tinta azul à base de água exibe uma capacidade de impressão excelente quando ensaiada num prelo de gravura para publicação; também se notou que esta tinta é facilmente transferida das células para o prelo.

Exemplo 4

Formulou-se uma tinta de gravura para publicação, vermelha, como se segue:

Componente % em peso

Dispersão de pigmento fucsina de litol 30

Resina de emulsão acrílica 14

Base de argila do Exemplo 2 10

Ureia 4

Dipropileno glicol 2

Surfactante copolímero OE/OP 2

Água 38 * 40% de pigmento fucsina de litol num veículo de solução

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acrílica.

** o copolímero tinha uma razão óxido de etileno:óxido de propileno de 1:4 e um HLB de 7.

A tinta foi ensaiada num prelo comercial com uma velocidade de 396,24 metros (1300 pés) por minuto; a qualidade da tinta era comparável à das tintas de gravura para publicação, convencionais.

Claims

1 de água, (a) (b) (c) (d)

Processo de preparação de uma composição de tinta à base caracterizado por compreender a mistura de:

água;

um pigmento;

um surfactante não iónico tendo uma solubilidade em água inferior a cerca de 0,5% em peso, numa quantidade eficaz para baixar a tensão superficial dinâmica da composição de tinta para um nível na gama de cerca de 25 a 40xl0~⁶ N/cm; e um agente de solubilização, suficiente para solubilizar substancialmente todo o surfactante não iónico.

2 - Processo de acordo com a reivindicação i, caracterizado por a composição de tinta preparada ter uma tensão superficial dinâmica de 25 a 30xl0^-6 N/cm.

3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o surfactante não iónico ser adicionado numa quantidade de cerca de 1 a 4% em peso.

4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o surfactante não iónico ser seleccionado do grupo consistindo de dióis acetilénicos contendo 8 a 14 átomos de carbono, carbinóis acetilénicos contendo 8 a 14 átomos de carbono e copolímeros de blocos de óxido de propileno e óxido de etileno tendo um valor HLB na gama de cerca de 3 a 8 e uma razão de óxido de propileno para óxido de etileno na gama de 8:1 a 3:1.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de solubilização ser adicionado numa quantidade de cerca de 0,1 a 5% em peso.

6 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de solubilização ser seleccionado do grupo consistindo em sais de amónio, de potássio ou de sódio de um ácido dicarboxílico C₂i, ácido 8[5-carboxi-4-hexil-ciclo-hex-2I

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-11-enil]octanóico, no sal de amónio, de potássio ou de sódio de um ácido dialquilCg-C₁₃-sulfossuccínico tendo uma concentração micelar crítica na gama de cerca de 0,08 a 0,12, surfactantes éster de fosfato e suas misturas.

7 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a água ser adicionada numa quantidade de cerca de 30 a 80% em peso.

8 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pigmento ser adicionado numa quantidade de cerca de 3 a 15% em peso.