WO2005121260A1 - Superabsorbierende druckfähige zusammensetzungen - Google Patents

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WO2005121260A1
WO2005121260A1 PCT/EP2005/006005 EP2005006005W WO2005121260A1 WO 2005121260 A1 WO2005121260 A1 WO 2005121260A1 EP 2005006005 W EP2005006005 W EP 2005006005W WO 2005121260 A1 WO2005121260 A1 WO 2005121260A1
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printed
printable composition
acetate
composition according
weight
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PCT/EP2005/006005
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English (en)
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Inventor
Volker Frenz
Martin Beck
Markus Tönnessen
Bernhard Steinmetz
Samantha Champ
Lothar SCHÄFFELER
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Basf Aktiengesellschaft
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/006—Patterns of chemical products used for a specific purpose, e.g. pesticides, perfumes, adhesive patterns; use of microencapsulated material; Printing on smoking articles
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/24934—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including paper layer

Definitions

  • the invention relates to a printable composition comprising superabsorbent polymer particles, at least one binder, at least one additive and at least one organic solvent.
  • the invention further relates to sheet-like materials which are printed on at least one surface with the printable composition and the use of the printed sheet materials for liquid absorption and / or liquid delivery.
  • a printable formulation of a superabsorbent polymer is known from DE 195 21 431. It is a two-component swelling paste comprising an aqueous, slightly crosslinked polyacrylic acid and a reactive crosslinker. After joining the two components, the mixture becomes increasingly viscous and must be applied to the materials to be printed within a few hours. This happens e.g. by printing or knife coating on textiles or fabrics such as paper or foils, whereby by means of stencil a uniform pattern can be achieved. Subsequently, the applied polymer must be crosslinked by a thermal treatment.
  • Disadvantages of the printable composition described in DE 195 21 431 are that after mixing the two components, only a limited time is available for processing the printable composition and that the crosslinking to the superabsorbent polymer continues during and after the printing process, thereby no polymer particles of defined size can be produced.
  • Another disadvantage is the use of an aqueous system which causes swelling of the superabsorbent polymer.
  • DE 196 52 762 describes a superabsorbent thermoplastic composition comprising superabsorbent, a binder and, as an additive, a component which is soluble in water.
  • the composition contains no solvent.
  • This superabsorbent thermoplastic composition is used to make waterproof construction, particularly longitudinally watertight cable constructions.
  • a disadvantage of this superabsorbent thermoplastic composition is that it is in a liquid state only at temperatures of 140 to 160 ° C and therefore is not suitable for use in a printing process.
  • EP 0 188 959 discloses a composition suitable for coating comprising superabsorbent polymer particles, a water-soluble binder, various additives and an organic solvent, preferably methanol or ethanol. The composition is applied by doctoring onto materials such as textiles, paper or plastic.
  • a method for improving the water absorption of fiber materials wherein as absorbent material modified cellulose ethers are used and these are fixed by means of finishing agents, resins or binders from aqueous solutions on the fiber materials.
  • the aqueous solution containing the cellulose ethers and the fixing agent is applied to the fiber materials by spraying, immersion or brushing, followed by fixation by heating.
  • a detachment of the absorbent layer upon ingestion of water is prevented according to DE 2 441 781 by fixation by means of binders.
  • a disadvantage is the use of aqueous solutions, which leads to swelling of the cellulose ethers already during the production of the absorbent fiber materials.
  • DE 195 05 708 discloses sheet-like, superabsorbent materials which comprise at least one superabsorbent polymer and at least one water-soluble polymer formed as a planar matrix.
  • the superabsorbent polymer is not contained in a printable composition, but a viscous solution of the water-soluble polymer is first applied to a surface and this is then sprinkled with the superabsorbent polymer. In the subsequent drying can lead to chemical or physical bonds between the water-soluble matrix material and the superabsorbent polymer.
  • the superabsorbent polymer may additionally be fixed by treatment with an embossing roller.
  • WO 00/64311 describes a hydrophilic, flat material consisting of a matrix in the form of a mesh with individual fibers or an open-pored plastic foam and a superabsorber grafted onto the matrix.
  • the hydrophilic sheet material is part of a seat cushion or a reclining furniture.
  • the invention according to WO 00/64311 is not a printable composition which is fixed on the matrix using binders.
  • a printable composition according to the invention contains, for example: a) 14.0% by weight of superabsorbent polymer particles (crosslinked sodium polyacrylate), b) 23.0% by weight of organic, water-insoluble binder (thereof: 18.0% by weight of acrylate; 3.0% by weight of polyester and 2.0% by weight of maleate resin), c) 2.0% by weight of additives (citric acid ester), d) 61.0% by weight of organic solvent (thereof: 50.5% by weight) .-% ethyl acetate and 10.5 wt .-% methyl ethyl ketone).
  • This printable composition has a viscosity of 108 mPas.
  • the object is further achieved by printed sheet materials which are printed on at least one surface with the printable composition. Furthermore, the object is achieved by the use of the printed sheet materials for packaging food, for packaging moisture-sensitive goods, for moisture control in rooms or as a membrane in textiles.
  • a composition which can be applied to sheet-like materials by means of conventional printing processes is referred to as "printable".
  • the printing ability of the composition according to the present invention is determined in particular by the viscosity. If the viscosity is too low, the composition will run out of the wells of the roll during the gravure process. If it is too high, the composition will not be completely transferred to the sheet material.
  • superabsorbent refers to the property of hydrophilic materials to absorb large amounts of water or aqueous liquids and to hold them under pressure even without being dissolved immediately.
  • the capacity of a superabsorbent material to absorb water or an aqueous liquid is a multiple of its own weight.
  • superabsorbent materials are, in addition to polyacrylic acid and salts of the polyacrylic acid derivatives of starch or cellulose, carboxymethyl cellulose or polyacrylamide.
  • Binders in the context of the present invention are substances which are able to anchor the components of the printable composition in the printed layer and to convey the adhesion of the printed layer on the sheet material.
  • sheet-like materials are to be understood as meaning materials which have a substantially two-dimensional extent at a small thickness and can be printed by conventional printing methods.
  • space is to be understood in its broadest meaning, including, for example, living spaces, business premises, halls, cellars and garages.
  • the printable composition of the invention containing superabsorbent polymers offers the following advantages over the prior art. Due to a suitable viscosity, the composition can be easily, quickly and economically printed onto sheet materials by conventional printing techniques. It is also possible to print only limited areas. Due to the organic, water-insoluble binder in combination with the additive, the superabsorbent Bing polymer particles both in the printed layer and fixed with this layer on the sheet material. This fixation and the water insolubility of the binder prevents the detachment of the print layer from the substrate even when larger amounts of water or aqueous liquids are absorbed, thereby ensuring reversible absorption and / or release of aqueous liquids. The use of an organic solvent prevents swelling of the superabsorbent polymer particles in the printable composition prior to printing on the sheet materials.
  • the solids content of the composition is from 20 to 50% by weight.
  • coating weights amounts of firmly transferable printable composition of from 1 to at least 30 g / m 2 can be achieved hereby.
  • the printable composition may contain any superabsorbent polymer particles.
  • the superabsorbent polymer particles advantageously consist of polyacrylate, in particular of Na polyacrylate, the polyacrylate consisting of a 50 mol% neutralized, acid group-containing, monoethylenically unsaturated monomers and polymers containing crosslinking agents.
  • the particle size of the superabsorbent polymer particles is preferably from 5 to 50 ⁇ m, in particular from 10 to 45 ⁇ m.
  • the organic, water-insoluble compounds are selected in the industry.
  • suitable organic water-insoluble binders include nitrocellulose, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride (co) polymers, polyamides, acrylate resins and polyurethanes. These substances are used as binders in paint production.
  • the choice of the binder or binders for the printable composition depends on the required field of application of the sheet-like materials printed with the superabsorbent composition. For example, when using the printed sheet materials in the food industry, the binder must be suitable for food. This condition is met, inter alia, by special vinyl chloride copolymers or vinylbutyralcopolymers used for direct food contact.
  • the printable composition contains as additive or additives plasticizer.
  • plasticizers are selected in the industry. Examples of Suitable plasticizers include acetyltributyl citrate, adipate plasticizers, phthalate plasticizers and epoxidized soybean oils. Other additives such as waxes and leveling agents may also be included in the printing composition. Like the binders, these additives are also used for paint production.
  • the mentioned plasticizers are hardly volatile organic liquids. They serve to keep the printed on the sheet materials layer consisting of the printable composition elastic and to prevent embrittlement.
  • Leveling agents are used to ensure a high flatness of the printed with the inventive printable composition sheet materials.
  • bleed disturbances of a printed surface e.g. the paint composition, the drying process, temperature and ventilation and film formation.
  • the most common form of flow disturbance is the so-called orange peel effect, which is caused by a surface structure with dimensions of 0.2 to 10 mm.
  • leveling assistants are Butylglycolacetate, butyl triglycol, Depanol ', which is a mixture of different p-menthadienes, Depanol N IV ®, which is a mixture of monoterpene hydrocarbons with oxygen containing terpene derivatives, acetic sigsärebutylester such as acetic acid-n-butyl ester, Isobutyl acetate and 1-methylpropyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, ethyl diglycol, ethyl glycol, isononanol, mesityl oxide, 1-methoxy-2-propanol-acetate, methyl butanols such as amyl alcohol and 3-methyl-1-butanol, methyl diglycol, methyl glycol, propylene glycol 1-ethyl ether and propylene glycol-1-methyl ether.
  • acetic sigsärebutylester such as
  • Examples of preferred organic solvents of the printable composition are esters, such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate and methoxypropyl acetate, alcohols, such as ethanol, n-propanol, isopropanol and methoxybutanol and ketones, such as methyl ethyl ketone and acetone. These substances are also used in paint production.
  • the solvents serve to adjust the viscosity of the composition required for printing. The required viscosity depends on the speed of the printing presses and the material to be printed.
  • the organic solvents contain less than 0.3% by volume, preferably less than 0.1% by volume, more preferably less than 0.01% by volume of water.
  • the sheet materials printed on at least one surface with the printable composition are plastic films, metal foils or paper.
  • Preferred plastic films are polyethylene, polypropylene, OPP (biaxially oriented polypropylene) and polyethylene terephthalate films.
  • a preferred Metallfo- lie is aluminum foil and paper includes wallpaper.
  • a preferred example of a flat material to be printed is a polyethylene film having a film thickness of 30 ⁇ m. One or both surfaces of this film are gravure printed with the printable composition listed above.
  • the sheet materials printed with the composition of the invention are textiles or textile fibers, including nonwovens.
  • a preferred example of textile fibers are "non-woven" having a thickness of 30 microns.
  • the printable composition of the invention is preferably printed by gravure printing on the sheet materials and the solvent is then removed by heating.
  • the sheet-like materials printed with the composition according to the invention they can be printed on the entire surface or only in selected regions.
  • a printing cylinder for the gravure printing method for printing the composition of the invention may serve a conventional anilox roller.
  • an anilox roller with a grid of 18 pixels, with a depth of 135 ⁇ m, a web width of 16 ⁇ m and a surface of 285,113 ⁇ m 2 is used.
  • a printing cylinder and a Haschurenwalze can be used. This example has a grid of 18 with a depth of 98 microns, a ridge of 34 microns, a diameter of 191 mm and a line width of 523 microns.
  • An advantage of a Haschurenwalze is the possible To print particularly large amounts of printable composition on the sheet materials. After printing, the solvent of the printable composition is removed by heating. This is done in dryers, which are standard in gravure printing machines.
  • the invention further relates to the use of printed with the composition of the invention sheet materials as packaging material.
  • goods to be packed are food or moisture-sensitive goods such as building materials, such as cement or sand.
  • the printed side of the sheet materials in each case faces the moisture-sensitive packaged goods.
  • the flat materials for packaging that are only printed in selected areas. This makes it possible, for example, to adapt the superabsorbent imprint on the flat packaging material to the respective packaged good.
  • sheet materials as packaging material for moisture-sensitive goods is preferably used as substrate polyethylene film with a film thickness of 30 microns.
  • the side of this film later lying to the moisture-sensitive material is printed by gravure printing with the printable composition listed above.
  • a semi-rigid plastic film is laminated against the side already printed with superabsorbers.
  • the permeable side of this film lies to the contents. For example, baked goods are packed with the polyethylene film thus printed.
  • thermoplastic, sealable film is used.
  • the areas to be sealed later are left blank when printing with the composition according to the invention.
  • the invention further relates to the use of the printed sheet materials for moisture control in rooms.
  • Examples include the use of printed with the composition of the invention materials as wallpaper or the application of the printed materials on furniture. In both cases, the printed side of the materials face the interior of the room.
  • single-sided or double-sided printed polyethylene films prevents the formation of condensation in closed containers, for example.
  • the printed sheet materials as a membrane in textiles, especially in functional clothing.
  • the superabsorbent printed material for example textiles and textile fibers, absorbs liquids such as perspiration and passes them on to a climate membrane, which transports the moisture to the outside.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine druckfähige Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1-1000 mPas, enthaltend a) 5-50 Gew. % superabsorbierende Polymerpartikel b) 10-40 Gew. % mindestens eines organischen, wasserunlöslichen Bindemittels c) 0-10 Gew. % mindestens eines Additivs und d) 40-80 Gew. % mindestens eines organischen Lösungsmittels. Ferner betrifft die Erfindung bedruckte flächige Materialien, die auf mindestens einer Oberfläche mit der druckfähigen Zusammensetzung bedruckt sind. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung der bedruckten flächigen Materialien zur Verpackung von Lebensmitteln, zur Verpackung feuchtigkeitsempfindlicher Güter, zur Feuchtigkeitskontrolle in Räumen oder als Membran in Textilien.

Description

Superabsorbierende druckfähige Zusammensetzungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine druckfähige Zusammensetzung, enthaltend superabsorbierende Polymerpartikel, mindestens ein Bindemittel, mindestens ein Additiv und mindestens ein organisches Lösungsmittel. Die Erfindung betrifft weiter flächige Materialien, die auf mindestens einer Oberfläche mit der druckfähigen Zusammensetzung bedruckt sind und die Verwendung der bedruckten flächigen Materialien zur Flüssigkeitsabsorp- tion und/oder Flüssigkeitsabgabe.
Eine druckfähige Formulierung eines superabsorbierenden Polymers ist aus der DE 195 21 431 bekannt. Es handelt sich um eine aus zwei Komponenten bestehende Quellpaste enthaltend eine wässrige, leicht vernetzte Polyacrylsäure sowie einen reaktiven Vernet- zer. Nach Zusammenfügen der beiden Komponenten wird die Mischung zunehmend viskos und muss innerhalb weniger Stunden auf die zu bedruckenden Materialien aufgebracht werden. Dies geschieht z.B. durch Drucken oder Rakeln auf Textilien oder Flächengebilde wie beispielsweise Papier oder Folien, wobei mittels Schablone ein gleichmäßiges Muster erreicht werden kann. Anschließend muss das aufgebrachte Po- lymer durch eine thermische Behandlung vernetzt werden. Nachteile der in der DE 195 21 431 beschriebenen druckfähigen Zusammensetzung bestehen darin, dass nach Mischen der zwei Komponenten nur eine begrenzte Zeitspanne zur Verarbeitung der druckfähigen Zusammensetzung zur Verfügung steht und dass die Vernetzung zum superabsorbierenden Polymer noch während und nach dem Druckvorgang andauert, wo- durch keine Polymerpartikel von definierter Größe hergestellt werden können. Ein weiterer Nachteil besteht in der Verwendung eines wässrigen Systems, was eine Quellung des superabsorbierenden Polymers bewirkt.
Die DE 196 52 762 beschreibt eine superabsorbierende thermoplastische Zusammenset- zung enthaltend Superabsorber, ein Bindemittel sowie als Additiv eine in Wasser lösliche Komponente. Die Zusammensetzung enthält kein Lösungsmittel. Diese superabsorbierende thermoplastische Zusammensetzung wird zur Herstellung wasserdichter Konstruktion, insbesondere längswasserdichter Kabelkonstruktionen verwendet. Ein Nachteil dieser superabsorbierenden thermoplastischen Zusammensetzung ist, dass sie nur bei Temperaturen von 140 bis 160°C in flüssigem Zustand vorliegt und sich daher nicht zur Verwendung in einem Druckverfahren eignet. Die EP 0 188 959 offenbart eine zur Beschichtung geeignete Zusammensetzung enthaltend superabsorbierende Polymerpartikel, ein wasserlösliches Bindemittel, verschiedene Additive sowie ein organisches Lösungsmittel, vorzugsweise Methanol oder Ethanol. Die Zusammensetzung wird mittels Rakeln auf Materialien wie Textilien, Papier od-;r Kunststoff aufgetragen. Bei Absorption einer wässrigen Flüssigkeit durch ein mit der Zusammensetzung nach der EP 0 188 959 beschichtetes Material erfolgt aufgrund der Wasserlöslichkeit des in der Zusammensetzung enthaltenen Bindemittels eine Ablösung der Wasser absorbierenden Schicht von dem jeweiligen Untergrund. Dies führt zu dem entscheidenden Nachteil, dass der Vorgang der Flüssigkeitsaufnahme nicht reversibel ist.
Aus der DE 2 441 781 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Wasseraufnahme von Fasermaterialien bekannt, wobei als absorbierendes Material modifizierte Zelluloseether verwendet werden und diese mit Hilfe von Appreturmitteln, Harzen oder Bindemitteln aus wässrigen Lösungen auf den Fasermaterialien fixiert werden. Die wässrige Lösung enthaltend die Zelluloseether sowie die Mittel zur Fixierung wird durch Sprühen, Immersion oder Aufstreichen auf die Fasermaterialien aufgebracht, anschließend erfolgt Fixierung durch Erhitzen. Ein Ablösen der absorbierenden Schicht bei Aufnahme von Wasser wird gemäß der DE 2 441 781 durch Fixierung mittels Bindemitteln verhindert. Ein Nachteil ist die Verwendung wässriger Lösungen, wodurch es bereits bei der Herstellung der absorbierenden Fasermaterialien zur Quellung der Zelluloseether kommt.
Aus der DE 195 05 708 sind flächenförmige, superabsorbierende Materialien bekannt, die wenigstens ein superabsorbierendes Polymer und wenigstens ein wasserlösliches, als flächige Matrix ausgebildetes Polymer enthalten. Das superabsorbierende Polymer ist nicht in einer druckfähigen Zusammensetzung enthalten, sondern es wird zunächst eine viskose Lösung des wasserlöslichen Polymeren auf eine Fläche aufgebracht und dieses wird dann mit dem superabsorbierenden Polymer bestreut. Bei der anschließenden Trocknung kann es zu chemischen beziehungsweise physikalischen Bindungen zwischen dem wasserlöslichen Matrixmaterial und dem superabsorbierenden Polymer kommen. Das superabsorbierende Polymer kann zusätzlich durch Behandlung mit einer Prägewalze fixiert werden. Die Wasserlöslichkeit der flächigen Matrix, auf die das superabsorbierende Polymer aufgebracht wird, bewirkt eine Ablösung der Matrix bei Wasseraufnahme durch das superabsorbierende Polymer. Nachteile der Erfindung nach der DE 195 05 708 bestehen in der mangelnden Fixierung des aufgestreuten superabsorbierenden Polymers auf der flächigen Matrix sowie in der Ablösung der Matrix bei Wasseraufnahme. Die WO 00/64311 beschreibt ein hydrophiles, flächiges Material bestehend aus einer Matrix in Gestalt eines Geflechts mit einzelnen Fasern oder einem offenporigen Kunststoffschaum und einem auf die Matrix aufpolymerisierten Superabsorber. Das hydrophile flächige Material ist Bestandteil eines Sitzpolsters oder eines Liegemöbels. Durch Aufbringen des Superabsorbers auf die Matrix zum Beispiel durch Aufsprühen und durch einen anschließenden Polymerisationsprozess entsteht eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Superabsorber und der Matrix, die sich auch bei Wasseraufnahme durch den Superabsorber nicht löst. Es handelt sich bei der Erfindung nach der WO 00/64311 aber nicht um eine druckfähige Zusammensetzung, die unter Verwendung von Bindemitteln auf der Matrix fixiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckfähige Zusammensetzung bereitzustellen, die mittels herkömmlicher Druckverfahren auf flächige Materialien aufgebracht werden kann, auf diesen fest haftet und eine reversible Absorption und/oder Ab- gäbe wässriger Flüssigkeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine druckfähige Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1-1000 mPas, enthaltend
1. 5-50 Gew. % superabsorbierende Polymerpartikel
2. 10-40 Gew. % mindestens eines organischen, wasserunlöslichen Bindemittels
3. 0-10 Gew. % mindestens eines Additivs und
4. 40-80 Gew. % mindestens eines organischen Lösungsmittels.
Eine erfindungsgemäße druckfähige Zusammensetzung enthält beispielsweise: a) 14,0 Gew.-% superabsorbierende Polymerpartikel (vernetztes Natrium- Polyacrylat), b) 23,0 Gew.-% organisches, wasserunlösliches Bindemittel (davon: 18,0 Gew.- % Acrylat; 3,0 Gew.-% Polyester und 2,0 Gew.-% Maleinatharz), c) 2,0 Gew.- Additive (Zitronensäureester), d) 61,0 Gew.-% organisches Lösungsmittel (davon: 50,5 Gew.-% Essigsäure- ethylester und 10,5 Gew.-% Methylethylketon).
Diese druckfähige Zusammensetzung weist eine Viskosität von 108 mPas auf.
Die Aufgabe wird ferner durch bedruckte flächige Materialien gelöst, die auf mindestens einer Oberfläche mit der druckfähigen Zusammensetzung bedruckt sind. Weiter wird die Aufgabe durch die Verwendung der bedruckten flächigen Materialien zur Verpackung von Lebensmitteln, zur Verpackung feuchtigkeitsempfindlicher Güter, zur Feuchtigkeitskontrolle in Räumen oder als Membran in Textilien gelöst.
Als "druckfähig" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung bezeichnet, die mittels herkömmlichen Druckverfahren, insbesondere Tiefdruck, auf flächige Materialien aufgetragen werden kann. Die Druckfähigkeit der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere durch die Viskosität bestimmt. Ist die Viskosität zu niedrig, läuft die Zusammensetzung beim Tiefdruckverfah- ren aus den Näpfchen der Walze heraus, ist sie zu hoch, wird die Zusammensetzung nicht vollständig auf das flächige Material übertragen.
Mit "superabsorbierend" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft hydrophiler Materialien bezeichnet, große Mengen an Wasser oder wässrigen Flüssig- keiten zu absorbieren und auch unter Druck fest zu halten, ohne sofort aufgelöst zu werden. Die Kapazität eines superabsorbierenden Materials, Wasser oder eine wässrige Flüssigkeit aufzunehmen, beträgt ein Vielfaches des Eigengewichts. Beispiele für superabsorbierende Materialien sind neben Polyacrylsäure sowie Salzen der Polyacrylsäu- re Derivate von Stärke oder Zellulose, Carboxymethylzellulose oder Polyacrylamid.
"Bindemittel" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Stoffe, die in der Lage sind, die Bestandteile der druckfähigen Zusammensetzung in der aufgedruckten Schicht zu verankern und die Haftung der aufgedruckten Schicht auf dem flächigen Material zu vermitteln.
Unter "flächigen Materialien" sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Materialien zu verstehen, die eine im Wesentlichen zweidimensionale Ausdehnung bei geringer Dicke aufweisen und mit herkömmlichen Druckverfahren bedruckt werden können.
„Raum" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen, umfassend z.B. Wohnräume, Geschäftsräume, Hallen, Keller und Garagen.
Die erfindungsgemäße druckfähige Zusammensetzung enthaltend superabsorbierende Polymere bietet gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile. Aufgrund einer geeigneten Viskosität kann die Zusammensetzung mittels herkömmlicher Druckverfahren einfach, schnell und ökonomisch auf flächige Materialien aufgedruckt werden. Dabei ist es auch möglich, nur begrenzte Bereiche zu bedrucken. Durch das organische, wasserunlösliche Bindemittel in Verbindung mit dem Additiv werden die superabsor- bierenden Polymerpartikel sowohl in der aufgedruckten Schicht als auch mit dieser Schicht auf dem flächigen Material fixiert. Diese Fixierung sowie die Wasserunlöslichkeit des Bindemittels verhindert auch bei Aufnahme größerer Mengen an Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten die Ablösung der Druckschicht von dem Substrat, wodurch eine reversible Absorption und/oder Abgabe wässriger Flüssigkeiten gewährleistet ist. Die Verwendung eines organischen Lösungsmittels verhindert eine Quellung der superabsorbierenden Polymerpartikel in der druckfähigen Zusammensetzung vor Aufdruck auf die flächigen Materialien.
Nach einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Festkörpergehalt der Zusammensetzung 20 bis 50 Gew. %. Zusammen mit der Viskosität der druckfähigen Zusammensetzung von 1 - 1000 mPas, bevorzugt 100-500 mPas können hiermit Auftragsgewichte (Mengen an fest übertragener druckfähiger Zusammen- setzung) von 1 bis mindestens 30 g/m2 erzielt werden.
Die druckfähige Zusammensetzung kann beliebige superabsorbierende Polymerpartikel enthalten. Vorteilhafterweise bestehen die superabsorbierenden Polymerpartikel aus Polyacrylat, insbesondere aus Na-Polyacrylat, wobei das Polyacrylat aus einem 50 Mol- % neutralisierten, Säuregruppen enthaltenden, monoethylenisch ungesättigten Monome- ren und Vernetzern enthaltendem Polymeren besteht.
Die Teilchengröße der superabsorbierenden Polymerpartikel beträgt vorzugsweise von 5 bis 50 μm, insbesondere von 10 bis 45 μm.
Die organischen, wasserunlöslichen Verbindungen sind branchenüblich ausgewählt. Beispiele für geeignete organische, wasserunlösliche Bindemittel schließen Nitrozellulose, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid (Co)polymerisaten, Polyamide, Acrylatharze und Polyurethane ein. Diese Stoffe werden als Bindemittel in der Lackherstellung verwendet. Die Auswahl des oder der Bindemittel für die druckfähige Zusammensetzung ist abhängig von dem geforderten Einsatzgebiet der mit der superabsorbierenden Zusammensetzung bedruckten flächigen Materialien. Beispielsweise muss das Bindemittel bei Verwendung der bedruckten flächigen Materialien im Lebensmittelbereich für Lebensmittel geeignet sein. Diese Bedingung wird unter anderem von speziellen für den direkten Lebensmittelkontakt verwendeten Vinylchloridcopolymerisaten oder Vinylbu- tyralcopolimerisaten erfüllt.
Vorteilhafterweise enthält die druckfähige Zusammensetzung als Additiv oder Additive Weichmacher. Diese Weichmacher sind branchenüblich ausgewählt. Beispiele für ge- eignete Weichmacher schließen Acetyltributylcitrat, Adipat-Weichmacher, Phthalat- Weichmacher und epoxidierte Sojaöle ein. weitere Additive wie Wachse und Verlaufshilfsmittel können ebenfalls in der Druckzusammensetzung enthalten sein. Wie die Bindemittel werden auch diese Additive zur Lackherstellung verwendet. Die genannten Weichmacher sind schwer flüchtige organische Flüssigkeiten. Sie dienen dazu, die auf die flächigen Materialien aufgedruckte Schicht bestehend aus der druckfähigen Zusammensetzung elastisch zu halten und eine Versprödung zu verhindern.
Verlaufshilfsmittel werden eingesetzt, um eine hohe Ebenheit der mit der erfindungs- gemäßen druckfähigen Zusammensetzung bedruckten flächigen Materialien zu gewährleisten. Es gibt viele mögliche Ursachen für Verlaufstörungen einer bedruckten Oberfläche, z.B. die Lack-Zusammensetzung, der Trocknungsablauf, Temperatur und Ventilation und Filmbildung. Die häufigste Form einer Verlaufstörung ist der sogenannte Orangenschaleneffekt, der durch eine Oberflächenstruktur mit Dimensionen von 0,2 bis 10 mm hervorgerufen wird.
Beispiele für Verlaufshilfsmittel sind Butylglycolacetate, Butyltriglycol, Depanol' , das ein Gemisch verschiedener p-Menthadiene ist, Depanol N IV®, das ein Gemisch von Monoterpenkohlenwasserstoffen mit Sauerstoff-haltigen Terpen-Derivaten ist, Es- sigsärebutylester, wie Essigsäure-n-Butylester, Essigsäureisobutylester und Essigsäure- 1-methylpropylester, Essigsäure-2-ethoxyethylester, Ethyldiglykol, Ethylglykol, Isononanol, Mesityloxid, l-Methoxy-2-propanol-acetate, Methylbutanole, wie Amylalkohol und 3-Methyl-l-butanol, Methyldiglykol, Methylglykol, Propylenglycol-1- ethylether und Propylenglycol-1-methylether.
Beispiele für bevorzugte organische Lösungsmittel der druckfähigen Zusammensetzung sind Ester, wie Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat und Methoxypropylacetat, Alkohole, wie Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol und Methoxybutanol und Ketone, wie Me- thylethylketon und Aceton. Auch diese Stoffe werden in der Lackherstellung verwen- det. Die Lösungsmittel dienen dazu, die für den Druck erforderliche Viskosität der Zusammensetzung einzustellen. Die erforderliche Viskosität ist abhängig von der Geschwindigkeit der Druckmaschinen und dem zu bedruckenden Material. Die organischen Lösungsmittel enthalten weniger als 0,3 Vol. %, vorzugsweise weniger als 0,1 Vol. %, besonders bevorzugt weniger als 0,01 Vol. % Wasser.
Grundsätzlich können alle flächigen Materialien, die mittels herkömmlicher Druckverfahren bedruckt werden können, mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckt werden. Vorzugsweise sind die flächigen Materialien, die auf mindestens einer Oberfläche mit der druckfähigen Zusammensetzung bedruckt sind, Kunststofffolien, Metallfolien oder Papier. Bevorzugte Kunststofffolien sind Polyethylen-, Polypropylen-, OPP- (biaxial gerecktes Polypropylen) und Polyethylenterephthalat-Folien. Eine bevorzugte Metallfo- lie ist Aluminiumfolie und Papier schließt Tapeten ein.
Ein bevorzugtes Beispiel für ein zu bedruckendes, flächiges Material ist eine Polyethy- lenfolie mit einer Folienstärke von 30 μm. Eine oder beide Oberflächen dieser Folie werden im Tiefdruckverfahren mit der oben aufgeführten druckfähigen Zusammenset- zung bedruckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die flächigen Materialien, die mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckt sind, Textilien oder textile Fasern, einschließlich Vliesen. Ein bevorzugtes Beispiel für textile Fasern sind Vliese („non-woven") mit einer Stärke von 30 μm.
Die erfindungsgemäße druckfähige Zusammensetzung wird vorzugsweise mittels Tiefdruckverfahren auf die flächigen Materialien aufgedruckt und das Lösungsmittel wird anschließend durch Erhitzen entfernt. Je nach Anwendungsbereich der mit der erfin- dungsgemäßen Zusammensetzung bedruckten flächigen Materialien können diese auf der gesamten Fläche oder nur in ausgewählten Bereichen bedruckt sein.
Im Tiefdruckverfahren werden druckfähige Zusammensetzungen (Lacke und Druckfarben) aus einem Vorratsbehälter (Farbwanne) auf einen Druckzylinder übertragen. In diesem Zylinder sind Vertiefungen, sogenannte Näpfchen, graviert, die die Druckfarbe beziehungsweise den Lack aufnehmen. Der Überschuss an Farbe wird abgerakelt. Das zu bedruckende Material wird zwischen dem Druckzylinder und einem Gegendruckzylinder (Presseur) hindurchgeführt, wobei sich die Farbe auf das zu bedruckende Material überträgt. Als zu bedruckende Materialien kommen Folienmaterialien (Kunststoff- und Metallfolien) und Papier zum Einsatz.
Als Druckzylinder für das Tiefdruckverfahren zum Aufdrucken der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann eine gewöhnliche Rasterwalze dienen. Beispielsweise wird eine Rasterwalze mit einem 18er Raster, mit einer Tiefe von 135 μm, einer Stegbreite von 16 μm und einer Oberfläche von 285.113 μm2 verwendet. Als Druckzylinder kann auch eine Haschurenwalze verwendet werden. Diese hat beispielsweise ein 18er Raster mit einer Tiefe von 98 μm, einem Steg von 34 μm, einem Durchmesser von 191 mm und einer Linienbreite von 523 μm. Ein Vorteil einer Haschurenwalze ist die Möglich- keit, besonders große Mengen an druckfähiger Zusammensetzung auf die flächigen Materialien aufzudrucken. Nach dem Druckvorgang wird das Lösungsmittel der druckfähigen Zusammensetzung durch Erhitzen entfernt. Dies geschieht in Trocknern, die standardgemäß in Tiefdruckmaschinen enthalten sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckten flächigen Materialien als Verpackungsmittel. Beispiele für zu verpackende Güter sind Lebensmittel oder feuchtigkeitsempfindliche Güter wie Baustoffe, beispielsweise Zement oder Sand. Die bedruckte Seite der flächigen Materialien ist jeweils dem feuchtigkeitsempfindlichen Verpackungsgut zugewandt. Möglich ist auch die Verwendung der nur in ausgewählten Bereichen bedruckten flächigen Materialien zur Verpackung. Dies ermöglicht zum Beispiel, den superabsorbierenden Aufdruck auf dem flächigen Verpackungsmaterial an das jeweilige Verpackungsgut anzupassen.
Für die Verwendung von mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckten flächigen Materialien als Verpackungsmittel für feuchtigkeitsempfindliche Güter wird als Bedruckstoff vorzugsweise Polyethylenfolie mit einer Folienstärke von 30 μm verwendet. Die später zum feuchtigkeitsempfindlichen Gut liegende Seite dieser Folie wird im Tiefdruckverfahren mit der oben aufgeführten druckfähigen Zusammensetzung be- druckt. Anschließend wird mit Hilfe eines lösemittelfreien Kaschierklebers eine semipe- riable Kunststofffolie gegen die bereits mit Superabsorbern bedruckt Seite kaschiert. Die durchlässige Seite dieser Folie liegt zum Füllgut. Mit der so bedruckten Polyethylenfolie werden beispielsweise Backwaren verpackt.
Für die Verwendung von flächigen Materialien, die nur in ausgewählten Bereichen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckt sind, wird beispielsweise thermoplastische, siegelbare Folie verwendet. Dabei werden die später zu versiegelnden Stellen beim Bedrucken mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ausgespart.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der bedruckten flächigen Materialien zur Feuchtigkeitskontrolle in Räumen. Beispiele hierfür sind die Verwendung von mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bedruckten Materialien als Tapeten oder das Aufbringen der bedruckten Materialien auf Möbel. In beiden Fällen ist die bedruckte Seite der Materialien dem Rauminneren zugewandt.
Durch die Verwendung von ein- oder zweiseitig bedruckten Polyethylenfolien lässt sich beispielsweise in geschlossenen Containern die Bildung von Kondenswasser verhindern. Zweckmäßig ist auch die Verwendung der bedruckten flächigen Materialien als Membran in Textilien, insbesondere in Funktionskleidung. Das superabsorbierende bedruckte Material, beispielsweise Textilien und textile Fasern, nimmt Flüssigkeiten wie Schweiß auf und leitet sie an eine Klimamembran weiter, die die Feuchtigkeit nach außen transportiert.

Claims

Patentansprüche
1. Druckfähige Zusammensetzung mit einer Viskosität von 1-1000 mPas, enthaltend a) 5-50 Gew. % superabsorbierende Polymerpartikel, b) 10-40 Gew. % mindestens eines organischen, wasserunlöslichen Bindemittels, c) 0-10 Gew. % mindestens eines Additivs und d) 40-80 Gew. % mindestens eines organischen Lösungsmittels.
2. Druckfähige Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörpergehalt der Zusammensetzung 20-50 Gew. %, vorzugsweise 25-45 Gew. % beträgt.
3. Druckfähige Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die superabsorbierenden Polymerpartikel aus Polyacrylat bestehen.
4. Druckfähige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die superabsorbierenden Polymerpartikel aus Na-Polyacrylat bestehen.
5. Druckfähige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengröße der superabsorbierenden Polymerpartikel von 5 bis 50 μm, insbesondere von 10 bis 45 μm beträgt.
6. Druckfähige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bindemittel der Komponente b) ausgewählt sind aus Nitrocellulo- se, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid(co)polymerisaten, Polyamiden, Acrylathar- zen und Polyurethanen.
7. Druckfähige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Additive der Komponente c) ausgewählt sind aus den Weichmacher-Additiven Acetyltributylcitrat, Adipat- Weichmachern, Phthalat-Weichmachern und epoxidierten Sojaöle, Wachsen und den Verlaufshilfsmitteln Butylglycolaceta- ten, Butyltriglycol, Depanol®, das ein Gemisch verschiedener p-Menthadiene ist, Depanol N IV®, das ein Gemisch von Monoterpenkohlenwasserstoffen mit Sauer- stoff-haltigen Terpen-Derivaten ist, Essigsäure-n-Butylester, Essigsäureisobutylester, Essigsäure-1-methylpropylester, Essigsäure-2-ethoxyethylester, Ethyldigly- kol, Ethylglykol, Isononanol, Mesityloxid, l-Methoxy-2-propanol-acetate, Amylal- kohol, 3-Methyl-l-butanol, Methyldiglykol, Methylglykol, Propylenglycol-1- ethylether und Propylenglycol-1-methylether.
8. Druckfähige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die organischen Lösungsmittel der Komponente d) ausgewählt sind aus den Estern Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat und Methoxypropylacetat, den Alkoholen Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol und Methoxybutanol und den Ketonen Methylethylketon und Aceton.
9. Bedruckte flächige Materialien, auf mindestens einer Oberfläche bedruckt mit der druckfähigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Bedruckte flächige Materialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Materialien ausgewählt sind aus Kunststofffolien, Metallfolien und Papier.
11. Bedruckte flächige Materialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Materialien ausgewählt sind aus Textilien und Textilfasern, einschließlich Vliese.
12. Verwendung der bedruckten flächigen Materialien nach einem der Ansprüche 9 o- der 10 zur Verpackung von Lebensmitteln, zur Verpackung feuchtigkeitsempfindlicher Güter, zur Feuchtigkeitskontrolle in Räumen oder als Membran in Textilien.
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