WO2010018074A1 - Verwendung von wässrigen polyurethan-dispersionen in druckfarben und entsprechendes druckverfahren - Google Patents

Verwendung von wässrigen polyurethan-dispersionen in druckfarben und entsprechendes druckverfahren Download PDF

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Reinhold Schwalm
Cedric Du Fresne Von Hohenesche
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Definitions

  • the present invention relates to the use of aqueous dispersions comprising a pigment (B) at least partially coated with a polyurethane (A) and furthermore at least one polymerization inhibitor (C), polyurethane (A) being obtainable by reacting
  • in% by weight is based on total polyurethane (A), with the proviso that the sum is 100% by weight, in printing inks.
  • prints can be fixed by so-called radiation curing.
  • radiation-curable inks s. for example, US Pat. No. 5,623,001 and EP 0 993 495.
  • Radiation-curable inkjet inks usually contain a material that can be cured by irradiating actinic radiation.
  • WO 2006/089933 discloses aqueous dispersions which comprise radiation-curable polyurethanes containing allophanate groups, and the use of the relevant dispersions in ink jet inks. Obtained when printing the disclosed inkjet inks, printed after exposure to actinic radiation printed substrates with very good fastnesses. In many cases, however, it is not at all desirable to rely on actinic radiation when curing the prints. A uniform curing of prints on non-planar substrates requires an optimized geometry of the radiation sources, which can not always be guaranteed. However, thermal curing of the inks disclosed in WO 2006/089933 is possible only in those cases in which the inks in question are prepared without stabilizer (radical scavenger, polymerization inhibitor). On the other hand, such inks have limited shelf life in some cases.
  • aqueous dispersions relates to such printing inks as are used in printing processes other than ink-jet processes (usually referred to therein as "inks").
  • ink in this application is used exclusively for color fluids for felt-tip pens, fineliners, felt pens, fountain pens, markers, ink pens, ink pads, ink ribbons and, above all, inkjet liquid.
  • printing ink in this application as a collective name for colorant-containing preparations with different consistency, which are transferred exclusively by means of a printing plate on a substrate and there fixed as a color film (pressure) (CEPE definition).
  • polyurethanes are understood to mean not only those polymers which are linked exclusively by urethane groups but, in a more general sense, polymers which can be obtained by reacting di- or polyisocyanates with compounds which are active hydrogen atoms contain.
  • Polyurethanes for the purposes of the present invention may thus contain, in addition to urethane groups, urea, allophanate, biuret, carbodiimide, amide, ester, ether, uretoneimine, uretdione, isocyanurate or oxazolidine groups.
  • An overview may be mentioned by way of example: Kunststoffhandbuch / Saechtling, 26th edition, Carl-Hanser-Verlag, Kunststoff 1995, page 491 ff.
  • polyurethanes in the context of the present invention contain allophanate groups.
  • polyurethane (A) is not hyperbranched polyurethane.
  • Hyperbranched polyurethanes are known as such known and for example in JMS - Rev. Macromol. Chem. Phys. 1997, C37 (3), 555.
  • Aqueous dispersions of the invention contain a pigment (B) at least partially coated with a polyurethane (A).
  • pigment at least partially enveloped by at least one polyurethane is understood as meaning a pigment in particulate form whose outer surface is completely or partially covered by polyurethane (A) or mixtures of pigment in particulate form, in which a certain amount of pigment is present Percentage of the pigment particles not enveloped with polyurethane (A) and in which the outer surface of the remaining pigment particles are completely or partially covered by polyurethane (A) fall within the definition of "pigment at least partially coated with a polyurethane (A)".
  • Polyurethane (A) may be one or more polyurethanes (A). If there are several polyurethanes, numbers in connection with polyurethane (A) are always based on the total of polyurethanes (A).
  • At least 10%, preferably at least 20% and particularly preferably at least 30% of the outer surface are covered with polyurethane (A) in at least partially pigmented with at least one polyurethane (A).
  • the degree of cladding can be determined, for example, by measuring the zeta potential, by microscopic methods such as light microscopy or electron microscopy methods (TEM, cryo-TEM, SEM) and more particularly by means of freeze-fracture preparation, NMR spectroscopy or photoelectron spectroscopy determine at least partially coated pigment.
  • microscopic methods such as light microscopy or electron microscopy methods (TEM, cryo-TEM, SEM) and more particularly by means of freeze-fracture preparation, NMR spectroscopy or photoelectron spectroscopy determine at least partially coated pigment.
  • At least partially enveloping pigments (B) are obtained in the context of the present invention by at least partially enveloping in water practically insoluble finely divided organic or inorganic colorants according to the definition in DIN 55944.
  • aqueous dispersions of organic pigments of the invention wherein carbon black is included.
  • white pigments are equally preferred, especially titanium dioxide.
  • Anthraquinone pigments Cl. Pigment Yellow 147 and 177; Cl. Pigment Violet 31; Anthraquinone pigments: Cl. Pigment Yellow 147 and 177; Cl. Pigment Violet 31;
  • Anthrapyrimidine pigments Cl. Pigment Yellow 108 (CI Vat Yellow 20);
  • Flavanthrone pigments Cl. Pigment Yellow 24 (CI Vat Yellow 1);
  • Isoindoline pigments Cl. Pigment Orange 69; Cl. Pigment Red 260; Cl. Pigment Yellow 139 and 185;
  • Isoviolanthrone pigments Cl. Pigment Violet 31 (Cl. Vat Violet 1);
  • Phthalocyanine pigments Cl. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6 and 16; Cl. Pigment Green 7 and 36;
  • White pigments titanium dioxide (CI Pigment White 6), zinc white, color zinc oxide, barium sulfate, zinc sulfide, lithopone; White lead; calcium carbonate;
  • Black pigments iron oxide black (CI Pigment Black 1 1), iron manganese
  • Green 48 Cobalt green (CI Pigment Green 50); Ultramarine green; Cobalt blue (CI Pigment Blue 28 and 36); Ultramarine blue; Iron blue (CI Pigment Blue 27); Manganese blue; Ultramarine violet; Cobalt and manganese violet; Iron oxide red (CI Pigment Red 101);
  • Cadmium sulphoselenide (CI Pigment Red 108); Molybdate red (CI Pigment Red 104); ultramarine;
  • Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases (CI Pigment Brown 24, 29 and 31), chrome orange;
  • Iron oxide yellow (CI Pigment Yellow 42); Nickel titanium yellow (CI Pigment Yellow 53, CI Pigment Yellow 157 and 164); Chromium titanium yellow; Cadmium sulfide and cadmium zinc sulfide (CI Pigment Yellow 37 and 35); Chrome yellow (CI Pigment Yellow 34), zinc yellow, alkaline earth dichromates; Naples yellow; Bismuth vanadate (CI Pigment Yellow 184);
  • Interference pigments metallic effect pigments based on coated metal flakes; Pearlescent pigments based on metal oxide-coated mica platelets; Liquid crystal pigments.
  • Preferred pigments (B) include monoazo pigments (in particular laked BONS pigments, naphthol AS pigments), disazo pigments (in particular diaryl yellow pigments, bisacetacetic acid acetanilide pigments, disazopyrazolone pigments), quinacridone pigments, quinophthalone pigments, perinone pigments, phthalocyanine pigments, triarylcarbonatedium pigments (alkali lake pigments, laked rhodamines, dye salts with complex anions), isoindoline pigments, white pigments and carbon blacks.
  • Specific examples of particularly preferred pigments (B) are: carbon black, titanium dioxide, Cl. Pigment Yellow 138, Cl. Pigment Red 122 and 146, Cl. Pigment Violet 19, Cl.
  • polyurethane (A) has a glass transition temperature, determined for example by differential thermal analysis (DSC), of not more than 50 0 C, preferably 40 0 C, determined according to ASTM 3418/82 at a heating rate of 10 ° C / min.
  • DSC differential thermal analysis
  • Polyurethanes (A) in the context of the present invention are obtainable by reaction of
  • R 1 , R 2 are identical or different and are independently selected from hydrogen and C 1 -C 6 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, isopentyl, sec-pentyl, neo
  • Pentyl 1,2-dimethylpropyl, iso-amyl, n-hexyl, iso -hexyl, sec-hexyl, n-heptyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, n-decyl; particularly preferably C 1 -C 4 -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl, in particular methyl; X 1 selected from oxygen and NR 3 ,
  • a 1 is selected from C 1 -C 20 -alkylene, preferably C 2 -C 10 -alkylene, for example -CH 2 -,
  • Ci-C 4 -AlkVl for example methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl or tert-butyl, preferably methyl, phenyl or
  • Ci-C 20 alkylene -CH for example, -0-CH3, -0-C 2 H 5, -OnC 3 H 7, -O-CH (CH 3) 2, -OnC 4 H 9, -O- iso-C 4 H 9, -O-sec-C 4 H 9, -0-C (CHs) 3, of substituted Ci-C 20 alkylene -CH be mentioned, for example (CH 3) -, -CH (C 2 H 5 ) -, -CH (C 6 H 5 ) -, - CH 2 -CH (CH 3 ) -, cis- and trans-CH (CH 3 ) -CH (CH 3 ) -, - (CH 2 ) - C (CH 3 ) 2 -CH 2 -, -CH 2 -CH (C 2 H 5 ) -, -CH 2 -CH (nC 3 H 7 ) -, -CH 2 -CH (iso-C 3 H 7 ) in which, in unsubstit
  • X 2 selected from NH-R 3 and preferably oxygen
  • R 3 is different or preferably the same and selected from hydrogen, phenyl and
  • Ci-Cio-alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, sec-pentyl, neo-pentyl,
  • Very particularly preferred compounds of the general formula I are 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, in particular 2-hydroxyethyl (meth) acrylate.
  • Polyurethane can be prepared in the absence or, preferably, in the presence of at least one catalyst.
  • Suitable catalysts are, for example, all catalysts customarily used in polyurethane chemistry.
  • Catalysts commonly used in polyurethane chemistry are preferably organic amines, especially tertiary aliphatic, cycloaliphatic or aromatic amines, and Lewis acidic organic metal compounds.
  • suitable Lewis acidic organic metal compounds are tin compounds, for example tin (II) salts of organic carboxylic acids, for example tin (II) acetate, tin (II) octoate, tin (II) ethyl hexoate and tin (II ) -Iaurate and the dialkyltin (IV) derivatives of organic carboxylic acids, eg dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and diocty
  • Metal complexes such as acetylacetonates of iron, titanium, zinc, aluminum, zirconium, manganese, nickel and cobalt are also possible.
  • Other suitable metal compounds are described by Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, 35, 19 et seq.
  • Preferred Lewis-acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, diocytotin dilaurate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2,6,6-tetramethyl-3, 5-heptanedionate.
  • Suitable cesium salts include those compounds come into consideration, in which the following anions are used: F, Ch, CIO, “CIO3-, CIO 4 -, Br, J, JO 3 -, CN, OCN,” NO2 " NO 3 " , HCO 3 -, CO 3 2" , S 2 " , SH “ , HSO 3 -, SO 3 2 " , HSO 4 -, SO 4 2” , S 2 O 2 2 " , S 2 O 4 2 “ , S 2 O 5 2 -, S 2 O 6 2” , S 2 O 7 2 " , S 2 O 8 2” , H 2 PO 2 -, H 2 PO 4 -, HPO 4 2 " , PO 4 3 -, P 2 O 7 4 " , (OC n H 2n + I) -, (C n H 2n -IO 2 ) -, (C n H 2n H 2 -IO 2 ) -, (C n H 2
  • Zinc and cesium carboxylates are preferred in which the anion conforms to the formulas (C n H 2n -iO 2 ) - as well as (C n + iH 2n - 2 O 4 ) 2 - where n is 1 to 20.
  • Particularly preferred cesium salts have as anions monocarboxylates of the general formula (C n H 2n -i0 2 ) -, where n is the numbers 1 to 20.
  • customary organic amines are: triethylamine, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, tributylamine, dimethylbenzylamine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N ', N'-tetramethylbutane-1,4-diamine, N, N, N', N'-tetramethylhexane-1,6-diamine, dimethylcyclohexylamine, dimethyldodecylamine, pentamethyldipropylenetriamine, pentamethyldiethylenetriamine, 3-methyl-6-dimethylamino 3-azapentol, dimethyaminopropylamine, 1,3-bisdimethylaminobutane, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, N-ethylmorpholine, N-methylmorpholine, N-cyclohexylmorpholine, 2-
  • 2,2'-dipiparazinediisopropyl ether dimethylpiparazine, tris- (N, N-dimethylaminopropyl) -s-hexahydrotriazine, imidazoles, such as 1,2-dimethylimidazole, 4-chloro-2,5-dimethyl-1- (N-methyl- thylaminoethyl) imidazole, 2-aminopropyl-4,5-dimethoxy-1-methylimidazole, 1-amino-propyl-2,4,5-tributylimidazole, 1-aminoethyl-4-hexylimidazole, 1-aminobutyl-2,5-di- methylimidazole, 1- (3-aminopropyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 1- (3-aminopropyl) imidazole and / or 1- (3-aminopropyl) -2-methylimidazole.
  • Preferred organic amines are trialkylamines having independently of one another two C 1 - to C 4 -alkyl radicals and one alkyl or cycloalkyl radical having 4 to 20 carbon atoms, for example dimethyl-C 4 -C 15 -alkylamine, such as dimethyldodecylamine or dimethyl-C 3 -C 8 -cycloalkylamine.
  • Also preferred organic amines are bicyclic amines, which may optionally contain another heteroatom such as oxygen or nitrogen, such as 1, 4-diazabicyclo [2.2.2] octane.
  • ammonium acetate or triethylamine and very particularly preferably N, N, N-trimethyl-N- (2-hydroxypropyl) ammonium 2-ethylhexanoate.
  • mixtures of two or more of the abovementioned compounds can also be used as catalysts.
  • catalysts selected from the abovementioned compounds which are soluble in organic solvents such as acetone, tetrahydrofuran (THF), N-methylpyrrolidone and / or N-ethylpyrrolidone.
  • Catalyst is preferably used in an amount of 0.0001 to 10 wt .-%, more preferably in an amount of 0.001 to 5 wt .-%, based on diisocyanate (a1).
  • Suitable solvents are water-immiscible solvents such as aromatic or aliphatic see hydrocarbons such as toluene, ethyl acetate, hexane and cyclohexane and carboxylic acid esters such as ethyl acetate, further suitable solvents are acetone, THF and N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone.
  • the one or more catalysts in solid or liquid form and most preferably dissolved in organic solvents such as acetone, tetrahydrofuran (THF), N-methylpyrrolidone or N-ethylpyrrolidone to.
  • organic solvents such as acetone, tetrahydrofuran (THF), N-methylpyrrolidone or N-ethylpyrrolidone to.
  • Diisocyanate (a1) is selected, for example, from aliphatic, aromatic and cycloaliphatic diisocyanates.
  • aromatic diisocyanates are: 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (2,4'-MDI) and so-called TDI mixtures (mixtures of 2,4-tolylene diisocyanate and 2, 6-toluene diisocyanate).
  • aliphatic diisocyanates are: 1,4-butylene diisocyanate, 1,12-dodecamethylene diisocyanate, 1,10-decamethylene diisocyanate, 2-butyl-2-ethylpentamethylene diisocyanate, 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate and especially hexamethylene diisocyanate (HDI).
  • 1,4-butylene diisocyanate 1,12-dodecamethylene diisocyanate
  • 1,10-decamethylene diisocyanate 1,10-decamethylene diisocyanate
  • 2-butyl-2-ethylpentamethylene diisocyanate 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • cycloaliphatic diisocyanates examples include isophorone diisocyanate (IPDI), 2-isocyanatopropylcyclohexyl isocyanate, 2,4'-methylenebis (cyclohexyl) diisocyanate and 4-methylcyclohexane-1,3-diisocyanate (H-TDI).
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • 2,4'-methylenebis (cyclohexyl) diisocyanate 2,4'-methylenebis (cyclohexyl) diisocyanate
  • H-TDI 4-methylcyclohexane-1,3-diisocyanate
  • isocyanates having groups of different reactivity are 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, diphenyl diisocyanate, tolidine diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate.
  • Diisocyanate (a1) and compound (a2) can be used in molar ratios of, for example, 10: 1 to 1: 1, preferably 5: 1 to 5: 4.
  • diisocyanate (a1) and compound (a2) at temperatures ranging from 20 0 C to 150 0 C reacted together, preferably 50 to 130 ° C.
  • diisocyanate (a1) and compound (a2) in solvent, preferably in an organic solvent or a mixture of organic solvents such as toluene, acetone or tetrahydrofuran or mixtures of the aforementioned solvents.
  • solvent is dispensed with in the reaction of diisocyanate (a1) with compound (a2).
  • the reaction conditions for example, the molar ratios of diisocyanate (a1) and compound (a2), are such that diisocyanate (a) 2 isocyanate groups and 1 to 10 allophanate groups and 1 to 10 CC double bonds, but no O-CO-NH groups has.
  • the reaction conditions for example, the molar ratios of diisocyanate (a1) and compound (a2), are such that diisocyanate (a) 2 isocyanate groups and 1 to 9 allophanate groups and 1 to 9 CC double bonds and also has one or more O-CO-NH groups.
  • diisocyanate polyisocyanate (a) After completion of the reaction of diisocyanate (a1) with compound (a2), it is possible to isolate diisocyanate polyisocyanate (a), for example by separating off unreacted starting materials such as diisocyanate (a1) or compound (a2).
  • a suitable method of separating unreacted starting materials, such as diisocyanate (a1) and compound (a2), is distilling off, preferably at reduced pressure. Especially suitable are thin-film evaporators. Preference is given to the distilling off unreacted diisocyanate (a1).
  • di- or polyisocyanate (a) has a dynamic viscosity at 23 ° in the range of 500 to 2000 mPa ⁇ s, preferably 600 to 1800 mPa ⁇ s, most preferably 700 to 1500 mPa ⁇ s.
  • di- or polyisocyanate (a) has an NCO content in the range of 8 to 20% by weight, preferably 12 to 17% by weight, determinable for example by titration.
  • di- or polyisocyanate (a) can be reacted with at least one further di- or polyisocyanate (b).
  • Di- or polyisocyanate (b) can be selected from the abovementioned aliphatic, aromatic and cycloaliphatic diisocyanates.
  • di- or polyisocyanate (b) is selected to be different from diisocyanate (a1).
  • di- or polyisocyanate (b) is chosen to be equal to diisocyanate (a1).
  • diisocyanate or polyisocyanate (b) is selected as diisocyanate (a1) by not separating from unused diisocyanate (a1) after the preparation of di- or polyisocyanate (a) has ended ,
  • polyurethane (A) At least one compound is reacted with at least two isocyanate-reactive groups (c), which is also referred to as compound (c) in the context of the present invention.
  • isocyanate-reactive groups c
  • the SH group, the hydroxyl group, the NH 2 group and the NHR 3 group in which R 3 is defined as mentioned above are particularly well-suited for reaction with isocyanate groups.
  • Compound (c) may be hydrophilic or hydrophobic.
  • At least one compound (c) is selected from 1,1,1-trimethylol-C 1 -C 4 -alkylcarboxylic acids, for example 1,1,1-trimethylolacetic acid, 1,1,1-trimethylolpropanoic acid, 1,1,1-trimethylolbutyric acid , Citric acid, 2,2-dimethylol-C 1 -C 4 -alkylcarboxylic acids, for example 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropanoic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylol-C 1 -C 4 -alkylsulfonic acids,
  • Poly-C 2 -C 3 -alkylene glycols containing on average 3 to 300 alkylene oxide units per molecule, in particular polyethylene glycol having an average (number average) 3 to 300 ethylene oxide units per molecule and polyaddition products of ethylene oxide and propylene oxide with an average (number average) of 3 to 300 ethylene oxide units per Molecule and a molar proportion of ethylene oxide, which is higher than the proportion of propylene oxide;
  • hydrophilic diamines with COOM or SOWM groups for example
  • M is selected in each case from alkali metal ions, in particular Na + , and ammonium ions,
  • Polyester diols which are produced by polycondensation of
  • At least one aliphatic or cycloaliphatic diol preferably ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, cis- and trans-1,4-cyclohexanediol, cis- and trans-1,4-dihydroxymethylcyclohexane (cyclohexanedimethanol), with at least one aliphatic, aromatic or cycloaliphatic dicarboxylic acid, for example succinic acid, glutaric acid, adipic acid, cyclohexane-1, 4-dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid.
  • succinic acid for example succinic acid, glutaric acid, adipic acid, cyclohexane-1, 4-dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid.
  • At least two dicarboxylic acids are used to prepare polyester diol, one being aromatic and the other aliphatic, for example succinic and isophthalic, glutaric and isophthalic, adipic and isophthalic, succinic and terephthalic, glutaric and terephthalic acids , Adipic acid and terephthalic acid.
  • polyesterdiol If it is desired to use two or more dicarboxylic acids for the preparation of polyesterdiol, then one can choose any desired molar ratios. If it is desired to use an aromatic and an aliphatic dicarboxylic acid, a molar ratio in the range from 10: 1 to 1:10 is preferred, in particular a molar ratio in the range from 1.5: 1 to 1: 1.5.
  • polyester diols used as compound (c) have a hydroxyl number in the range of 20 to 200 mg KOH / g, preferably 50 to 180 very particularly preferably 100 to 160 mg KOH / g, determined according to DIN 53240. In one embodiment of the present invention, polyester diols used as compound (c) have a molecular weight M w in the range from 500 to 100,000 g / mol, preferably 700 to 50,000 g / mol, particularly preferably up to 30,000 g / mol.
  • Suitable compounds (c) are ethanolamine, diethanolamine, neopentylglycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,1-dimethylolpropane.
  • At least two compounds (c) are reacted, one of which is selected from ethanolamine, diethanolamine, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,1-dimethylolpropane.
  • compound (d) of the general formula I another compound of the general formula I than for the preparation of diisocyanate or polyisocyanate (a) containing on average from 1 to 10 allophanate groups and on average from 1 to 10 carbon double bonds per molecule contains, used.
  • compound (d) and compound (a2) are identical.
  • Aqueous dispersions according to the invention also contain at least one polymerization inhibitor (C), also called inhibitor (C) or stabilizer (C).
  • Polymerization inhibitors (C) can be selected from UV absorbers and radical scavengers.
  • UV absorbers convert UV radiation into heat energy. Suitable UV absorbers are, for example, oxanilides, triazines and benzotriazole (the latter obtainable as Tinuvin® brands of Ciba specialty chemicals), benzophenones, hydroxybenzophenones, hydroquinone, hydroquinone monoalkyl ethers, such as, for example, hydroquinone monomethyl ether (MEHQ).
  • Radical scavengers bind intermediately formed radicals.
  • Suitable radical scavengers are, for example, sterically hindered amines which are known as HALS (hindered amine light stabilizers). Examples of these are 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2,6-di-tert-butylpiperidine or derivatives thereof, eg. Bis- (2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl) sebacinate.
  • HALS hindered amine light stabilizers
  • suitable polymerization inhibitors (C) are substituted phenols, in particular phenols substituted by tert-alkyl radicals, for example
  • a mixture of a plurality of polymerization inhibitors (C) is used, for example a hydroquinone ether and a substituted phenol.
  • a total of up to 15% by weight, based on the sum of (A) and (B), of polymerization inhibitor (C) can be added, more preferably 0.1 to 1% by weight.
  • di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) and optionally further compound of the general formula I (d) can be used in the following weight ratios, in each case based on total polyurethane (A):
  • polyisocyanate (A) in addition to di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) with at least one nucleophilic alcohol or amine, preferably monoalcohol or monoamine, which can also serve as a stopper and is referred to below as stopper (e).
  • suitable stoppers (e) are mono- and di-C 1 -C 4 -alkylamines, in particular diethylamine and N, N-diethanolamine. It is possible to use up to 10% by weight of stopper (s), based on polyurethane (A) to be synthesized.
  • polyurethane (A) from di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b), compound (c) and optionally further compound of the general formula I (d) and optionally stopper (e) in one Stage or in several stages.
  • di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) can be reacted in a first stage, preferably by using a catalyst, stopping the reaction and then again di- or polyisocyanate (b) and Compound of general formula I (d) and optionally stopper (s) admit.
  • di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b), compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) and optionally stopper (s) in solvent preferably in an organic solvent or a mixture of organic solvents such as toluene, acetone or tetrahydrofuran or mixtures of the aforementioned solvents.
  • solvent preferably in an organic solvent or a mixture of organic solvents such as toluene, acetone or tetrahydrofuran or mixtures of the aforementioned solvents.
  • a mixture of organic solvents such as toluene, acetone or tetrahydrofuran or mixtures of the aforementioned solvents.
  • compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) and optionally stopper (e ) on the use of solvents.
  • di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) and optionally stopper (e) at temperatures in the range from 20 0 C to 150 0 C together, preferably 20 to 80 ° C.
  • one or more catalysts can be used which is advantageously selected from the catalysts mentioned above.
  • polyurethane (A) After completion of the reaction of di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b), compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) and optionally stopper (e), it is possible to isolate polyurethane (A), for example by Separation of unreacted starting materials such as di- or polyisocyanate (b), compound (c) and optionally further compound of general formula I (d) and optionally stopper (s).
  • a suitable method for the separation of unreacted starting materials such as (b) and (c) and given In case (d) and (e) is distilling off, preferably at reduced pressure. Especially suitable are thin-film evaporators. Preference is given to the distilling off unreacted di- or polyisocyanate (b).
  • the molecular weight M w of the polyurethanes (A) can be, for example, 500 to a maximum of 50,000 g / mol, preferably 1,000 to 30,000 g / mol, more preferably 2,000 to 25,000 g / mol and very particularly preferably at least 2,000 g / mol, determined for example by gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • polyurethane (A) contains no free NCO groups.
  • di- or polyisocyanate (a) After the reaction of di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) and optionally (d) and optionally stopper (s) can be added to water, for example in a weight ratio of polyurethane (A) Water in the range of 1: 1 to 1:10.
  • di- or polyisocyanate (a) further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) and optionally (d) and stopper (s) can be groups which have sufficiently acidic H atoms, by treatment with bases in the corresponding salts.
  • bases are hydroxides and bicarbonates of alkali metals or alkaline earth metals or the carbonates of alkali metals.
  • Useful bases are volatile amines, ie amines lamin having a boiling point up to 180 0 C at atmospheric pressure, such as ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylene, ethanolamine, N-methyldiethanolamine or triethanolamine.
  • basic groups with acids such as, for example, ⁇ -hydroxycarboxylic acids or ⁇ -amino acids or else ⁇ -hydroxysulfonic acids can be converted into the corresponding salts.
  • di- or polyisocyanate (a) After the reaction of di- or polyisocyanate (a), further di- or polyisocyanate (b) and compound (c) optionally (d) and stopper (s) can be separated off any organic solvent used, for example by distillation.
  • one or more optional pigments (B) and optionally water are added.
  • a solids content in the range of up to 10 to 80%, preferably up to 65%, particularly preferably 40 to 60%.
  • the weight ratio of polyurethane (A) to pigment (B) can be varied within wide limits.
  • the weight ratio of polyurethane (A) to pigment (B) is in a range of 5: 1 to 1:10, preferably 3: 1 to 1: 8, more preferably 1: 1 to 1: 6.
  • polyurethane (A) and pigment (B) are dispersed.
  • the dispersion can be carried out in any suitable apparatus for dispersing.
  • shaking apparatus such as, for example, the company Skandex may be mentioned.
  • Poly (A) and pigment (B) are preferably dispersed, for example, in ultrasound apparatuses, high-pressure homogenizers, 2, 3, 4 or 5 roller mills, mini-mills, Henschel mixers, shaking mills, angle grinders, tooth mills, bead mills, wet mills, sand mills, attritors, Colloid mills, ultrasonic homogenizers, with Ultra-Turrax stirrer and in particular by grinding, for example in 2, 3, 4 or 5 roll mills, mini mills, shakers, Angmühlen, tooth mills, bead mills, wet mills, sand mills, colloid mills, ball mills, especially stirred ball mills ,
  • Pressure and temperature conditions during dispersion are generally not critical, for example, normal pressure has proven to be suitable.
  • HA as temperatures, for example ben, temperatures ranging from 10 0 C to 100 0 C proved to be suitable, preferably to 80 ° C.
  • aqueous dispersions according to the invention have a solids content in the range from 10 to 80%, preferably to 65%, particularly preferably 40 to 60%.
  • the average diameter of at least partially coated with polyurethane (A) pigment (B) is after dispersing usually in the range of 20 nm to 1, 5 microns, preferably in the range of 60 to 500 nm, more preferably in the range of 60 to 350 nm and in the context of the present invention generally designates the volume average.
  • Suitable measuring instruments for determining the mean particle diameter are, for example, Coulter Counter, e.g. Coulter LS 230.
  • the particle diameter refers to the mean diameter of the primary particles.
  • Aqueous dispersions according to the invention contain no thermal initiator, ie no compound which has a half-life of at least one hour at 60 ° C. and decomposes into free radicals, for example peroxides, hydroperoxides, hydrogen peroxide, persulfates, azo compounds such as, for example, azobisisobutyric acid.
  • thermal initiator ie no compound which has a half-life of at least one hour at 60 ° C. and decomposes into free radicals, for example peroxides, hydroperoxides, hydrogen peroxide, persulfates, azo compounds such as, for example, azobisisobutyric acid.
  • AIBN nitrile
  • water-soluble AIBN derivatives highly substituted, in particular hexa-substituted, ethane derivatives or redox catalysts.
  • aqueous dispersions according to the invention comprise at least one polyurethane (D).
  • Polyurethane (D) is obtainable, for example, by reacting di- or polyisocyanate (b) with compound (c), but preferably contains no allophanate groups.
  • pigment (B) is at least partially coated not only with polyurethane (A), but also with polyurethane (D).
  • aqueous dispersions according to the invention comprise polyurethane (A) and polyurethane (D) in the range from 10: 1 to 1: 2, preferably in the range from 8: 1 to 1: 1 (weight ratio).
  • aqueous dispersions according to the invention contain at least one photoinitiator (E).
  • Photoinitiator (E) can be added either before dispersing or after dispersing.
  • Suitable photoinitiators (E) may be, for example, photoinitiators known to those skilled in the art, e.g. those in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 or in K.K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P.K.T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London.
  • Suitable examples are mono- or bisacylphosphine oxides, as described, for example, in EP-A 0 007 508, EP-A 0 057 474, DE-A 196 18 720, EP-A 0 495 751 and EP-A 0 615 980, for example, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, benzophenone, hydroxyacetophenone, phenylglyoxylic acid and its derivatives or mixtures of the above-mentioned photoinitiators.
  • Examples which may be mentioned are benzophenone, acetophenone, acetonaphthoquinone, methyl ethyl ketone, valerophenone, hexanophenone, ⁇ -phenylbutyrophenone, p-morpholinopropiophenone, dibenzosuberone, 4-morpholinobenzophenone, 4-morpholinodeoxybenzoin, p-diacetylbenzene, 4-aminobenzophenone, 4'-methoxyacetophenone, ⁇ Methyl anthraquinone, tert-butyl anthraquinone, anthraquinone carboxylic acid ester, benzaldehyde, ⁇ -tetralone, 9-acetylphenanthrene, 2-acetylphenanthrene, 10-thioxanthenone, 3-acetylphenanthrene, 3-acetylindole, 9-fluorenone, 1-indan
  • non-yellowing or slightly yellowing photoinitiators of the phenylglyoxalic acid ester type, as described in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 or WO 98/33761.
  • Preferred photoinitiators (E) are, for example, those photoinitiators which decompose upon activation, so-called ⁇ -decayers, such as, for example, benzaldialkyl ketal-type photoinitiators, such as, for example, Benzildimethylketal.
  • ⁇ -decayers are derivatives of benzoin, isobutylbenzoin ethers, phosphine oxides, especially mono- and bisacylphosphine oxides, e.g. Benzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, ⁇ -hydroxyalkylacetophenones, e.g. 2-hydroxy-2-methylphenylpropanone (E.1),
  • preferred photoinitiators (E) are hydrogen-abstracting photoinitiators, for example of the type of optionally substituted acetophenones, anthraquinones, thioxanthones, benzoic acid esters or the optionally substituted benzophenones.
  • Particularly preferred examples are isopropylthioxanthone, benzophenone, phenylbenzyl ketone, 4-methylbenzophenone, halomethylated benzophenones, anthrone, Michler's ketone (4,4'-bis-N, N-dimethylaminobenzophenone), 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, anthraquinone.
  • the amount of photoinitiator (E) according to the invention is added to the aqueous dispersions such that the weight ratio of polyurethane (A) to photoinitiator (E) is in a range from 2: 1 to 5,000: 1, preferably from 3: 1 to 1000: 1, most preferably in a weight ratio of 5: 1 to 500: 1.
  • the effectiveness of photoinitiators (E) in aqueous dispersions according to the invention can, if desired, be increased by the addition of at least one synergist, for example of at least one amine, in particular of at least one tertiary amine.
  • Suitable amines are, for example, triethylamine, N, N-dimethylethanolamine, N-methylethanolamine, triethanolamine, amino acrylates such as, for example, amine-modified polyether acrylates. If one has used amines such as tertiary amines as a catalyst in the synthesis of polyurethane (A) and not separated after the synthesis, as a catalyst used tertiary amine can act as a synergist.
  • Dispersions according to the invention can be added to one or more further compounds having C-C double bonds (F), hereinafter also referred to as unsaturated compounds (F).
  • F C-C double bonds
  • further double bond-containing polyurethanes (A) are added to the pigment dispersions.
  • Particularly suitable unsaturated compounds (F) are, for example, compounds of the general formula I.
  • Further particularly suitable unsaturated compounds (F) are those of the general formula F.1.
  • R 1 , R 2 are the same or different and are selected independently of one another
  • n is an integer from 0 to 2, preferably 1;
  • R 8 is selected from C 1 -C 4 -alkyl, such as, for example, nC 4 Hg, n-CsH 7 , isoC 3 H 7 and preferably C 2 H 5 and CH 3, or phenyl,
  • a 3 , A 4 , A 5 are the same or different and selected from
  • C 1 -C 20 -alkylene such as -CH 2 -, -CH (CH 3 ) -, -CH (C 2 H 5 ) -, -CH (C 6 H 5 ) -, - (CH 2 J 2 -, - (CH 2 ) S-, - (CH 2 J 4 -, - (CH 2 ) S-, - (CH 2 J 6 -, - (CH 2 J 7 -, - (CH 2 J 8 -, - ( CH 2 J 9 -, - (CH 2 ) io-, -CH (CH 3 ) - (CH 2 ) 2 -CH (CH 3 ) -;
  • cis-or trans-C 4 -C 10 cycloalkylene such as, for example, cis-1-cyclopentylidene, trans-1,3-cyclopentylidene cis-1,4-cyclohexylidene, trans-1,4-cyclohexylidene;
  • Ci-C 2 o-alkylene in which from one to seven non-adjacent C-atoms are replaced by oxygen, such as -CH 2 -O-CH 2 -,
  • Ci-C 2 o-alkylene substituted with up to 4 hydroxyl groups, wherein in Ci-C 2 o-alkylene of one to seven non-adjacent each C-atoms are replaced by oxygen such as -CH 2 -O-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -, -CH 2 -O- [CH 2 -CH (OH) -CH 2 I 2 -, -CH 2 -O- [CH 2 -CH (OH) -CH 2 ] S-;
  • C6-Ci4-arylene such as para-CeH4.
  • Particularly preferred examples of compounds of general formula F.I are trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tri (meth) acrylate of triply ethoxylated trimethylolpropane, pentaerythritol tri (meth) acrylate and pentaerythritol tetra (meth) acrylate.
  • unsaturated compounds (F) are ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate and tripropylene glycol di (meth) acrylate.
  • unsaturated compounds (F) are partially or exhaustively (meth) acrylated polyols, such as, for example, partially or exhaustively dimerized trimethylolpropane (meth) acrylated, partially or exhaustively (meth) acrylated dimeric trimethylolethane, partially or exhaustively (meth) acrylated dimeric pentaerythritol.
  • acrylated polyols such as, for example, partially or exhaustively dimerized trimethylolpropane (meth) acrylated, partially or exhaustively (meth) acrylated dimeric trimethylolethane, partially or exhaustively (meth) acrylated dimeric pentaerythritol.
  • a total of up to 100% by weight, based on the sum of (A) and (B), of unsaturated compound (F) may be added, preferably up to 50% by weight and more preferably up to 25% by weight. %.
  • Aqueous dispersions according to the invention can be used well as or for the preparation of formulations for dyeing or printing substrates, for example for the production of dyeing liquors for pigment dyeing or for the production of printing pastes for pigment printing.
  • An object of the present invention is therefore the use of aqueous dispersions of the invention as or for the preparation of formulations for dyeing or printing substrates.
  • a process for dyeing or printing substrates using at least one aqueous dispersion according to the invention is provided by the present invention.
  • Suitable substrates are:
  • Cellulosic materials such as paper, paperboard, cardboard, wood and wood-based materials, which may also be painted or otherwise coated, metallic materials such as foils, sheets or workpieces of aluminum, iron, copper, silver, gold, zinc or alloys of these metals, lacquered or may otherwise be coated silicate materials such as glass, porcelain and ceramics, which may be coated polymeric materials of all types such as polystyrene, polyamides, polyesters, polyethylene, polypropylene, melamine resins, polyacrylates, polyacrylonitrile, polyurethanes, polycarbonates, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohols, polyvinyl acetates, polyvinylpyrrolidones and corresponding copolymers and block copolymers, biodegradable polymers and natural polymers such as gelatin,
  • Foodstuffs and parts of foodstuffs in particular egg shells, leather, both natural leather and imitation leather, as smooth, nappa or suede leather, foodstuffs and cosmetics, and in particular textile substrates such as fibers, yarns, threads, knits, woven goods, non-wovens and made-up Articles of polyester, modified polyester, blended polyester fabrics, cellulosic materials such as cotton, blended cotton, jute, flax, hemp and ramie, viscose, wool, silk, polyamide, polyamide blend, polyacrylonitrile, triacetate, acetate, polycarbonate, polypropylene, polyvinylchloride, Blended fabrics such as polyester / polyurethane blends (e.g., Lycra®), polyethylene-polypropylene blends, polyester microfibers and woven glass fabrics.
  • polyester / polyurethane blends e.g., Lycra®
  • polyethylene-polypropylene blends polyester microfibers and woven glass fabrics.
  • the substrates may optionally be pretreated and / or precoated, for example plastic films may be treated with corona discharges prior to application or precoated with a primer.
  • plastics are polycarbonate, polyethylene, for example PE, HDPE, LDPE, polypropylene, for example PP, oriented PP (OPP), bisaxially oriented PP (BOPP), polyamide, for example Nylon®, and polyethylene terephthalate (PET).
  • PE polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • PPP oriented PP
  • BOPP bisaxially oriented PP
  • PET polyethylene terephthalate
  • Preferred substrates are paper, including in particular newsprint, cardboard, cardboard, polyester-containing films, polyethylene-containing films and polypropylene-containing films and glass. Plastic films may optionally also be metallised.
  • Printing inks for printing processes according to the invention may comprise further additives (G), as are customary in particular for aqueous printing inks and in the printing and coating industry.
  • G further additives
  • Examples include preservatives such as 1, 2-Benzisothiazolin-3-one (commercially available as Proxel brands from.
  • acetylenediols and ethoxylated acetylenediols which usually contain 20 to 40 moles of ethylene oxide per mole of acetylenediol and at the same time may also have a dispersing effect, viscosity regulators, leveling agents, wetting agents (for example wetting surfactants based on ethoxylated or propoxylated fatty or thickened surfactants) Oxo alcohols, propylene oxide / ethylene oxide block copolymers, ethoxylates of oleic acid or alkylphenols, alkylphenol ether sulfates, alkylpolyglycosides, alkyl phosphonates, alkylphenyl phosphon
  • Hydroxypropyl) heptamethyltrisiloxanen which usually have a block of 7 to 20, preferably 7 to 12, ethylene oxide units and a block of 2 to 20, preferably 2 to 10 propylene oxide units and in amounts of 0.05 to 1 wt .-% in the Colorant preparations may be included), anti-settling agents, gloss improvers, lubricants, adhesion promoters, anti-skinning agents, matting agents, emulsifiers, stabilizers, water repellents, light stabilizing additives, handle improvers, antistatic agents, bases such as triethanolamine or acids, especially carboxylic acids such as lactic acid or citric acid to control the pH , If these agents are constituents of printing inks according to the invention for printing processes, their total amount is generally 2% by weight, in particular 1% by weight, based on the weight of the colorant preparations according to the invention and in particular the printing inks for printing processes according to the invention.
  • styrene-acrylate copolymers which are copolymers obtainable by free-radical polymerization and which may contain incorporated monomers as monomers
  • At least one vinylaromatic monomer preferably selected from the group consisting of styrene and alpha-methylstyrene, particularly preferably styrene,
  • (iii) optionally at least one C 1 to C 1 alkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, referred to in this document as (meth) acrylic acid, preferably acrylic acid,
  • Preferred monomers (iii) are methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and n-butyl methacrylate.
  • Such copolymers may have a number average molecular weight Mw, as determined by gel permeation chromatography in THF as a solvent and polystyrene as a standard, of from 1,000 to 1,500,000.
  • Such copolymers are preferably obtainable via bulk polymerization and emulsion polymerization, more preferably via bulk polymerization.
  • Printing inks for printing processes according to the invention may furthermore contain a further photoinitiator which is not equal to the photoinitiator (E) which can be used in the preparation of aqueous dispersion according to the invention but which is chosen from the abovementioned photoinitiators.
  • a further photoinitiator which is not equal to the photoinitiator (E) which can be used in the preparation of aqueous dispersion according to the invention but which is chosen from the abovementioned photoinitiators.
  • inks for printing processes according to the invention have a dynamic viscosity in the range from 10 to 2000 mPa.s, preferably 10 to 1000 mPa.s, more preferably 10 to 500 mPa.s, and most preferably 10 to 150 mPas, measured at 23 ° C according to DIN 53018.
  • the surface tension of printing inks according to the invention for printing processes is 25 to 70 mN / m, in particular 30 to 60 mN / m, measured at 25 ° C. according to DIN 53993.
  • the pH of printing inks according to the invention for printing processes is from 5 to 10, preferably from 7 to 10.
  • Printing inks of the invention for printing processes show overall advantageous application properties, good drying behavior, and result in high quality printed images, i. high brilliance and color depth and high friction, light, water and
  • the printing inks according to the invention show improved re-dissolution of printed ink residues adhering to printing rolls or printing plates, which originate from a preceding printing operation or may have dried even after interrupting the printing process. Such improved redissolution is particularly, but not exclusively, advantageous in high-pressure printing.
  • Another aspect of the present invention is a process for producing printing inks for printing processes according to the invention.
  • the process according to the invention for producing printing inks for printing processes is characterized in that at least one aqueous dispersion according to the invention, water and if necessary, at least one additive (G) mixed together, for example in one or more steps.
  • Mixturing and intensive shaking, for example, and dispersing, for example in ball mills or stirred ball mills, may be mentioned as suitable mixing techniques.
  • inventive aqueous dispersion water, optionally (C), optionally (D), optionally (E), optionally (F) and optionally (G) is not critical per se.
  • the present invention it is possible first to synthesize at least one polyurethane (A), then to disperse it with pigment (B) and then with one or more of the desired additives (C), (D), (E) , (F) and / or (G) are mixed and diluted with water before or after mixing.
  • At least one polyurethane (A) is synthesized in the presence of polymerization inhibitor (C) and then dispersed with pigment (B) and at least one of the desired additives polyurethane (D) and (E), (F) and ( G).
  • At least one polyurethane (A) and at least one polyurethane (D) are synthesized in the presence of polymer ion inhibitor (C) and then dispersed with pigment (B) and at least one of the desired additives (E), ( F) and (G).
  • At least one styrene-acrylate copolymer (G) is first synthesized, then dispersed with pigment (B) and then mixed with at least one polyurethane (A) and optionally with one or more the desired additives (C), (D), (E) and / or (F) are mixed and diluted before or after mixing with water.
  • Another aspect of the present invention is a process for printing flat or three-dimensional, preferably sheet-like substrates by a printing process other than ink-jet processes using at least one printing ink of the invention.
  • at least one printing ink according to the invention is printed on a substrate and then treated with actinic radiation.
  • Printing processes in which the printing inks according to the invention can be used are preferably offset printing, high-pressure, flexographic printing, gravure printing and gravure printing, particularly preferably flexographic printing and gravure printing.
  • the printing ink is transferred to the printing material by contact of a printing plate provided with printing ink or printing form with the printing material.
  • Printing inks for these applications usually include solvents, colorants, binders and possibly various additives. Binders serve to form the color film and anchor the constituents such as pigments or
  • Fillers in color film usually contain between 10 and 50% by weight of binder.
  • Printing varnishes are either applied to the substrate as a primer (so-called “primer”) or applied as a coating to the printed substrate after printing.
  • Primary a primer
  • Printing lacquers are used, for example, to protect the printed image, to improve the adhesion of the printing ink to the printing substrate or for aesthetic purposes.
  • the application is usually carried out in-line by means of a coating unit on the printing press.
  • Print varnishes contain no colorant, but apart from that they are generally similar in composition to printing inks.
  • Printing inks for mechanical printing processes include so-called pasty printing inks with high viscosity for offset and high-pressure, and so-called liquid inks with comparatively low viscosity for flexographic and gravure printing.
  • the flexographic printing process can be carried out, for example, by printing the optionally pretreated substrate to be coated at individual printing stations successively with differently pigmented printing inks according to the invention. Between individual printing stations is preferably carried out at least partially drying, more preferably a complete drying.
  • the individual printing stations including drying stations are arranged around a central roller, but it is also possible to transport the substrate in each individual printing station via deflectors via one roller each.
  • the finished printed image is dried after passing through all the printing stations and completely cured with electron radiation.
  • the printing inks or printing lacquers according to the invention may optionally comprise further additives and auxiliaries.
  • additives and auxiliaries are fillers such as calcium carbonate, alumina hydrate or aluminum or. Magnesium silicate. Waxes increase the abrasion resistance and serve to increase the lubricity.
  • Examples are in particular polyethylene waxes, oxidized polyethylene waxes, petroleum waxes or ceresin waxes.
  • Fatty acid amides can be used to increase the surface smoothness.
  • Plasticizers serve to increase the elasticity of the dried film.
  • examples are phthalic acid esters such as dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, dioctyl phthalate, citric acid esters or esters of adipic acid.
  • Dispersing agents can be used to disperse the pigments.
  • adhesion promoters can advantageously be dispensed with without the use of adhesion promoters being excluded therefrom.
  • the total amount of all additives and auxiliaries usually does not exceed 20% by weight with respect to the sum of all components and is preferably 0-10% by weight.
  • the layer thickness with which the printing inks of the invention are applied to the substrate differ depending on the printing method and can be, for example, up to 10 .mu.m, preferably 0.1 to 8 .mu.m, particularly preferably 0.2 to 7 .mu.m, very particularly preferably 1 to 5 ⁇ m, and more preferably 1 to 4 ⁇ m.
  • Inventive inks for printing processes can be cured by actinic radiation, for example, actinic radiation having a wavelength range of 200 nm to 450 nm is suitable.
  • actinic radiation having an energy in the range from 70 mJ / cm 2 to 2000 mJ / cm 2 is suitable.
  • Actinic radiation can be useful to introduce, for example, continuously or in the form of lightning.
  • the printing ink according to the invention preferably contains no photoinitiator (E).
  • E photoinitiator
  • the distance of the electronic flash devices to the printing surface is between 1 and 100 cm, preferably 5 to 50 cm.
  • temperatures in the range from 30 to 120 ° C. over a period of time in the range from 10 seconds to 24 hours, preferably one to 30 minutes, more preferably up to 5 minutes, are suitable.
  • IR radiation in a wavelength range above 800 nm is suitable as IR radiation.
  • Suitable devices for intermediate drying are, for example, drying ovens or vacuum drying ovens for intermediate thermal drying, furthermore IR lamps.
  • the heat developed by the action of actinic radiation can also act as an interim drying agent.
  • printing inks and prints produced according to the invention using printing inks according to the invention can also be cured thermally, with or without the action of actinic radiation.
  • the irradiation may in a preferred embodiment, also in the absence of oxygen or oxygen-depleted atmosphere, for.
  • Suitable inert gases are preferably nitrogen, noble gases, carbon dioxide, water vapor or combustion gases.
  • the reduction of the oxygen partial pressure can also be done by lowering the ambient pressure.
  • a preferred embodiment of the present invention is, in a first step, by dispersing at least one polyurethane according to the invention
  • A and at least one pigment (B) first to produce a pigment concentrate, which is then mixed in a second step by adding a styrene-acrylate copolymer, as described under (G), as non-radiation-curable binder to a simple printing ink.
  • This can then be mixed in a third step by adding the components (C), (D), (F) and / or (G) to the actual printing ink, which is applied in a fourth step to the desired substrate and in a fifth step by means of Hardened electron beams.
  • Another object of the present invention are at least partially coated pigments prepared by dispersing at least one pigment (B), at least one polymerization inhibitor (C) and at least one polyurethane (A), wherein polyurethane (A) is obtainable by reacting
  • a special object of the present invention are at least partially coated pigments described above, characterized in that di- or polyisocyanate (a) is prepared by reacting at least one di- or polyisocyanate (a1) with at least one compound of general formula I.
  • R 1 , R 2 are identical or different and are independently selected from hydrogen and C 1 -C 10 -alkyl, X 1 is selected from oxygen and NR 3 ,
  • X 2 selected from hydroxyl and NH-R 3 ,
  • R 3 is identical or different and selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl and phenyl.
  • a special object of the present invention are pigments at least partially coated with polyurethane (A), characterized in that polyurethane (A) is prepared by reacting
  • R 1 , R 2 are identical or different and are independently selected from hydrogen and C 1 -C 10 -alkyl, X 1 is selected from oxygen and NR 3 ,
  • a 1 selected from C 1 -C 20 -alkylene, unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted by C 1 -C 4 -alkyl, phenyl or C 1 -C 4 -alkyl, wherein one or more non-adjacent Chb groups in C 1 -C 20 -alkylene Oxygen can be replaced;
  • X 2 selected from hydroxyl and NH-R 3 ,
  • R 3 is identical or different and selected from hydrogen, C 1 -C 10 -alkyl and
  • Inventive at least partially coated pigments can be obtained, for example, from aqueous dispersions according to the invention by removing the water, for example by drying, freeze-drying, filtration or a combination of the abovementioned measures.
  • At least partially coated pigments according to the invention are particularly suitable for the production of printing inks for printing processes.
  • polyurethanes prepared by reacting (A) 15 to 70 wt .-%, preferably 30 to 60 wt .-% di- or polyisocyanate containing on average 1 to 10 allophanate groups and an average of 1 to 10 CC double bonds per molecule, and
  • polyurethane (A) according to the invention has a double bond density of 0.1 to 5 mol / kg (A), preferably 0.5 to 3 mol / kg (A), very particularly preferably 1 to 2 mol / kg ( A), determinable for example by determination of the hydrogenation-iodine number and by 1 H-NMR spectroscopy.
  • polyurethane (A) is added during or immediately after the synthesis with at least one polymerization inhibitor (C).
  • Polyurethanes (A) according to the invention are particularly suitable for the production of printing inks according to the invention and for the production of aqueous dispersions according to the invention.
  • the NCO content was monitored in each case according to DIN 53185 by titration.
  • the degree of coating of pigments according to the invention was determined by transmission electron microscopy using a freeze-fracture technique.
  • Solids content The percentages in the context of the present invention always refer to% by weight. Solid contents are always determined in the context of the present invention by drying at 150 ° C. for 30 minutes. The dynamic viscosity was determined at room temperature.
  • the reaction was stopped by adding 250 ppm by weight of di (2-ethylhexyl) phosphate, based on (a.1.1). The mixture thus obtained was then freed from unreacted HDI in a thin-film evaporator at 135 ° C. and 2.5 mbar.
  • the diisocyanate (a.1) obtainable in this way had an NCO content of 15% by weight and a dynamic viscosity of 1200 mPa.s at 23 ° C.
  • the residual HDI content was below 0.5% by weight.
  • the CC double bond density was 2 CC double bonds per molecule.
  • Aqueous dispersions of the invention were prepared on a shaking apparatus (Skandex) with 60 g of glass beads (diameter 0.25-0.5 mm).
  • the formulations are summarized in Table 1. After weighing the ingredients and the glass beads in Skandex, the resulting mixture was shaken at 4000 rpm for 30 min / kg.
  • Table 1 Ingredients and recipe parameters for inventive aqueous pigment concentrates WP.1 and WP.2
  • Joncryl HPD296 is a high performance pigment dispersant that shows excellent rub-off properties. It represents an optimized formulation of styrene / acrylate oligomers with polymeric additives.
  • Foamex from Tego is a conventional defoamer that destroys the air bubbles that occur during high shear forces.
  • the pigment used was a copper phthalocyanine blue from BASF (PB 15.3).
  • the printing inks PT.1 and PT.2 according to the invention were prepared by mixing the pigment concentrates with additives and optionally a photoinitiator.
  • a printing ink PT.3 was used without radiation-curable polyurethane (Table 2).
  • Table 2 Recipe parameters and properties of the aqueous pigment concentrates according to the invention PT.1 and PT.2 and PT.4 and the comparative printing ink PT.3.
  • Joncryl 2647 is a conventional polymeric binder (styrene / acrylate dispersion) for flexographic and gravure printing processes. This is not radiation-curable and not self-crosslinking. The function of the binder is to fix the ingredients of the formulation to the substrate.
  • TegoWet is a wetting agent that ensures better wetting of the formulation on coated substrates or non-absorbent substrates.
  • Joncryl Wax 35 is a polyethylene wax emulsion that improves the rubbing fastness of printed substrates.
  • the printing inks PT.1 and PT.2 according to the invention and PT.4 and the comparative printing ink PT.3 were printed on opacity test cards Leneta 2A (cardboard) (140 L / l).
  • Ink PT.1 and PT.4 containing a photoinitiator were fixed by exposure to actinic radiation.
  • the ink PT.2 contained no photoinitiator and was only thermally fixed by exposure to actinic radiation and thereby induced heating. In both cases, a covalent crosslinking of the double bonds of the radiation-curable polyurethane resulted.
  • the comparative ink PT.3 contained neither radiation-curable polyurethane nor photoinitiator and was therefore fixed only by physical drying (1 minute at 60 0 C).
  • a UV irradiation device M40-2-Tr-SS from the company IST with two different UV lamps (Gallium M400 U1A and Mercury M400 U1).
  • the substrates were exposed twice in a UV exposure unit at a speed of 5 meters per minute, each with an energy of 650 mJ / cm 2 was entered.
  • the printed substrates according to the invention S.1 and S.2 and S.4 (inks PT.1 and PT.2 and PT.4) and the comparative substrate S.3 (PT.3) were obtained, of which below the rubbing fastness (dry) were determined.
  • a cotton strip was rubbed on the printed substrate 200 times with the aid of a SATRA test apparatus (SATRA), and the abrasion was then visually assessed. The indication of the abrasion was in percent of the remaining coating (Table 3).
  • the ink PT.3 in which a polyurethane (A) was neither used for the preparation of the pigment concentrate nor as a binder, the least rubbing fastness provides.
  • polyurethane (A) at least as a binder when the pigment has been dispersed in a conventional dispersant (pigment concentrate WP.2 and ink PT.4).
  • This embodiment brings good results even with a purely thermal curing (PT.2), but can be further improved when UV curing is used (PT.1). Hardening by electron beam curing is particularly preferred.
  • a particularly preferred embodiment of the present invention is the use of a polyurethane (A) both in the dispersion of the pigment and as a binder for the preparation of the printing ink.
  • A polyurethane
  • This embodiment gives good results even in the case of purely thermal curing, but can still be further improved when UV curing is used in the presence of photoinitiators (PT.1).
  • INS Particular preference is given to hardening by electron beam curing, it also being possible to dispense preferably with the presence of photoinitiators.
  • aqueous dispersion was homogenized by means of Dispermat at 6000 rpm for 10 minutes. Subsequently, the homogenate was mixed in a ball mill (Dispermat SL) with 100 g zirconium balls (diameter 0.8-1.0 mm) and processed at 32 ° C. for 30 minutes (pump power 788 watts).
  • the aqueous pigment concentrate WP.3 was obtained (Table 4).
  • the printing ink PT.5 according to the invention was produced.
  • the printing ink PT.5 according to the invention was flexographically printed on freshly corona-treated polyethylene (4000 watt) at 200 m / min (70 L / l).
  • the printed substrates were thermally fixed by means of a drying station arranged at the pressure roller (60 ° C.) and an open drying channel.
  • the electron beam hardening is followed by thermal fixing (electron beam hardener EZCure® from ESI, absorbed dose 30 kGy).
  • printed substrate S.5 (ink PT.5, with electron beam curing) and the reference substrate S.6 (ink PT.5 with thermal fixation) was obtained, of which subsequently the rubbing fastness (wet) were determined.
  • a cotton stripe soaked in water was rubbed on the printed substrate 200 times with the aid of a SATRA test apparatus (SATRA) and the abrasion was visually assessed.
  • SATRA SATRA test apparatus
  • the indication of the abrasion was in percent of the remaining coating (Table 6).
  • the comparative substrate showed complete abrasion even at 5 abrasion revolutions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von wässrigen Dispersionen, enthaltend ein zumindest partiell mit Polyurethan (A) umhülltes Pigment (B) und weiterhin mindestens einen Polymerisationsinhibitor (C), wobei Polyurethan (A) erhältlich ist durch Umsetzung von (a) 15 bis 70 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und gegebenenfalls (b) 0 bis 60 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat, mit (c) 5 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen, wobei Angaben in Gew.-% auf gesamtes Polyurethan (A) bezogen sind, in Druckfarben.

Description

VERWENDUNG VON WÄSSRIGEN POLYURETHAN-DISPERSIONEN IN DRUCKFARBEN UND ENTSPRECHENDES DRUCKVERFAHREN
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von wässrigen Dispersionen, enthaltend ein zumindest partiell mit einem Polyurethan (A) umhülltes Pigment (B) und weiterhin mindestens einen Polymerisationsinhibitor (C), wobei Polyurethan (A) erhältlich ist durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgrup- pen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und gegebenenfalls
(b) 0 bis 60 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat, mit
(c) 5 bis 50 Gew.-% Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen,
wobei Angaben in Gew.-% auf gesamtes Polyurethan (A), mit der Maßgabe, daß die Summe 100 Gew% beträgt, bezogen sind in Druckfarben.
Aus der Internationalen Anmeldung WO 2008/098972 sind derartige Produkte bekannt sowie deren Verwendung für Ink-Jet-Anwendungen.
Häufig ist man vor die Aufgabe gestellt, Pigmente in flüssigem und insbesondere wäss- rigem Medium zu dispergieren, um sie beispielsweise zu Aufzeichnungsflüssigkeiten und insbesondere Tinten oder Druckfarben weiterzuverarbeiten. Druckfarben müssen lagerstabil sein und eine homogene Verteilung der Pigmente in der Farbe aufzeigen. Außerdem müssen die erhaltenen Drucke den koloristischen Anforderungen genügen, d.h. hohe Brillanz und Farbtiefe zeigen, und gute Echtheiten, z.B. Reibechtheit, Lichtechtheit, Wasserechtheit und Nassreibechtheit, gegebenenfalls nach Nachbehandlung wie beispielsweise Fixierung, und gutes Trocknungsverhalten aufweisen.
Um besonders gute Echtheiten wie beispielsweise Reibechtheiten (Nass- und Trockenreibechtheit) von bedruckten Substraten zu gewährleisten, kann man Drucke durch sogenannte Strahlungshärtung fixieren. Dazu kann man sogenannte strahlungshärtba- re Tinten einsetzen, s. beispielsweise US 5,623,001 und EP 0 993 495. Strahlungshärtbare I nk- Jet-Tinten enthalten üblicherweise ein Material, dass durch Einstrahlung von aktinischer Strahlung gehärtet werden kann. Außerdem kann man strahlungshärtbaren I nk- Jet-Tinten einen Photoinitiator beifügen.
In WO 2006/089933 werden wässrige Dispersionen offenbart, die Allophanatgruppen- haltige strahlungshärtbare Polyurethane enthalten, sowie die Verwendung der betreffenden Dispersionen in I nk- Jet-Tinten. Man erhält, wenn man die offenbarten Ink-Jet- Tinten verdruckt, nach der Einwirkung von aktinischer Strahlung bedruckte Substrate mit sehr guten Echtheiten. In vielen Fällen ist es jedoch gar nicht gewünscht, beim Aushärten der Drucke auf aktinische Strahlung angewiesen zu sein. Eine gleichmäßige Aushärtung von Drucken auf nicht-ebenen Substraten setzt eine optimierte Geometrie der Strahlungsquellen voraus, die nicht immer gewährleistet werden kann. Eine thermi- sehe Aushärtung der in WO 2006/089933 offenbarten Tinten ist jedoch nur in solchen Fällen möglich, in denen die betreffenden Tinten ohne Stabilisator (Radikalfänger, Polymerisationsinhibitor) hergestellt sind. Derartige Tinten hingegen weisen in einigen Fällen eine eingeschränkte Lagerfähigkeit auf.
Es bestand die Aufgabe, Druckfarben für Druckverfahren bereit zu stellen, die sich besonders gut durch Einwirkung aktinischer Strahlung und/oder thermisch aushärten lassen und gleichzeitig eine gute Lagerfähigkeit aufweisen.
Dementsprechend wurden eingangs definierte Verwendung wässriger Dispersionen gefunden. Die erfindungsgemäße Verwendung bezieht sich auf solche Druckfarben, wie sie in anderen Druckverfahren als Ink-Jet-Verfahren (dort zumeist als "Tinten" bezeichnet) eingesetzt werden.
Dem deutschen Sprachgebrauch folgend wird der Begriff "Tinte" in dieser Anmeldung ausschließlich für Farbflüssigkeiten für Faserschreiber, Fineliner, Filzstifte, Füllfederhalter, Marker, Tintenkugelschreiber, Stempelkissen, Farbbänder und vor allem InkJet-Flüssigkeit verwendet.
Dagegen wir der Begriff "Druckfarbe" in dieser Anmeldung als Sammelbezeichnung für farbmittelhaltige Zubereitungen mit unterschiedlicher Konsistenz, die ausschließlich mittels einer Druckform auf einen Bedruckstoff übertragen und dort als Farbfilm (Druck) fixiert werden (CEPE-Definition).
Unter Polyurethanen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur solche Po- lymere zu verstehen, die ausschließlich durch Urethangruppen verknüpft sind, sondern in einem allgemeineren Sinne Polymere, die durch Umsetzung von Di- oder Polyisocy- anaten mit Verbindungen erhalten werden können, die aktive Wasserstoffatome enthalten. Polyurethane im Sinne der vorliegenden Erfindung können also neben Urethangruppen auch Harnstoff-, Allophanat-, Biuret-, Carbodiimid-, Amid-, Ester, Ether-, Ure- tonimin-, Uretdion-, Isocyanurat- oder Oxazolidingruppen enthalten. Als Übersicht sei beispielhaft genannt: Kunststoffhandbuch/Saechtling, 26. Auflage, Carl-Hanser-Verlag, München 1995, Seite 491 ff. Insbesondere enthalten Polyurethane im Sinne der vorliegenden Erfindung Allophanatgruppen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei Polyurethan (A) nicht um hyperverzweigtes Polyurethan. Hyperverzweigte Polyurethane sind als solche bekannt und beispielsweise in J. M. S. - Rev. Macromol. Chem. Phys. 1997, C37(3), 555 beschrieben.
Erfindungsgemäße wässrige Dispersionen enthalten ein zumindest partiell mit einem Polyurethan (A) umhülltes Pigment (B).
Dabei wird im Folgenden unter „zumindest partiell mit mindestens einem Polyurethan umhülltem Pigment" solches Pigment in partikulärer Form verstanden, dessen äußere Oberfläche vollständig oder teilweise von Polyurethan (A) bedeckt ist. Auch Mischun- gen von Pigment in partikulärer Form, bei denen ein gewisser Prozentsatz der Pigmentpartikel nicht mit Polyurethan (A) umhüllt ist und bei denen die äußere Oberfläche der übrigen Pigmentpartikel vollständig oder teilweise von Polyurethan (A) bedeckt sind, fallen unter die Definition von „zumindest partiell mit einem Polyurethan (A) umhülltem Pigment".
Dabei kann es sich bei Polyurethan (A) um ein oder mehrere Polyurethane (A) handeln. Wenn es sich um mehrere Polyurethane handelt, so werden Zahlenangaben im Zusammenhang mit Polyurethan (A) stets auf die Gesamtheit an Polyurethanen (A) bezogen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in zumindest partiell mit mindestens einem Polyurethan (A) umhülltem Pigment mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20% und besonders bevorzugt mindestens 30% der äußeren Oberfläche mit Polyurethan (A) bedeckt.
Der Grad der Umhüllung lässt sich beispielsweise durch Messung des Zeta-Potenzials, durch mikroskopische Methoden wie beispielsweise Lichtmikroskopie oder Methoden der Elektronenmikroskopie (TEM, Kryo-TEM, SEM) und ganz speziell mit Hilfe der Ge- frierbruchpräparationstechnik, NMR-Spektroskopie oder Photoelektronenspektroskopie an getrocknetem zumindest partiell umhülltem Pigment bestimmen.
Zumindest partiell zu umhüllende Pigmente (B) erhält man im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch zumindest partielles Umhüllen von in Wasser praktisch nicht löslichen feinteiligen organischen oder anorganischen Farbmitteln gemäß der Definition in DIN 55944. Bevorzugt geht man zur Herstellung von erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen von organischen Pigmenten aus, wobei Ruß mit umfasst ist. Des weiteren sind Weißpigmente gleichermaßen bevorzugt, insbesondere Titandioxid. Im Folgenden sind Beispiele für besonders gut geeignete Pigmente (B) genannt. Organische Pigmente:
- Monoazopigmente: Cl. Pigment Brown 25; Cl. Pigment Orange 5, 13, 36 und 67; Cl. Pigment Red 1 , 2, 3, 5, 8, 9, 12, 17, 22, 23, 31 , 48:1 , 48:2, 48:3, 48:4, 49, 49:1 , 52:1 , 52:2, 53, 53:1 , 53:3, 57:1 , 63, 112, 146, 170, 184, 210, 245 und 251 ; Cl. Pigment Yellow 1 , 3, 73, 74, 65, 97, 151 und 183;
- Disazopigmente: Cl. Pigment Orange 16, 34 und 44; Cl. Pigment Red 144, 166, 214 und 242; Cl. Pigment Yellow 12, 13, 14, 16, 17, 81 , 83, 106, 1 13, 126, 127, 155, 174, 176 und 188;
- Anthanthronpigmente: Cl. Pigment Red 168 (Cl. Vat Orange 3);
- Anthrachinonpigmente: Cl. Pigment Yellow 147 und 177; Cl. Pigment Violet 31 ; - Anthrachinonpigmente: Cl. Pigment Yellow 147 und 177; Cl. Pigment Violet 31 ;
- Anthrapyrimidinpigmente: Cl. Pigment Yellow 108 (Cl. Vat Yellow 20);
- Chinacridonpigmente: Cl. Pigment Red 122, 202 und 206; Cl. Pigment Violet 19;
- Chinophthalonpigmente: Cl. Pigment Yellow 138; - Dioxazinpigmente: Cl. Pigment Violet 23 und 37;
- Flavanthronpigmente: Cl. Pigment Yellow 24 (Cl. Vat Yellow 1 );
- Indanthronpigmente: Cl. Pigment Blue 60 (Cl. Vat Blue 4) und 64 (Cl. Vat Blue 6);
- Isoindolinpigmente: Cl. Pigment Orange 69; Cl. Pigment Red 260; Cl. Pigment Yellow 139 und 185;
- Isoindolinonpigmente: Cl. Pigment Orange 61 ; Cl. Pigment Red 257 und 260; Cl. Pigment Yellow 109, 1 10, 173 und 185;
- Isoviolanthronpigmente: Cl. Pigment Violet 31 (Cl. Vat Violet 1 );
- Metallkomplexpigmente: Cl. Pigment Yellow 1 17, 150 und 153; Cl. Pigment Green 8;
- Perinonpigmente: Cl. Pigment Orange 43 (Cl. Vat Orange 7); Cl. Pigment Red 194 (Cl. Vat Red 15);
- Perylenpigmente: Cl. Pigment Black 31 und 32; Cl. Pigment Red 123, 149, 178, 179 (Cl. Vat Red 23), 190 (Cl. Vat Red 29) und 224; Cl. Pigment Violet 29;
- Phthalocyaninpigmente: Cl. Pigment Blue 15, 15:1 , 15:2, 15:3, 15:4, 15:6 und 16; Cl. Pigment Green 7 und 36;
- Pyranthronpigmente: Cl. Pigment Orange 51 ; Cl. Pigment Red 216 (Cl. Vat Orange 4); - Thioindigopigmente: Cl. Pigment Red 88 und 181 (Cl. Vat Red 1 ); Cl. Pigment Violet 38 (Cl. Vat Violet 3); - Triarylcarboniumpigmente: Cl. Pigment Blue 1 , 61 und 62; Cl. Pigment Green 1 ; Cl.
Pigment Red 81 , 81 :1 und 169; Cl. Pigment Violet 1 , 2, 3 und 27; Cl. Pigment Black 1 (Anilinschwarz); Cl. Pigment Yellow 101 (Aldazingelb); Cl. Pigment Brown 22.
Anorganische Pigmente:
- Weißpigmente: Titandioxid (Cl. Pigment White 6), Zinkweiß, Farbenzinkoxid, Bariumsulfat, Zinksulfid, Lithopone; Bleiweiß; Calziumcarbonat;
- Schwarzpigmente: Eisenoxidschwarz (Cl. Pigment Black 1 1), Eisen-Mangan-
Schwarz, Spinellschwarz (Cl. Pigment Black 27); Ruß (Cl. Pigment Black 7);
- Buntpigmente: Chromoxid, Chromoxidhydratgrün; Chromgrün (Cl. Pigment
Green 48); Cobaltgrün (Cl. Pigment Green 50); Ultramaringrün; Kobaltblau (Cl. Pigment Blue 28 und 36); Ultramarinblau; Eisenblau (Cl. Pigment Blue 27); Manganblau; Ultramarinviolett; Ko- balt- und Manganviolett; Eisenoxidrot (Cl. Pigment Red 101);
Cadmiumsulfoselenid (Cl. Pigment Red 108); Molybdatrot (Cl. Pigment Red 104); Ultramarinrot;
Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen (Cl. Pigment Brown 24, 29 und 31), Chromorange;
Eisenoxidgelb (Cl. Pigment Yellow 42); Nickeltitangelb (Cl. Pigment Yellow 53; Cl. Pigment Yellow 157 und 164); Chromtitangelb; Cadmiumsulfid und Cadmiumzinksulfid (Cl. Pigment Yellow 37 und 35); Chromgelb (Cl. Pigment Yellow 34), Zinkgelb, Erdal- kalichromate; Neapelgelb; Bismutvanadat (Cl. Pigment Yellow 184);
- Interferenzpigmente: Metalleffektpigmente auf der Basis beschichteter Metall- plättchen; Perlglanzpigmente auf der Basis metalloxidbe- schichteter Glimmerplättchen; Flüssigkristallpigmente.
Als bevorzugte Pigmente (B) sind dabei Monoazopigmente (insbesondere verlackte BONS-Pigmente, Naphthol AS-Pigmente), Disazopigmente (insbesondere Diarylgelb- pigmente, Bisacetessigsäureacetanilidpigmente, Disazopyrazolonpigmente), Chinacri- donpigmente, Chinophthalonpigmente, Perinonpigmente, Phthalocyaninpigmente, Tria- rylcarboniumpigmente (Alkaliblaupigmente, verlackte Rhodamine, Farbstoffsalze mit komplexen Anionen), Isoindolinpigmente, Weißpigmente und Ruße zu nennen. Beispiele für besonders bevorzugte Pigmente (B) sind im einzelnen: Ruß, Titandioxid, Cl. Pigment Yellow 138, Cl. Pigment Red 122 und 146, Cl. Pigment Violet 19, Cl. Pigment Blue 15:3 und 15:4, Cl. Pigment Black 7, Cl. Pigment Orange 5, 38 und 43 und Cl. Pigment Green 7. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist Polyurethan (A) eine Glastemperatur, bestimmbar beispielsweise durch Differentialthermoanalyse (DSC), von maximal 500C auf, bevorzugt maximal 400C, bestimmt gemäß ASTM 3418/82 bei einer Aufheizrate von 10 °C/min.
Polyurethane (A) im Sinne der vorliegenden Erfindung sind erhältlich durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül aufweist, wobei Mittelwerte sich vorzugsweise jeweils auf das Zahlenmittel beziehen, mit
(b) null bis 60 Gew.-%, bevorzugt bis 20 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat und
(c) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen.
Bei mindestens einem Di- oder Polyisocyanat (a), das im Mittel 1 bis 10, bevorzugt bis 5 Allophanatgruppen und im Mittel pro Molekül 1 bis 10, bevorzugt bis 5 C-C-Doppelbindungen pro Molekül aufweist, wobei Mittelwerte sich jeweils auf das Gewichtsmittel und bevorzugt auf das Zahlenmittel beziehen, handelt es sich um eine Verbindung, die vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators hergestellt wird aus mindestens einem Diisocyanat (a1 ) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I
Figure imgf000007_0001
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch kurz Verbindung (a2) genannt, wobei die
Variablen wie folgt definiert sind:
R1, R2 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander gewählt aus Wasserstoff und Ci-Co-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-
Pentyl, 1 ,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt C-CrAlkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl, insbesondere Methyl; X1 gewählt aus Sauerstoff und N-R3,
A1 gewählt aus Ci-C2o-Alkylen, bevorzugt C2-Cio-Alkylen, beispielsweise -CH2-,
-(CH2)I2-, -(CH2)I4-, -(CH2)I6-, -(CHZ)20-, bevorzugt -(CH2)2-, -(CH2)S-, -(CH2)4-, -(CH2)S-, -(CH2)6-, -(CH2)8-, -(CH2)io-, unsubstituiert oder ein- oder mehrfach substituiert mit
Ci-C4-AIkVl, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl oder tert.-Butyl, bevorzugt Methyl, Phenyl oder
-O-Ci-C4-Alkyl, beispielsweise -0-CH3, -0-C2H5, -O-n-C3H7, -O-CH(CH3)2, -O-n-C4H9, -O-iso-C4H9, -O-sec-C4H9, -0-C(CHs)3, an substituierten Ci-C20-Alkylen seien beispielsweise genannt -CH(CH3)-, -CH(C2H5)-, -CH(C6H5)-,-CH2-CH(CH3)-, eis- und trans-CH(CH3)-CH(CH3)-, -(CH2)-C(CH3)2-CH2-, -CH2-CH(C2H5)-, -CH2-CH(n-C3H7)-, -CH2-CH(iso-C3H7)-, wobei in unsubstituiertem oder substituiertem Ci -C20-Al kylen eine oder mehrere nicht-benachbarte CH2-Gruppen durch Sauerstoff ersetzt sein können, beispielsweise -CH2-O-CH2-, -(CH2)2-O-(CH2)2-, -[(CH2)2-O]2-(CH2)2-, -[(CH2)2-O]3-(CH2)2-.
X2 gewählt aus NH-R3 und bevorzugt Sauerstoff,
R3 verschieden oder vorzugsweise gleich und gewählt aus Wasserstoff, Phenyl und
Ci-Cio-Alkyl wie beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, sec.-Pentyl, neo-Pentyl,
1 ,2-Dimethylpropyl, iso-Amyl, n-Hexyl, iso-Hexyl, sec.-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl; besonders bevorzugt Ci-C4-Alkyl wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl, insbesondere Methyl.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel I sind 2- Hydroxyethyl(meth)acrylat und 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, insbesondere 2- Hydroxyethyl(meth)acrylat.
Man kann Polyurethan in Abwesenheit oder vorzugsweise in Anwesenheit mindestens eines Katalysators herstellen.
Als Katalysatoren kommen beispielsweise alle in der Polyurethanchemie üblicherweise verwendeten Katalysatoren in Betracht.
Üblicherweise in der Polyurethanchemie verwendete Katalysatoren sind bevorzugt organische Amine, insbesondere tertiäre aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Amine, und Lewis-saure organische Metallverbindungen. Als Lewis-saure organische Metallverbindungen kommen z.B. Zinnverbindungen in Frage, wie beispielsweise Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn(ll)- acetat, Zinn(ll)-octoat, Zinn(ll)-ethylhexoat und Zinn(ll)-Iaurat und die Dialkylzinn(IV)- derivate von organischen Carbonsäuren, z.B.Dimethylzinn-diacetat, Dibutylzinn- diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat, Dioctylzinn-dilaurat und Dioctylzinn-diacetat. Auch Metallkomplexe wie Acetylacetonate des Eisens, Titans, Zinks, Aluminiums, Zirkons, Mangans, Nickels und Cobalts sind möglich. Weitere geeignete Metallverbindungen werden von Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, 35, 19 ff. beschrieben.
Bevorzugte Lewis-saure organische Metallverbindungen sind Dimethylzinn-diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Diocytzinn- dilaurat, Zirkon-Acetylacetonat und Zirkon-2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat.
Auch Wismut-, Zink- und Cobaltkatalysatoren sowie Cäsiumsalze können als hydrophile Katalysatoren eingesetzt werden. Als Cäsiumsalze kommen dabei solche Verbindungen in Betracht, in denen folgende Anionen eingesetzt werden: F-, Ch, CIO", CIO3-, CIO4-, Br, J-, JO3-, CN-, OCN", NO2 ", NO3 ", HCO3-, CO3 2", S2", SH", HSO3-, SO3 2", HSO4-, SO4 2", S2O2 2", S2O4 2", S2O5 2-, S2O6 2", S2O7 2", S2O8 2", H2PO2-, H2PO4-, HPO4 2", PO4 3-, P2O7 4", (OCnH2n+I)-, (CnH2n-IO2)-, (CnH2n-SO2)- sowie (Cn+iH2n_2O4)2-, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht.
Bevorzugt sind dabei Zink- und Cäsiumcarboxylate, bei denen das Anion den Formeln (CnH2n-i02)- sowie (Cn+iH2n-2O4)2- mit n gleich 1 bis 20, gehorcht. Besonders bevorzugte Cäsiumsalze weisen als Anionen Monocarboxylate der allgemeinen Formel (CnH2n-i02)- auf, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Hierbei sind insbesondere zu erwähnen Formiat, Acetat, Propionat, Hexanoat, 2-Ethylhexanoat, n-Octanoat und Neodecanoat.
Als übliche organische Amine seien beispielhaft genannt: Triethylamin, 1 ,4-Diazabi- cyclo-[2,2,2]-octan, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, N,N,N',N'-Tetramethyl- ethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylbutan-1 ,4-diamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexan- 1 ,6-diamin, Dimethylcyclohexylamin, Dimethyldodecylamin, Pentamethyldipropylentri- amin, Pentamethyldiethylentriamin, 3-Methyl-6-dimethylamino-3-azapentol, Dimethy- laminopropylamin, 1 ,3-Bisdimethylaminobutan, Bis-(2-dimethylaminoethyl)ether, N-Ethylmorpholin, N-Methylmorpholin, N-Cyclohexylmorpholin, 2-Dimethylamino- ethoxyethanol, Dimethylethanolamin, Tetramethylhexamethylendiamin, Dimethylamino- N-methylethanolamin, N-Methylimidazol, N-Formyl-N,N'-dimethylbutylendiamin, N-Dimethylaminoethylmorpholin, 3,3'-Bis-dimethylamino-di-n-propylamin und/oder
2,2'-Dipiparazindiisopropylether, Dimethylpiparazin, Tris-(N,N-dimethylaminopropyl)-s- hexahydrotriazin, Imidazole wie 1 ,2-Dimethylimidazol, 4-Chlor-2,5-dimethyl-1-(N-me- thylaminoethyl)imidazol, 2-Aminopropyl-4,5-dimethoxy-1 -methylimidazol, 1 -Amino- propyl-2,4,5-tributylimidazol, 1 -Aminoethyl-4-hexylimidazol, 1 -Aminobutyl-2,5-di- methylimidazol, 1 -(3-Aminopropyl)-2-ethyl-4-methylimidazol, 1 -(3-Aminopropyl)imidazol und/oder 1 -(3-Aminopropyl)-2-methylimidazol.
Bevorzugte organische Amine sind Trialkylamine mit unabhängig voneinander zwei Cr bis C4-Alkylresten und einem Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Dimethyl-C4-Ci5-Alkylamin wie Dimethyldodecylamin oder Di- methyl-C3-C8-Cycloalkylamin. Ebenfalls bevorzugte organische Amine sind bicyclische Amine, die gegebenenfalls ein weiteres Heteroatom wie Sauerstoff oder Stickstoff enthalten können, wie beispielsweise 1 ,4-Diazabicyclo-[2,2,2]-octan.
Besonders bevorzugt setzt man Ammoniumacetat oder Triethylamin und ganz besonders bevorzugt N,N,N-Trimethyl-N-(2-hydroxypropyl)ammonium-2-ethylhexanoat ein.
Selbstverständlich können auch Gemische aus zwei oder mehreren der vorstehend genannten Verbindungen als Katalysatoren eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt verwendet man solche Katalysatoren, gewählt aus den vorste- hend genannten Verbindungen, welche in organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Tetrahydrofuran (THF), N-Methylpyrrolidon und/oder N-Ethylpyrrolidon lösliche sind.
Katalysator setzt man vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-% ein, bezogen auf Diisocya- nat (a1 ).
Man kann - je nach Beschaffenheit des Katalysators oder der Katalysatoren - den oder die Katalysatoren in fester oder flüssiger Form oder gelöst zusetzen. Geeignete Lösemittel sind mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel wie aromatische oder aliphati- sehe Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Toluol, Ethylacetat, Hexan und Cyclohe- xan sowie Carbonsäureester wie beispielsweise Ethylacetat, weiterhin geeignete Lösemittel sind Aceton, THF und N-Methylpyrrolidon und N-Ethylpyrrolidon. Bevorzugt setzt man den oder die Katalysatoren in fester oder flüssiger Form und ganz besonders bevorzugt gelöst in organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Tetrahydrofuran (THF), N- Methylpyrrolidon oder N-Ethylpyrrolidon zu.
Diisocyanat (a1 ) wählt man beispielsweise aus aliphatischen, aromatischen und cyc- loaliphatischen Diisocyanaten. Für aromatische Diisocyanate seien beispielhaft genannt: 2,4-Toluylendiisocyanat (2,4-TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-MDI) und sogenannte TDI-Gemische (Gemische von 2,4-Toluylendiisocyanat und 2,6-To- luylendiisocyanat). Als aliphatische Diisocyanate seien beispielhaft genannt: 1 ,4-Butylendiisocyanat, 1 ,12- Dodecamethylendiisocyanat, 1 ,10-Decamethylendiisocyanat, 2-Butyl-2-ethylpenta- methylendiisocyanat, 2,4,4- oder 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat und insbesondere Hexamethylendiisocyanat (HDI).
Als cycloaliphatische Diisocyanate seien beispielhaft genannt: lsophorondiisocyanat (IPDI), 2-lsocyanatopropylcyclohexylisocyanat, 2,4'-Methylenbis(cyclohexyl)-diisocy- anat und 4-Methyl-cyclohexan-1 ,3-diisocyanat (H-TDI).
Weitere Beispiele von Isocyanaten mit Gruppen unterschiedlicher Reaktivität sind 1 ,3- Phenylendiisocyanat, 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 1 ,5-Naphthylendiisocyanat, Diphenyl- diisocyanat, Tolidindiisocyanat und 2,6-Toluylendiisocyanat.
Natürlich kann man Mischungen der vorstehend genannten Diisocyanate einsetzen.
Diisocyanat (a1 ) und Verbindung (a2) kann man in Molverhältnissen von beispielsweise 10:1 bis 1 :1 , bevorzugt 5:1 bis 5:4 einsetzen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Diisocyanat (a1) und Verbindung (a2) bei Temperaturen im Bereich von 200C bis 1500C miteinander umsetzen, bevorzugt 50 bis 130°C.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Diisocyanat (a1 ) und Verbindung (a2) in Lösungsmittel, vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch von organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Toluol, Aceton oder Tetrahydrofuran oder Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verzichtet man bei der Umsetzung von Diisocyanat (a1 ) mit Verbindung (a2) auf den Einsatz von Lösungsmittel.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man bei der Umsetzung von Diisocyanat (a1) mit Verbindung (a2) die Reaktionsbedingungen, beispielsweise die Molverhältnisse von Diisocyanat (a1) und Verbindung (a2), so, dass Diisocyanat (a) 2 Isocyanatgruppen und 1 bis 10 Allophanatgruppen und 1 bis 10 C-C-Doppel- bindungen, aber keine O-CO-NH-Gruppen aufweist. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man bei der Umsetzung von Diisocyanat (a1 ) mit Verbindung (a2) die Reaktionsbedingungen, beispielsweise die Molverhältnisse von Diisocyanat (a1) und Verbindung (a2), so, dass Diisocyanat (a) 2 Isocyanatgruppen und 1 bis 9 Allophanatgruppen und 1 bis 9 C-C-Doppelbindungen und außerdem eine oder mehrere O-CO-NH-Gruppen aufweist.
Man kann nach beendeter Umsetzung von Diisocyanat (a1 ) mit Verbindung (a2) Dioder Polyisocyanat (a) isolieren, beispielsweise durch Abtrennen von nicht umgesetz- ten Ausgangsmaterialien wie Diisocyanat (a1) oder Verbindung (a2). Eine geeignete Methode der Abtrennung von nicht umgesetzten Ausgangsmaterialien wie Diisocyanat (a1) und Verbindung (a2) ist das Abdestillieren, vorzugsweise bei vermindertem Druck. Ganz besonders geeignet sind Dünnschichtverdampfer. Bevorzugt verzichtet man auf das Abdestillieren von nicht umgesetztem Diisocyanat (a1 ).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat Di- oder Polyisocyanat (a) eine dynamische Viskosität bei 23° im Bereich von 500 bis 2000 mPa-s, bevorzugt 600 bis 1800 mPa-s, ganz besonders bevorzugt 700 bis 1500 mPa-s.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat Di- oder Polyisocyanat (a) einen NCO-Gehalt im Bereich von 8 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 12 bis 17 Gew.-%, bestimmbar beispielsweise durch Titration.
Zur Darstellung von Polyurethan (A) kann man Di- oder Polyisocyanat (a) mit mindestens einem weiteren Di- oder Polyisocyanat (b) umsetzen. Di- oder Polyisocyanat (b) kann man aus den oben genannten aliphatischen, aromatischen und cycloaliphati- schen Diisocyanaten wählen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man Di- oder Polyisocyanat (b) so, dass es von Diisocyanat (a1) verschieden ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man Di- oder Polyisocyanat (b) so, dass es gleich Diisocyanat (a1 ) ist. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geht man so vor, dass man Di- oder Polyisocyanat (b) gleich Diisocyanat (a1) wählt, indem man nach beendeter Herstellung von Di- oder Polyisocyanat (a) nicht von nicht verbrauchtem Diisocyanat (a1 ) abtrennt.
Zur Darstellung von Polyurethan (A) setzt man mit mindestens einer Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen (c) um, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Verbindung (c) bezeichnet wird. Besonders gut zur Reaktion mit Isocyanat befähigte Gruppen sind beispielsweise die SH-Gruppe, die Hydroxylgruppe, die NH2-Gruppe und die NHR3-Gruppe, in der R3 wie oben genannt definiert ist.
Verbindung (c) kann hydrophil oder hydrophob sein.
Vorzugsweise wählt man mindestens eine Verbindung (c) aus 1 ,1 ,1-Trimethylol-Ci-C4-Alkylcarbonsäuren, beispielsweise 1 ,1 ,1-Trimethylolessig- säure, 1 ,1 ,1-Trimethylolpropansäure, 1 ,1 ,1-Trimethylolbuttersäure, Zitronensäure, 2,2-Dimethylol-Ci-C4-Alkylcarbonsäuren, beispielsweise 2, 2-Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropansäure, 2,2-Dimethylolbuttersäure, 2,2-Dimethylol-Ci-C4-Alkylsulfonsäuren,
Poly-C2-C3-alkylenglykolen mit im Mittel 3 bis 300 Alkylenoxideinheiten pro Molekül, insbesondere Polyethylenglykol mit im Mittel (Zahlenmittel) 3 bis 300 Ethylenoxidein- heiten pro Molekül und Polyadditionsprodukte von Ethylenoxid und Propylenoxid mit im Mittel (Zahlenmittel) 3 bis 300 Ethylenoxideinheiten pro Molekül und einem molaren Anteil von Ethylenoxid, der höher ist als er Anteil an Propylenoxid;
hydrophile Diamine mit COOM- oder SOßM-Gruppen, beispielsweise
H H
H2N' v v ^COOM H2N^ \^"\^ ^SO3M
wobei M jeweils gewählt wird aus Alkalimetallionen, insbesondere Na+, und Ammo- niumionen,
Polyesterdiolen, die herstellbar sind durch Polykondensation von
mindestens einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diol, bevorzugt Ethylenglykol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, eis- und trans-1 ,4-Cyclohexandiol, eis- und trans-1 ,4-Di- hydroxymethylcyclohexan (Cylohexandimethanol), mit mindestens einer aliphatischen, aromatischen oder cycloaliphatischen Dicarbon- säure, beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Cyclohexan-1 ,4-di- carbonsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man mindestens zwei Di- carbonsäuren zur Herstellung von Polyesterdiol, von denen eine aromatisch und die andere aliphatisch ist, beispielsweise Bernsteinsäure und Isophthalsäure, Glutarsäure und Isophthalsäure, Adipinsäure und Isophthalsäure, Bernsteinsäure und Terephthal- säure, Glutarsäure und Terephthalsäure, Adipinsäure und Terephthalsäure.
Wünscht man zur Herstellung von Polyesterdiol zwei oder mehr Dicarbonsäuren einzusetzen, so kann man beliebige Molverhältnisse wählen. Wünscht man eine aromatische und eine aliphatische Dicarbonsäure einzusetzen, so ist ein Molverhältnis im Be- reich von 10 : 1 bis 1 : 10 bevorzugt, besonders ist ein Molverhältnis im Bereich von 1 ,5 : 1 bis 1 : 1 ,5.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben als Verbindung (c) eingesetzte Polyesterdiole eine Hydroxylzahl im Bereich von 20 bis 200 mg KOH/g, bevor- zugt 50 bis 180 ganz besonders bevorzugt 100 bis 160 mg KOH/g, bestimmt nach DIN 53240. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben als Verbindung (c) eingesetzte Polyesterdiole ein Molekulargewicht Mw im Bereich von 500 bis 100.000 g/mol, bevorzugt 700 bis 50.000 g/mol, besonders bevorzugt bis 30.000 g/mol.
Weitere geeignete Verbindungen (c) sind Ethanolamin, Diethanolamin, Neopentylgly- col, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,1-Dimethylolpropan.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man mit mindestens zwei Verbindungen (c) um, von denen eine gewählt wird aus Ethanolamin, Diethanolamin, Neopentylglycol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,1-Dimethylolpropan.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man zur Synthese von Polyurethan (A)
(a) weiterhin mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel I zusetzen, und zwar bei der Umsetzung von
Di- oder Polyisocyanat (a), und weiterem Di- oder Polyisocyanat (b), so vorhanden, mit Verbindung (c).
Verbindungen der Formel I sind vorstehend beschrieben.
Dabei kann man als Verbindung (d) der allgemeinen Formel I eine andere Verbindung der allgemeinen Formel I einsetzen als zur Herstellung von Di- oder Polyisocyanat (a), das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, eingesetzt. Vorzugsweise sind jedoch Verbindung (d) und Verbindung (a2) identisch.
Zur Durchführung der Synthese von Polyurethan (A) kann man nach an sich bekannten Methoden der Polyurethanchemie vorgehen.
Erfindungsgemäße wässrige Dispersionen enthalten weiterhin mindestens einen Polymerisationsinhibitor (C), auch Inhibitor (C) oder Stabilisator (C) genannt. Polymerisationsinhibitoren (C) kann man wählen aus UV-Absorbern und Radikalfängern. UV Absorber wandeln UV-Strahlung in Wärmeenergie um. Geeignete UV-Absorber sind z.B. Oxanilide, Triazine und Benzotriazol (letztere erhältlich als Tinuvin®-Marken der Ciba- Spezialitätenchemie), Benzophenone, Hydroxybenzophenone, Hydroquinon, Hydro- quinonmonoalkylether wie z.B. Hydroquinonmonomethylether (MEHQ). Radikalfänger binden intermedär gebildete Radikale. Geeignete Radikalfänger sind beispielsweise sterisch gehinderte Amine, welche als HALS (Hindered Amine Light Stabilizers) be- kannt sind. Beispiele dafür sind 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin, 2,6-Di-tert.-butylpiperidin oder deren Derivaten, z. B. Bis-(2,2,6,6-tetra-methyl-4-piperidyl)sebacinat. Weitere geeignete Polymerisationsinhibitoren (C) sind substituierte Phenole, insbesondere mit tert.-Alkylresten substituierte Phenole wie beispielsweise
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man ein Gemisch von mehreren Polymerisationsinhibitoren (C) ein, beispielsweise einen Hydroquinonether und ein substituiertes Phenol.
Beispielsweise kann man insgesamt bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die Summe an (A) und (B), an Polymerisationsinhibitor (C) zusetzen, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-
%.
Man kann Polymerisationsinhibitor (C) bereits während der Synthese von Polyurethan (A) zusetzen oder nachträglich, beispielsweise beim Dispergieren von Pigment (B).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Di- oder Polyisocyanat (a), weiteres Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) in folgenden Gewichtsverhältnissen ein- setzen, jeweils bezogen auf gesamtes Polyurethan (A):
15 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% Gew.-% Di- oder Polyisocyanat (a), null bis 60 Gew.-%, bevorzugt bis 20 Gew.-% weiteres Di- oder Polyisocyanat (b), 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Verbindung (c), null bis 20 Gew.-%, bevorzugt bis 10 Gew.-% Verbindung der allgemeinen Formel I (d).
Dabei sind Angaben in Gew.-% jeweils auf gesamtes Polyurethan (A) bezogen.
In einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung setzt man zur Herstellung von Polyisocyanat (A) neben Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) noch mit mindestens einem nucleophilen Alkohol oder Amin, vorzugsweise Monoalkohol oder Monoamin, um, das bzw. der auch als Stopper dienen kann und im Folgenden als Stopper (e) bezeichnet wird. Beispiele für geeignete Stopper (e) sind Mono- und Di-Ci-C4-alkylamine, insbesondere Diethylamin und N,N-Diethanolamin. Man kann bis zu 10 Gew.-% Stopper (e) einsetzen, bezogen auf zu synthetisierendes Polyurethan (A). Man kann die Herstellung von Polyurethan (A) aus Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) in einer Stufe oder in mehreren Stufen durchführen. Beispielsweise kann man Di- oder Polyisocyanat (a), weiteres Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) in einer ersten Stufe umsetzen, vorzugsweise unter Verwendung eines Katalysators, die Reaktion abstoppen und danach erneut Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) zugeben. Es ist beispielsweise auch möglich, Di- oder Polyisocyanat (a), weiteres Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) miteinander umzusetzen, wobei man einen Überschuss an weiterem Di- oder Polyisocyanat (b) wählt, und die Reaktion durch Zugabe von Stopper (e) zu stoppen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Di- oder Polyisocyanat (a), weiteres Di- oder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weitere Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) in Lösungsmittel, vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch von organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Toluol, Aceton oder Tetrahydrofuran oder Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel umsetzen. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verzichtet man bei der Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) auf den Einsatz von Lösungsmittel.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Di- oder Polyisocyanat (a), weiteres Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) bei Temperaturen im Bereich von 200C bis 1500C miteinander umsetzen, bevorzugt 20 bis 80°C.
Zur Beschleunigung der Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) kann man einen oder mehrere Katalysatoren einsetzen, den bzw. die man vorteilhaft aus den vorstehend genannten Katalysatoren wählt.
Man kann nach beendeter Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Dioder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e) Polyurethan (A) isolieren, beispielsweise durch Abtrennen von nicht umgesetzten Ausgangsmaterialien wie Di- oder Polyisocyanat (b), Verbindung (c) und gegebenenfalls weiterer Verbindung der allgemeinen Formel I (d) und gegebenenfalls Stopper (e). Eine geeignete Methode der Abtrennung von nicht umgesetzten Ausgangsmaterialien wie (b) und (c) und gegebe- nenfalls (d) und (e) ist das Abdestillieren, vorzugsweise bei vermindertem Druck. Ganz besonders geeignet sind Dünnschichtverdampfer. Bevorzugt verzichtet man auf das Abdestillieren von nicht umgesetztem Di- oder Polyisocyanat (b).
Das Molekulargewicht Mw der Polyurethane (A) kann beispielsweise 500 bis maximal 50.000 g/mol betragen, bevorzugt 1.000 bis 30.000 g/mol, besonders bevorzugt 2.000 bis 25.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt mindestens 2.000 g/mol, bestimmt beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie (GPC).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält Polyurethan (A) keine freien NCO-Gruppen.
Nach erfolgter Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) und gegebenenfalls (d) und gegebenenfalls Stopper (e) kann man Wasser zugeben, beispielsweise in einem Gewichtsverhältnis Polyurethan (A) zu Wasser im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 10.
Nach erfolgter Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) und gegebenenfalls (d) und Stopper (e) kann man Gruppen, die über ausreichend acide H-Atome verfügen, durch Behandlung mit Basen in die entsprechenden Salze überführen. Gut geeignete Basen sind beispielsweise Hydroxide und Hydrogencarbonate von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen oder die Carbonate von Alkalimetallen. Weitere gut geeignete Basen sind flüchtige Amine, d.h. Amine mit einem Siedepunkt bis 1800C bei Atmosphärendruck, wie beispielsweise Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethy- lamin, Ethanolamin, N-Methyldiethanolamin oder Triethanolamin. Analog lassen sich basische Gruppen mit Säuren wie beispielsweise α-Hydroxycarbonsäuren oder α-Ami- nosäuren oder auch α-Hydroxysulfonsäuren in die entsprechenden Salze überführen.
Nach erfolgter Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (a), weiterem Di- oder Polyisocyanat (b) und Verbindung (c) gegebenenfalls (d) und Stopper (e) kann man eventuell eingesetztes organisches Lösungsmittel abtrennen, beispielsweise durch Destillation.
Im Anschluss an die Herstellung von Polyurethan (A) gibt man optional ein oder mehre- re Pigmente (B) und gegebenenfalls Wasser zu. Vorzugsweise stellt man einen Feststoffgehalt im Bereich von bis 10 bis 80%, bevorzugt bis 65%, besonders bevorzugt 40 bis 60% ein.
Das Gewichtsverhältnis von Polyurethan (A) zu Pigment (B) kann man in weiten Gren- zen variieren. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Gewichtsverhältnis von Polyurethan (A) zu Pigment (B) in einem Bereich von 5:1 bis 1 :10, bevorzugt 3:1 bis 1 :8, besonders bevorzugt 1 :1 bis 1 :6. Anschließend dispergiert man Polyurethan (A) und Pigment (B). Das Dispergieren kann man in beliebigen zum Dispergieren geeigneten Apparaten durchführen. Beispielhaft seien Schüttelapparaturen wie z.B. der Fa. Skandex genannt. Bevorzugt dispergiert Polyurethan (A) und Pigment (B) beispielsweise in Ultraschallapparaturen, Hochdruckhomogenisatoren, 2-, 3-, 4- oder 5-Walzenmühlen, Minimühlen, Henschel- mischern, Schüttelmühlen, Angmühlen, Zahnmühlen, Perlmühlen, Nassmühlen, Sandmühlen, Attritoren, Kolloidmühlen, Ultraschallhomogenisatoren, mit Ultra-Turrax- Rührer und insbesondere durch Mahlung, beispielsweise in 2-, 3-, 4- oder 5- Walzenmühlen, Minimühlen, Schüttelmühlen, Angmühlen, Zahnmühlen, Perlmühlen, Nassmühlen, Sandmühlen, Kolloidmühlen, Kugelmühlen, speziell Rührwerkskugelmühlen.
Als geeignete Zeitdauer für das Dispergieren haben sich beispielsweise 10 Minuten bis 48 Stunden erwiesen, obwohl auch eine längere Zeitdauer denkbar ist. Bevorzugt ist eine Zeitdauer für das Dispergieren von 15 Minuten bis 24 Stunden.
Druck- und Temperaturbedingungen beim Dispergieren sind im Allgemeinen unkritisch, so hat sich beispielsweise Normaldruck als geeignet erwiesen. Als Temperaturen ha- ben sich beispielsweise Temperaturen im Bereich von 100C bis 1000C als geeignet erwiesen, bevorzugt bis 80°C.
Durch das Dispergieren erhält man erfindungsgemäße wässrige Dispersion. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen erfindungsgemäße wässrige Dis- persionen einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 80%, bevorzugt bis 65%, besonders bevorzugt 40 bis 60% auf.
Während der Durchführung des Dispergierens kann man übliche Mahlhilfsmittel zusetzen.
Der mittlere Durchmesser von zumindest partiell mit Polyurethan (A) umhüllten Pigment (B) liegt nach dem Dispergieren üblicherweise im Bereich von 20 nm bis 1 ,5 μm, bevorzugt im Bereich von 60 bis 500 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 350 nm und bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung allgemein das Volumenmittel. Geeignete Messgeräte zur Bestimmung des mittleren Partikel- durchmessers sind beispielsweise Coulter Counter, z.B. Coulter LS 230.
Wünscht man Ruß erfindungsgemäß als Pigment (B) einzusetzen, so bezieht sich der Partikeldurchmesser auf den mittleren Durchmesser der Primärpartikel.
Erfindungsgemäße wässrige Dispersionen enthalten keinen thermischen Initiator, d.h. keine Verbindung, die bei 600C eine Halbwertszeit von mindestens einer Stunde aufweist und dabei in freie Radikale zerfällt, wie beispielsweise Peroxide, Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Persulfate, Azoverbindungen wie beispielsweise Azobisisobutyro- nitril (AIBN) oder wasserlösliche AIBN-Derivate, hochsubstituierte, insbesondere hexa- substituierte Ethanderivate oder Redoxkatalysatoren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten erfindungsgemäße wässrige Dispersionen mindestens ein Polyurethan (D). Polyurethan (D) ist beispielsweise erhältlich durch Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (b) mit Verbindung (c), enthält aber vorzugsweise keine Allophanatgruppen. Besonders bevorzugt ist Pigment (B) nicht nur mit Polyurethan (A) zumindest partiell umhüllt, sondern auch mit Polyurethan (D).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten erfindungsgemäße wässrige Dispersionen Polyurethan (A) und Polyurethan (D) im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 2, bevorzugt im Bereich von 8 : 1 bis 1 : 1 (Gewichtsverhältnis).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten erfindungsgemäße wässrige Dispersionen mindestens einen Photoinitiator (E). Photoinitiator (E) kann man entweder vor dem Dispergieren oder aber nach dem Dispergieren zusetzen.
Geeignete Photoinitiatoren (E) können beispielsweise dem Fachmann bekannte Photo- initiatoren sein, z.B. solche in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 oder in K. K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV- and EB- Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London, genannten.
In Betracht kommen z.B. Mono- oder Bisacylphosphinoxide, wie sie z.B. in EP-A 0 007 508, EP-A 0 057 474, DE-A 196 18 720, EP-A 0 495 751 und EP-A 0 615 980 beschrieben sind, beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Ethyl- 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat, Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphin- oxid, Benzophenon, Hydroxyacetophenon, Phenylglyoxylsäure und ihre Derivate oder Gemische der vorstehend genannten Photoinitiatoren. Als Beispiele seien genannt Benzophenon, Acetophenon, Acetonaphthochinon, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, α-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4-Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Amino- benzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, ß-Methylanthrachinon, tert-Butylanthrachinon, Anthrachinoncarbonysäureester, Benzaldehyd, α-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindol, 9-Fluorenon, 1-lndanon, 1 ,3,4-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2,4-Di-iso-propylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Benzoin, Benzoin-iso-butylether, Chloroxanthenon, Benzoin- tetrahydropyranylether, Benzoin-methylether, Benzoin-ethylether, Benzoin-butylether, Benzoin-iso-propylether, 7-H-Benzoin-methylether, Benz[de]anthracen-7-on, 1-Naph- thaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 4-Chlor- benzophenon, Michlers Keton, 1-Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 1-Benzoylcyclo- hexan-1 -ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1 ,1-Dichloracetophenon, 1-Hydroxyacetophenon, Acetophenondimethylketal, o-Methoxybenzophenon, Triphenylphosphin, Tri-o-Tolyl- phosphin, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal, 2-Methyl-1 -[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on, Anthrachinone wie 2-Methylanthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-tert-Butylanthra- chinon, 1-Chloranthrachinon, 2-Amylanthrachinon und 2,3-Butandion.
Geeignet sind auch nicht- oder wenig vergilbende Photoinitiatoren vom Phenylglyoxal- säureestertyp, wie in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 oder WO 98/33761 beschrieben.
Bevorzugte Photoinitiatoren (E) sind beispielsweise solche Photoinitiatoren, die bei Aktivierung zerfallen, sogenannte α-Zerfaller wie beispielsweise Photoinitiatoren vom Benzildialkylketal-Typ wie z.B. Benzildimethylketal. Weitere Beispiele für geeignete α-Zerfaller sind Derivate von Benzoin, Isobutylbenzoinether, Phosphinoxide, insbesondere Mono- und Bisacylphosphinoxide, z.B. Benzoyldiphenylphosphinoxid, 2,4,6-Tri- methylbenzoyldiphenylphosphinoxid, α-Hydroxyalkylacetophenone wie z.B. 2-Hydroxy- 2-methylphenylpropanon (E.1 ),
Figure imgf000020_0001
2-Hydroxy-1 -[-4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1 -propanon (E.2)
Figure imgf000020_0002
Phosphinsulfide und Ethyl-4-dimethylaminobenzoat sowie (E.3)
Figure imgf000021_0001
Weitere Beispiele für bevorzugte Photoinitiatoren (E) sind Wasserstoff-abstrahierende Photoinitiatoren, beispielsweise vom Typ der gegebenenfalls substituierten Acetophe- none, Anthrachinone, Thioxanthone, Benzoesäureester oder der gegebenenfalls substituierten Benzophenone. Besonders bevorzugte Beispiele sind Isopropylthioxanthon, Benzophenon, Phenylbenzylketon, 4-Methylbenzophenon, halogenmethylierte Benzophenone, Anthron, Michlers Keton (4,4'-bis-N,N-dimethylaminobenzophenon), 4-Chlorbenzophenon, 4,4'-Dichlorbenzophenon, Anthrachinon.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen so viel Photoinitiator (E) zu, dass das Gewichtsverhältnis von Polyurethan (A) zu Photoinitiator (E) in einem Bereich von 2 : 1 bis 5.000 : 1 , bevorzugt von 3 : 1 bis 1.000 : 1 , ganz besonders bevorzugt in einem Gewichtsverhältnis von 5 : 1 bis 500 : 1 liegt.
Die Wirksamkeit von Photoinitiatoren (E) in erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen kann man, wenn es gewünscht wird, durch die Zugabe von mindestens einem Synergisten, beispielsweise von mindestens einem Amin, insbesondere von mindestens einem tertiärem Amin erhöhen. Geeignete Amine sind beispielsweise Triethylamin, N,N-Dimethylethanolamin, N-Methylethanolamin, Triethanolamin, Aminoacrylate wie beispielsweise aminmodifizierte Polyetheracrylate. Wenn man Amine wie beispielsweise tertiäre Amine als Katalysator bei der Synthese von Polyurethan (A) eingesetzt und nach der Synthese nicht abgetrennt hat, so kann auch als Katalysator verwendetes tertiäres Amin als Synergist wirken. Weiterhin kann zur Neutralisation von sauren Gruppen wie beispielsweise COOH-Gruppen oder SOsH-Gruppen eingesetztes tertiäres Amin als Synergist wirken. Man kann bis zur doppelten molaren Menge Synergist zusetzen, bezogen auf eingesetzen Photoinitiator (E).
Man kann erfindungsgemäßen Dispersionen eine oder mehrere weitere Verbindungen mit C-C-Doppelbindungen (F) zusetzen, im folgenden auch als ungesättigte Verbindungen (F) bezeichnet.
Im einfachsten Fall setzt man den Pigmentdispersionen weitere doppelbindungshaltige Polyurethane (A) zu. Besonders geeignete ungesättigte Verbindungen (F) sind beispielsweise Verbindungen der allgemeinen Formel I. Weitere besonders geeignete ungesättigte Verbindungen (F) sind solche der allgemeinen Formel F.1.
Figure imgf000022_0001
Dabei sind die Variablen wie folgt definiert:
R1, R2 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander gewählt aus
Wasserstoff und Ci-Cio-Alkyl,
m eine ganze Zahl von 0 bis 2, bevorzugt 1 ;
A2 CH2 oder -CH2-CH2- oder R8-CH oder para-C6H4 für den Fall, dass m = 0,
CH, C-OH, C-O-C(O)-CH=CH2, C-O-CO-C(CHs)=CH2, R8-C oder 1 ,3,5-C6H3 für den Fall, dass m = 1 , und Kohlenstoff für den Fall, dass m = 2;
R8 gewählt aus Ci-C4-AIkVl, wie beispielsweise n-C4Hg, n-CsH7, iso-C3H7 und vorzugsweise C2H5 und CH3, oder Phenyl,
A3, A4, A5 gleich oder verschieden und gewählt aus
Ci-C20-Alkylen, wie beispielsweise -CH2-, -CH(CH3)-, -CH(C2H5)-, -CH(C6H5)-, -(CH2J2-, -(CH2)S-, -(CH2J4-, -(CH2)S-, -(CH2J6-, -(CH2J7-, -(CH2J8-, -(CH2J9-, -(CH2)io-, -CH(CH3)-(CH2)2-CH(CH3)-;
eis- oder trans-C4-Cio-Cycloalkylen, wie beispielsweise cis-i ^-Cyclopentyliden, trans-1 ,3-Cyclopentyliden cis-1 ,4-Cyclohexyliden, trans-1 ,4-Cyclohexyliden;
Ci-C2o-Alkylen, in denen von einem bis zu sieben jeweils nicht benachbarte C-Atome durch Sauerstoff ersetzt sind, wie beispielsweise -CH2-O-CH2-,
-(CHz)2-O-CH2-, -(CH2J2-O-(CH2J2-, -[(CH2J2-O]2-(CH2J2-, -[(CH2J2-O]3-(CH2J2-;
Ci-C2o-Alkylen, substituiert mit bis zu 4 Hydroxylgruppen, wobei in Ci-C2o-Alkylen von einem bis zu sieben jeweils nicht benachbarte C-Atome durch Sauerstoff er- setzt sind, wie beispielsweise -CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-, -CH2-O-[CH2-CH(OH)-CH2I2-, -CH2-O-[CH2-CH(OH)-CH2]S-;
C6-Ci4-Arylen, wie beispielsweise para-CeH4.
Besonders bevorzugte Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel F. I sind Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Tri(meth)acrylat von dreifach ethoxyliertem Tri- methylolpropan, Pentaerythrittri(meth)acrylat und Pentaerythrittetra(meth)acrylat.
Weitere sehr gut geeignete Vertreter für ungesättigte Verbindungen (F) sind Ethylen- glycoldi(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat, Propylenglykol(meth)acrylat, Dipropylenglykoldi(meth)acrylat und Tripropylenglykol- di(meth)acrylat.
Weitere sehr gut geeignete Vertreter für ungesättigte Verbindungen (F) sind partiell oder erschöpfend (meth)acrylierte Polyole wie beispielsweise partiell oder erschöpfend (meth)acryliertes dimeres Trimethylolpropan, partiell oder erschöpfend (meth)acry- liertes dimeres Trimethylolethan, partiell oder erschöpfend (meth)acrylierter dimerer Pentaerythrit.
Beispielsweise kann man insgesamt bis zu 100 Gew.-%, bezogen auf die Summe an (A) und (B), an ungesättigter Verbindung (F) zusetzen, bevorzugt bis zu 50 Gew.-% und besonders bevorzugt bis zu 25 Gew.-%.
Erfindungsgemäße wässrige Dispersionen lassen sich gut verwenden als oder zur Herstellung von Formulierungen zum Färben oder Bedrucken von Substraten, beispielsweise zur Herstellung von Färbeflotten für das Pigmentfärben oder zur Herstellung von Druckpasten für den Pigmentdruck. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen als oder zur Herstellung von Formulierungen zum Färben oder Bedrucken von Substraten. Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Färben oder Bedrucken von Substraten unter Verwendung von mindestens einer erfindungsgemäßen wässrigen Dispersion.
Als Substrate sind geeignet:
Cellulosehaltige Materialien wie Papier, Pappe, Karton, Holz und Holzwerkstoffe, die auch lackiert oder anderweitig beschichtet sein können, metallische Materialien wie Folien, Bleche oder Werkstücke aus Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Gold, Zink oder Legierungen dieser Metalle, die lackiert oder anderweitig beschichtet sein können, silikatische Materialien wie Glas, Porzellan und Keramik, die beschichtet sein können, polymere Materialien jeder Art wie Polystyrol, Polyamide, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Melaminharze, Polyacrylate, Polyacrylnitril, Polyurethane, Polycarbonate, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetate, Polyvinylpyrrolidone und entsprechende Copolymere und Blockcopolymere, biologisch abbaubare Polymere und natür- liehe Polymere wie Gelatine,
Lebensmittel und Teile von Lebensmittel, insbesondere Eierschalen, Leder, sowohl Naturleder als auch Kunstleder, als Glatt-, Nappa- oder Velourleder, Lebensmittel und Kosmetika, und insbesondere textile Substrate wie Fasern, Garne, Zwirne, Maschenware, Webware, Non-wovens und konfektionierte Ware aus Polyes- ter, modifiziertem Polyester, Polyestermischgewebe, cellulosehaltige Materialien wie Baumwolle, Baumwollmischgewebe, Jute, Flachs, Hanf und Ramie, Viskose, Wolle, Seide, Polyamid, Polyamidmischgewebe, Polyacrylnitril, Triacetat, Acetat, Polycarbo- nat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Mischgewebe wie beispielsweise Polyester/Polyurethan-Mischgewebe (z. B. Lycra®), Polyethylen-Polypropylen-Mischgewebe, Polyestermikrofasern und Glasfasergewebe.
Die Substrate können optional vorbehandelt und/oder vorbeschichtet sein, beispielsweise können Kunststofffolien vor Applikation mit Corona-Entladungen behandelt oder mit einer Grundierung (Primer) vorbeschichtet werden.
Unter den Kunststoffen sind insbesondere hervorzuheben Polycarbonat, Polyethylen, beispielsweise PE, HDPE, LDPE, Polypropylen, beispielsweise PP, orientiertes PP (OPP), bisaxial orientiertes PP (BOPP), Polyamid, beispielsweise Nylon®, und Polye- thylenterephthalat (PET).
Bevorzugte Substrate sind Papier, darunter insbesondere Zeitungspapier, Pappe, Karton, Polyester enthaltende Folien, Polyethylen enthaltende Folien und Polypropylen enthaltende Folien sowie Glas. Kunststofffolien können optional auch metallisiert sein.
Erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren können weitere Zuschlagstoffe (G), wie sie insbesondere für wässrige Druckfarben und in der Druck- und Lackindustrie üblich sind, enthalten. Genannt seien z.B. Konservierungsmittel wie beispielsweise 1 ,2-Benzisothiazolin-3-on (kommerziell erhältlich als Proxel-Marken der Fa. Avecia Lim.) und dessen Alkalimetallsalze, Glutardialdehyd und/oder Tetramethylolacetylendi- harnstoff, Protectole®, Antioxidantien, Entgaser/Entschäumer wie beispielsweise Ace- tylendiole und ethoxylierte Acetylendiole, die üblicherweise 20 bis 40 mol Ethylenoxid pro mol Acetylendiol enthalten und gleichzeitig auch dispergierend wirken können, Mittel zur Regulierung der Viskosität, Verlaufshilfsmittel, Netzmittel (z.B. benetzend wirkende Tenside auf der Basis von ethoxylierten oder propoxylierten Fett- oder Oxoalko- holen, Propylenoxid/Ethylenoxid-Blockcopolymeren, Ethoxylaten von Ölsäure oder Alkylphenolen, Alkylphenolethersulfaten, Alkylpolyglycosiden, Alkylphosphonaten, Al- kylphenylphosphonaten, Alkylphosphaten, Alkylphenylphosphaten oder bevorzugt Po- lyethersiloxan-Copolymeren, insbesondere alkoxylierten 2-(3-
Hydroxypropyl)heptamethyltrisiloxanen, die in der Regel einen Block aus 7 bis 20, vorzugsweise 7 bis 12, Ethylenoxideinheiten und einen Block aus 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Propylenoxideinheiten aufweisen und in Mengen von 0,05 bis 1 Gew.-% in den Farbmittelzubereitungen enthalten sein können), Antiabsetzmittel, Glanzverbesserer, Gleitmittel, Haftverbesserer, Hautverhinderungsmittel, Mattierungsmittel, Emulgatoren, Stabilisatoren, Hydrophobiermittel, Lichtschutzadditive, Griffverbesserer, Antistatikmittel, Basen wie beispielsweise Triethanolamin oder Säuren, speziell Carbonsäuren wie beispielsweise Milchsäure oder Zitronensäure zur Regulierung des pH-Wertes. Wenn diese Mittel Bestandteil erfindungsgemäßer Druckfarben für Druckverfahren sind, beträgt ihre Gesamtmenge in der Regel 2 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der erfindungsgemäßen Farbmittelzubereitungen und insbesondere der erfindungsgemäßen Druckfarben für Druckverfahren.
Als Verbindungen (G) sind auch Styrol-Acrylat-Copolymere denkbar, bei denen es sich um durch radikalische Polymerisation erhältliche Copolymere handelt, die als Monomere in eingebauter Form enthalten können
(i) mindestens ein vinylaromatisches Monomer, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol und alpha-Methylstyrol, besonders bevorzugt Styrol,
(ii) Acrylsäure oder Methacrylsäure, bevorzugt Acrylsäure, sowie
(iii) optional mindestens einen d- bis Cs-Alkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, in dieser Schrift als (Meth)acrylsäure bezeichnet, bevorzugt Acrylsäure,
(iv) optional andere als die unter (i) bis (iii) genannten Monomere, die radikalisch poly- merisierbar sind, bevorzugt 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, Acrylnitril, Acrylamid.
Bevorzugte Monomere (iii) sind Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, 2- Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und n- Butylmethacrylat,.
Derartige Copolymere können ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mw, bestimmt per Gelpermeationschromatographie in THF als Lösungsmittel und Polystyrol als Standard, kann von 1.000 bis 1.500.000 aufweisen.
Üblicherweise sind sie wie folgt aufgebaut:
Monomere (i): 20-80 Gew% Styrol und/oder alpha-Methylstyrol Monomere (il): 1-45 Gew% Acrylsäure und 0-10 Gew% Methacrylsäure und
Monomere (Nl): 0-30 Gew% n-Butylacrylat, 0-30 Gew% 2-Ethylhexylacrylat.
Bevorzugt sind derartige Copolymere über Massepolymerisation und Emulsionspolymerisation erhältlich, besonders bevorzugt über Massepolymerisation.
Erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren können weiterhin einen weiteren Photoinitiator enthalten, der nicht gleich dem Photoinitiator (E) ist, der bei der Herstel- lung von erfindungsgemäßer wässriger Dispersion eingesetzt werden kann, aber aus den oben genannten Photoinitiatoren gewählt wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren eine dynamische Viskosität im Bereich von 10 bis 2000 mPa-s, bevorzugt 10 bis 1000 mPa-s, besonders bevorzugt 10 bis 500 mPa-s, und ganz besonders bevorzugt 10 bis 150 mPas, gemessen bei 23°C nach DIN 53018.
Zur Einstellung der Viskosität kann es erforderlich sein, der Druckfarbe zur Einsteilung der Viskosität einen Verdicker zuzusetzen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Oberflächenspannung erfindungsgemäßer Druckfarben für Druckverfahren 25 bis 70 mN/m, insbesondere 30 bis 60 mN/m, gemessen bei 25°C nach DIN 53993.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der pH-Wert erfindungsgemäßer Druckfarben für Druckverfahren bei 5 bis 10, vorzugsweise bei 7 bis 10.
Erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren zeigen insgesamt vorteilhafte Anwendungseigenschaften, gutes Trocknungsverhalten, und ergeben Druckbilder hoher Qualität, d.h. hoher Brillanz und Farbtiefe sowie hoher Reib-, Licht-, Wasser- und
Nassreibechtheit. Besonders geeignet sind sie zum Drucken auf gestrichenes und ungestrichenes Papier sowie Karton und PE/PP/PET Folien. Es stellt einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäßen Druckfarben dar, daß sie eine verbesserte Wiederauflösung von auf Druckrollen bzw. Druckplatten haftenden Druckfarbresten zeigen, die aus einem vorhergehenden Druckvorgang stammen oder auch nach Unterbrechung des Druckvorganges angetrocknet sein können. Eine solche verbesserte Wiederauflösung ist insbesondere, aber nicht nur, beim Drucken nach dem Hochdruckverfahren vorteilhaft. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Druckfarben für Druckverfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Druckfarben für Druckverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine erfindungsgemäße wässrige Dispersion, Wasser und ge- gebenenfalls mindestens einen Zuschlagstoff (G) miteinander vermischt, beispielsweise in einem oder in mehreren Schritten.
Als geeignete Vermischungstechniken sind beispielsweise Verrühren und intensives Schütteln zu nennen sowie das Dispergieren, beispielsweise in Kugelmühlen oder Rührwerkskugelmühlen.
Die Reihenfolge der Zugabe bei dem Vermischen von erfindungsgemäßer wässriger Dispersion, Wasser, gegebenenfalls (C), gegebenenfalls (D), gegebenenfalls (E), ge- gebenenfalls (F) und gegebenenfalls (G) ist an sich unkritisch.
So ist es in einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung möglich, dass man zunächst mindestens ein Polyurethan (A) synthetisiert, danach mit Pigment (B) disper- giert und danach mit einem oder mehreren der gewünschten Zusätze zusätzliches (A), (C), (D), (E), (F) und/oder (G) vermischt und vor oder nach dem Vermischen mit Wasser verdünnt.
In einer Variante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass man zunächst mindestens ein Polyurethan (A) synthetisiert, danach mit Pigment (B) dispergiert und da- nach mit einem oder mehreren der gewünschten Zusätze (C), (D), (E), (F) und/oder (G) vermischt und vor oder nach dem Vermischen mit Wasser verdünnt.
In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung synthetisiert man (a) mindestens ein Polyurethan (A) und mindestens ein Polyurethan (D), danach vermischt man mit Polymerisationsinhibitor (C) und dispergiert mit (B), verdünnt mit Wasser und vermischt gegebenenfalls mit einem oder mehreren der gewünschten Zusätze (E), (F) und/oder (G).
In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung synthetisiert man mindestens ein Polyurethan (A) in Gegenwart von Polymeriationsinhibitor (C) und dispergiert danach mit Pigment (B) und mindestens einem der gewünschten Zusätze Polyurethan (D) sowie (E), (F) und (G).
In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung synthetisiert man mindestens ein Polyurethan (A) und mindestens ein Polyurethan (D) in Gegenwart von Polymeristion- sinhibitor (C) und dispergiert danach mit Pigment (B) und mindestens einem der gewünschten Zusätze (E), (F) und (G).
In einer weiteren Variante ist es möglich, dass man zunächst mindestens ein Styrol- Acrylat-Copolymer (G) synthetisiert, danach mit Pigment (B) dispergiert und danach mit mindestens einem Polyurethan (A) vermischt sowie optional mit einem oder mehreren der gewünschten Zusätze (C), (D), (E) und/oder (F) vermischt und vor oder nach dem Vermischen mit Wasser verdünnt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bedrucken von flächigen oder dreidimensionalen, bevorzugt flächigen Substraten nach einem anderen Druckverfahren als Ink-Jet-Verfahren unter Verwendung von mindestens einer erfindungsgemäßen Druckfarbe. In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Druckverfahrens druckt man mindestens eine erfindungsgemäße Druckfarbe auf ein Substrat und behandelt anschließend mit aktinischer Strahlung.
Druckverfahren, in denen die erfindungsgemäßen Druckfarben eingesetzt werden können sind bevorzugt Offsetdruck, Hochdruck, Flexodruck, Gravurdruck und Tiefdruck, besonders bevorzugt Flexodruck und Gravurdruck.
Bei den sogenannten mechanischen Druckverfahren wie Offsetdruck, Hochdruck, Flexodruck oder Tiefdruck wird die Druckfarbe durch Kontakt einer mit Druckfarbe versehenen Druckplatte oder Druckform mit dem Bedruckstoff auf den Bedruckstoff übertragen. Druckfarben für diese Anwendungen umfassen üblicherweise Lösemittel, Farbmittel, Bindemittel sowie ggf. verschiedene Additive. Bindemittel dienen zur Bildung des Farbfilms und der Verankerung der Bestandteile wie beispielsweise Pigmente oder
Füllstoffe im Farbfilm. Je nach Konsistenz enthalten Druckfarben für diese Anwendungen üblicherweise zwischen 10 und 50 Gew. % Bindemittel.
Drucklacke werden entweder als Grundierung auf den Bedruckstoff aufgetragen (so- genannte "primer") oder nach dem Druckvorgang als Überzug auf den bedruckten Bedruckstoff aufgetragen. Drucklacke werden beispielsweise zum Schutz des Druckbildes, zur Verbesserung der Haftung der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff oder zu ästhetischen Zwecken eingesetzt. Die Auftragung erfolgt üblicherweise in-line mittels eines Lackierwerkes an der Druckmaschine.
Drucklacke enthalten kein Farbmittel, sind aber abgesehen davon im Regelfalle ähnlich wie Druckfarben zusammengesetzt.
Druckfarben für mechanische Druckverfahren umfassen so genannte pastöse Druck- färben mit hoher Viskosität für den Offset-und Hochdruck sowie so genannte Flüssigdruckfarben mit vergleichsweise niedriger Viskosität für den Flexo- und Tiefdruck.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der fle- xographische Druckvorgang beispielsweise so erfolgen, daß das zu beschichtende, optional vorbehandelte Substrat an einzelnen Druckstationen nacheinander mit unterschiedlich pigmentierten erfindungsgemäßen Druckfarben bedruckt wird. Zwischen den einzelnen Druckstationen erfolgt bevorzugt eine zumindest teilweise Trocknung, besonders bevorzugt eine vollständige Trocknung.
Bevorzugt sind die einzelnen Druckstationen samt Trocknungsstationen um eine zen- trale Walze herum angeordnet, es ist aber auch möglich, das Substrat in jeder einzelnen Druckstation über Umlenker über jeweils eine Walze zu transportieren.
Das fertige Druckbild wird nach Durchlaufen sämtlicher Druckstationen getrocknet und mit Elektronenstrahlung vollständig gehärtet.
Die erfindungsgemässen Druckfarben bzw. Drucklacke können optional weitere Additive und Hilfsstoffe umfassen. Beispiele für Additive und Hilfsstoffe sind Füllstoffe wie Calciumcarbonat, Aluminiumoxidhydrat oder Aluminium-bzw. Magnesiumsilikat. Wachse erhöhen die Abriebfestigkeit und dienen der Erhöhung der Gleitfähigkeit.
Beispiele sind insbesondere Polyethylenwachse, oxidierte Polyethylenwachse, Petroleumwachse oder Ceresinwachse. Fettsäureamide können zur Erhöhung der Oberflächenglätte eingesetzt werden.
Weichmacher dienen der Erhöhung der Elastizität des getrockneten Films. Beispiele sind Phthalsäureester wie Dibutylphthalat, Diisobutylphthalat, Dioctylphthalat, Citro- nensäureester oder Ester der Adipinsäure. Zum Dispergieren der Pigmente können Dispergierhilfsmittel eingesetzt werden. Bei den erfindungsgemässen Flüssigdruckfarben bzw. Drucklacken kann vorteilhaft auf Haftvermittler verzichtet werden, ohne dass die Verwendung von Haftvermittlern damit ausgeschlossen sein soll. Die Gesamtmenge aller Additive und Hilfsstoffe übersteigt üblicherweise nicht 20 Gew.% bezüglich der Summe aller Bestandteile und beträgt bevorzugt 0-10 Gew. %.
Die Schichtdicke, mit der die erfindungsgemäßen Druckfarben auf das Substrat aufge- tragen werden, unterscheiden sich je nach Druckverfahren und können beispielsweise bis zu 10 μm betragen, bevorzugt 0,1 bis 8 μm, besonders bevorzugt 0,2 bis 7 μm, ganz besonders bevorzugt 1 bis 5 μm und insbesondere 1 bis 4 μm.
Für Hochdruck/Flexodruck sind Druckfarbenschichtdicken von 2 - 4 μm typisch, für Offsetdruck 1 - 2 μm, für Tiefdruck 2 - 8 μm und für Siebdruck 20 - 30 μm.
Erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren lassen sich durch aktinische Strahlung härten, beispielsweise ist aktinische Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 450 nm geeignet. Geeignet ist beispielsweise aktinische Strahlung mit einer Energie im Bereich von 70 mJ /cm2 bis 2000 mJ/cm2. Aktinische Strahlung kann man zweckmäßig beispielsweise kontinuierlich oder in Form von Blitzen einbringen. Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die Härtung der Druckfarben mittels Elektronenstrahlung in geeigneten Elektronenblitzeinrichtungen durchzuführen, beispielsweise mit einer Energie im Bereich von 70 bis 300 keV, bevorzugt 150 bis 200 keV. Es stellt einen Vorteil der Durchführung der Härtung mittels E- lektronenstrahlung dar, daß die so gehärteten Druckfarben in der Regel eine bessere Reibechtheit aufweisen als Druckfarben, die mit UV-Licht gehärtet sind.
Im Fall der Durchführung der Härtung mittels Elektronenstrahlung enthält die erfindungsgemäße Druckfarbe bevorzugt keinen Photoinitiator (E). Dies hat den Vorteil, daß dabei keine migrierbaren, durch die Bestrahlung entstandenen Bestandteile von Photoinitiatoren in der Beschichtung verbleiben. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Beschichtungen für einen Lebensmittelkontakt vorgesehen sind.
Der Abstand der Elektronenblitzeinrichtungen zur Druckoberfläche beträgt zwischen 1 und 100 cm, vorzugsweise 5 bis 50 cm.
Selbstverständlich sind auch mehrere Strahlungsquellen für die Härtung einsetzbar um die für die optimale Härtung erforderliche Strahlungsdosis zu erreichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man nach dem Bedrucken und vor dem Behandeln mit aktinischer Strahlung zwischentrocknen, beispielsweise thermisch oder mit IR-Strahlung. Geeignet sind beispielsweise Temperaturen im Bereich von 30 bis 1200C über einen Zeitraum im Bereich von 10 Sekunden bis 24 Stunden, bevorzugt eine bis zu 30 min, besonders bevorzugt bis zu 5 min. Als IR-Strahlung ist beispielsweise IR-Strahlung in einem Wellenbereich über 800 nm geeignet. Geeignete Vorrichtungen zum Zwischentrocknen sind beispielsweise Trockenschränke oder Vakuumtrockenschränke für thermische Zwischentrocknung, weiterhin IR-Lampen.
Auch die bei der Einwirkung von aktinischer Strahlung entwickelte Hitze kann zwi- schentrocknend wirken.
Erfindungsgemäße Druckfarben und Drucke, die unter Verwendung von erfindungsgemäßen Druckfarben hergestellt werden, lassen sich jedoch auch thermisch härten, und zwar mit oder ohne die Einwirkung von aktinischer Strahlung. So ist beispielsweise möglich, durch Trocknen bei Temperaturen im Bereich von 25 bis 1500C, bevorzugt 100 bis 150 °C, besonders bevorzugt 120 bis 150 0C Drucke zu fixieren, die unter Verwendung von erfindungsgemäßen Druckfarben hergestellt sind.
Die Bestrahlung kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch unter Ausschluß von Sauerstoff oder sauerstoffabgereicherter Atmosphäre, z. B. bei einem Sauerstoffparti- aldruck von weniger als 18 kPa, bevorzugt 0,5 - 18 kPa, besonders bevorzugt 1 - 15 kPa, ganz besonders bevorzugt 1 bis 10 kPa und insbesondere 1 - 5 kPa, oder unter Inertgas-Atmosphäre, durchgeführt werden. Als Inertgase eignen sich vorzugsweise Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid, Wasserdampf oder Verbrennungsgase. Die Verringerung des Sauerstoffpartialdruckes kann auch durch Absenken des Umgebungsdruckes erfolgen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt es dar, in einem ersten Schritt durch Dispergierung mindestens eines erfindungsgemäßen Polyurethans
(A) und mindestens eines Pigments (B) zunächst ein Pigmentkonzentrat herzustellen, das dann in einem zweiten Schritt durch Zugabe eines Styrol-Acrylat-Copolymers, wie unter (G) beschrieben, als nicht-strahlungshärtbares Bindemittel zu einer einfachen Druckfarbe vermischt wird. Dies kann dann in einem dritten Schritt durch Zusatz der Komponenten (C), (D), (F) und/oder (G) zur eigentlichen Druckfarbe vermischt werden, die in einem vierten Schritt auf das gewünschte Substrat aufgebracht und in einem fünften Schritt mittels Elektronenstrahlen gehärtet wird.
Es ist auch möglich, in einem ersten Schritt durch Dispergierung mindestens eines Styrol-Acrylat-Copolymers, wie unter (G) beschrieben, und mindestens eines Pigments
(B) zunächst ein Pigmentkonzentrat herzustellen, das dann in einem zweiten Schritt durch Zugabe mindestens eines erfindungsgemäßen Polyurethans (A)zu einer einfa- chen Druckfarbe vermischt wird. Dies kann dann in einem dritten Schritt durch Zusatz der Komponenten (C), (D), (F) und/oder (G) zur eigentlichen Druckfarbe vermischt werden, die in einem vierten Schritt auf das gewünschte Substrat aufgebracht und in einem fünften Schritt mittels Elektronenstrahlen gehärtet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei verschiedene erfindungsgemäße Druckfarben für Druckverfahren zu Sets kombinieren, wobei verschiedene erfindungsgemäße Druckfarben jeweils unterschiedliche Pigmente mit jeweils unterschiedlicher Farbe enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind zumindest partiell umhüllte Pigmente, hergestellt durch Dispergieren von mindestens einem Pigment (B), mindestens einem Polymerisationsinhibitor (C) und mindestens einem Polyurethan (A), wobei Polyurethan (A) erhältlich ist durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im
Mittel 1 bis 10 Allophanatgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, gegebenenfalls (b) null bis 60 Gew.-%, bevorzugt bis 20 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat mit (c) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen, wobei Angaben in Gew.-% auf gesamtes Polyurethan (A) bezogen sind.
Ein spezieller Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind zumindest partiell umhüllte vorstehend beschriebene Pigmente, dadurch gekennzeichnet, dass Di- oder Polyisocy- anat (a) hergestellt ist durch Umsetzung von mindestens einem Di- oder Polyisocyanat (a1) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I
Figure imgf000032_0001
enthalten, in der die Variablen wie folgt definiert sind:
R1, R2 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander gewählt aus Wasserstoff und Ci-Cio-Alkyl, X1 gewählt aus Sauerstoff und N-R3,
A1 gewählt aus Ci-C2o-Alkylen, unsubstituiert oder ein- oder mehrfach substi- tuiert mit Ci-C4-AIkVl, Phenyl oder 0-Ci-C4-AIkVl, wobei in Ci-C2o-Alkylen eine oder mehrere nicht-benachbarte Chb-Gruppen durch Sauerstoff ersetzt sein können;
X2 gewählt aus Hydroxyl und NH-R3,
R3 gleich oder verschieden und gewählt aus Wasserstoff, Ci-Cio-Alkyl und Phenyl.
Ein spezieller Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind mit Polyurethan (A) zumindest partiell umhüllte Pigmente, dadurch gekennzeichnet, dass Polyurethan (A) hergestellt ist durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgrup- pen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und gegebenenfalls
(b) null bis 60 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat, mit
(c) 5 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen und
(d) mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I
Figure imgf000033_0001
in der die Variablen wie folgt definiert sind:
R1, R2 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander gewählt aus Wasserstoff und Ci-Cio-Alkyl, X1 gewählt aus Sauerstoff und N-R3,
A1 gewählt aus Ci-C2o-Alkylen, unsubstituiert oder ein- oder mehrfach substituiert mit Ci-C4-Alkyl, Phenyl oder O-C-i -C4-AIkVl, wobei in Ci-C2o-Alkylen eine oder mehrere nicht-benachbarte Chb-Gruppen durch Sauerstoff ersetzt sein können; X2 gewählt aus Hydroxyl und NH-R3,
R3 gleich oder verschieden und gewählt aus Wasserstoff, Ci-Cio-Alkyl und
Phenyl.
Ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen zumindest partiell umhüllten Pigmenten ist vorstehend beschrieben und ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäße zumindest partiell umhüllte Pigmente lassen sich beispielsweise aus erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen durch Entfernen des Wassers gewin- nen, beispielsweise durch Trocknen, Gefriertrocknen, Filtrieren oder einer Kombination der vorstehend genannten Maßnahmen.
Erfindungsgemäße zumindest partiell umhüllte Pigmente eignen sich besonders gut zur Herstellung von Druckfarben für Druckverfahren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyurethane (A), hergestellt durch Umsetzung von (a) 15 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanatgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und
(b) gegebenenfalls null bis 60 Gew.-%, bevorzugt bis 20 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat,
(c) 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen und
(d) gegebenenfalls mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I.
Dabei sind Angaben in Gew.-% jeweils auf gesamtes erfindungsgemäßes Polyurethan (A) bezogen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat erfindungsgemäßes Polyurethan (A) eine Doppelbindungsdichte von 0,1 bis 5 mol/kg (A), bevorzugt 0,5 bis 3 mol/kg (A), ganz besonders bevorzugt 1 bis 2 mol/kg (A), bestimmbar beispielsweise durch Bestimmung der Hydrier-Iod-Zahl und durch 1H-NMR-Spektroskopie.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit von erfindungsgemäßem Polyurethan (A) versetzt man es während oder unmittelbar nach der Synthese mit mindestens einem Polymeri- sationsinhibitor (C).
Ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Polyurethanen (A) ist vorstehend beschrieben und ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäße Polyurethane (A) eigenen sich ganz besonders gut zur Herstellung von erfindungsgemäßen Druckfarben und zur Herstellung von erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen.
Die Erfindung wird durch Arbeitsbeispiele erläutert.
Allgemeine Vorbemerkungen:
Der NCO-Gehalt wurde jeweils gemäß DIN 53185 titrimetrisch verfolgt. Der Grad der Umhüllung von erfindungsgemäßen Pigmenten wurde durch Transmissionselektronenmikroskopie mit Gefrierbruchtechnik bestimmt. Feststoffgehalt: Die Angaben in % beziehen sich m Rahmen der vorliegenden Erfindung stets auf Gew.-%. Feststoffgehalte werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets durch 30-minütiges Trocknen bei 1500C ermittelt. Die dynamische Viskosität wurde jeweils bei Zimmertemperatur bestimmt. I. Herstellung von erfindungsgemäßen zumindest partiell umhüllten Pigmenten
1.1. Herstellung von erfindungsgemäßem Polyurethan
1.1.1 Herstellung von Diisocyanat (a.1), das Allophanatgruppen und C-C-Doppelbindungen enthält
Es wurde gemäß EP 1 144 476 B1 , Beispiel 1.1 vorgegangen. In einem Rührkolben wurden Hexamethylendiisocyanat (HDI) (a.1.1) unter Stickstoffbedeckung mit 2-Hy- droxyethylacrylat vermischt und auf 800C erwärmt. Es wurden 200 Gew.-ppm N1N1N- Trimethyl-N-(2-hydroxypropyl)ammonium-2-ethylhexanoat
Figure imgf000035_0001
zugegeben und danach die Temperatur innerhalb einer halben Stunde auf 1200C erhöht. Danach wurde die entstehende Reaktionsmischung unter weiterem Rühren bei 1200C gehalten, bis der titrimetrisch bestimmte NCO-Gehalt 25 Gew.-% betrug, bezogen auf gesamte Reaktionsmischung. Mann stoppte die Reaktion durch Zugabe von 250 Gew.-ppm Di-(2-Ethylhexyl)-phosphat, bezogen auf (a.1.1). Das so erhältliche Gemisch wurde anschließend im Dünnschichtverdampfer bei 135°C und 2,5 mbar von nicht umgesetztem HDI befreit. Das so erhältliche Diisocyanat (a.1 ) hatte einen NCO-Gehalt von 15 Gew.-%, eine dynamische Viskosität von 1200 mPa-s bei 23°C. Der Rest-HDI-Gehalt war unter 0,5 Gew.-%. Die C-C-Doppelbindungsdichte betrug 2 C-C-Doppelbindungen pro Molekül.
1.1.2 Umsetzung von (a.1) zu erfindungsgemäßem Polyurethan (A.2)
63,1 g eines Polyesterdiols mit einem Molekulargewicht Mw von 800 g/mol, hergestellt durch Polykondensation von Isophthalsäure, Adipinsäure und 1 ,4-Dihydroxymethyl- cyclohexan (Isomerengemisch) in einem Molverhältnis von 1 : 1 : 2, wurden auf 120°C erwärmt. Die entstehende Schmelze wurde in einen 2-l-Reaktor gefüllt, ausgestattet mit Rührer, Rückflusskühler, Gaseinleitrohr und Tropftrichter, und unter Stickstoff auf 1300C erwärmt. Als das Polyesterdiol als klare Schmelze vorlag, wurde unter Rühren auf 80°C abgekühlt. Danach wurden 8,2 g Neopentylglykol und 26,8 g 2,2-Dimethylol- propionsäure sowie 0,3 g Polymerisationsinhibitor (C.1) und 0,15 g Polymerisationsinhibitor (C.2) zugegeben und danach auf 600C abgekühlt.
Figure imgf000036_0001
Danach wurden 297,5 g Tetra hydrofu ran (THF), 185,6 g Diisocyanat (a.1 ) und 13,7 g Hexamethylendiisocyanat (HDI) (a.2.1) zugesetzt. Anschließend gab man 5,95 g Trie- thylamin zu (2 Gew%), bezogen auf gesamten Feststoffanteil) und rührte bei 600C, bis der titrimetrisch bestimmte NCO-Gehalt auf 0,7 Gew.-%, bezogen auf gesamte Reaktionsmischung, gesunken war. Danach wurde mit Hilfe eines Eisbades auf Zimmertemperatur abgekühlt und die Reaktion durch Zugabe von 16,8 g Diethanolamin, gelöst in 16,8 g THF, abgestoppt. Anschließend neutralisierte man die Säuregruppen mit 20,2 g Triethylamin, gelöst in 20,2 g THF. Schließlich wurden der Polymerlösung in Tetrahy- drofuran 1004 g Wasser zugefügt und das organische Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die Doppelbindungsdichte des so erhaltenen Polymers A.2 (Mn = 3400 g/mol; Mw = 13300 g/mol) betrug 1.92 mol Doppelbindungen/kg Polyurethan. Die wässrige Dispersion wies einen Feststoffgehalt von 28.9 % auf. Die Glasübergangstemperatur des Polyurethans betrug 23 0C.
1.2. Herstellung von erfindungsgemäßen wässrigen Dispersionen von zumindest partiell umhüllten Pigmenten, Beispiel 1
Erfindungsgemäße wässrige Dispersionen wurden auf einer Schüttelapparatur (Fa. Skandex) mit 60 g Glaskugeln (Durchmesser 0,25 - 0,5 mm) hergestellt. Die Rezepturen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Nach Einwiegen der Ingredienzien und der Glaskugeln im Skandex wurde die resultierende Mischung bei 4000 Upm für 30 min/kg geschüttelt.
Man erhielt die erfindungsgemäßen, wässrigen Pigmentdispersionen WP.1 und WP.2 (Tab. 1 ).
Tabelle 1 : Ingredienzien und Rezeptparameter für erfindungsgemäße wässrige Pigmentkonzentrate WP.1 und WP.2
Figure imgf000037_0001
Mengen von Ingredienzien sind in g angegeben.
Joncryl HPD296 ist ein Hochleistungspigment-Dispergiermittel, das ein sehr gutes Anreibeverhalten zeigt. Es stellt eine optimierte Formulierung aus Styrol/Acrylat-Oligo- meren mit polymeren Additiven dar.
Foamex der Firma Tego ist ein konventioneller Entschäumer, der die bei den hohen Scherkräften auftretenden Luftblasen zerstört.
Als Pigment wurde ein Kupfer-Phthalocyanine Blau der Firma BASF eingesetzt (PB 15.3).
Formulierungsbeispiel 2: Herstellung der Druckfarben aus den Pigmentkonzentraten WP.1 und WP.2
Durch Vermischen der Pigmentkonzentrate mit Additiven und ggf. einem Photoinitiator wurden die erfindungsgemäßen Druckfarben PT.1 und PT.2 hergestellt. Zum Vergleich diente eine Druckfarbe PT.3 ohne strahlungshärtbares Polyurethan (Tab. 2). Tabelle 2. Rezeptparameter und Eigenschaften der erfindungsgemäßen, wässrigen Pigmentkonzentrate PT.1 und PT.2 und PT.4 sowie der Vergleichsdruckfarbe PT.3.
Figure imgf000038_0001
Mengen von Ingredienzien sind in g angegeben.
Joncryl 2647 ist ein konventioneller polymeres Bindemittel (Styrol/Acrylat Dispersion) für Flexo- und Gravurdruckverfahren. Dieses ist nicht strahlungshärtbar und nicht selbstvernetzend. Die Funktion des Bindemittels ist, die Bestandteile der Formulierung an das Substrat zu fixieren.
TegoWet ist ein Netzmittel, das bessere Benetzung der Formulierung auf beschichteten Substraten oder nicht-absorbierenden Substraten gewährleistet.
Joncryl Wax 35 ist eine Polyethylen-Wachs Emulsion, die die Reibechtheiten der bedruckten Substrate verbessert.
Reibechtheiten der verdruckten Druckfarben aus Formulierungsbeispiel 2
Die erfindungsgemäßen Druckfarben PT.1 und PT.2 und PT.4 sowie die Vergleichsdruckfarbe PT.3 wurden auf Opazitätsprüfkarten Leneta 2A (Karton) verdruckt (140 L/l).
Die Druckfarbe PT.1 sowie PT.4, die einen Photoinitiator enthielt, wurde durch Belichtung mit aktinischer Strahlung fixiert. Die Druckfarbe PT.2 enthielt keinen Photoinitiator und wurde durch Belichtung mit aktinischer Strahlung und dadurch induzierter Erwärmung lediglich thermisch fixiert. In beiden Fällen resultierte eine kovalente Vernetzung der Doppelbindungen des strahlungshärtbaren Polyurethans. Die Vergleichstinte PT.3 enthielt weder strahlungshärtbares Polyurethan noch Photoinitiator und wurde daher nur durch physikalische Trocknung (1 Minute bei 60 0C) fixiert.
Für die Bestrahlung mit aktinischer Strahlung wurde ein UV-Bestrahlungsgerät M40-2- Tr-SS der Firma IST mit zwei verschiedenen UV-Strahlern (Gallium M400 U1A und Quecksilber M400 U1 ) eingesetzt. Die Substrate wurden in einer UV-Belichtungsanlage zweimal bei einer Geschwindigkeit von 5 Meter pro Minute belichtet, wobei jeweils eine Energie von 650 mJ/cm2 eingetragen wurde.
Auf diesem Weg wurden die erfindungsgemäßen, bedruckten Substrate S.1 und S.2 und S.4 (Druckfarben PT.1 und PT.2 und PT.4) sowie das Vergleichssubstrat S.3 (PT.3) erhalten, von denen nachfolgend die Reibechtheiten (trocken) bestimmt wurden. Hierzu wurde ein Baumwollstreifen mit Hilfe einer SATRA Testapparatur (Fa. SATRA) 200 Mal auf dem bedruckten Substrat gerieben und anschließend der Abrieb optisch beurteilt. Die Angabe des Abriebs erfolgte in Prozent der verbliebenen Beschichtung (Tab. 3).
Tabelle 3. Echtheiten der erfindungsgemäß bedruckten Substrate S.1 - S.2 und S.4 sowie des Vergleichssubstrates S.3.
Figure imgf000039_0001
Man erkennt, daß die Druckfarbe PT.3, in der ein Polyurethan (A) weder zur Herstellung des Pigmentkonzentrats noch als Bindemittel verwendet wurde, die geringsten Reibechtheiten erbringt.
Es kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, das Polyurethan (A) zumindest als Bindemittel zu verwenden, wenn das Pigment in einem konventionellen Dispergiermittel dispergiert wurde (Pigmentkonzentrat WP.2 und Druckfarbe PT.4).
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das Polyurethan (A) zur Dispergierung des Pigments eingesetzt wird und dieses zumindest teilweise umhüllt, unabhängig davon, welches Bindemittel zur Bereitung der Druckfarbe eingesetzt wird. Diese Ausführungsform bringt bereits bei einer rein thermischen Härtung gute Ergebnisse (PT.2), kann aber bei Einsatz von UV-Härtung noch weiter verbessert werden (PT.1). Insbesondere bevorzugt ist die Härtung per Elektronenstrahl- härtung.
Eine insbesondere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz eines Polyurethans (A) sowohl bei der Dispergierung des Pigmentes als auch als Bindemittel für die Bereitung der Druckfarbe. Diese Ausführungsform bringt bereits bei einer rein thermischen Härtung gute Ergebnisse, kann aber bei Einsatz von UV- Härtung in Gegenwart von Photoinitiatoren noch weiter verbessert werden (PT.1 ). Ins- besondere bevorzugt ist die Härtung per Elektronenstrahlhärtung, wobei bevorzugt auch auf die Anwesenheit von Photoinitiatoren verzichtet werden kann.
1.3.1. Herstellung von wässrigen Dispersionen von zumindest partiell umhüllten Pigmenten, Beispiel mit WP.3
Eine wässrige Dispersion wurde mittels Dispermat bei 6000 Upm für 10 Minuten homogenisiert. Anschliessend wurde das Homogenisat in einer Kugelmühle (Dispermat SL) mit 100 g Zirkoniumkugeln (Durchmesser 0,8 - 1 ,0 mm) versetzt und bei 32°C für 30 Minuten verarbeitet (Pumpenleistung 788 Watt).
Man erhielt das wässrige Pigmentkonzentrat WP.3 (Tab. 4).
Tabelle 4. Ingredienzien für wässriges Pigmentkonzentrat WP.3
Figure imgf000040_0001
1.3.2. Herstellung der Druckfarben aus dem Pigmentkonzentrat WP.3
Durch Vermischen des Pigmentkonzentrates WP.3 mit Additiven wurde die erfindungs- gemäße Druckfarbe PT.5 hergestellt.
Tabelle 5. Rezeptparameter und Eigenschaften der erfindungsgemäßen, wässrigen Druckfarbe PT.5.
Figure imgf000040_0002
Mengen von Ingredienzien sind in g angegeben.
1.3.3. Reibechtheiten der verdruckten Druckfarben PT.5
Die erfindungsgemäße Druckfarbe PT.5 wurde auf frisch Corona-behandeltes PoIy- ethylen (4000 Watt) bei 200 m/min flexographisch verdruckt (70 L/l). In der Konfiguration ohne Elektronenstrahlhärtung (thermische Fixierung) wurden die bedruckten Substrate mit Hilfe einer auf der Druckwalze angeordneten Trockenstation (60 0C) und einem offenen Trockenkanal thermisch fixiert. In der Konfiguration mit E- lektronenstrahlhärtung ist der thermischen Fixierung die Elektronenstrahlhärtung nachgeschaltet (Elektronenstrahlhärter EZCure® der Fa. ESI, Energiedosis 30 kGy).
Auf diesem Weg wurde das erfindungsgemäße, bedruckte Substrat S.5 (Druckfarbe PT.5, mit Elektronenstrahlhärtung) sowie das Vergleichssubstrat S.6 (Druckfarbe PT.5 mit thermischer Fixierung) erhalten, von denen nachfolgend die Reibechtheiten (nass) bestimmt wurden. Hierzu wurde ein in Wasser getränkter Baumwollstreifen mit Hilfe einer SATRA Testapparatur (Fa. SATRA) 200 Mal auf dem bedruckten Substrat gerieben und anschließend der Abrieb optisch beurteilt. Die Angabe des Abriebs erfolgte in Prozent der verbliebenen Beschichtung (Tab. 6). Das Vergleichssubstrat zeigte schon bei 5 Abriebsumdrehungen vollständigen Abrieb.
Tabelle 6. Echtheiten des erfindungsgemäß bedruckten Substrates S.5 und des Vergleichssubstrates S.6.
Figure imgf000041_0001

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von wäßrigen Dispersionen, enthaltend mindestens ein Polyurethan (A), mindestens ein Pigment (B) und weiterhin mindestens einen Polymerisation- sinhibitor (C), wobei das mindestens eine Polyurethan (A) das mindestens eine
Pigment (B) bevorzugt zumindest partiell umhüllt und wobei das Polyurethan (A) erhältlich ist durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allophanat- gruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und gegebenenfalls
(b) 0 bis 60 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat, mit
(c) 5 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen,wobei Angaben in Gew.-% auf gesamtes Polyurethan (A) bezogen sind, in Druckfarben für andere Druckverfahren als Ink-Jet-Verfahren.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Di- oder Polyisocyanat (a) hergestellt ist durch Umsetzung von mindestens einem Dioder Polyisocyanat (a1) mit mindestens einer Verbindung der allgemeinen For- mel I
Figure imgf000042_0001
wobei die Variablen wie folgt definiert sind: R1, R2 gleich oder verschieden und unabhängig voneinander gewählt aus
Wasserstoff und Ci-Cio-Alkyl, X1 gewählt aus Sauerstoff und N-R3,
A1 gewählt aus Ci-C2o-Alkylen, unsubstituiert oder ein- oder mehrfach substituiert mit Ci-C4-AIkVl, Phenyl oder 0-Ci-C4-AIkVl, wobei in Ci-C2o-Alkylen eine oder mehrere nicht-benachbarte Chb-Gruppen durch Sauerstoff ersetzt sein können; X2 gewählt aus Hydroxyl und NH-R3,
R3 gleich oder verschieden und gewählt aus Wasserstoff, Ci-Cio-Alkyl und Phenyl.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man min- destens eine Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen (c) wählt aus 1 ,1 ,1-Trimethylol-Ci-C^AIkylcarbonsäuren, Zitronensäure, 2,2-Dimethylol-Ci-C4-Alkylcarbonsäuren, 2,2-Dimethylol-Ci-C4-Alkyl- sulfonsäuren, Poly-C2-C3-alkylenglykolen mit im Mittel 3 bis 300 C2-C3-Alkylen- oxideinheiten pro Molekül, hydrophilen Polyaminen mit COOM- oder SO3M- Gruppen, wobei M gewählt wird aus Alkalimetallionen und Ammoniumionen, Po- lyesterdiolen, die herstellbar sind durch Polykondensation von mindestens einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diol mit mindestens einer aliphatischen, aromatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäure.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend weiterhin mindestens ein Polyurethan (D), das durch Umsetzung von Di- oder Polyisocyanat (b) mit Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur Reaktion befähigten Gruppen
(c) erhältlich ist.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pigment (B) partiell mit Polyurethan (D) umhüllt ist.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Polyurethan (A) eine Glastemperatur T9 von maximal 600C aufweist.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion mindestens einen Photoinitiator (E) enthält.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion in Abwesenheit eines Photoinitiators (E) durch Elektronenstrahlung gehärtet wird.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man Polyurethan (A) herstellt durch Umsetzung von
(a) 15 bis 70 Gew.-% Di- oder Polyisocyanat, das im Mittel 1 bis 10 Allopha- natgruppen und im Mittel 1 bis 10 C-C-Doppelbindungen pro Molekül enthält, und gegebenenfalls
(b) 0 bis 60 Gew.-% weiterem Di- oder Polyisocyanat, mit (c) 5 bis 50 Gew.-% Verbindung mit mindestens zwei mit Isocyanat zur
Reaktion befähigten Gruppen und
(d) optional mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I,
wobei Angaben in Gew.-% auf gesamtes Polyurethan (A) bezogen sind.
10. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverfahren ausgewählt iist aus der Gruppe bestehend aus Offsetdruck, Hochdruck, Flexodruck, Gravurdruck und Tiefdruck.
1 1. Verfahren zum Bedrucken von Substraten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Substrat mit einer Druckfarbe wie beschrieben in Anspruch 1 mit einem ande- ren Druckverfahren als Ink-Jet-Verfahren bedruckt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Papier, Pappe, Karton, Polyester ent- haltende Folien, Polyethylen enthaltende Folien und Polypropylen enthaltende
Folien, Glas
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverfahren ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Offsetdruck, Hochdruck, Flexodruck, Gravurdruck und Tiefdruck.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Härtung der Druckfarben, die keinen Photoinititator enthalten, mittels E- lektronenstrahlung in geeigneten Elektronenblitzeinrichtungen mit einer Energie von von 70 bis 300 keV durchführt.
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