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Dokumentenidentifikation DE4403478A1 10.08.1995
Titel Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder Weiss, Stefan, Dr., 69151 Neckargemuend, DE;
Müller, Michael Wolfgang, Dr., 68723 Plankstadt, DE;
Boehlke, Klaus, Dr., 67258 Hessheim, DE;
Weber, Wilhelm, Dr., 67435 Neustadt, DE
DE-Anmeldedatum 04.02.1994
DE-Aktenzeichen 4403478
Offenlegungstag 10.08.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.08.1995
IPC-Hauptklasse B41M 1/06
IPC-Nebenklasse C09D 11/02   C08L 23/04   C08L 23/30   C08F 10/02   C08F 8/06   
Zusammenfassung Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels einer Druckfarbe auf Mineralölbasis unter Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes, indem man als Mittel zur Erhöhung der Abriebfestigkeit ein oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Schmelzeviskosität von 100 bis 15000 mm2/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75) und eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels einer Druckfarbe bevorzugt auf Mineralölbasis unter Verwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes. Weiterhin betrifft die Erfindung bestimmte neue Druckfarben, die für den Offset-Heatset-Druck geeignet sind, sowie oxidiertes Polyethylen bestimmter Spezifikation.

Der Offset-Druck, sowie die hierfür verwendeten Druckfarben auf Mineralölbasis sind allgemein bekannt. Diese Druckfarben enthalten neben Pigmenten, dem Bindemittel und dem Mineralölverdünnungsmittel meist noch Hilfsmittel für die Erleichterung des Druckvorgangs, die Erhöhung der Stabilität der Druckfarbe sowie für die Qualitätsverbesserung der hiermit erzeugten Drucke, darunter vor allem Zusatzstoffe zur Erhöhung der Abriebfestigkeit der Drucke.

Bei der Offset-Drucktechnik gibt es verschiedene Methoden um die bedruckten Papiere zu trocknen. Handelt es sich um das sogenannte Coldset-Verfahren, bei welchem man den Druck bei Raumtemperatur trocknen läßt, verwendet man zur Erhöhung der Abriebfestigkeit der Drucke vornehmlich Wachse und wachsartige Olefinpolymere wie wachsartiges nicht-oxidiertes Polyethylen.

Im Falle des sogenannten Heatset-Verfahrens, bei dem die bedruckten Papierbahnen zur Fixierung des Druckes kurzzeitig auf etwa 80 bis 200°C erhitzt werden, sind die genannten Wachse jedoch ungeeignet, weil sie bei dieser thermischen Behandlung schmelzen und/ oder sich auflösen und dadurch die gewünschte Wirkung verlieren. Man verwendet daher hochschmelzende, wachsartige Polymerisate aus fluorierten Olefinen, insbesondere Polytetrafluorethylen-Wachse oder deren Mischungen mit anderen natürlichen und synthetischen Wachsen. Diese Stoffe sind jedoch teuer und haben den Nachteil, daß bei der Verbrennung des bedruckten Papiers Fluorwasserstoff und flüchtige organische Fluorverbindungen freigesetzt werden.

Der Zusatz von feinteiligem oxidierten Polyethylen zur Verbesserung von Druckfarben für den Tiefdruck ist aus der DE-A 25 47 967 bekannt, nicht jedoch zur Verbesserung der Offset-Heatset-Druckfarben auf Mineralölbasis. In der EP-A 324 077 finden oxidierte Polyolefinwachse als Zusätze in Tiefdruckfarben Erwähnung. In der JP-B 62911/93 werden als Zusätze zu Offset-Heatset-Druckfarben diverse feinteilige Harze mit kugelförmiger Gestalt empfohlen, z. B. Nylon, Silicon-, Vinyl-, Epoxy-, Olefin-und Styrolharze, natürliche Wachse, Paraffinwachse und Polyolefine sowie allgemein Oxidationsprodukte dieser Harze.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Abriebfestigkeit von Drucken, die nach dem Offset-Heatset-Druckverfahren hergestellt werden, auf wirtschaftliche Weise zu verbessern.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels einer Druckfarbe auf Mineralölbasis unter Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes gefunden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein feinteiliges oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat, und dessen Schmelzeviskosität 100 bis 15 000 mm²/s beträgt, gemessen nach DGF M-III 8 (75).

Weiterhin wurden neue, für den genannten Zweck geeignete Druckfarben, sowie oxidiertes Polyethylen bestimmter neuer Spezifikation gefunden.

Die definitionsgemäßen oxidierten Polyolefinwachse, im folgenden als oxidierte Wachse benannt, sind allgemein bekannt, zum Teil handelsüblich und im übrigen in bekannter Weise erhältlich, z. B. indem man die zugrunde liegenden Olefinpolymerisate in wäßriger Dispersion mit Luft oxidiert, wie es z. B. in DE-A 15 70 652 näher beschrieben ist.

Als Olefinpolymerisate, die den oxidierten Wachsen zugrunde liegen, kommen vor allem in Betracht:

  • - Polyethylen des Molekulargewichtsbereichs (Gewichtsmittel nach der Gelpermeationschromatographie) von 100 000 bis 10 000 000 g/mol darunter neben Polyethylen niedriger und mittlerer Dichte (LLDPE, LDPE und MDPE) vor allem Polyethylen hoher Dichte (HDPE), also mit einer Dichte über 0,94 g/cm³,
  • - ataktisches, syndiotaktisches und vorzugsweise isotaktisches Polypropylen des Molekulargewichtsbereichs von 70 000 bis 500 000 g/mol,
  • - Copolymerisate des Molekulargewichtsbereichs von 100 000 bis 10 000 000 aus 0,1 bis 99,9 Mol-% Ethylen und 99,9 bis 0,1 Mol-% eines C3- bis C8-Alk-1-ens, wie vor allem Propylen; weitere geeignete Alk-1-ene sind z. B. But-1-en, Pent-1-en, Hex-1-en, Oct-1-en und 4-Methylpent-1-en sowie Gemische von Alk-1-enen,


Allgemein können die Olefinpolymerisate noch aus geringen Mengen - etwa bis zu 10 Mol-% - sonstiger Comonomerer aufgebaut sein, sofern durch diese die Eigenschaften des Polymerisats nicht wesentlich geändert werden.

Auch die Olefinpolymerisate sind bekannt oder in bekannter Weise erhältlich, so daß sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen.

Die Säurezahl der oxidierten Wachse beträgt 5 bis 50, vorzugsweise 15 bis 30 mg KOH/g Polymer. Sie gibt an wieviel mg KOH zur Neutralisation des oxidierten Wachs es erforderlich sind und wird zweckmäßigerweise nach der Meßmethode der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaft e.V. DGF M-IV 2 (57) bestimmt. Die Säurezahl ist ein Maß für den Oxidationsgrad des Olefinpolymeren und kann in an sich bekannter Weise eingestellt werden.

Die Schmelzeviskosität der oxidierten Wachse liegt im Bereich von 100 bis 15000, vorzugsweise 200 bis 8000 mm²/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75). Bei dieser Methode wird das Fließverhalten einer Polymerschmelze, also die Abhängigkeit des Schergefälles von der angelegten Schubspannung gemessen. Die Schmelzeviskosität des Wachses ist geringer als die der zugrundeliegenden Olefinpolymerisate, weil die Olefinpolymerisate bei der Oxidation einen gewissen Abbau erfahren. Durch die Wahl der Oxidationsfeinparameter kann dieser Abbau in an sich bekannter Weise gesteuert werden, wodurch sich die gewünschte Schmelzeviskosität einstellen läßt.

Die definitionsgemäßen feinteiligen Wachse werden in feinteiliger Form eingesetzt, in der sie ohne verfilmt zu sein, auch im fertigen Druck noch vorliegen. Ihre mittlere Teilchengröße beträgt vorzugsweise 0,5 bis 40, besonders 12 bis 30 µm. Die Messung der Teilchengröße geschieht zweckmäßigerweise mit der Laserbeugungsmethode in einem Gerät der Firma Sympatec. Vorzugsweise erzeugt man die Feinteiligkeit durch Vermahlen des oxidierten Wachses, z. B. in einer Fließbett-Gegenstrahlmühle wie sie u. a. in Höffl, Karl, Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, Springer-Verlag, 1986, Seite 200 bis 203, beschrieben ist. Man kann das feinteilige oxidierte Wachs der Druckfarbe als trockenes Pulver oder vorzugsweise in Form einer Mineralölsuspension zusetzen. Je nach dem Basismaterial haben die oxidierten Polyolefine eine Dichte von etwa 0,87 bis etwa 1,00 g/cm³, gemessen nach DGF M-III 2a (57). Besonders empfehlen sich oxidierte Wachse möglichst hoher Dichte, darunter vor allem oxidiertes Polyethylen der Dichte von 0,87 bis 1,00 g/cm³. Oxidiertes Polyethylen mit dieser Dichte, einer Säurezahl von 5 bis 50 mg/g Polymer, einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 40 µm und einer Schmelzeviskosität von 100 bis 15000 mm²/s, war bisher noch nicht bekannt und ist für den erfindungsgemäßen Zweck besonders gut geeignet.

Das gleiche gilt für Druckfarben auf Mineralölbasis, enthaltend 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druckfarbe, eines feinteiligen oxidierten Olefinpolymerisats der mittleren Teilchengröße 0,5 bis 40 µm, der Säurezahl 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen DGF M-IV 2 (57) und der Schmelzeviskosität von 100 bis 10 000 mm²/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75).

Die Konzentration des feinteiligen oxidierten Wachses in der Druckfarbe beträgt in der Regel 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,3 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druckfarbe.

Die sonstige Zusammensetzung der erfindungsgemäß für den Offset- Heatset-Druck einzusetzenden Druckfarbe entspricht derjenigen, die für diesen Zweck allgemein bekannt ist, d. h. diese Druckfarben enthalten 20 bis 70 Gew.-% eines Bindemittels und 10 bis 30 Gew.-% eines Pigments und/oder eines löslichen Farbstoffs, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt. Als Bindemittel eignen sich thermisch vernetzbare Harze wie Kolophonium sowie besonders lufttrocknende Öle wie vor allem Leinöl.

Der Mineralölanteil in diesen Druckfarben beträgt, wie beim Offset-Druck üblich, allgemein 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Druckfarbe. Als Mineralöle kommen vorzugsweise aromatenfreie Kohlenwasserstoffe des Siedebereichs von 200 bis 370°C in Betracht.

Außer den genannten Bestandteilen können die Druckfarben noch weitere Hilfsmittel, z. B. Antioxidantien, Wachse in den hierfür üblichen Mengen enthalten.

Hauptsächlich dient das Offset-Heatset-Druckverfahren dem Bedrucken von Papier, jedoch sind auch andere Substrate wie beispielsweise Karton geeignet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Drucke, besonders diejenigen unter Verwendung der definitionsgemäßen neuen Druckfarben sowie der neuen Spezifikation des oxidierten Polyethylenwachses, zeichnen sich durch eine hohe Abriebfestigkeit aus. Die Abriebfestigkeit kann mit Prüfgeräten ermittelt werden, bei denen das bedruckte Papier mittels eines Schleifelements so oft einem Schleifvorgang unterworfen wird, bis der Druck deutlich sichtbare Schleifspuren aufweist.

Beispiele

Mit einer Druckfarbe aus

25 g phenolmodifiziertem Kolophoniumharz,

5 g Alkydharz,

40 g Mineralöl (Siedebereich 250 bis 300°C),

5 g Leinöl/Sojaöl

18 g Lithol Rubin D 45 60 (Calcium-Salz eines Azo-Pigments) und

0,3 g eines oxidierten Polyethylenwachses mit den folgenden

Kenndaten:

Schmelzeviskosität (DGF M-III 8 (75)): 4500 mm²/s

Säurezahl (DGF M-IV 2 (57)): 22 mg KOH/g Polymer

Dichte (DGF M-III 2a (57)): 0,99 g/cm³

Mittlere Teilchengröße: 18 µm

wurden auf beidseitig gestrichenem Offset-Papier wie üblich Offset-Drucke erzeugt, die dann zur Trocknung und Fixierung des Druckes drei Sekunden lang in Kontakt mit einer auf 150°C erhitzten Walze gebracht wurden. Die Abriebfestigkeit des Druckes wurde dann in einem sogenannten Scheuerprüfer der Firma Prüfbau durch wiederholtes Reiben der Drucke ermittelt. Das Maß der Abriebfestigkeit ist die Anzahl der Reibe-Zyklen nach der der Druck deutliche Scheuerspuren aufweist. Die Zyklen-Zahl betrug in diesem Beispiel 50.

Ohne die Mitverwendung eines Hilfsmittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit betrug die Zyklenzahl 8.

Bei der Mitverwendung des wachsartigen, mikronisierten Fluorpolymeren Fluon FL 1680® der Firma 3 M Company betrug dann die Zyklenzahl 25.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset- Verfahren mittels einer Druckfarbe auf Mineralölbasis unter Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß man ein feinteiliges oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat und dessen Schmelzeviskosität 100 bis 15 000 mm²/s beträgt, gemessen nach DGF M-III 8 (75).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidiertes Olefinpolymerisat ein oxidiertes Polyethylen verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des oxidierten Polyethylens ≤ 0,97 g/cm³ ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidiertes Olefinpolymerisat ein oxidiertes Polypropylen verwendet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierte Polypropylen einen Schmelzpunkt von 110 bis 170°C hat.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierte Olefinpolymerisat eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer hat.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierte Olefinpolymerisat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 40 µm hat.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das oxidierte Olefinpolymerisat in Form von feinen Teilchen einsetzt, die durch Mahlen erhalten wurden.
  9. 9. Druckfarbe auf Mineralölbasis, enthaltend 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druckfarbe, eines feinteiligen oxidierten Olefinpolymerisats der mittleren Teilchengröße 0,5 bis 40 µm, der Säurezahl 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) und der Schmelzeviskosität von 100 bis 15 000 mm²/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75).
  10. 10. Feinteiliges oxidiertes Polyethylen der Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57), der Dichte 0,87 bis 1,00 g/cm³, der mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 40 µm und der Schmelzeviskosität von 100 bis 15 000 mm²/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75).






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