CH658254A5 - PRINTING INKS. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tiefdrucktinten und betrifft insbesondere thixotropische Drucktinten, d.h. The present invention relates to gravure inks, and more particularly relates to thixotropic printing inks, i.e.
hochviskose Drucktinten, die dünnflüssig werden, wenn man sie im Verlaufe der Übertragung beim Drucken Scherkräften unterwirft und die ihre hohe Viskosität auf dem Substrat wie beispielsweise einer Papierbahn nach dem Drucken wieder er-5 langen, wobei ein Eindringen der Drucktinte in das Papier auf einem Minimum gehalten wird. highly viscous printing inks which become thin when subjected to shear forces during the transfer during printing and which regain their high viscosity on the substrate such as a paper web after printing, with penetration of the printing ink into the paper to a minimum is held.
Die gewöhnlich verwendeten Tiefdrucktinten sind Flüssigkeiten mit niedrigen Viskositäten, die mit Pigmenten, Harz und Lösungsmittel enthaltenden Lacken, Weichmachern und io Lösungsmitteln formuliert sind. Auch sind wasserlösliche Formulierungen verwendbar. Diese Drucktinten, die normalerweise Viskositäten im Bereich von etwa 10 bis 100 mPa-s besitzen, werden durch Verdampfen der Lösungsmittel in der Trockenvorrichtung getrocknet, wobei das feste Harz zurück-15 bleibt, welches das Pigment aufnimmt und die Drucktinte mit dem Substrat verbindet. Bei der Verwendung derartiger Drucktinten muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass ein Eindringen der Drucktinte in das Papiersubstrat auf einem Minimum gehalten wird, weil sonst die sichtbare Farbdichte 2o abnimmt. The commonly used gravure inks are low viscosity liquids formulated with pigments, resin and solvent containing varnishes, plasticizers and solvents. Water-soluble formulations can also be used. These printing inks, which typically have viscosities in the range of about 10 to 100 mPa · s, are dried by evaporating the solvents in the drying device, leaving behind the solid resin which absorbs the pigment and bonds the printing ink to the substrate. When using such printing inks, care must be taken to ensure that penetration of the printing ink into the paper substrate is kept to a minimum, because otherwise the visible color density 2o decreases.
Es wurde nun gefunden, dass man Tiefdrucktinten mit mehreren verbesserten Eigenschaften erhält, wenn man der Drucktintenformulierung ein die Rheologie modifizierendes Mittel zugibt. Werden solche Drucktinten, die Viskositäten 25 im Bereich von etwa 4 000 bis 100 000 mPa-s haben, der scherenden Einwirkung der Rakel am Tiefdruckzylinder unterworfen, so vermindern sich ihre Viskositäten auf etwa 100 bis 200 mPa-s, wodurch das Ausfüllen der Vertiefungen des Druckzylinders und das Übertragen der Drucktinten auf das 30 Substrat erleichtert werden. Die Drucktinten kehren dann in den hochviskosen Zustand zurück und verbleiben zur Hauptsache auf der Oberfläche des Substrats. Man erhält dadurch eine verminderte Penetration der Tinten in das Substrat und eine verbesserte scheinbare Farbtiefe. 35 Die erfindungsgemässe Tiefdrucktinte ist im unabhängigen Anspruch 1 definiert, während besondere Ausführungsformen den Gegenstand der abhängigen Ansprüche bilden. It has now been found that gravure inks with several improved properties can be obtained by adding a rheology modifier to the printing ink formulation. If such printing inks, which have viscosities 25 in the range from approximately 4,000 to 100,000 mPa-s, are subjected to the shearing action of the doctor blade on the gravure cylinder, then their viscosities decrease to approximately 100 to 200 mPa-s, thereby filling in the depressions of the Printing cylinder and the transfer of the printing inks to the 30 substrate are facilitated. The printing inks then return to the highly viscous state and remain mainly on the surface of the substrate. This results in a reduced penetration of the inks into the substrate and an improved apparent depth of color. 35 The gravure ink according to the invention is defined in independent claim 1, while special embodiments form the subject of the dependent claims.
Während die erfindungsgemäss vorliegenden Rheologie-Modifizierungsmittel von besonderer Wichtigkeit in Tief-4o drucktinten sind, die zum Drucken von Veröffentlichungen dienen sollen, können sie aber auch zur Verbesserung der Eigenschaften von Tiefdrucktinten zum Druck von Verpackungen eingesetzt werden. Die thixotropen Drucktinten können zum Bedrucken beliebiger Substrate verwendet werden, bei-45 spielsweise beschichtete und unbeschichtete Papiere, Kunststoffolien, Filme, Laminate und Karton und ebenso für funktionelle Überdrucke und Beschichtungen. While the rheology modifiers according to the invention are of particular importance in deep printing inks which are intended for printing publications, they can also be used to improve the properties of gravure inks for printing packaging. The thixotropic printing inks can be used for printing on any substrate, for example coated and uncoated papers, plastic films, films, laminates and cardboard and also for functional overprints and coatings.
Eine ganze Anzahl von Substanzen wurden als wirksame Rheologie-Modifizierungsmittel in den thixotropen Druck-50 tinten der vorliegenden Erfindung gefunden. Beispielsweise handelt es sich um Aluminiumsalze von Alkansäuren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen wie Octansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure und Stearinsäure, und zwar für sich oder in Verbindung mit Fettsäuren, die 10 bis 20 Kohlenstoffatome 55 enthalten, beispielsweise Tallöl-Fettsäuren und Leinöl-Fett-säuren; Polyester; Alkydharze; polymerisierte Ölderivate; Acrylpolymere; organisch modifizierte Tone und ähnliche; sowie Gemische dieser Substanzen. Die Wahl des jeweiligen Rheologie-Modifizierungsmittels und die Menge, mit der es 6o eingesetzt wird, hängen zum grossen Teil von den anderen Bestandteilen der Drucktintenformulierung ab sowie von der gewünschten Viskosität vor und nach Einwirkung der Scherkräfte und auch von der Verwendung, für die die Drucktinte bestimmt ist. In den meisten Fällen enthalten die thixotropi-65 sehen Drucktinten 0,1 bis 10 Gew.-% an Rheologie-Modifizierungsmittel. Verwendet man ein Aluminiumsalz einer organischen Säure für sich oder in Verbindung mit Fettsäuren, einen Polyester, ein Alkydharz, ein polymerisiertes Ölderivat A number of substances have been found to be effective rheology modifiers in the thixotropic printing inks of the present invention. For example, there are aluminum salts of alkanoic acids with 8 to 18 carbon atoms such as octanoic acid, myristic acid, palmitic acid and stearic acid, alone or in combination with fatty acids containing 10 to 20 carbon atoms 55, for example tall oil fatty acids and linseed oil fatty acids ; Polyester; Alkyd resins; polymerized oil derivatives; Acrylic polymers; organically modified clays and the like; as well as mixtures of these substances. The choice of the respective rheology modifier and the amount with which it is used depends largely on the other components of the printing ink formulation and on the desired viscosity before and after exposure to the shear forces and also on the use for which the printing ink is used is determined. In most cases, the thixotropic printing inks contain 0.1 to 10% by weight of rheology modifier. If an aluminum salt of an organic acid is used alone or in combination with fatty acids, a polyester, an alkyd resin, a polymerized oil derivative
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oder ein Acrylpolymer, so enthält die Drucktinte vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% an diesem Rheologie-Modifizierungsmittel. Bei Verwendung eines organisch modifizierten Tons beträgt die bevorzugte Menge 5 bis 10%, bezogen auf das Gewicht der Drucktinte. Besonders gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Tiefdrucktinte als Rheologie-Modifizierungsmittel 1 bis 3 Gew.-% eines Gemischs aus 40 bis 60% Aluminiumoctoat und etwa 40 bis 60% Tallöl-Fettsäuren enthält. or an acrylic polymer, the printing ink preferably contains 1 to 5% by weight of this rheology modifier. When using an organically modified clay, the preferred amount is 5 to 10% based on the weight of the printing ink. Particularly good results have been obtained if the gravure ink contains 1 to 3% by weight of a mixture of 40 to 60% aluminum octoate and approximately 40 to 60% tall oil fatty acids as a rheology modifier.
Die Bindemittelharze, Pigmente, Lösungsmittel und Füllstoffe bzw. Streckmittel, die in den thixotropischen Tiefdrucktinten der vorliegenden Erfindung vorliegen, sind diejenigen, die man normalerweise bei der Herstellung von Tiefdrucktinten gebraucht. Für Tiefdrucktinten zum Druck von Veröffentlichungen sind die bevorzugten Bindemittelharze Metallsalzresinate, beispielsweise Kalzium- und Zinkresinate, d.h. die Kalzium- und Zinksalze von gehärtetem Kolophonium und gehärteten Kolophoniumestern; Kolophoniummodifizierte Phenolharze; und reaktive sowie nicht reaktive Kohlenwasserstoffharze. Für Drucktinten zum Bedrucken von Verpackungen sind die bevorzugten Bindemittelharze Nitrocellulose, Chlorkautschuk und Vinylpolymere. The binder resins, pigments, solvents, and extenders that are present in the thixotropic gravure inks of the present invention are those that are normally used in the manufacture of gravure inks. For gravure inks for printing publications, the preferred binder resins are metal salt resinates, e.g., calcium and zinc resinates, i.e. the calcium and zinc salts of hardened rosin and rosin esters; Rosin-modified phenolic resins; and reactive and non-reactive hydrocarbon resins. For printing inks for printing on packaging, the preferred binder resins are nitrocellulose, chlorinated rubber and vinyl polymers.
Typische Pigmente, die in den Drucktinten der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise Russ, Titandioxid, Kupfer(I)-oxid, Diarylidgelb, Bariumli-tholrot, Litholrubin, Phthalocyaninblau und Miloriblau, wobei diese Aufstellung nicht einschränkend ist. Typical pigments that can be used in the printing inks of the present invention include carbon black, titanium dioxide, copper (I) oxide, diarylide yellow, barium lithium red, lithol ruby, phthalocyanine blue and milori blue, but this list is not restrictive.
Geeignete Lösungsmittel sind Ester, Alkohole, Ketone, aromatische Kohlenwasserstoffe und aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Propylacetat, Äthylacetat, Äthanol, Methyl-äthylketon, Toluol, Naphtha, Heptan usw. sowie deren Mischungen. Das Lösungsmittelsystem ist vorzugsweise ein Gemisch aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen; es enthält ganz bevorzugt 10 bis 100% Toluol und bis zu 90% aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen. Wasserlösliche Systeme, die bis zu etwa 25 Vol-.% organisches Lösungsmittel enthalten können, sind bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls brauchbar. Suitable solvents are esters, alcohols, ketones, aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons such as propyl acetate, ethyl acetate, ethanol, methyl ethyl ketone, toluene, naphtha, heptane etc. and mixtures thereof. The solvent system is preferably a mixture of aliphatic and aromatic hydrocarbons; it very preferably contains 10 to 100% toluene and up to 90% aliphatic hydrocarbons with 5 to 8 carbon atoms. Water soluble systems, which can contain up to about 25 volume percent organic solvent, are also useful in the present invention.
Ausser den bereits genannten Bestandteilen können die er-findungsgemässen Tiefdrucktinten 0,1 bis 2 Gew.-% eines Netzmittels enthalten, welches die Pigmentverteilung erleichtert. Typische oberflächenaktive Stoffe, die verwendet werden können, sind Lecithin und die Produkte aus der Reihe «Span» und «Tween» sowie deren Gemische. In addition to the components already mentioned, the gravure inks according to the invention can contain 0.1 to 2% by weight of a wetting agent which facilitates pigment distribution. Typical surface-active substances that can be used are lecithin and the products from the "Span" and "Tween" series and their mixtures.
Die Drucktinten können weiterhin 2 bis 8 Gew.-% eines Füllstoffes bzw. Streckmittels enthalten, wie Ton, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Kaolin usw. Ausserdem können Weichmacher, Wachse und andere Zusätze anwesend sein, die man normalerweise in Tiefdrucktinten verwendet, und zwar auch in den Mengen, die normalerweise in solchen Zubereitungen vorliegen. The printing inks may further contain 2 to 8% by weight of a filler or extender, such as clay, calcium carbonate, barium sulfate, kaolin, etc. In addition, plasticizers, waxes and other additives which are normally used in gravure printing inks may also be present, including in the amounts normally present in such preparations.
Die neuen Tiefdrucktinten können wie üblich durch Mischvorgänge erhalten werden. As usual, the new gravure inks can be obtained by mixing processes.
Die erfindungsgemässen Tiefdrucktinten enthalten in der Regel 14 bis 26 Gew.-% eines Bindemittelharzes, 2 bis 10 Gew.-% Pigment, 60 bis 75 Gew.-% eines Lösungsmittelsystems und 0,1 bis 10 Gew.-% eines Rheologie-Modifizierungsmittels. Sie können weiterhin 2 bis 8 Gew.-% eines Streckmittels, 0,1 bis 2 Gew.-% einer oberflächenaktiven Komponente und/oder andere übliche Drucktintenzusätze enthalten. The gravure inks according to the invention generally contain 14 to 26% by weight of a binder resin, 2 to 10% by weight of pigment, 60 to 75% by weight of a solvent system and 0.1 to 10% by weight of a rheology modifier. They can also contain 2 to 8% by weight of an extender, 0.1 to 2% by weight of a surface-active component and / or other customary printing ink additives.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. The invention is further illustrated by the following examples.
Beispiel 1 example 1
Eine Tiefdrucktinte wurde durch Vermählen der folgenden Bestandteile hergestellt. A gravure ink was made by grinding the following ingredients.
Bestandteil Gewichtsteile Part by weight
Toluol 7,6 Lösungsmittel «Lactolspirits» (80% C5-5 C8-aliphatische Kohlenwasserstoffe und Toluene 7.6 solvent "lactol spirits" (80% C5-5 C8 aliphatic hydrocarbons and
20% Toluol) 62,8 20% toluene) 62.8
Aluminiumoctoat 0,5 Aluminum octoate 0.5
Tallölfettsäuren 0,5 Tall oil fatty acids 0.5
Calcium-Zink-Resinat 23,9 Calcium zinc resinate 23.9
10 Bariumlitholrot 4,5 10 barium lithium red 4.5
Netzmittel 0,2 (Span 85/Tween 85) Wetting agent 0.2 (Span 85 / Tween 85)
Die Drucktinte besass eine Viskosität von etwa 6 000 15 mPa-s, gemessen in einem Rotationsviskosimeter nach Brookfield. Beim Anlegen einer Scherkraft betrug die Viskosität 300 mPa-s. Beim Aufbringen der Drucktinte auf eine Papierbahn kehrte die Viskosität etwa auf den Ausgangs wert zurück, und es war nur eine sehr geringe Penetration der Tinte 20 in das Papiersubstrat zu beobachten. Die Tinte ergab eine ausgezeichnete scheinbare Farbstärke. The printing ink had a viscosity of approximately 6,000 15 mPa · s, measured in a Brookfield rotary viscometer. When a shear force was applied, the viscosity was 300 mPa-s. When the printing ink was applied to a paper web, the viscosity returned approximately to the initial value, and only a very low penetration of the ink 20 into the paper substrate was observed. The ink gave an excellent apparent color strength.
Vergleichsbeispiel Comparative example
Aus den Bestandteilen, die in Beispiel 1 aufgeführt sind, 25 wurde eine Drucktinte hergestellt, aber das Rheologie-Modifizierungsmittel wurde weggelassen. Diese Tinte hat eine Viskosität von etwa 50 mPa-s. Beim Aufbringen auf eine Papierbahn trat eine beachtliche Penetration der Tinte in das Substrat auf. Verglichen mit der Tinte, deren Herstellung in Bei-3o spiel 1 beschrieben ist, besass diese Tinte eine geringere scheinbare Farbstärke. A printing ink was prepared from the ingredients listed in Example 1, 25 but the rheology modifier was omitted. This ink has a viscosity of approximately 50 mPa-s. When applied to a paper web, there was considerable penetration of the ink into the substrate. Compared to the ink, the production of which is described in Example 1, this ink had a lower apparent color strength.
35 35
Beispiel 2 Example 2
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, und zwar mit den folgenden Bestandteilen: The procedure of Example 1 was repeated with the following components:
Bestandteil component
Gewichtsteile Parts by weight
Toluol toluene
30,0 30.0
Lactolspirit Lactol spirit
33,0 33.0
polymerisierter organischer Ester (poly polymerized organic ester (poly
2,7 2.7
merisierte Hydroxystearinsäure) merized hydroxystearic acid)
Calcium-Zink-Resinat Calcium zinc resinate
19,0 19.0
Ton volume
11,9 11.9
Diarylidgelb Diarylide yellow
3,0 3.0
Netzmittel (Lecithin) Wetting agent (lecithin)
0,4 0.4
Die Ergebnisse waren vergleichbar. The results were comparable.
Beispiel 3 Example 3
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde mit folgende] The operation of Example 1 was with the following]
stanzen wiederholt: punch repeatedly:
Bestandteil component
Gewichtsteile Parts by weight
Wasser water
64,0 64.0
Polymerisierter organischer Ester (poly Polymerized organic ester (poly
2,8 2.8
merisierte Hydroxystearinsäure) merized hydroxystearic acid)
Acrylharz Acrylic resin
14,9 14.9
Ton volume
10,6 10.6
Diarylidgelb Diarylide yellow
3,5 3.5
Diäthylaminoäthanol Diethylaminoethanol
0,5 0.5
Isopropylalkohol Isopropyl alcohol
3,3 3.3
Netzmittel (Lecithin) Wetting agent (lecithin)
0,4 0.4
Die Ergebnisse waren vergleichbar. The results were comparable.
658 254 658 254
Beispiel 4 Example 4
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, und zwar mit den folgenden Rheologie-Modifizierungsmitteln an Stelle von Aluminiumoctoat/Tallölfettsäuren : Aluminium-stearat; Aluminiumpalmitat/Tallölfettsäuren; Aluminium-octoat/Leinölfettsäuren. Die Resultate waren immer vergleichbar. The procedure of Example 1 was repeated using the following rheology modifiers instead of aluminum octoate / tall oil fatty acids: aluminum stearate; Aluminum palmitate / tall oil fatty acids; Aluminum octoate / linseed oil fatty acids. The results were always comparable.
Jede der anderen Bindemittelharze, Pigmente, Lösungsmittelsysteme und Rheologie-Modifizierungsmittel, die vorstehend beschrieben sind, können auf ähnliche Weise bei der Herstellung thixotroper Tiefdrucktinten verwendet werden. Any of the other binder resins, pigments, solvent systems, and rheology modifiers described above can similarly be used in the manufacture of thixotropic gravure inks.
5 Ausserdem können bis zu etwa 10 Gew.-% des Rheologie-Modifizierungsmittels und auch bis herab zu 0,1 % mit vergleichbaren Resultaten eingesetzt werden. 5 In addition, up to about 10% by weight of the rheology modifier and down to 0.1% with comparable results can be used.
C C.
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