DE3505452C2 - Feuchtmittel für Offsetdruckformen - Google Patents
Feuchtmittel für OffsetdruckformenInfo
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Abstract
Es wird ein Feuchtmittel für Offsetdruckformen angegeben, welches als wasserlösliche organische Polymere natives lösliches Kollagen und/oder Elastin enthält. eln (23, 24) gebildet, die zwischen die Lamellen (6) des Heizkörpers (2) einfüh
Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Verbesserung der Feuchtung von Offsetdruckformen.
Offsetdruck- oder Flachdruckformen haben die Eigenschaft, an den nichtdruckenden Flächen hydrophil, an den druckenden Flächen hydrophob (=oleophil) zu sein. Im Laufe des Druckvorgangs werden sie Ober alle Flächen mit einem wäßrigen Feuchtmittel vollständig benetzt, anschließend erfolgt die Einfärbung mit der ölhaltigen Druckfarbe.
Offsetdruck- oder Flachdruckformen haben die Eigenschaft, an den nichtdruckenden Flächen hydrophil, an den druckenden Flächen hydrophob (=oleophil) zu sein. Im Laufe des Druckvorgangs werden sie Ober alle Flächen mit einem wäßrigen Feuchtmittel vollständig benetzt, anschließend erfolgt die Einfärbung mit der ölhaltigen Druckfarbe.
Die hydrophilen, vom Feuchtmittel benetzten Stellen können nicht von der hydrophoben, öligen Druckfarbe
benetzt werden. Auf diese Weise entsteht auf der Druckform ein farbiges Druckbild, welches über einen
Gummizylinder auf den Bedruckstoff, das ist der zu bedruckende Werkstoff, übertragen wird.
Die Stabilität dieses Feuchtmittelfilms, d. h. eine bestimmte Differenz zwischen der spezifischen freien Oberflächenenergie
des Druckformmaterials und der Flüssigkeit, ist entscheidend für eine saubere Druckfarbenverteilung.
Ausführliche theoretische Beschreibungen des Oberflächenverhaltens, dessen Verbesserung die Grundlage
der vorliegenden Erfindung bildet, finden sich beispielsweise in Advances in Printing Science and Technology
(Proceedings of the 17th International Conference of Printing Research Institutes, Saltsjöbadan, Schweden,
S. 229—246, Juni 1983). Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, Feuchtmittel mit Zusätzen zu
versehen, welche die Benetzbarkeit und hydrophilierende Wirkung verbessern. Stand der Technik sind hierbei
wasserlösliche synthetische und natürliche Polymeren, wie z. B. kurzkettige, auch mehrwertige Alkohole, Gummiarabikum,
Stärke, Alginate, Dextrin, Cellulosen sowie Gelatine. In Internat Bull. (1956, Januar), S. 30—35, sind
Verwendung und Wirkung dieser Zusätze beschrieben.
Die DE-OS 26 25 604 beschreibt Feuchtmittel auf der Basis saurer Alkohol/Wasser-Lösungen mit ein- und
mehrwertigen niedrig-Alkylalkoholen und Glykoläthern mit Molekulargewichten von 170 oder weniger, in
denen nicht mehr als vier aufeinanderfolgende C-Atome vorhanden sein sollen. Diese Feuchtmittel enthalten
Polyacrylamide, -säuren und deren Salze, gegebenenfalls gemeinsam mit Hydroxymethylcellulose, in einer
Menge von 0,001 bis 5 Gew.-°/o. Ferner werden Metallnitrate und organische Chelatbildner zugegeben.
Gemäß der DE-AS 11 05 439 bestehen die Feuchtmittelzusätze aus Siliciumdioxid oder Mischoxiden, wobei
gegebenenfalls mehrwertige Alkohole und Citratpuffer zugesetzt sind. Nähere Angaben über Art und Wirkungsweise
der mehrwertigen Alkohole werden nicht gemacht.
Polyalkohole und kurzkettige, mehrwertige Alkohole neigen bei Anwesenheit von organischen Polymeren zu
mangelhafter Filmbildung, was die Adsorption des wäßrigen Feuchtmittels auf der Metalloberfläche der Offsetdruckformen
erheblich behindert. Ferner sind diese Alkohole wegen ihrer teilweise quellend wirkenden Einflüsse
problematisch. Wasserlösliche polymere Feuchtmittelzusätze nach dem Stand der Technik üben bei nicht
exakter Einhaltung bestimmter Konzentrationen sowie bei Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsschwankungen
oft einen negativen Einfluß auf die Druckqualität sowie die Trockenzeiten der Farben aus. Ferner setzt ihre
Wirkung nach Unterbrechung des Druckvorgangs meist nur zögernd wieder ein, so daß beim Anfahren der
so Maschinen lange Andruckzeiten mit viel Makulatur oft in Kauf genommen werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Feuchtmittel für Offsetdruckformen zu schaffen, dessen
wasserlösliche polymere Bestandteile die obigen Nachteile nicht zeigen und welches bei bester hydrophilierender
und filmbildender Wirkung hohe Standzeiten aufweist. Ferner soll das Produkt biologisch abbaubar sein.
Die Aufgabe wird entsprechend den vorliegenden Patentansprüchen gelöst.
Die Aufgabe wird entsprechend den vorliegenden Patentansprüchen gelöst.
Natives, lösliches Kollagen ist bekannt und weist die folgenden Eigenschaften auf:
Es umfaßt eine Dreifachhelix aus drei Spiralketten α, β und γ, deren Molekulargewichte etwa 100 000,200 000
bzw. 300 000 betragen. Die α-Kette besteht aus zwei Untereinheiten αϊ und α& welche jeweils ein Molekulargewicht
von ca. 100 000 aufweisen und sich geringfügig in der Art der sie bildenden Aminosäuren voneinander
unterscheiden. Die ß-Kette besteht aus zwei Untereinheiten, ßu, welche aus zwei Untereinheiten αϊ aufgebaut
ist, und pi2, weiche aus einer Untereinheit αϊ und einer Untereinheit a2 besteht. Die beiden Untereinheiten ßn
und ßi2 besitzen ein Molekulargewicht von ca. 200 000. Andererseits findet sich in Abhängigkeit von der
Extraktionsweise des Kollagens am Ende einer jeden Helix eine geradkettige Polypeptidkette, welche als
Telopeptid bezeichnet wird, mit einer Länge von etwa 5 nm. Ein solches Kollagen kann beispielsweise aus Stütz-
und Bindegeweben der Sehnen, Bänder, Knorpel und eiweißhaltigen Knochensubstanz sowie der Haut von
insbesondere jungen Tieren, z. B. Kälbern, durch Extraktion mit schwach saurer wäßriger Lösung gewonnen
werden.
Elastin ist ein stofflich mit Kollagen nahe verwandtes Faserprotein und der Hauptbestandteil der elastischen
Fasern in den Sehnen. Es unterscheidet sich von Kollagen durch das Fehlen der Quellbarkeit in Wasser und
durch seine elastischen Eigenschaften. Die Gewinnung dieser Proteine verläuft nach insbesondere in der Kosmetik
und Medizin eingeführten, bestens bekannten Verfahren und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Aus der Kosmetik ist bereits das Wasserbindungsvermögen von Kollagen bekannt (z. B. Römpps Chemie-Lexikon,
8. Auflage (1983), S. 2168). Die Verwendung von nativem, d. h. nicht durch Alterung oder sonstige Behändlung
vernetztem, in schwach saurem wäßrigem Medium löslichem Kollagen und/oder Elastin erwies sich
überraschenderweise als Lösung aller oben genannten Schwierigkeiten, welche mit den bisher bekannten
wasserlöslichen Polymeren auftraten. Umfangreiche Druckversuche und Messungen von Oberflächenspannungen
ergaben, daß dieses Kollagen bzw. Elastin an die Offsetdruckform und das Drucktuch gleichermaßen
adsorptiv gebunden werden und eine hervorragende, bleibende hydrophilierende Wirkung des Feuchtmittels
sicherstellen. Zudem sind diese Polymeren absolut ungiftig.
Eine weitere Verbesserung der Adhäsionseigenschaft des Feuchtmittels an den nichtdruckenden Flächen tritt
ein, wenn Kollagen und/oder Elastin als Hydrolysate vorliegen, welche nach bekannten Verfahren, beispielsweise
enzymatisch, hergestellt wurden.
Des weiteren wurde ein überraschender "Gedächtniseffekt" des erfindungsgemäßen Feuchtmittels für hydrophile
Flächenbereiche festgestellt, wenn es ein lösliches, teilweise desamidiertes (Substitution von etwa 30 bis
60% der Amidgruppen durch Hydroxylgruppen) Kollagen gemäß DE-OS 25 14 844 enthält
Vorteilhafterweise besitzt ein derartiges Desamido-Kollagen noch 0,2 bis 0,4 Gew.-% Amid-Stickstoff.
Die Desamidierung des Kollagenmoleküls erfolgt zweckmäßig gemäß DE-OS 25 14 844 durch Einwirkung
von Alkalien oder Säuren.
Sie beruht auf einer Ammoniakabspaltung aus Glutamin und Asparagin unter Umwandlung in die entsprechenden
Säuren:
-NH NH2 -NH OH
\ / +H2O \ /
CH—CH2-C * CH-CH2-C + NH3 M
/ \ Alkalien / \
—CO O Säuren —CO O
Hierbei ist es jedoch wesentlich, daß keine sonstigen Veränderungen des Kollagenmoleküls vorgenommen
werden. Das Kollagenmolekül muß also außer der Desamidierung im übrigen unverändert und nativ bleiben.
Der erwähnte "Gedächtniseffekt" stellt sich folgendermaßen dar:
Die Adsorption des Feuchtmittels erfolgt bevorzugt auf den Oberflächenpartien, auf denen bereits wäßrige
Kollagenlösungen vorhanden waren. Dieses Verhalten ist von Vorteil, wenn während des Druckvorganges die
Zugabemenge an Feuchtmittel gewissen Schwankungen unterworfen ist (Unterbrechung des Druckvorgangs),
so daß diesbezüglich eine temporäre Unterversorgung der hydrophilen Flächen eintreten kann.
Erfindungsgemäß enthält das vorgeschlagene Feuchtmittel unter Einsatzbedingungen eine Konzentration an
nativem, in schwach saurem wäßrigem Medium löslichem Kollagen und/oder Elastin von 0,01 bis 3 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Höhere Konzentrationen können zu einer unerwünschten Gelbildung
auf der Druckfläche führen, geringere Mengen zeigen keinen ausreichenden Hydrophobierungseffekt
mehr.
Der optimale pH-Wert des Feuchtmittels gemäß der Erfindung liegt zwischen 4,5 und 5,5. Ist er kleiner, wird
zwar die Druckplatte einwandfrei sauber; sie kann jedoch chemisch angegriffen werden, und es können sich
negative Auswirkungen auf das Papier und die Druckfarbe zeigen. Außerdem wird die Trocknung der Druckfarbe
verzögert Bei einem pH-Wert über 7 tritt meistens eine Verseifung des Bindemittels in der Druckfarbe ein.
Zur Stabilisierung des pH-Wertes haben sich für das erfindungsgemäße Feuchtmittel an sich bekannter Puffer
wie z. B. Natriumcitrat/Citronensäure oder Stärkecitratc als geeignet erwiesen.
Die Einstellung und Stabilisierung der optimalen Oberflächenenergie des Feuchtmittels, also dessen Fähigkeit,
einen dünnen, stabilen und gleichmäßigen Film auf den hydrophilen Flächen der Druckform zu erzeugen, erfolgt
nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt durch Zusätze nichtpolymerer Alkohole und/oder Alkandiole mit
OH-Gruppen in (1,2)- oder (1,3)-Stellung, deren Kettenlänge n, bezogen auf die C-Atome, bei 6<
η < 12 liegt, wobei Konzentrationen von 0,05 bis 1,0 Gew.-% am vorteilhaftesten sind. Diese Substanzen wirken im angegebenen
Mengenverhältnis zudem als Entschäumer.
Polymere oder kurzkettige Alkohole, wie sie in der EP-OS 24 289 als Stabilisierungsmittel vorgeschlagen
werden, zeigen diese Wirkungskombination nicht, oder man benötigt, wie im Falle von Isopropylalkohol oder
Ethanol, Mengen von 8—15%, um gleiche Oberflächenenergien wie oben einzustellen. Die Werte der polaren
Anteile der spezifischen freien Oberflächenenergie werden mit diesen letzteren Alkoholen überhaupt nicht
erreicht Zudem zeigen die erfhdungsgemäßen Alkohole in den angegebenen Mengen keinerlei toxische Wirkungen,
zumal sie bereits unter den Einsatzbedingungen des Druckvorganges flüchtig werden.
Als Alkohole eignen sich beispielsweise die aufsteigende Reihe 1-Hexanol bis 1-Dekanol. Unter den 1.2- ljnH
1,3-Alkandiolen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen:
1,2-Oktandiol; 1,2-Dekandiol; 1,2-Dodekandiol;
1,3-Oktandiol; U-Dekandiol; 1,3-Dodekandiol;
1,3-Oktandiol; U-Dekandiol; 1,3-Dodekandiol;
Bei der Verwendung natürlicher organischer Substanzen besteht die Gefahr ihrer Zersetzung durch Bakterien
und Pilze. Es ist daher ratsam und Stand der Technik, einem solchen Feuchtmittel handelsübliche antibakterielle
oder bakteriostatische bzw. fungizide oder fungistatische Mittel in ausreichender Menge zur Konservierung
zuzugeben. Es sind bereits natürliche, biologisch abbaubare Substanzen bekannt, welche nicht nur das Feuchtmittel
selbst stabilisieren, sondern auch die Behälter, den Feuchte-Duktor und das Leitungssystem in der
Druckmaschine schützen. Die Verwendung von Leitungs- oder standardhartem Wasser nach DIN 53 910
(1 mmol Ca2+Zl) zur Abmischung des Feuchtmittels kann durch die darin enthaltenen mehrwertigen Metallkationen zur unerwünschten Belagbildungen auf der Druckform führen. Den gleichen Effekt bewirken bei zu hohen
pH-Werten diejenigen Metallkationen, welche sich in der Befeuchtungslösung als Abrieb von der Druckform
und der Befeuchtungswalze ansammeln. Aus diesem Grunde werden dem erfindungsgemäßen Feuchtmittel
geringe Mengen an sich bekannter organischer Komplexbildner, z. B. Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA),
Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) oder Hydroxyethylendiamintriessigsäure (HEDTA), zugesetzt
Im folgenden werden beispielhafte Zusammensetzungen des Feuchtmittels gemäß der Erfindung angegeben.
Bestandteil | Gewichtsteile | Beispiel 2 | Beispiel 3 |
Beispiel 1 | 0,1 | 0,1 | |
gelöstes Desamidokoilagen | 0,1 | — | 0,01 |
Gelöstes Elastinhydrolysat | 0,02 | 0,02 | 0,01 |
gelöstes Kollagenhydrolysat | — | 10,00 | 10,00 |
Citratpuffer | 12,00 | 4,00 | — |
Cystinpuffer | — | — | 1,00 |
Trimethylacetatpuffer | — | 0,08 | 0,08 |
Dodecandiol-1,2 | 0,08 | 0,1 | 0,1 |
Konservierungsmittel | 0,1 | 5,0 | 5,5 |
pH-Wert der gebrauchsfertigen Lösung | 4,5 | ||
Je nach Wahl der Art des zu bedruckenden Papieres sind also die pH-Werte des erfindungsgemäßen Feuchtmittels ohne weiteres individuell einstellbar. Dennoch führt eine etwaige Unterbrechung des Druckvorganges zu
25 keiner Verschlechterung des Feuchtfilmes, was bei Verwendung herkömmlicher Feuchtmittel meistens der Fall
ist Der Anfall an Makulatur beim Anfahren des Druckwerkes ist daher minimal; günstigenfalls kann sogar ohne
Ausschuß angedruckt werden.
Claims (4)
1. Feuchtmittel für Offsetdruckformen mit wenigstens einem wasserlöslichen organischen Polymeren als
wirksamem Bestandteil, .gekennzeichnet durch ein wäßriges Medium mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und
5,5, welches einen Gehalt von 0,01 bis 3 Gew.-% an nativem, in schwach saurem wäßrigem Medium
löslichem Kollagen und/oder Elastin als organischem Polymeren aufweist
2. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die organischen Polymeren als
wasserlösliche Hydrolysate vorliegt (vorliegen).
3. Feuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es natives, lösliches, zumindest teilweise
ίο desamidiertes Kollagen enthält, dessen Amidgruppen durch Hydroxylgruppen substituiert sind.
4. Feuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere Zusätze 0,05
bis 1,0 Gew.-% nicht polymere Alkohole und/oder Alkandiole mit Hydroxyl-Gruppen in (1,2)- oder
(13)-Stellung und einer Kettenlängen, bezogen auf die C-Atome, von 6
< η < 12 enthält
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