DE10336280A1 - Fest Druckfarben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft feste Druckfarben im wesentlichen bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten, die für die Eignung als Druckfarbe nötigen Hilfs- und Zusatzstoffe und einen Gehalt an hydrophilen Bindemitteln, sowie deren Verwendung.

Description

• Die Erfindung betrifft feste Druckfarben im wesentlichen bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten, die für die Eignung als Druckfarbe nötigen Hilfs- und Zusatzstoffe und einen Gehalt an hydrophilen Bindemitteln, sowie deren Verwendung.
• Druckfarben bestehen in der Regel aus Bindemittel, Pigmenten oder Farbstoffen, Additiven sowie Löse- bzw. Dispergiermitteln. Bei Druckerzeugnissen tritt immer häufiger die Forderung auf, den abgebildeten Gegenständen einen Glanz zu verleihen wie es durch Zumischung von Effektpigmenten erreicht werden kann. Zur Erzielung des für Effektpigmente typischen Glanzeffektes in einer Formulierung ist eine möglichst gleichmäßige Verteilung in der Druckfarbe erforderlich. Aus Gründen des Umweltschutzes, der Arbeitssicherheit und der Kosteneinsparung ist man ferner bestrebt, Druckfarben zu entwickeln, die bei der Trocknung möglichst geringe Mengen organischer Lösungsmittel freisetzen.
• Aus EP 1 004 644 ist eine feste Druckfarbe bekannt, die einen Gehalt an Kohlenwasserstoffharzen und Polyolefinwachsen aufweist. Die Verarbeitung der Druckfarben erfolgt in einem Temperaturbereich von 50 bis 200°C, bei denen eine Verflüssigung der festen Zubereitungen eintritt. Hieraus ergeben sich spezifische Anforderungen an die Druckmaschinen wie heizbare Zuleitungen etc., die mit einem erheblichen energetischen Aufwand verbunden sind.
• Die EP 523 567 schlägt die Verwendung eines Zweikomponentensystems zur Herstellung einer wasserverdünnbaren Farbe vor. Bei der einen Komponente handelt es sich um ein Bindemittel/Wachssystem, wobei als Bindemittel hauptsächlich Styrol- oder Acrylatdispersionen Verwendung finden. Die Bronze- oder Eftektpigmente werden in pastöser Form als zweite Komponente eingeführt. Pigment und Bindemittel werden somit in Form zweier Komponenten zur Verfügung gestellt, was für den Druckfarbenhersteller einen zusätzlichen Aufwand bedeutet. Im Rahmen steigender Anforderungen an die Umweltverträglichkeit verwendeter Farben erscheint der Einsatz von Styrol- oder Acrylatsystemen ebenfalls nicht zeitgemäß.
• Lösemittelfreie Granulate enthaltend Perlglanzpigmente und ein Bindemittel und gegebenenfalls Additive werden weiterhin in der EP 0 803 552 beansprucht. Bei den dort beschriebenen Granulaten sind die Perlglanzpigment-Teilchen mit demjenigen Bindemittel vorbenetzt, das als Basis für die spätere Druckfarbe dient. Zur Herstellung der eigentlichen Druckfarbe muß auch hier zunächst eine Bindemittel-Lösung hergestellt werden, in die die Pigmentzubereitung eingearbeitet werden muß.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Effektpigmentzubereitungen in fester Form bereit zu stellen, die alle für die Eignung als Druckfarbe nötigen Bestandteile enthalten und als Einkomponentensystem durch Einarbeitung in wäßrige Medien einsatzfertige Druckfarben liefern.
• Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen festen Druckfarben das eingangs geschilderte komplexe Anforderungsprofil vollständig erfüllen.
• Gegenstand der Erfindung sind daher feste Druckfarben im wesentlichen enthaltend ein oder mehrere Effektpigmente, die für die Eignung als Druckfarbe nötigen Hilfs- und Zusatzstoffe sowie in Wasser und/oder Wasser/Lösungsmittelgemischen lösliche Bindemittel.
• Im wesentlichen bedeutet, dass der Anteil an Effektpigmenten, Hilfs- und Zusatzstoffen sowie an Bindemitteln mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 65 Gew.-% bezogen auf die feste Druckfarbe beträgt.
• Die erfindungsgemäßen festen Druckfarben stellen leicht zugängliche Einkomponentensysteme dar, die durch einfache und schnell durchführbare Einarbeitung in Wasser und/oder Wasser-Lösungsmittelgemischen einen leichten Zugang zu einsatzfertigen Druckfarben ermöglichen. Die einfache, weil staubfreie Darreichungsform erweist sich als weiterer Vorteil, da die zur Verarbeitung von Stäuben nötigen Sicherheitsvorkehrungen nicht vonnöten sind. Darüber hinaus erweisen sich die erfindungsgemäßen festen Druckfarben bei sachgemäßer Lagerung als unbegrenzt haltbar und können unter reduziertem Verpackungsaufwand als festes Material z. B. in Kunststoffsäcken abgepackt werden. Die über die erfindungsgemäßen festen Druckfarben hergestellten Farben und Lacke sind geeignet für den Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Offsetüberdrucklack sowie für die verschiedenen Lacksysteme auf dem Industrielacksektor. Auch für Kunststoffeinfärbungen kommen sie in Betracht.
• Die erfindungsgemäßen festen Druckfarben enthalten 40–90 Gew.-%, vorzugsweise 40–70 Gew.-% und insbesondere 40–60 Gew.-% an Bindemitteln. Die Gew.-%-Angaben beziehen sich immer auf die feste Druckfarbe.
• Alle dem Fachmann bekannten in Wasser und/oder Wasser-Lösungsmittelgemischen löslichen Bindemittel kommen in Frage. Insbesondere sind hier zu nennen Polysaccharide, Polypeptide, Polyvinylacetat, Polyalkylalkohole, Polyalkylenglykol oder Gemische hieraus. Als Beispiele sind Cellulose und Cellulosederivate, Stärke und Stärkederivate, Kasein und Kaseinderivate, Sojaproteinpolymere, Gelatine und Gelatinederivate, Polyvinylacetat homo-, ter- bzw. co-polymer, Polyvinylalkohole oder Polypropylenglykol zu nennen.
• Die erfindungsgemäßen festen Druckfarben enthalten 10–40 Gew.-%, vorzugsweise 15–30 Gew.-% und insbesondere 15–25 Gew.-% an Effektpigmenten.
• Als Effektpigmente werden hier Perlglanzpigmente, Metalleffektpigmente, Mehrschichtpigmente mit transparenten und opaken Schichten, holographische Pigmente, BiOCI und LCP-Pigmente (Liquid Crystal Polymer) verstanden. Insbesondere bevorzugt sind Druckfarben enthaltend Perlglanzpigmente auf der Basis plättchenförmiger, transparenter oder semitransparenter Substrate. Geeignete Substrate sind beispielsweise Schichtsilikate, wie etwa Glimmer, synthetischer Glimmer oder andere silikatische Materialien, Glas, Talkum, Sericit, Kaolin, SiO₂-, TiO₂- oder Al₂O₃-Plättchen. Die plättchenförmigen Substrate sind beispielsweise mit seltenen Erdmetallsulfiden wie z.B. Ce₂S₃, Titansuboxiden, Titanoxynitriden, Pseudobrookit, mit farbigen oder farblosen Metalloxiden, wie z. B. TiO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, SiO₂, Al₂O₃, SnO₂, Cr₂O₃, ZnO, CuO, NiO und anderen Metalloxiden allein oder in Mischung in einer einheitlichen Schicht oder in aufeinanderfolgenden Schichten (Mehrschichtpigmente) belegt. Perlglanzpigmente sind z. B. aus den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 454, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809 bekannt und im Handel erhältlich, z.B. unter der Marke Iriodin^® der Fa. Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland. Die Beschreibungen der oben genannten Anmeldungen sind durch Referenz in der vorliegenden Anmeldung mit eingeschlossen.
• Die erfindungsgemäßen festen Druckfarben können ein oder mehrere Effektpigmente enthalten. Vielfach können durch die Verwendung von mindestens zwei verschiedenen Effektpigmenten besondere Farb- und Glanzeffekte erzielt werden. Bevorzugte feste Druckfarben enthalten ein oder zwei, ferner drei Effektpigmente, insbesondere solche auf Basis von Glimmer- und/oder SiO₂-Plättchen. Weiterhin sind Abmischungen der Effektpigmente mit organischen und/oder anorganischen Pigmenten möglich.
• Zusätzlich können die erfindungsgemäßen festen Druckfarben alle dem Fachmann bekannten Wachse, z. B. Polyethylenwachse oder Polypropylenwachse, enthalten, wie sie z. B. in E. Karsten, Lackrohstoff-Tabellen, Vincentz-Verlag Hannover, Auflage Jahr 2000 beschrieben werden. Der Anteil an Wachsen kann 0–20 Gew.-%, vorzugsweise 0.5-10 Gew.-%, insbesondere etwa 1–5 Gew.-% betragen.
• Falls erforderlich können die erfindungsgemäßen festen Druckfarben weiterhin 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0.1–5 Gew.-% und insbesondere 0.05–1 Gew.-% an Konservierungsmitteln enthalten, um eine Keimbildung wirksam zu unterbinden. Geeignete Konservierungsmittel sind insbesondere Benzoesäure, Sorbinsäure, PHB-Ester, Ameisensäure oder Propionsäure.
• Bei der Herstellung der Zubereitungen werden die Pigmente, das Bindemittel sowie die Additive, falls vorhanden, gemischt.
• Vorzugsweise wird das Bindemittel in einem Rührbehältnis vorgelegt und das Pigment ohne Rühren zudosiert. Die Mischung wird homogenisiert, insbesondere durch Einsatz von z.B. Pendraulik-Schnellrührern, Rhönradmischern oder Faßmischern.
• Dieser Mischung können während oder nach der Herstellung weitere übliche Hilfs- und Zusatzstoffe zugesetzt werden, wie z. B. Entschäumer, oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel, Antiabsetzmittel, Verlaufsmittel, Emulgatoren, Sikkative oder Thixotropiermittel. Es handelt sich hierbei um in der Lackindustrie übliche Additive, die in den erfindungsgemäßen Druckfarben in einer Menge von 0–10 Gew.-% enthalten sein können.
• Die erfindungsgemäßen festen Druckfarben können auf dem Fachmann bekannten Wegen kompaktiert, z. B. durch Tablettieren, Brikettieren, Pelletieren, Granulieren oder Extrudieren und gegebenenfalls anschließend getrocknet werden. Der Trocknungsprozeß findet in der Regel bei Temperaturen von 50°C bis 100°C statt und dauert zwischen 0.5 und 6 h und kann gegebenenfalls unter reduziertem Druck erfolgen.
• Bei der Herstellung der Druckfarben werden die erfindungsgemäßen festen Druckfarben mit Wasser oder Wasser/Lösungsmittelgemischen gemischt und homogenisiert. Die Reihenfolge der Zusammengabe spielt dabei keine Rolle. Die Viskosität der Druckfarben kann an die jeweiligen Druckerfordernisse angepasst werden. Alternativ kann die erfindungsgemäße feste Druckfarbe in handelsübliche wässrige Drucklacke eingearbeitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße feste Druckfarbe unter Rühren in Wasser eingebracht und 10 Minuten quellen gelassen. Anschließend erfolgt die Homogenisierung unter eventueller Anpassung der Viskosität durch Zugabe von Wasser.
• Der Anteil der Pigmentzubereitung bezogen auf die Druckfarbe beträgt bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 65 Gew.-% und insbesondere um die 50 Gew.-%.
• Die über die Druckfarben hergestellten Farben und Lacke sind für vielfältige Anwendungen geeignet. Bevorzugt werden sie in Beschichtungssystemen aus den Bereichen Druck, insbesondere Offsetüberdrucklackierung, Tiefdruck und Flexodruck eingesetzt.
• Gegenstand der Erfindung ist somit auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Druckfarben in Formulierungen wie Farben, Druckfarben und Lacken.
• Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.
• Herstellung der Pigmentzubereitung
• Beispiel 1:
• 42 g Gelantine, gepulvert (Lebensmittelqualität, Schüttdichte 580 Kg/m³, Fa. Merck KGaA) werden vorgelegt und ohne Rühren mit 10 g eines handelsüblichen Polyethylenwachses (z. B. Luwax^® AF 31 der Fa. BASF, mikronisiert), 40 g eines handelsüblichen Effektpigmentes (z. B. Iriodin^® 123 der Fa. Merck KGaA), 2 g eines handelsüblichen Entschäumers (z. B. Byk 080 der Fa. Byk Chemie) sowie mit 6 g einer handelsüblichen Benetzungshilfe (z. B. Hydropalat^© 875 der Fa. Henkel KGaA) versetzt. Anschließend erfolgt kurze Homogenisierung von 5–10 Minuten bei mittlerer Drehzahl.
• Beispiel 2:
• 42 g eines handelsüblichen Polyvinylacetat-Dispersionspulvers (z. B. Vinnapas^® RE 545 Z der Fa. Wacker Chemie) werden vorgelegt und ohne Rühren mit 10 g eines handelsüblichen Polyethylenwachses (z. B. Luwax^® AF 31 der Fa. BASF, mikronisiert), 40 g eines handelsüblichen Effektpigmentes (z. B. Iriodin^® 123 der Fa. Merck KGaA), 2 g eines handelsüblichen Entschäumers (z. B. Byk 080 der Fa. Byk Chemie) sowie mit 6 g einer handelsüblichen Benetzungshilfe (z. B. Hydropalat^® 875 der Fa. Henkel KGaA) versetzt. Anschließend erfolgt kurze Homogenisierung von 5–10 Minuten bei mittlerer Drehzahl.
• Herstellung der Trockenpräparation:
• 100 g der Pigmentzubereitung aus Beispiel 1 werden mit 25 g VE-Wasser benetzt und anschließend auf einer handelsüblichen Tablettiermaschine mit einem Druck von 10 KN/cm³ tablettiert. Die Trocknung der Granulate erfolgt in einem Wirbelschichttrockner der Firma Aeromatic Fielder, Typ STREA. Alternativ erfolgt die Trocknung bei über 6 h in einem Vakuumtrockenschrank Typ Vacutherm der Fa. Hereaus bei 50°C und maximal 100 mbar.
• Herstellung der Druckfarbe:
• 50 ml Wasser werden in einem Becherglas vorgelegt. Unter Rühren werden 50 g der Pigmentzubereitung aus Beispiel 1 zugesetzt und 20–-30 Minuten quellen gelassen. Anschließend wird 30 Minuten homogenisiert und evtl. auf Verarbeitungsviskosität mittels Wasserzugabe korrigiert. Um Produktschädigung des eingesetzten Perlglanzpigmentes zu vermeiden, wird der Einsatz von Flügelrührscheiben empfohlen.
• Herstellung der Druckfarbe unter Verwendung von Lacken:
• 50 g der tablettierten Pigmentzubereitung werden in einem Becherglas vorgelegt und mit 5–10 g VE-Wasser vorbenetzt. Nach dem Zerfall der Pigmentzubereitung wird diese in 40–45 g handelsüblichen wäßrigen Überdrucklack Senolith^®-WL-Hochglanzlack 350081 der Fa. Weilburger Lackfabrik unter Rühren eingetragen und anschließend 10–20 min mittels 4-Flügelrührer und dem Rührwerk Eurostar der Fa. IKA bei 300 U/min homogenisiert.
• Vergleichsbeispiel:
• 20 g eines handelsüblichen Effektpigmentes (z. B. Iriodin^® 123 der Fa. Merck KGaA) werden mit 5 g VE-Wasser vorbenetzt und 10 Minuten quellen lassen. Der erhaltene Pigmentteig wird in 75 g eines handelsüblichen Lackes (z. B. Senolith^®-WL-Hochglanzlack 350081 der Fa. Weilburger Lackfabrik) eingerührt und 10 bis 20 Minuten homogenisiert.
• Der Andruck erfolgt auf einer handelsüblichen Tiefdruckmaschine (z.B. der Fa. Schläfli, Zofingen).
• Bei Einsatz der aus der erfindungsgemäßen Pigmentzubereitung hergestellten Druckfarbe wird ein glänzender Druckfarbenfilm erhalten.

Claims (12)

1. Feste Druckfarbe im wesentlichen enthaltend ein oder mehrere Effektpigmente, die für die Eignung als Druckfarbe nötigen Hilfs- und Zusatzstoffe sowie in Wasser und/oder Wasser/Lösungsmittelgemischen lösliche Bindemittel.
2. Feste Druckfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Bindemittel 40–90 Gew.-% bezogen auf die feste Druckfarbe beträgt.
3. Feste Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Polysaccharid, ein Polypeptid, ein Polyvinylacetat, ein Polyalkylalkohol, Polyalkylenglykol oder deren Gemisch eingesetzt wird.
4. Feste Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Eftektpigment 10–40 Gew.-% bezogen auf die feste Druckfarbe beträgt.
5. Feste Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektpigmente Perlglanzpigmente, Metalleffektpigmente, Mehrschichtpigmente mit transparenten und opaken Schichten, holographische Pigmente, BiOCI und LCP-Pigmente (Liquid Crystal Polymer) sind.
6. Feste Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen Gehalt von 0–20 Gew.-% eines Wachses bezogen auf die feste Druckfarbe enthält.
7. Feste Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Druckfarbe als zusätzliche Komponenten Entschäumer, oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel, Antiabsetzmittel, Verlaufsmittel, Sikkative und/oder Thixotropiermittel enthält.
8. Verfahren zur Herstellung einer festen Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ohne Rühren zu dem vorgelegten Bindemittel zudosiert wird, optional der Mischung zusätzliche Hilfs- und Zusatzstoffe zugesetzt werden und die Mischung anschließend homogenisiert wird.
9. Verwendung der festen Druckfarbe nach Anspruch 1 zur Herstellung von Trockenpräparaten und in Formulierungen.
10. Trockenpräparate hergestellt aus der festen Druckfarbe nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
11. Formulierungen enthaltend die feste Druckfarbe nach Anspruch 1.
12. Verwendung der Trockenpräparate nach Anspruch 10 oder der Formulierung nach Anspruch 11 zur Herstellung von Druckerzeugnissen.