Изобретение касается печати, включая переводную слойную печать, на эластичных субстратах, таких как бумага и тонкий картон, пластиковые листы и ткани, и т. д. по способу флексографии и глубокой печати и относится к типографским краскам и лакам для промышленного использования.
Типографские краски для высокой и флексографической печати уже известны в течение долгого времени. Такие краски содержат следующие основные компоненты: по крайней мере один пигмент или краситель, т. е. красящий агент, по крайней мере одну связывающую смолу и систему растворителей. Система растворителей состоит из органических жидкостей таких, как кетоны, высшие спирты, сложные эфиры, углеводороды, галозамещенные углеводороды и т. д. Такой растворитель необходим для того, чтобы перевести связывающую смолу в раствор и "подхватить" пигмент, чтобы образовать жидкость, в которой смола растворена или по крайней мере ее большая часть, а пигмент тонко диспергирован. После печати растворитель испаряют, чтобы получить тонкую пленку сухой смолы на субстрате, которая включает пигмент. Краски на основе растворителей хорошо известны и широко распространены в этой области техники.
Краски на основе растворителей широко используют в полиграфической промышленности, особенно для нанесения рисунков и текста на упаковки. Такие типографские краски имеют несколько преимуществ, но также и серьезные недостатки: во-первых, органические растворители достаточно дорогостоящие, во-вторых, они в большинстве токсичны или по крайней мере опасны для человека и животного, а, в-третьих, большая их часть в высшей степени огнеопасна. Последние законы по защите окружающей среды, в частности Закон о чистом воздухе, уже не разрешают выбросы паров растворителей в атмосферу. Как следствие, на предприятиях по производству типографской краски, а также в магазинах по их продаже, необходимо устанавливать дорогостоящие системы по извлечению растворителей.
Таким образом, в последнее время были предприняты усилия по производству и разработке водных типографских красок, и уже работают предприятия по производству и использованию водных типографских красок и лаков. Водные типографские краски, конечно, не имеют недостатков органических растворителей и обладают тем преимуществом, что лучше удерживаются на целлюлозных печатных субстратах, таких как бумага и картон. Они совершенно не огнеопасны.
Краски на водной основе в общем случае содержат помимо воды по крайней мере один пигмент или краситель и по крайней мере один связывающий материал. Лаки на водной основе в общем случае не содержит пигмента. В качестве связывающего материала водные типографские краски содержат смолу, такую как канифоль или щеллак, или синтетический полимер, выбранный, в частности, из акриловых кислот, оксиакриловых кислот и модифицированных акриловых кислот, таких как сополимеры стирол-акриловой кислоты. Такие связывающие материалы полностью или фактически не растворимы в водных системах, но становятся растворимыми при добавлении основания (щелочи) после или перед их включением в воду. Эта растворимость вызвана образованием растворимой соли групп карбоновых кислот связывающего материала. Связывающий материал становится снова нерастворимым, когда его снова "переводят" в кислое состояние, например, при помощи добавления кислоты в его раствор, т. е. снижением pH раствора. Изменение между нерастворимыми в воде и растворимыми в воде формами достигается в водных типографских красках при помощи добавления по крайней мере одного летучего амина в водную краску перед осуществлением печати. Таким образом, кислый связывающий материал может образовывать растворимые аминовые соли. После осуществления печати при сушке отпечатков нагреванием, вышеупомянутые аминовые соли "расщепляются" на нерастворимый в воде кислый связывающий материал и летучий амин. Летучий амин покидает отпечатанные тексты или области, а оставшаяся кислота связующего материала действует как совершенно водный твердый связующий материал для пигментов и красителей. Летучими аминами, которые в настоящее время используются в полиграфической промышленности, являются, например, аммиак или морфолин.
Так как количество воды в типографских красках на основе воды, в частности красках для флексографической и глубокой печати, составляет относительно высокую долю таких красок, в общем случае 30 75 мас. и так как эти краски подлежат транспортировке от производителя к потребителю, необходимо перевозить большие количества воды, что является недостатком. Кроме того, большинство типографий предпочитает получать лишь необходимое количество краски непосредственно перед печатанием на ограниченном количестве бумаги или картона.
Уже давно известно получение типографских красок в сухом порошкообразном виде. Так, предложена порошкообразная композиция для образования вместе с органическим растворителем типографской краски для флексографической или глубокой печати и способ получения такой порошкообразной композиции. [1]
Однако упомянутый патент направлен исключительно на композиции типографских красок для получения красок на основе органического растворителя. Недостатком таких композиций является необходимость транспортировки очень огнеопасных или даже взрывоопасных органических растворителей.
Известен также безводный концентрат для приготовления водных типографских красок или лаков, содержащий связующее на основе полиэфира, содержащего придающие водорастворимость сульфонатриевые группы [2]
После печатания для получения водонерастворимых оттисков необходима замена щелочных катионов на многовалентные, например кальция или алюминия.
Первая и основная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить сухой порошок, который может быть смешан с водой, чтобы получить водную типографскую краску, которая в процессе сушки становится водонерастворимой.
Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить сухой порошок для приготовления водной типографской краски, качество печати, сушки, образования пленки и другие полезные свойства которой, по существу, не отличаются от соответствующих свойств исходной типографской краски на водной основе.
Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить сухой порошок для приготовления водной типографской краски, который не содержит компонентов, показывающих такое давление пара, которое могло бы привести при длительном хранении к изменению состава порошка.
Еще одна задача состоит в том, чтобы предложить способ получения сухого порошка для приготовления водной типографской краски, которую можно использовать в качестве пигментированной типографской краски или в качестве лака.
Эти задачи, а также некоторые другие, достигаются с использованием порошка и способа данного изобретения.
Как уже было упомянуто выше, типографские краски в сухом порошкообразном виде уже известны [1] Однако эти порошки можно использовать исключительно только на основе растворителей, т. е. в красках, не содержащих воду, и известные системы красок не могут дать какой-либо модели для красок на основе воды из-за совершенно других химических систем и механизмов сушки таких красок.
В соответствии с изобретением, по существу, предлагается нейтрализующая система, отличающаяся от системы жидкой водной типографской краски тем, что нейтрализующий агент находится в твердом виде.
В представленном описании термин "твердый вид" определяет не только первоначально твердые материалы, но также охватывает твердые тела, которые адсорбировали или адсорбировали натурально жидкую компоненту типографской краски, т. е. жидкую компоненту, трансформированную в твердое состояние. Хотя активная компонента краски находится в жидкой форме, в соответствии с изобретением предлагается твердая форма этой компоненты. Когда эта твердая форма контактирует с водой на следующей стадии образования водной типографской краски, жидкая компонента видимо должна высвобождаться из своего твердого удерживающего окружения и растворяться в водной фазе.
Необходимо подчеркнуть, что нейтрализующие агенты, которые в настоящее время используют в типографских красках и лаках на водной основе, не могут быть использованы в порошках, являющихся предметом данного изобретения, так как используемые в настоящее время нейтрализующие агенты являются исключительно жидкими или даже газообразными, например аммиак. Порошок, предлагаемый в соответствии с изобретением, не содержит никаких жидких компонент.
Термин "нейтрализующий агент", как он используется в данном описании, содержит основные материалы, которые наделяют нерастворимый в воде связывающий материал, находящийся в кислой форме, свойством растворимости в воде в получаемой в финале водной типографской краске. По крайней мере основная часть нейтрализующего агента должна быть способна покидать свою солевую связь с кислым связывающим материалом при нагревании, т. е. во время осуществления стадии сушки отпечатков, сделанных при помощи краски. Предпочтительными являются нейтрализующие агенты, которые обладают летучими свойствами и покидают отпечатки при сушке нагреванием. Неполный список нейтрализующих агентов содержит следующие соединения: неорганические соединения аммония, такие как карбонат аммония, кислый карбонат аммония; органические амино и амидо соединения, такие как мочевина, этаноламин, триэтаноламин, морфолин, креатин, гексаметилен тетрамин, меламин, 1,6-диаминогексан и другие органические амины. Если необходимо использовать жидкие соединения, их необходимо сначала перевести в твердую форму, например, при помощи адсорбции на тонко измельченную двуокись кремния или силикагель или при помощи микрокапсулирования.
Перечисленные выше нейтрализующие агенты все являются летучими, по крайней мере частично, и эффективность нейтрализующего агента может быть увеличена при помощи добавления основных соединений, которые не являются заметно летучими. Примерами таких основных соединений являются: основные неорганические гидраты окиси и соли, такие как гидрат окиси натрия, карбонат натрия, кислый карбонат натрий; окись натрия; соответствующие соединения калия и лития; окиси, карбонаты и, если они существуют, кислые карбонаты кальция, магния, бария, стронция, цинка, а также бура и другие основные соединения, такие как пирофосфат натрия. Разумеется, любой выбранный нейтрализующий агент должен быть бесцветным и нетоксичным.
В сухом порошке, являющемся предметом изобретения, нейтрализующий агент составляет от примерно 1 до 15 мас. от композиции, причем распределение в предпочтительном варианте выглядит следующим образом, ч. NaOH 0 2; КОН 0 - 1; LiOH 0 0,5; карбонат аммония 3 10. Как известно, последний является ответственным за разложение при отверждении, разлагаясь на аммиак, двуокись углерода и воду. Однако неожиданным образом было установлено, что другие компоненты сухого порошка действуют в качестве стабилизатора так, что порошок обладает почти незаметным запахом аммиака.
Количество нейтрализующего агента, которое необходимо использовать при получении сухого порошка, являющегося предметом изобретения, зависит от количества и общего кислотного числа кислого связывающего материала, который при этом используется, и может быть легко вычислено. Необходимо также принять во внимание количество и кислотное число кислого связывающего материала, используемого при предварительном диспергировании пигмента или пигментов (см. далее). Количество нейтрализующего агента должно быть таково, чтобы конечное pH конечной типографской краски, получаемой из сухого порошка, изменялось в области 7,5 9, в предпочтительном варианте 7,5 8,5, в наиболее предпочтительном варианте было равно примерно 8.
Смола кислого связывающего материал в соответствии с изобретением является в общем случае смолой кислого связывающего материала, которая образует пленку на субстрате при осуществлении печати. Можно использовать любые известные или новые смолы, которые растворимы в водной фазе при нейтрализации основным нейтрализующим агентом и которые становятся, по существу, нерастворимыми, когда удаляют образующий соль материал так, что смола снова трансформируется в кислое состояние. Примерами таких смол являются полиакриловая кислота, полималеиновая кислота, полиметакриловая кислота, полиоксиакриловая кислота и сополимеры этих поликислот с другими кислотами этой группы или другими мономерами, а также стирол-акрилатные смолы, эпоксидные смолы, полиамидные смолы, полиэфирные смолы, канифоль или смолы малеината, модифицированные канифолью шеллак, поликарбоновые кислоты и смолы или сложные эфиры смол. Такие смолы должны иметь кислотное число (которое выражается, как обычно, величиной в мг КОН, необходимой для нейтрализации 1 г такой смолы), изменяющееся в области 20 500, в предпочтительном варианте 40 250, в наиболее предпочтительном варианте от примерно 100 до 150. В этой связи необходимо подчеркнуть, что термин "связующий материал" или "связующая смола", как он используется в данном описании, обозначает не только отдельную смолу, но также любую смесь вышеупомянутых смол, и что кислотные числа, указанные выше, относятся к общей композиции всех связующих смол.
Для специальных целей и приложений нейтральные связующие смолы могут быть добавлены в кислые связующие смолы. Такие нейтральные смолы должны быть растворимы в водной фазе краски. Примерами являются метилцеллюлоза, оксиметилцеллюлоза и натрий карбоксиметилцеллюлоза, в общем случае, в количестве до примерно 5 мас. порошка. Такие нейтральные смолы улучшают вязкость и общую реологию типографской краски, а также свойства отпечатков и блеска конечных продуктов печати. Хотя такие смолы растворимы в воде и не переводятся в нерастворимое состояние, при подкислении они становятся гораздо менее растворимыми, так как они попадают в нерастворимую кислую связывающую смолу. Кроме того, хорошая стойкость к воде отпечатков, в общем случае, не является необходимой, так как, когда используют типографские краски, являющиеся предметом изобретения, для печати упаковочных материалов, то они ламинируются тонкими пластиковыми пленками, чтобы обеспечить водостойкость и стойкость к маслу, а также хороший внешний вид.
Предпочтительный выбор связывающих смол включает смолы, дающие хорошо пигментированный, смачиваемый порошок. Как будет описано ниже, пигменты, добавляемые в сухую краску, во-первых, смешиваются с растворимой смачиваемой смолой.
Важная модификация идеи изобретения заключается в том, чтобы соединить указанные выше кислые связывающие смолы с нейтрализующим агентом, являющимся предметом изобретения, уже перед образованием сухого порошка краски. Так, например, кислую смолу, сначала суспендируют в тонко измельченной форме в воде, добавляют нейтрализующий агент изобретения или, наоборот, до тех пор, пока кислая смола не растворится, а pH не составит от примерно 7,5 до 9, в предпочтительном варианте примерно 8. Затем раствор сушат, например распылением, и полученные твердые частицы являются растворимой кислой смолой, нейтрализуемой нейтрализующим агентом изобретения. Это твердое вещество может быть использовано в сухом порошке, являющемся предметом изобретения, в форме комбинации кислой смолы и нейтрализующего агента, а также может быть использовано для предварительной дисперсии пигмента.
Сухой порошок, являющийся предметом изобретения, кроме того, содержит по крайней мере один из пигментов, известных в этой области техники. По этой причине нет необходимости описывать эти пигменты подробно. Разумеется, если такой порошок предназначен для того, чтобы получить лак, никаких цветных пигментов не должно содержаться. Такой пигмент добавляют в сухой порошок в виде приготовленной заранее дисперсии в кислой связывающей смоле и подают в виде так называемых "стружек".
Сухой порошок, являющийся предметом изобретения, может, кроме того, содержать вспомогательные агенты и модификаторы, например наполнители, "сглаживающие" агенты или агенты, противостоящие стиранию, которые улучшают свойства отпечатков, такие как политетрафторэтиленовые или полиэтиленовые парафины, полиаминовые парафины или другие парафины, а также пластификаторы для связующих смол, противопенные агенты, загущающие агенты, поврехностно-активные агенты, эмульгаторы, агента, подавляющие неприятные запахи, удлинители и т. д. Если какой-либо из этих вспомогательных агентов находится в жидкой форме, то его сначала переводят в твердую форму, как это было указано выше, например адсорбируют на тонко измельченных инертных твердых частицах, таких как двуокись кремния или белая сажа, окись алюминия и т. д. Если используют наполнитель, который обладает адсорбирующей способностью, то такие жидкие вспомогательные агенты могут быть также адсорбированы на части или на всем имеющемся наполнителе.
Наполнители, которые могут быть использованы в сухом порошке, являющемся предметом изобретения, в общем случае те же, что и используемые в жидких красках. Примерами их являются: карбонат кальция, мел, сульфат бария, двуокись титана, каолин и т. д.
Сухой порошок, являющийся предметом изобретения, в предпочтительном варианте получают при помощи специальной процедуры [1] которая заключается в одновременном сухом измельчении и агломерировании компонент, содержащихся в финальном сухом порошке. Что касается способа и его специальных вариантов осуществления, то он содержит следующие стадии:
a) смешивание грубых частиц по крайней мере одного пигмента, предварительно диспергированного в кислой связывающей смоле, грубых частиц той же или по крайней мере одной другой кислой связывающей смолы, частиц по крайней мере одного из нейтрализующих агентов, указанных выше, и, необязательно, других твердых вспомогательных материалов для флексографических типографских красок для глубокой печати, чтобы образовать однородную смесь твердых частиц;
b) измельчение вышеупомянутой смеси без добавления жидких компонент в инертной газовой атмосфере при условиях, исключающих плавление компонентов смеси;
c) извлечение полученной таким образом композиции в форме свободно текущего порошка.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используют азот или двуокись углерода с тем, чтобы установить и поддержать инертную газовую атмосферу во время стадии b, и, кроме того, в предпочтительном варианте осуществления материалы, подлежащие измельчению, охлаждают, охлаждают также и средство для измельчения. Последним в общем случае является фрикционная мельница, такая как разбивная дисковая мельница типа Альпин, снабженная входом для материалов, подлежащих измельчению, камерой для измельчения, имеющей охлаждающую рубашку, и выходом для измельченного материала. Подают газообразный азот или двуокись углерода вместе со смесью, подлежащей измельчению, на вход фрикционной мельницы так, что камера для измельчения в течение всего времени не содержит кислорода. В качестве инертного газа предпочтительным является азот. Частицы, имеющие размер ниже примерно 100 мк, могут быть удалены из порошкообразной композиции, полученной в течение этой процедуры так, что конечная композиция имеет внешний вид и физическое поведение пищевой соли или сахара.
Сухой порошок, являющийся предметом изобретения, имеет в общем случае следующий состав (при этом необходимо иметь в виду, что лаки не содержат пигментов), мас.
Пигмент 0 80
Связывающая смола (смолы) 10 80
Нейтрализующий агент 0,1 20
Добавки 1 20
Наполнители 1 20
Изобретение далее поясняется при помощи конкретных примеров, которые не следует рассматривать в качестве его ограничения.
Пример 1. Желтая водная типографская краска.
Готовят следующую композицию с использованием компонент, приведенных ниже, смешением их в соответствующем сосуде в указанной последовательности, мас. ч.
1. Пигментная стружка, состоящая на 20 90 из акриловой смолы и на 10 80 из желтого пигмента, предпочтительно для водной краски 67
2. Малеиновая связующая смола 15
3. Акриловая связующая смола 5
4. Нейтрализующий агент:
NaOH 0,5
(NH4)2CO3 6,5 7
5. Парафин РТ Е (вспомогательное средство для печати) 2
6. Добавки* 6
*Добавку приготавливали предварительно при помощи адсорбирования 15 ч. жидкой противопенной композиции, 10 ч. загущающего агента (полиуретановая эмульсия), 20 ч. жидкого поверхностно-активного агента и 0 2 ч. эмульгатора на 55 ч. порошкообразной двуокиси кремния (Силоид). Получали сухую, свободно текущую массу, которая обладает всеми свойствами твердого вещества и не имеет каких либо признаков жидкости.
Малеиновая смола (2) это смола Rokramar 2051 (фирма Роберт Крамер, Бремен, Германия), имеющая кислотное число примерно 150. Акриловая смола (3 и в 1)- это смола Joncryl 683 (фирма Джонсон), имеющая кислотное число примерно 150. Количество нейтрализующего агента (4) выбирали таким образом, чтобы как раз нейтрализовать кислотные группы компонент 1 3.
Ингредиенты тщательно перемешивали в открытом сосуде в течение примерно 25 мин. Затем смесь непрерывно загружали во фрикционную мельницу собственной конструкции. Атмосферу в мельнице, а также на линиях загрузки и выгрузки, поддерживали существенно свободной от кислорода при помощи постоянного введения потолка газообразного азота в линию загрузки. За температурой продукта и азота в линии выгрузки постоянно наблюдали: если эта температура превышала 40oC, то скорость загрузки твердых частиц снижали.
Скорость загрузки твердых материалов контролировали таким образом, чтобы получить из мельницы темно-желтый свободно текущий порошок, не содержащий частиц дуста, который затем просеивали, чтобы извлечь грубый, напоминающий сахар, порошок, имеющий размер частиц от примерно 50 до 800 мк.
33 ч. полученного таким образом порошка смешивали в перемешивающем сосуде с 66 ч. водопроводной воды и 10 ч. этанола или изопропанола. Краска, которая образуется спустя примерно 10 20 мин перемешивания, имеет pH примерно 8 и может быть использована для печати на бумаге или картоне при помощи флексографической и глубокой печати после простой фильтрации, если это необходимо.
Пример 2. Повторяли общую процедуру из примера 1, но используя исходную композицию, содержащую, кроме того, 3 ч. жидкого пластификатора для связующих смол. Этот пластификатор предварительно адсорбировали на Силоиде. Кроме того, эта композиция содержала 3 ч. оксиэтилцеллюлозы.
Полученные отпечатки обладали лучшим блеском и пластичностью.
Пример 3. Бесцветный лак.
Следующие ингредиенты смешивали вместе, а смесь в дальнейшем обрабатывали, как это описано в примере 1, ч.
Акриловая смола с кислотным числом примерно 160 75
NaOH 3
Карбонат аммония 10,5
Порошок полиэтиленового парафина 1,5
Добавки (свободно текущее твердое вещество) 7,5
Добавки состояли из, ч. Силоида 50; противопенного агента 5; пластификатора для акриловой смолы 40; жидкого поверхностно-активного агента 5.
Получали прозрачный с прекрасными свойствами при печати лак, когда порошок, полученный в соответствии с процедурой из примера 1, растворяли в водно-спиртовой смеси или только в воде.
Пример 4.
В сосуде для перемешивания порциями и при перемешивании добавляли в водный раствор, содержащий, ч. гидрат окиси натрия 0,5; карбонат аммония 5; малеиновая связующая смола 25; акриловая связующая смола 5, причем обе имели кислотное число примерно 150. Наблюдали за pH смеси и добавляли еще карбонат аммония до финального PH в 7,9. Получали прозрачный, вязкий и бесцветный раствор, который затем закачивали в известную сушилку распылением, в которой температура твердых частиц превышает примерно 60oC.
Получали белое порошкообразное твердое вещество, которое легко растворимо в воде. Использовали 27 ч. этого порошка вместо компонент 2 и 3 в композиции из примера 1. Компоненту 4 из примера 1 заменяли некоторым количеством карбоната аммония, которое рассчитывали, исходя из кислотного числа смолы в компоненте 1.
Получали порошкообразную сухую краску, а жидкую водную краску получали из этого порошка, как это делалось в примере 1. Скорость растворения краски из примера 4 даже лучше.
Сухой порошок, являющийся предметом изобретения, может быть модифицирован и дополнен в рамках данного изобретения. Так, например, жидкие компоненты, необходимые для краски, могут быть (вместо того, чтобы адсорбировать на пористый носитель) заключены в микрокапсулы в соответствии с хорошо известными приемами консервирования. Вместо твердого нейтрализующего агента может быть использован жидкий нейтрализующий агент, если он адсорбирован на твердых пористых носителях или заключен в микрокапсулы и т. д.
Использование: в полиграфической промышленности при флексографической и глубокой печати. Сущность изобретения: безводный порошкообразный концентрат для приготовления водных печатных красок и лаков содержит в качестве связующего 10 - 850 мас. % смолы с кислотным числом 20 - 500 мг едкого калия на 1 г смолы. Смола водонерастворима в исходном состоянии и растворима в воде после нейтрализации кислотных групп. В качестве нейтрализующего агента концентрат содержит основание, способное улетучиваться при нагревании в условиях сушки после печати. Содержание основания достаточно для перевода связующей смолы в водонерастворимое состояние. Связующей смолой является малеиновая или акриловая смола с кислотным числом 40 - 250. Нейтрализующим агентом является карбонат аммония или смесь его с гидроокисью натрия или калия либо с карбонатами щелочных или щелочноземельных металлов. Концентрат получают смешением в сухом состоянии связующей смолы с нейтрализующим агентом. 2 с. и 10 з. п. ф-лы.
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| EP, заявка, 0281720, кл | |||
| Разборный с внутренней печью кипятильник | 1922 |
|
SU9A1 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| EP, заявка, 0291759, кл | |||
| Разборный с внутренней печью кипятильник | 1922 |
|
SU9A1 |
