PT100407B

PT100407B - Composicao de tinta de impressao com baixo desgaste

Info

Publication number: PT100407B
Application number: PT10040792A
Authority: PT
Inventors: Ramasamy Krishnan; Daniel J Carlick; Robert W Bassemir; Richard R Durand
Original assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1999-08-31
Also published as: PT100407A

Description

Tintas com propriedades de baixo desgaste são já conhecidas na arte. Estas tintas contêm tipicamente ceras de vários tipos, e as tintas resultantes apresentam melhores propriedades de resistência à deformação, de deslizamento e de repulsão à água. A cera, de um fino tamanho de partícula controlado, pode ser misturada ou moída no lote juntamente com pigmentos ou pode ser introduzida durante as operações finais de mistura. Em alternativa, a cera pode ser composta num meio ceroso, por dispersão ou fusão da cera em vernizes e/ou solventes e adição destes à tinta.

É geralmente bem conhecido que as propriedades anti-desgaste conferidas por uma dada cera são função não só do tamanho das partículas e da sua dureza como também da temperatura de fusão da referida cera. Contudo, a adição de ceras às tintas, para resolver o problema do desgaste, introduz outros problemas. Primeiramente, numa escala em que 100 representa ausência de desgaste, as ceras adicionadas às tintas resultam numa redução do desgaste até um nível de apenas 60. Segundo, devido ao calor e ao movimento conferidos pela fricção de um constante esfregar sob pressão, as partículas da película de tinta podem esborratar e marcar áreas não impressas. Além disso, quanto mais cera se junta para melhorar a resistência ao desgaste mais são os problemas introduzidos no que se refere às características de brilho e dureza. A adição de ceras às tintas faz baixar, quase invariavelmente, o seu brilho. Deve-se portanto alcançar um compromisso entre o nível pretendido de propriedades anti-desgaste e o brilho. Finalmente, há o factor do aumento de custo associado à tinta que contenha ceras relativamente caras —γ*®*.

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como as ceras microcristalinas e as ceras de politetrafluoroetileno. No caso de novas tintas, o custo é um factor extremamente importante e, portanto, as actuais tintas de jornal não contêm vulgarmente quaisquer ceras; além disso, as ceras conferem apenas uma redução mínima do desgaste nas formulações de tintas de jornal.

As ceras sintéticas, como as ceras de polietileno e ceras de politetrafluoroetileno, são presentemente as ceras mais populares usadas na indústria de tintas. Estas ceras são geralmente adicionadas sob a forma de meios anti-desgaste ou de deslize, que são dispersões finas da cera em solventes, óleos e resinas, etc.,de um dado tipo de formulação de tintas onde devam ser incorporados. As ceras preparadas a partir de politetrafluoroetileno em pó são adequadas para todos os tipos de tintas de impressão mas são especialmente ideais para tintas de secagem a quente, onde a temperatura do dispositivo de secagem não faz com que amoleçam ou fundam. As ceras à base de politetrafluoroetileno podem também ser agitadas no seio de tintas já acabadas, para melhorar a sua resistência ao desgaste e esborratamento. No entanto, o custo relativo de uma cera de politetrafluoroetileno é proibitivamente elevado para muitas aplicações, por exemplo, tintas de jornal.

DETALHES DO PRESENTE INVENTO

Verificou-se agora que é possível obter uma composição de tinta de impressão de baixo desgaste, que ultrapassa os problemas acima aludidos, sem aumentar significativamente o custo da tinta. Assim, de acordo com o presente invento, apresenta-se uma composição de tinta de impressão que compreende: (a) uma dispersão de um pigmento num veículo contendo um óleo em ^c7^-c4o e (b) um látex polimérico emulsionado na referida emulsão.

Os látices poliméricos são já bem conhecidos na arte e estão disponíveis no comércio. Normalmente, um látex polimérico compreende uma suspensão aquosa de um polímero com um peso molecular médio numérico na gama de cerca de 50 000 a cerca de 10 f

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000 000 ou mais. 0 tamanho das partículas do polímero variará geralmente entre cerca de 0,02 e cerca de 0,25 micron e, tipicamente, o látex polimérico conterá entre cerca de 30 e cerca de 60% em peso de sólidos poliméricos com base no peso de látex.

Os polímeros adequados para conversão em látices úteis no presente invento incluem o copolímero de estireno-butadieno, terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, terpolímero de estireno-butadieno-acriloni trilo, politetrafluoroetileno, polietileno, poliuretana, poli(acetato de vinilo), poliestireno, copolímero de viniltolueno-butadieno, copolímero de butadieno-acrilonitrilo, copolímero de estireno-ácido acrílico, copolímero de butadieno-estireno carboxilado, copolímero de vinilpirrolidona-acetato de vinilo, copolímero de vinilpirrolidona-acrilato de etilo, copolímero de vinilpirrolidona-estireno, cloreto de polivinilideno, etc.

Para os fins do presente invento, o látex polimérico compreende de preferência o copolímero de estireno-butadieno, o terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina ou o politetrafluo-roetileno. Geralmente o látex polimérico é incorporado na composição da tinta em quantidades de cerca de 0,5 a cerca de 15% em peso, de preferência de 1 a 10% em peso e, com maior preferência, de 2 a 6% em peso, com base no peso da composição de tinta.

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Pode ocasionalmente ocorrer enevoamento da tinta quando se trata de tintas de impressão, especialmente quando utilizadas em impressão a altas velocidades. No caso de ocorrer este enevoamento da tinta, ele pode ser drasticamente reduzido ou eliminado pela incorporação de um composto escolhido entre os do grupo constituído por (a) um éster fosfato de um ácido orgânico e de um álcool mono-hídrico, (b) glicerol, (c) carbonato de propileno, e suas misturas. Tipicamente, este composto é incorporado na composição da tinta em quantidades de cerca de 0,1 até cerca de 10% em peso, de preferência de 0,3 a 3% em peso, com base no peso da composição.

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-5De preferência, o éster fosfato de um ácido orgânico e de um álcool mono-hídrico é tal que o grupo orgânico é um grupo alquilo, arilo, alcarilo, aralquilo, de cadeia linear ou ramificada, ou um grupo heterocíclico, contendo 2 a 18, de preferência 8 a 15 átomos de carbono. Um tipo preferido de éster fosfato de um ácido orgânico de um álcool mono-hídrico é o fosfato de ácido de tridecílico. Em alternativa, pode reduzir-se o enevoamento da tinta incorporando ácido fosfórico numa quantidade de cerca de 0,1 a 1% em peso, de preferência de 0,2 a 0,5% em peso na composição de tinta.

Quando o custo não for de importância principal (como no caso de tintas de secagem a quente, para banda offset”) é desejável incorporar cera de politetrafluoroetileno na composição da tinta. Tipicamente, a cera de politetrafluoroetileno compreende cerca de 40 a 60% em peso de partículas de politetrafluoroetileno numa base de vaselina. A cera de politetrafluoroetileno utiliza-se normalmente numa quantidade de cerca de 1 a 5% com base no peso da composição de tinta.

O veículo para as composições de tinta de impressão do presente invento é o componente, ou mistura de componentes, que servem como meio de dispersão e transportador das partículas de pigmento da tinta de impressão e que conferem também as propriedades reológicas adequadas, como plasticidade, fluidez, Viscosidade, etc., à tinta de impressão. O veículo está tipicamente presente numa quantidade de cerca de 50 a cerca de 95% em peso, enquanto que o pigmento está tipicamente presente numa quantidade de cerca de 5 até cerca de 30% em peso com base no peso da composição.

veículo contém 50 - 100% em peso de um óleo em C₇-C₄₀, de preferência C₁₂“^c32· ^Os °l^eos adequados incluem o óleo mineral, óleo de soja, óleo de linhaça, óleo de caroço de algodão, óleo de rícino, óleo de tungue, óleo de canola, destilados de petróleo, querosene, tolueno, xileno, naftenos, parafinas, etc.. Todos os fluidos indicados acima são já bem conhecidos no uso de veículos para preparar dispersões, de pigmentos para tintas de impressão.

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-6Dependendo do tipo particular de tinta pretendido (p. ex., tintas de jornal, tintas de secagem a quente, tintas flexográficas, tintas de gravuras, etc.), o veículo conterá ainda quantidades convencionais de vernizes, de colofónias, de resinas, de ceras, de tensioactivos e plastificantes, etc..

No caso das tintas de jornal convencionais incorpora~se um pigmento, como o negro de carvão, no óleo e, se o seu custo o permitir, uma pequena quantidade de resina para dar algum corpo à tinta. As tintas de secagem a quente, para banda offset contêm tipicamente um veículo que por sua vez contém cerca de 0 - 50% em peso de um éster de colofónia modificado com fenol e cerca de 0 - 50% em peso de uma resina de hidrocarbonetos como as resinas de cumarina-indeno, resinas de diciclopentadieno, etc..

Para os fins do presente invento, os pigmentos são os tipicamente usados em tintas de impressão, p. ex., Negro de Carvão, Vermelho de Litol, Laca Vermelha C, Vermelho BON, Rubim de Litol, Vermelho de Naftol, Azul de ftalociamina. Verde de ftalociamina, Amarelos de Monoarileto e Diarileto, etc..

As composições de tintas de impressão do presente invento podem ser preparadas pelas técnicas convencionais, p. ex. , preparando uma dispersão do pigmento no veículo e emulsionando depois o látex polimérico na dispersão, usando equipamento tal como, p. ex. um moinho de 3 rolos ou um moinho de impacto. 0 procedimento preferível para preparar as composições de tintas do presente invento é o seguinte:

(a) o pigmento é disperso numa pequena quantidade de veículo; concorrente a este passo, pode ser adicionada resina, especialmente resinas típicas de moagem (grinding) de pigmentos;

(b) a dispersão é depois diluída adicionalmente com vernizes típicos de diluição; se se pretender incorporar ceras nas composições de tinta, elas podem ser aqui adicionadas concorrentemente com este passo de diluição;

(c) a dispersão diluída é emulsionada com o látex polimérico de modo a resultar uma emulsão de água-em-óleo;

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(d) quaisquer compostos anti-enevoamento que sejam desejados são adicionados à emulsão resultante de (c).

-7Uma composição útil de tinta de impressão para banda offset, de secagem a quente, compreende:

(a) uma dispersão de 5 - 30% em peso de pigmento em 50 - 95% em peso de um veículo contendo 30 - 80% em peso de um óleo em

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- 50% em peso de um éster de colofónia modificado com fenol e 0 - 50% em peso de uma resina de hidrocarbonetos;

(b) 1 - 5% em peso, com base no peso da composição de tinta, de uma cera de politetrafluoroetileno incorporada na referida dispersão, compreendendo a referida cera 40 - 60% em peso de partículas de politetrafluoroetileno numa base de vaselina; e (c) 2 - 6% em peso de um látex de copolímero de estireno

-butadieno, aquoso, contendo 30 - 60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 100.000 - 1.000.000, emulsionando na dispersão resultante de (b).

Uma tinta para jornal útil compreende:

(a) uma dispersão de 5 - 30% em peso de negro de fumo num veículo contendo 50 - 95% em peso de um óleo em Ci2“^c32' (b) 2 - 6% em peso de um látex aquoso de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina contendo 30 - 60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 500.000 10.000.000 emulsiinando na referida dispersão; e (c) 0,1 - 10% em peso de uma mistura de glicerol e de fosfato de ácido tridecílico incorporada na emulsão resultante de (b).

Uma composição útil para tinta de jornal para banda offset, compreende:

(a) uma dispersão de 5 - 30% em peso de pigmento num veículo contendo 50 - 95% de um óleo em ^ci2“^c32* (b) 2 - 6% em peso de um látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, aquoso, contendo 30 - 60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 500.000 10.000.000 emulsionado na referida dispersão; e

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emulsão resultante de (b).

Os seguintes exemplos servem para ilustrar os benefícios alcançados pelo presente invento. Todas as partes são em peso, a menos que se indique em contrário.

Exemplo 1

Preparou-se uma tinta para banda ”offset·', de secagem a quente, a partir dos seguintes materiais:

(a) 62 partes de um verniz constituído por uma solução de 50% de sólidos (óleo alifático em C₆-C₉) de um éster de colofónia modificado com fenol, de elevado peso molecular, com um índice de acidez de cerca de 20 e um ponto de fusão de cerca de 160°C;

(b) 27,5 partes de um corante de pigmento constituído por cerca de 40% em peso de pigmento azul de ftalocianina num verniz corante;

(c) 7,5 partes de uma cera constituída por 50% em peso de politetrafluoroetileno numa base de vaselina;

(d) 3,0 partes de um fluido constituído por 70% em peso de Magie Oil 470 mais 30% em peso de álcool tridecílico.

Os componentes acima citados foram misturados a alta velocidade (cerca de 1500 rpm) usando um misturador de lâminas Cowles. Preparou-se uma segunda tinta a partir dos mesmos componentes excepto que se emulsionaram 7,5 partes de um látex de copolimero estireno-butadieno na composição, após a adição da cera de politetrafluoroetileno. A razão entre o estireno e o butadieno do látex foi de 40:60 e o látex de copolimero tinha um peso molecular médio numérico de cerca de 5 000 000 e continha 40% em peso de sólidos.

As duas tintas foram impressas em lotes de papel idêntico usando um dispositivo de ensaio Prufbau e os desgastes foram conduzidos num dispositivo de ensaio de desgaste Sutherland (este dispositivo desgasta uma folha impressa sobre uma folha de papel de carta a uma velocidade constante de cargas e a uma força

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constante). A primeira tinta mostrou um apreciável desgaste após 4 minutos de ensaio, enquanto que a tinta que continha o látex apenas começou a mostrar desgaste após 30 minutos de ensaio de desgaste.

Exemplo 2

Preparou-se uma tinta de jornal, a partir dos seguintes materiais:

(a) 71 partes de óleo mineral 750 S.U.S.;

(b) 5 partes de agente molhante asfáltico;

(c) 12 partes de negro de carvão;

(d) 5 partes de um látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, com uma razão de monómeros de aproximadamente 53:40:7 e um peso molecular médio numérico de vários milhões, foram emulsionadas na composição resultante da combinação dos materiais (a), (b) e (c);

(e) 5 partes de glicerol e 2 partes de fosfato de ácido tridecílico foram adicionadas à emulsão que resultou da incorporação do látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina de (d).

Preparou-se uma tinta de jornal clássica sem os componentes (d) e (e). A tinta acima formulada, quando comparada com a clássica, foi avaliada de modo idêntico ao descrito no Exemplo 1. À tinta que continha os componentes (d) e (e) mostrou uma redução de 80% no desgaste, quando comparada com a clássica.

Exemplo 3

Preparou-se uma tinta para jornais, para offset a partir dos seguintes materiais:

(a) 30 partes de óleo mineral 2400 S.U.S.;

(b) 30 partes de óleo mineral 750 S.U.S.;

(c) 2 partes de agente molhante asfáltico;

(d) 3 partes de óleo de linhaça;

(e) 19 partes de negro de carvão;

(f) 3 partes de H.P. 60 (um óleo em C₁₆-C₂0 com um ponto de

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ebulição acima de 300°C);

(g) 18 partes de resina de hidrocarboneto aromático, de baixo peso molecular;

(h) 3 partes do mesmo látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina utilizado no Exemplo 2, foram emulsionadas na composição resultante da adição dos materiais (a) - (g);

(i) 2 partes de fosfato de ácido tridecílico foram adicionadas à emulsão que resultou da incorporação do látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina de (h).

Formulou-se uma tinta para jornais, para offset clássica, a partir dos mesmos materiais mas sem os componentes (h) e (i), e fez-se uma avaliação comparativa das duas tintas, do mesmo modo descrito no Exemplo 1. A tinta que continha os componentes (h) e (i) revelou uma melhoria de 90% na redução do desgaste, quando comparada com a tinta para jornais, para offset clássica.

Claims

REIVINDICACÕES

1 - Composição de tinta de impressão, caracterizada por compreender: (a) uma dispersão de um pigmento num veículo contendo um óleo C₇-C₄₀ e (b) um látex polimérico emulsionado na referida dispersão.
2 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o látex polimérico ser uma suspensão aquosa contendo cerca de 30 a cerca de 60% em peso de sólidos, com base no peso do látex e o polímero ter um peso molecular médio numérico de cerca de 50 000 a cerca de 10 000 000.
3 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o látex polimérico ser seleccionado do grupo constituído por látices de copolímero de estireno-butadieno, de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, de terpolímero de estirenobutadieno-acrilonitrilo, de politetrafluoroetileno, de polietileno, de poliuretana, de poli(acetato de vinilo), de poliestireno, de copolímero de viniltolueno-butadieno, de copolímero de butadieno-acrilonitrilo, de copolímero de estirenoácido acrílico, de copolímero de estireno carboxilado-butadieno, de copolímero de vinilpirrolidona-acetato de vinilo, de copolímero de vinilpirrolidona-acrilato de etilo, de copolímero de vinilpirrolidona-estireno e de poli(cloreto de vinilideno).
4 - Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o látex polimérico compreender látex de copolímero de estireno-butadieno.
5 - Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o látex polimérico compreender látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina.
6 - Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o látex polimérico compreender látex de politetrafluoroetileno.

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7 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o látex polimérico estar presente numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 15% em peso, com base no peso da composição.
8 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir um composto seleccionado do grupo constituído por (a) um éster fosfato de um ácido orgânico e de um álcool mono-hídrico, (b) glicerol, (c) carbonato de propileno e suas misturas .
9 - Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o composto estar presente numa quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso, com base no peso da composição.
10 - Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o éster fosfato orgânico compreender um éster fosfato de um ácido orgânico e de um álcool mono-hídrico.
11 - Composição de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o grupo orgânico do éster ser um grupo alquilo, arilo, alcarilo, aralquilo, lineares ou ramificados, ou heterocíclico contendo 2 a 18 átomos de carbono.
12 - Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o grupo orgânico ser um grupo alquilo de cadeia linear contendo 8 a 15 átomos de carbono.
13 - Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o éster compreender fosfato de ácido tridecílico
14 - Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o composto compreender glicerol.
15 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir uma cera de politetrafluoroetileno.
16 - Composição de acordo com a reivindicação 15, caracte-

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C-265A rizada por a cera de politetrafluoroetileno compreender cerca de 40 a 60% em peso de partículas de politetrafluoroetileno numa base de vaselina.
17 - Composição de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o politetrafluoroetileno estar presente numa quantidade de cerca de 1 a 5% em peso com base no peso da composição.
18 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir ácido fosfórico.
19 - Composição de acordo com a reivindicação 18, caracterizada por o ácido fosfórico estar presente numa quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 1% em peso com base no peso da composição.
20 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o veículo estar presente numa quantidade de cerca de 50 a 95% em peso com base no peso da composição.
21 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o veículo conter de cerca de 20 a 50% em peso de um éster de colofónia modificado com fenol, com base no peso do veículo.
22 - Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pigmento estar presente numa quantidade de cerca de 5 a 30% em peso com base no peso da composição.
23 - Composição de tinta de impressão, de secagem a quente, para banda offset, caracterizada por compreender:

(a) uma dispersão de 5-30% em peso, de pigmento em 50-95% em peso de um veículo contendo 30-80% em peso de um óleo Cj₂~^c20' 0-50% em peso de um éster de colofónia modificado com fenol e 0-50% em peso de uma resina de hidrocarboneto;

(b) 1-5% em peso, com base no peso da composição de tinta, de uma cera de politetrafluoroetileno incorporada na referida

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-14particulas de politetrafluoroetileno numa base de vaselina; e (c)2-6% em peso de um látex de copolímero de estireno-butadieno, aquoso, contendo 30-60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 100 000-1 000 000 emulsionado na dispersão resultante (b).
24 - Composição de tinta de jornal, caracterizada por compreender:

(a) uma dispersão de 5-30% em peso, de negro de carvão num veículo contendo 50-95% em peso de um óleo Ci2“^c32' (b) 2-6% em peso de um látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, aquoso, contendo 30-60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 500 000-10000 000 emulsionado na referida dispersão; e (c) 0,1-10% em peso de uma mistura de glicerol e de fosfato de ácido tridecílico incorporado na emulsão resultante (b).
25 - Composição de tinta para jornais, para banda offset caracterizada por compreender:

(a) uma dispersão de 5-30% em peso de um pigmento num veículo contendo 50-95% em peso de um óleo Ci2^-C32' (b) 2-6% em peso de um látex de terpolímero de estireno-butadieno-vinilpiridina, aquoso, contendo 30-60% em peso de sólidos e tendo um peso molecular médio numérico de 500 000 10 000 000 emulsionado na referida dispersão; e (c) 0,2-0,5% em peso de ácido fosfórico incorporado na emulsão resultante de (b).