Deinkbare Wasserfarbe

Die Erfindung betrifft deinkbare Wasserfarben, die insbesonder für den Flexo- und den Tiefdruck geeignet sind.

In Europa erfolgt das Deinken von Altpapier hauptsächlich nac dem Flotationsverfahren. Die Hauptmasse des Altpapiers, das vo Illustrierten, Zeitschriften, Katalogen, Telefonbüchern, Zeitun gen etc. herrührt, läßt sich dabei im allgemeinen so gut dein ken, daß man mit der Qualität des wiedergewonnenen Papiers zu frieden sein kann.

Bis in die jüngste Vergangenheit hinein waren jedoch Drucke mi wäßrigen Flexo- und Tiefdruckfarben im Flotationsverfahre schlecht deinkbar. Es wurden unter den Bedingungen des Deinken sehr kleine, nicht flotierbare Farbpartikel freigesetzt, die z einer gleichmäßigen und intensiven Anfärbung des Bedruckstoff führten. Dies hatte einen nicht hinnehmbaren Weißgradverlust de Bedruckstoffs zur Folge.

Um ein vertretbares Deinkingergebnis zu erhalten, mußten dahe Drucke mit bisherigen Wasserfarben nch dem sogenannten Waschver¬ fahren deinkt werden. Dieses Verfahren führt jedoch zu hohe Füllstoff- und Kurzfaserverlusten, so daß die Ausbeute an wie¬ derverwertbarer Papiermasse deutlich geringer und die Abwasser¬ belastung deutlich höher ist als beim Flotationsverfahren.

Durch gesetzgeberische Aktivitäten in Deutschland wird eine Erhöhung der Wiederverwertungsquote von Altpapier verlangt, so daß gute Deinkbarkeit aller im Altpapier vorkommenden Druckob¬ jekte nach dem in Deutschlang nahezu ausschließlich praktizier¬ ten Flotations-Deinkingverfahren notwendig ist.

Im Wochenblatt für Papierfabrikation 1 (1991), 8-9, wurde be¬ reits allgemein darauf verwiesen, daß Farbformulierungen von wäßrigen Flexodruckfarben bei denen sich das Bindemittelsystem im Deinkingbad nicht oder zumindestens nicht vollständig auf¬ löst, zu relativ guten Deinkingergebnissen führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, Bindemittelsysteme auszuwählen mit denen neue Farbformulierungen zur Verfügung gestellt werden können, die insbesondere im wäßrigen Flexo- und Tiefdruck ein¬ setzbar sind und die zu gut deinkbaren Drucken führen.

Diese Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch eine Was¬ serfarbe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentli¬ chen a) 5 - 30 Gew.-% eines oder mehrerer anorganischer oder orga¬ nischer Pigmente, b) 5 - 30 Gew.-% (Festkörper) eines oder mehrerer wasserver¬ dünnbarer kationischen Harze, c) 0 - 25 Gew.- eines oder mehrerer organischer Lösungsmit¬ tel, d) 20 - 70 Gew.-% Wasser und e) 0 - 10 Gew.-% Hilfsmittel enthält.

Bevorzugt ist eine Wasserfarbe, die im wesentlichen a) 8 - 15 Gew.-% eines oder mehrerer anorganischer oder orga¬ nischer Pigmente, b) 15 - 25 Gew.-% (Festkörper) eines oder mehrerer wasserver¬ dünnbarer kationischen Harze, c) 5 - 15 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Lösungsmit¬ tel, d) 40 - 60 Gew.-% Wasser und

e) 2 - 6 Gew.-% Hilfsmittel enthält.

Als Pigmente können sowohl Buntpigmente als auch synthetisch Ruße eingesetzt werden, die z.B. unter den Namen Printex 25, 35, 300, 140V oder Spezialschwarz 4 (Fa. Degussa) im Handel sind. Als Buntpigmente können neben den zur Schönung von Rußen einge¬ setzten Pigmenten auch andere Buntpigmente eingesetz werden. So können z.B. Miloriblau, Phthaloblau wie Heliogenblau 7080 (Fa. BASF) verwendet werden.

Als organische Lösungsmittel können vorzugsweise niedrig sieden¬ de Alkohole eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Isopro- panol und Ethanol.

Als Hilfsmittel können handelsübliche Polyethylenwachse wie zum Beispiel Vestowachs A 616 (Fa. Hüls) , Ceridust 3620 (Fa. Hoechst), Polyethylenwachsdispersionen, wie z.B. Polyrub FA 12 (Fa. Polychi ie) , Silikon- und Mineralölentschäumer, wie zum Beispiel Tego Foamex 3062, Defoamer WO 144 (Fa. Worlee) Filmbil¬ dungshilfsmittel, wie z.B. Glykole oder Glykolether, Füllstoffe, wie z.B. CaCO _j , CaSO^, SiC^, Aluminiumsilikate, Schichtsilikate etc., Dispergierhilfsmittel, wie z.B. nichtionische bzw. katio¬ nische Tenside, und Neutralisierungsmittel, wie z.B. Milchsäure oder Essigsäure eingesetzt werden.

In einer besonderen Ausführungsform der deinkbaren Wasserfarbe ist das wasserverdünnbare kationische Harz ein Acrylharz. Das Harz wie auch das Acrylharz kann desweiteren eine Dispersion umfassen.

- i -

Insbesondere bevorzugt sind folgende wasserverdünnbare kationi¬ sche Acrylharze:

FV921V40, FV951V45, VS1730, FV930V38 (Lieferant PPG Corona) , Worleecryl 7712 (Lieferant Worlee) und Luhydran LR8782 (Liefe¬ rant BASF) .

Bei den erfindungsgemäß aufgebauten Wasserfarben ergaben sich die in der Tabelle 1 aufgeführten, äußerst vorteilhaften Werte bezüglich des Weißgradgewinns und der Deinkbarkeits-Maßzahl.

Das Deinken wurde nach dem Deinking-Verfahren gemäß der Laborme¬ thode des Papiertechnischen Instituts der Papiertechnischen Stiftung, München, vom 25.11.1980 durchgeführt.

Der Weißgrad von Probeblättern wird durch Bestimmung des Reflek- tionsfaktors für eine Schwerpunktwellenlänge von 457nm nach DIN53 145-Teil 1, August 1978, gemessen.

Für jede Probeblatt-Art werden an mindestens drei Probeblättern auf ihrer Oberseite, bezogen auf die Blattbildung, insgesamt 12 Einzelmessungen durchgeführt. Berechnet wird jeweils der arith¬ metische Mittelwert, die Standardabweichung und der Variations¬ koeffizient der Einzelwerte.

Aus den Weißgradmittelwerten (WG) der Probeblätter des bedruck¬ ten Stoffes (BS) , des unbedruckten Stoffes (US) und des deinkten Stoffes (DS) wird die Deinkbarkeits-Maßzahl (DEM) wie folgt ausgerechnet:

WG (DS) - WG (BS)

DEM (%) = ' 100

WG (US) - WG (BS)

- r -

Bei sämtlichen erfindungsgemäßen Beispielen finden sich für den Weißgradgewinn (WGG) positive Werte im Gegensatz zu den Werten des Beispiels 7, das eine Farbe nach dem bisherigen Stand der Technik umfaßt. Bei den Beispielen 1-6 ergeben sich ferner zu¬ friedenstellende bis sehr gute Werte für die Deinkbarkeits-Ma߬ zahl.

Mit den erfindungsgemäßen, insbesondere im Flexo- und Tiefdruck einsetzbaren Wasserfarben lassen sich somit ausgezeichnete Dein- kingergebnisse erzielen.

Beispiel 1

Eine Mischung aus 310g FV951V45, 40g Printex 140V, 60g Printex 25, 5g Vestowachs A616 (PE-Wachs) , lg Tego Foamex 3062 (Ent¬ schäumer) , 30g Propylenglycol und 54g Wasser wird nach Homogeni¬ sieren mit einem Labordissolver auf eine Dreiwalze überführt und mit 2-3 Passagen angerieben, d.h. dispergiert. Der Mahlansatz wird mit 120g FV951V45 aufgelackt und mit 485g Wasser ergänzt. Nach Homogenisieren mit einem Labordissolver erhält man eine druckfertige Farbe (1.000g), die ggf. noch mit 2-10% Wasser verdünnt werden kann.

Beispiel 2

Es wird die Rezeptur des Beispiels 1 verwendet, wobei jedoch als Pigment 60g Printex 140V und 40g Spezialschwarz 4 statt 40g Printex 140V und 60g Printex 25 im Mahlansatz eingesetzt werden.

t -

Beispiel 3

Eine Mischung aus 320g FV930V38, 20g Milchsäure (90%ig) , 3g Defoa er W0144, 50g Printex 140V, 100g Printex 25, 20g Milori- blau 45301, 10g Ceridust 3620 und 100g Wasser werden nach Homo¬ genisieren mit einem Labordissolver auf eine Dreiwalze überführt und mit 2-3 Passagen angerieben. Der Mahlansatz wird mit 350g FV930V38 und 11g Tego Foa ex 3062 aufgelackt und mit Wasser ergänzt. Nach Homogenisieren mit einem Labordissolver erhält man eine druckfertige Farbe (1.000g) .

Beispiel 4

Eine Mischung aus 300g VS1730, 20g Milchsäure (90%ig) , 3g Defoa¬ mer W0144, 40g Printex 140V, 80g Printex 25, 5g Heliogen blau 7080 und 100g Wasser werden nach Homogenisieren mit einem Labor¬ dissolver auf eine Dreiwalze überführt und mit 2-3 Passagen angerieben. Der Mahlansatz wird mit 200g VS1730, 40g Polyrub FA12 und lg Tego Foamex 3062 aufgelackt und mit 50g Ethanol und Wasser ergänzt (auf 1.000g) .

Beispiel 5

Es wird die Rezeptur des Beispiels 1 verwendet, wobei jedoch als Bindemittel 300g Worleecryl 7712 statt 310g FV951V45 im Mahl¬ ansatz eingesetzt wird. Das Auflacken erfolgt mit 200g Worlee¬ cryl 7712 statt 120g FV 951 V45.

Beispiel 6

Es wird die Rezeptur des Beispiels 5 verwendet, wobei jedoch statt Worleecryl 7712 Luhydran LR 8782 eingesetzt wird.

- }

Beispiel 7 (Vergleich)

Eine Mischung aus 50g Printex 140V, 70g Printex 25, 15g Helio- genblau 7080, 350g Joncryl 61 (anionisches Acrylharz), 40g Was¬ ser und 3g Defoamer W0144 werden nach Homogenisieren mit einem Labordissolver auf eine Dreiwalze überführt und mit 2-3 Passagen angerieben. Der Mahlansatz wird mit 300g Joncryl 90 (anionisches Acrylharz) , 40g Polyrub FA12 und lg Tego-Foamex 3062 aufgelackt und mit Wasser ergänzt (auf 1.000g).

- $ ~

ERGEBNISSE (Tabelle 1)

Beispiel Pigment Bindemittel Bedruckstoff DEM (%) WGG (%)

1 Printexl40V + 25 FY951V45 Zeitungspapier 46,4 14,9

38,0 13,0

3 " " 61,5 22,4 " " 63,2 23,0 " " 36,8 12,1

" " 32,5 10,8

" " nicht - 7,1 gegeben