CARBON BLACKS FOR PRINTING INKS

Abstract: 1. Carbon blacks for printing inks having a low yield value and viscosity and a good jetness, characterized in that they lie within the following range of properties : Iodine absorption mg/g 50 - 85 BET surface m**2/g 50 - 80 Electron-microscopic particle diameter nm 28 - 55 DBP absorption ml/100 g 40 - 60 Tinting strengh rel. to IRB 3 % 90 - 110

Description: Russe für Druckfarben Russ stellt das wichticste Schwarzpigment für Druckfarben dar. Während früher das Buchdruokverfahren das wichtigste Druckverfahren war, hat sich mit den immer grösser werdenden Auflagen der Zeitungen, magazine und Druckschriften ein Trend zu Druckverfahren ausgebildet, die pro Zeiteinheit wesentlich mehr Drucke ausstossen können. Da das schnelle Antrocknen sehr wesentlich für die pro Zeiteinheit zu druckencen exemplare ist, kann das Ziel eines hohen Ausstosses nicht nur durch mechanische Weiterentwicklungen an den Druckmaschinen erreicht werden. Vielmehr war es erforderlich, auch die Druckfarben selbst weiterzuentwickeln und die Druckverfahren an die oben geschilderte Problematik anzupassen. Das Offsetverfahren, das Heatsetverfahren unG das Tiefdruckverfahren erlauben es, hochwertige Drucke mit relativ hoher Geschwindigkeit herzustellen. Für diese Druckverfahren sind allerdings nicht alle Russtypen geeignet. Es hat sich herausgestellt, dass nur solche Russe für Offset, Heatsetdruckfarben und Tiefdruckfarben vorteilhaft einzusetzen sind, die den Druckfarben eine niedrige Fliessgrenze verleihen. Die Fliessgrenze ist die Kraft, die erforderlich ist, um die an sich thixotrope Druckfarbe zum Fliessen zu brincen. Niedrige Fliessgrenzen in schwarzen Druckfarben für schnell druckende Maschinen können durch niedrig strukturierte Russe erreicht werden. Eine Methode zur Bestimmung der Russstruktur wird durch DEP-Absorption nach der ASTM-Vorschrift D 2414/70 gegeben. Als niedrigstrukturiert werden hierbei Russe verstanden, die eine DEP-Zahl von weniger als 65 ml/100 g aufweisen. Es ist bereits ein Russ bekaNnt, der, in die besprochenen Druckfarben eingebaut, eine äusserst oeringe Fliessgrenze erzeugt. Dieser Russ ist der Printex R 200 der Anmelderin. Dieser Russ kann durch foloende Prüfdaten charakterisiert werden: Judadsorption (DIN 53 582) mg/g 46 BET-Oberfläche (DIN 66 131) mê/g 44 Teilchendurchmesser elektromikroskopisch nm 56 DBP-Absorption (ASTM D 2414/70) ml/100 g 46 Farbstarke (DIN 53 234) IRB 3 = 100 % 88 Obwohl dieser Russ ideal für Offsetdruckfarben, Heatsetdruckfarben und Tiefdruckfcrben geeignet ist, haftet ihm ein Nachteil an. Dieser Nachteil ist der, dass der Russ nicht genügend schwarz ist, d. h. er hat keine ausreichende Farbtiefe. Es sind zwar andere niedricstrukturierte Russe bekannt, die eine höhere Farbtiefe erreichen; es handelt sich hier um Russe mit einer BET-Oberfläche von 80 - 100 mê/g und einer DBP-Absorption von 50 - 65 ml/100 g. Ein typischer Vertreter eines extrem niedrigstrukturierten Russes dieser Klasse ist der Versuchsruss A 345 der Anmelderin. Dieser Russ bringt zwar eine höhere Farbtiefe, d. h. dunklere Andrucke, ist aber hinsichtlich der Fliessgrenze nicht zufriedenstellend, weil diese sehr stark ansteigt. Es hat sich, ausgehend von dieser Sachlage, über raschenderweise und auch für den Fachmann nicht voraussehbar herausgestellt, dass eine neue Russklasse in einem eng zu umschreibencen Gebiet in der Tage ist, die Forderungen zu erfüllen. Mit Russ der nachfolgenden Eigenschaftsmerkmale sind farbtiefe Druckfarben mit niedriger Fliessgrenze zu erzeugen: Jodadsorption mg/g 50 - 85 BET-Oberfläche mê/g 50 - 80 elektronenmikrosko pischer Teilchendurch messer nm 28 - 55 DBP-Absorption m1/100 c 40 - 60 Farbstärke IRB 3 = 100 90 90 - 110 Die Anmeldung bezieht sich deshalb auf einen Russ, der Druckfarben eine niedrige Fliesscrenze und cute Farbtiefe verleiht und dadurch gekennzeichnet ist, dass er folgende Prüfdaten aufweist: : Jodadsorption (DItQ 53 582) mg/g 50 - 85 BET-Oberfläche (DIN 66 131) mê/g 50 - 80 elektronenmikrosko pischer Teilchen durchmesser nm 28 - 55 DBP-Absorption (ASTM D 2414/70) ml/loo g 40 - 60 Farbstarke (DIN 53 234) IRB 3 = 100 % 90 - 110 Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieses Russes zur Herstellung hochwertiger Druckfarben. Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Beispiele naher beschrieben und erläutert werden. Beispiel 1 Es wird ein Heatsetfirnis hergestellt aus folgenden Bestandteilen: 820 Teile Thermex A 6 E (handelsübliches Heatsetbindemittel mit 60 % Festkörper, Hersteller Lawter Chemicals) 30 Teile Trionol 3 (langöliges Alkydharz) 50 Teile PKWF 4/7 (Heatset-Mineralöl) 48 c Russ wurden mit 252 9 des vorstehenden Firnisses vermischt und anschliessend 40 Minuten in einem Attritor dispergiert. Dann wurde mit einem Laray Fallstabviskosimeter die Fliessgrenze ermittelt. Aus der Druckfarbe wurden ausserdem Andrucke mit definiertem Farbmengenauftrag hergestellt. Die Farbtiefe wurde mit einem Auflichtdensitometer "Multidens" gemessen. Hohe Densitometerwerte entsprechen einer hohen Farbtiefe. Nachstehend werden die Eigenschaften der verwendeten Russe und die Messergebnisse an den Druck farben bzw. an den Andrucken wiedergegeben: Russ A 345 Russ gemäss Printex @ 200 erfindung Russeigenschaften Jodzahl mg/g 93 73 46 BET-Oberfläche mê/g 85 68 45 Teilchendurchmesser elektronenmikroskopisch nm 25 40 56. DEP-Absorption ml/100 g 52 46 46 Farbstärke S 117 104 88 Fliesscrenze er Druckfarbe Pa 3',0 0 9,2 optische Dichte des Andrucks bei 2 2,0 g Druckfarbe m 2,26 2.z5 2,15 Die Tabelle zeigt die überragenden Eigenschaften der neuen Russklasse. Obwohl die Fliessgrenze extrem niedrig liegt, wird die optische Dichte = Farbtiefe eines an sich viel feinteiligeren Russes erreicht. Erst die Russe gemäss Erfindung erlauben es, diese wünschenswerte Kombination von niedriger Fliessgrenze und hoher farbtiefe zu erreichen. Beispiel 2 Es wird ein Offsetfirnis hergestellt aus folgenden Bestandteilen: 719 Teile Uroset (Offsetbindemittel) 144 Teile Trionol 3 (langöliges Alkydharz) 12 Teile Co-Naphthenat, 6% Co in Testbenzin 12 Teile Mn-Naphthenat, 6% Mn in Testbenzin 107 Teile Leinöl Standöl 10 P 6 Teile Cyclohexanonoxim 48 g Russ werden mit 252 g des obigen Firnisses vermischt und viermal über eine Dreiwalze mit einem Anpressdruck von 10 bar gegeben. Anscniiessend wird, wie in Beispiel 1, die Fliessgrenze bestimmt, Andrucke werden hergestellt,und die optische Dichte wird gemessen.' Hierbei wurden die nachstehenden Ergebnisse erhalten: : R Russ A 345 Russ gemäss Printex 200 Erfindung Russeigenschaften Jodzahl mg/g 93 73 46 BET-Oberfläche m2/g 85 68 45 Teilchendurchmesser elektro nenmikroskopisch nm 25 40 56 DBP-Absorption ml/100 g 52 46 46 Farbstarke 117 104 88 Fliessqrenze der Druckfarbe Pa 85 45 40 Optische Dichte des Andrucks-bei 2,0 g Druck 2 farbe m2 2,38 2,34 2,20 Auch in diesem Beispiel werden die aussergewöhnlichen Eigenschaften der neuen Russklasse klar Trotz Beibehaltung einer extrem niedrigen Fliessgrenze können erheblich farbtiefere Andrucke gewonnen werden. Dies ist die Voraussetzung für die Einsetzbarkeit des Russes in dem vorgesehenen Bereich. Beispiel 3 Es wird ein Tiefdruckfirnis hergestellt aus folgenden Bestandteilen: 205 Gewichtsteile Erkazlt t 899 (Calciumresinat) 102,5 Gewichtsteile Erkazit 1380 (Zinkresinat) 102,5 Gewichtsteile Rokrapal 1410 (modofiziertes Phenolharz) 590 Gewichtsteile Toluol Von diesem Firnis werden 220 Gewichtsteile mit 120 Gewichtsteilen Russ 225 Gewichtsteilen 40 einer Auzlosuns von Gilsonit (Naturhartasphalt) in Toluol und 435 Gewichtsteilen Toluol 20 Stunden in einer Kugelmühle verarbeitet. Nach Ausführung der Dispergierung wird die Viskosität durch Bestimmung der Auslaufzeit aus einem ISO-Becher (DIN 53 224) bestimmt. Dann wird die Tiefdruckfarbe mit einer Labortiefdruckmaschine im Rotationsverfahren angedruckt. Das erste Feld hat eine tiefe Ätzung (Vollton), das vierte Feld stellt eine flache Ätzung dar (Aufhellung). Beide Felder wurden mit einem Densitometer auscemessen. Hoher Densitometerwert entspricht einer hohen Farbtiefe. Ausserdem wurde der Glanz am Voll ton noch mit einem Goniophotometer gemessen. Die Ercebnisse sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen. Russ A 345 Russ gemäss Printex R 200 Erfindung Russeioenschaften Jodzahl mg/z 93 l3 µ6 BET-Oberfläche mê/g 85 68 45 Teilchencurchmesser elektronenmikroskopisch nm 25 40 56 DeP-Absorption ml/loo g 52 46 46 Farbstärke % 117 104 88 Viskosität ISO-Becher s 17,8 16,8 18,8 Optische Dichte erstes Feld 2,39 2,41 2,29 viertes Feld 2,14 2,16 2,10 Glanz % 56.0 61,0 57,0 In dem Tiefdruck system tritt die volle Überlegenheit der erfindungsgemässen Russe klar hervor. Er hat nicht nur die geringste Viskosität, sondern auch die höchsten optischen Dichten und den höchsten Glanz. Diese einzigartige Kombination war bisher unbekannt. Beispiel 4 Obwohl es für die Art der Herstellung der in Anspruch 1 beanspruchten Russe eine Reihe von Herstelimöglichkeiten gibt, wird nachstehend ein Beispiel für die Herstellung angeführt. Zur Herstellung wird eine Arbeitsweise benutzt, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 25 30 371;3 beschrieben ist. Bei dem Reaktor sind analog zu den Angeben folgende Daten spezifisch: Querschnittsflächenverhältnis Brennkammereintritt/Mischkammereintritt 21 Querschnittsflächenverhältnis Reaktionskammeraustritt/Mischkammeraustritt 49 Verhältnis Brennkammerlänge/Mischkammerlänge 1,8 Ringkanallänge bezogen auf Mischkcmmerlcnge 17 % Stellung Russrohstoffinjektoraustritt in Mischkammer Sprühkegel/Russrohstoffzugcbe 450 Einstellbedingungen 4a 4b Verbrennungsluftmenge Nm /h 1.550 1.550 3 Gasmenge Nm3/h 135 135 Russrohstoffmenge kg/h 640 690 Russproduktion kg/h 423 463,7 Ölausbeute % 66,1 67,2 Additivzusatz (Kaliumchlorid) kg/h 1,3 1,3 Analytische Russeigenschaften 4a 4b Jodadsorption mg/g 72 63 BET-Oberfläche mê/g 68 59 DBP-Absorption m/g t6 47 Farbstärke bez. auf IRB 3 % 104 98 Als Russrohstoff wurde hierbei ein carbochemisches Teeröl mit folgenden Eioenschaften verwendet: Dichte 20 C g/ml 1,137 Destillationsrückstand g/100 ml 3,4 Rückstand nach Conradson ¯ 1,6 Asphalthene % 1,1 Benzolunlösliche % 0,02 Siedeverhalten Siedebeginn C 241 4 Vol% C 290 10 Vol% C 306 20 Vol% C 327 30 Vol% oC 335 40 Vol% C 345 50 Vol% C 352 50 Vol% C 362 70 Vol% C 375 80 Vol% C 392

Claims: Russe für Druckfarben Patentansprüche 1. Russe für Druckfarben mit niedriger Flie±cjrenze und Viskosität sowie guter Farbtiefe, dadurch cekenn zeichnet, dass sie in folgendem Eigenschaftsbereich liegen: Jodadsorption mc/c 50 - 85 BET-Oberfläche mê/g 50 - 80 elektronenmikros kopischer Teil chendurchmesser nm 28 - 55 DBP Absorption ml/100 g 40 - 60 Farbstärke bez. auf IRB 3 90 - 110 2. Verwendung der Russe nach Anspruch 1 zur Herstellung hochwertiger Druckfarben.

Inventors: KUHNER, GERHARD, DR., ROTHBUHR, LOTHAR, DR., SCHUMACHER, WILHELM, DR., VOLL, MANFRED, DR., Kühner, Gerhard, Dr., Rothbühr, Lothar, Dr.
Applicants: DEGUSSA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: C09C1
IPC codes: C09D11, C09C1