用于在平版印刷机中印刷通过聚合硬化的油墨的方法

摘要

本发明涉及一种用于在平版印刷机中印刷通过聚合硬化的油墨的方法。将用于加速聚合的印刷油墨硬化的引发剂完全或部分地混合到供应给印刷机的润湿水(12)中。为此可使用计量单元(100)，所述计量单元也将通常的润湿介质添加剂计量到新鲜水中。由此提高油墨的寿命并且简化极性引发剂到印刷油墨中的加入。

说明书

技术领域

本发明涉及用于在平版印刷机中印刷通过聚合硬化的油墨的方法。

背景技术

在按照所谓的平版印刷原理工作的印刷机、即单张纸或卷筒纸胶版印 刷机中通常使用油性印刷油墨，所述油性印刷油墨通过纸张中的吸收和氧 化干燥在几个小时或几天之后才彻底干透。除此之外，当应实现高光泽度 时，对于在包装印刷和零星印刷中特别是也印刷所谓的UV油墨。UV油墨 基本上由丙烯酸酯构成并且通过聚合相对快速地硬化。在此，所述聚合通 过添加所谓的光引发剂加速。在此涉及的是反应性低分子化合物例如通过 UV辐照裂解的异丙基硫杂蒽酮(ITX)，从而产生中间异构稳定的基团，由 其启动丙烯酸酯的聚合。所述光引发剂以不同的商品名称例如Irgacure651、 Darocure1173公开并且已经由油墨制造商掺入到UV油墨中。如果所述油墨 在胶版印刷机中印刷，则常常在每个印刷装置中在经印刷的页张离开印刷 间隙紧之后借助于高强度UV光源照射所述油墨。然后立即进行丙烯酸酯 的聚合，从而使得利用相应的油墨印刷的页张在其在下一印刷装置中用另 外的油墨印刷之前已经最大程度上干燥。

但是用UV油墨进行印刷也不是毫无问题的。一方面UV油墨的耐用度 由于掺入的引发剂物质而受到限制。所述引发剂物质页张一定程度上对于 日光敏感，从而使得尚未印刷的油墨在处于印刷机的墨斗或油墨装置中期 间已经会开始聚合。

此外，在UV油墨聚合的情况下并不是所有的引发剂都被消耗。这些低 分子的化合物可接着从固化后的油墨层中迁移出去。因为这些反应性高的 物质即使少量也对健康有害，因此所述物质的迁移例如在食品包装的情况 下是有问题的。人们尝试例如通过附加的箔来克服该问题，所述附加的箔 应防止进入到食品本身中。

发明内容

本发明的任务是提供一种方法，利用该方法可改善通过聚合固化的油墨 在平版印刷并且特别是在湿胶版印刷中的应用。本发明的另外的任务是， 提供一种方法，利用该方法能够改善通过聚合固化的用于在印刷机中印刷 的印刷介质的制造，特别是应改善用于平版印刷并且特别是用于湿胶版印 刷的油墨的制造。

所述任务通过具有本发明特征的方法解决。

一个任务通过以下措施解决，即，将用于加速油墨硬化的引发剂完全 或部分地混合到供应给印刷机的润湿介质中。

因为引发剂或引发剂的至少一部分并且(如果引发剂是多组分系统的 话)其组分的至少一种在印刷紧之前才与润湿介质一起供应给印刷机并且 乳化到印刷油墨中，因此可以显著更长时间地储存UV油墨，因为其寿命 不会通过掺入的引发剂缩短。在此符合目的要求的是，所述引发剂在极性 和非极性物质中、也就是相对于润湿介质和油墨的溶解性方面这样选择或 修饰，使得其在这两类物质中都能够溶解或乳化。这例如可通过以下方式 实现，即，在引发剂中加入相应的官能团，在羧酸的情况下例如加入乙二 醇以提高水溶解性或丙二醇以降低溶解性并且提高与印刷油墨的亲和力。 在适当地选择相应的二醇的链长度和混合比的情况下可按照期望调节并且 例如这样地修饰溶解特性或乳化特性，使得简化润湿介质到非极性UV油 墨基质中的相变。

在不限制一般性的情况下通过引发剂的修饰使相互作用适配于周围的 化学基质，也就是适配于溶剂化物或适配于周围的溶液或乳液。因此在这 里特别是将印刷油墨、润湿介质或它们的混合物理解为化学基质。

代替上述二醇类也可以使用其他的低聚物成份来满足所述的目的，例如 糖类。就此而言，术语“二醇类”在下面的说明书部分中并且在权利要求 书中也完全可理解为低聚物成份并且特别是也包括所谓的糖类。

低聚物在此是具有重复原子团的分子或原子团，即所谓的单体单元。在 最简单的情况下其例如可以是亚甲基单元或乙烯基单元。因此例如较高的n 烷链羧酸(例如n＝6，8，10，14或18碳原子)通过将多个乙烯基单元接 合到醋酸上可理解为寡乙烯基羧酸。

在低聚物的链形成的情况下可考虑的是，将至少两种不同的单体单元彼 此结合。在此，单体单元在链中的顺序可具有规则的次序，例如-A-B-A-B- 或者-A-A-B-B-，或者所述单体可在低聚物链中统计地、也就是无序地分布， 例如...-A-A-B-A-B-A-B-B-B-A-B-A-B-...

以相同的方式，单体在低聚物链中的取向是可变的。因此例如单体单元 能够利用双键以顺式姿态或反式姿态加入到低聚物链中。这同样可规则地 或统计地像在不同单体单元的上面描述的顺序的情况下那样实现。

低聚物与引发剂的结合在很多情况下可在不同的位置上进行。在此以苯 酸为例，其能够与一个或多个低聚物在正位、偏位或对位中结合。

最近例如由M.Schmitt的博士论文“通过纳米级金属氧化物用辐照引起 基于丙烯酸酯的印刷油墨的固化”ISBN-NR.3838117778公开了光引发剂， 其涉及的是金属氧化物颗粒，羧酸结合到其上。金属氧化物颗粒例如锌氧 化物或钛氧化物具有半导体特性，由此可以通过UV辐射将结合到颗粒上 的羧酸通过裂解而从基团上脱落。这种类型的一致的光引发剂可根据所使 用的羧酸的特性虽然不能良好地在UV油墨中溶解，但是为此在极性液体 如乙醇或水中具有良好在分散性。因此它们特别是适合于按照本发明与润 湿介质一起在油墨和润湿介质的乳液形成的时刻添加到印刷过程中，其方 式是，它们在那里例如由润湿装置的或油墨装置的辊在将润湿介质乳化到 印刷油墨中时一起添入。在此，润湿水或润湿介质用作溶剂或溶剂化系统 并且可放弃使用乙醇来溶剂化。

此外有利的是，引发剂包括双组份系统，其一种组分通过润湿介质乳化 到油墨中，而另一种组分已经混合到UV油墨中。通过这种方式，这两种 组分只有在印刷过程前不久才彼此相遇并且形成引发剂系统，该引发剂系 统具有反应性并且要么直接在汇合之后进行油墨的硬化或聚合要么在接着 通过电磁辐射如UV光照射的情况下进行油墨的聚合。对于前面描述的由 半导性金属氧化物颗粒和羧酸组成的系统的情况，例如通过润湿介质将金 属氧化物颗粒乳化到油墨中并且羧酸已经在制造油墨时掺入到油墨中。在 润湿介质与油墨乳化的情况下，羧酸由金属氧化物颗粒表面吸附并且可接 着在UV辐照例如所谓的Photo-Kolbe反应的情况下分解为CO₂和基团剩 余物，所述基团剩余物然后引起UV油墨的丙烯酸酯的聚合。

此外符合目的要求的是，通过适当选择油墨和羧酸的组成部分可将没有 与颗粒结合的羧酸作为单体例如通过羧酸的相应双键的裂解和与油墨分子 的双键的反应聚合到油墨基质中。通过这种方式实现的是，羧酸的没有结 合到金属氧化物颗粒上的那部分与油墨交联并且由此不再能够从油墨中迁 移出。

代替羧酸地也可以使用其他的有机酸例如有机硝酸来实现本发明的目 的。就此而言，术语“羧酸”在下面的说明书部分中并且在权利要求书中 一般性地理解为有机酸，其在用光或UV射线照射时会分解或裂解出分子 部分，并且也包括所谓的有机硝酸在内。

另外的任务通过下述措施解决，即，用于加速油墨或调色剂硬化的引发 剂是加工在化学基质中的金属氧化物颗粒，金属氧化物颗粒与周围的化学 基质的亲和性通过低聚物中的单体单元的数量来适配。

一个有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，一低聚物中的单体 单元的数量为1至100，优选1至20。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，所述低聚物由不同 的单体单元构成并且所述单体单元的分布是统计的或有序的。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，所述单体单元的顺 序和/或取向是可变的。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，所述低聚物在羧酸 上的结合位置是可变的。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，其中，所述金属氧 化物表面的每单位面积内的羧酸的平均数量是可变的。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，所述单体具有合适 的官能团，所述官能团与所述化学基质的组成部分形成化学键。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，所述单体包含至少 一个可聚合的双键。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，通过供入热能和/ 或用电磁波辐射和/或通过添加活化剂触发一个或多个导致所述单体与化学 基质之间化学结合的反应。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，承载有能结合的官 能团的羧酸包含一个或多个羧酸官能。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，在金属氧化物颗粒 上结合不同的羧酸和/或将能结合的官能团结合到一个或多个从不同的羧酸 组中选出的羧酸上。

另一有利的进一步方案可以是这样一种方法，其中，印刷介质是油墨、 漆、墨水、干调色剂或液态调色剂。

另一有利的进一步方案是一种按照本发明的用于在平版印刷机中印刷 通过聚合固化的油墨的方法，其中，使用按照本发明制造的油墨。

附图说明

本发明的另外的优点从下面借助附图对实施例的描述中得出。

图1是单张纸胶版印刷机的示意图，

图2是印刷机的油墨装置。

具体实施方式

在图1中非常示意性地示出一个单张纸胶版印刷机，其具有连接在其 上的用于制备润湿介质的设备。

所述单张纸胶版印刷机包括一个续纸器1、四个印刷装置2至5和一个 收纸器6。在每个印刷装置2至5中都具有一个印版滚筒7、一个传递滚筒 8和一个压印滚筒9。给每个印版滚筒7配置一个润湿装置10。用于润湿 介质12的入流管道11通往所述润湿装置10。所述润湿装置10用于利用 润湿介质12润湿张紧在印版滚筒7上的印版13的非印刷区域。所述润湿 装置通过中间辊与印刷装置2至4中的油墨装置41接触，所述油墨装置将 润湿介质12乳化到印刷油墨中。所述润湿介质12通过泵14从容器15输 送至润湿装置10。在印刷时，未消耗的润湿介质12从润湿装置10经由回 流管路16返回到容器15中。

经由管道17补充消耗的润湿介质12。在该管道17中安装用于添加润 湿介质添加剂的计量器具100。通往计量器具100的新鲜水管道用18表示 并且用于润湿介质添加剂的管道用19表示。在管道18、19中具有可控的 阀20、21。阀20控制新鲜水的入流并且与相应的新鲜水接头22连接。阀 21与泵23连接，所述泵将润湿介质添加剂从容器24中输送出。

所述润湿介质添加剂例如是异丙醇或在无醇印刷的情况下是醇替代物 质(由其降低新鲜水的表面张力)以及下述物质，利用所述物质调节pH 值并且必要时影响润湿介质的硬度。此外，在容器24上方设置计量装置 25，通过所述计量装置可将引发剂28掺入到容器24内的醇替代物质中， 其中，容器24内的搅拌器26将醇替代物质与引发剂彼此搅拌。因此，所 述引发剂通过泵23和阀21也进入到计量器具100并且由所述计量器具经 由管道17计量到润湿介质的储备容器15中。

前面描述过的润湿介质制备设备由控制装置33控制，所述控制装置与 该设备的泵和阀连接并且具有控制计算机34，所述控制计算机又与印刷机 的这里未详细示出机器控制装置通信。

在所述的实施例中，引发剂28是由钛氧化物或锌氧化物(ZnO)构成 的纳米级金属氧化物微粒，在其表面上结合上羧酸、例如修饰(或改性) 的醋酸分子或甲酸分子。所述纳米颗粒在储备容器15的润湿介质12中溶 剂化并且经由泵14与润湿介质一起被供应给印刷机的润湿装置10。在那 里，它们如已经提到过的那样经由中间辊乳化到由油墨装置41供应到印版 滚筒7上的印版13的印刷油墨中。相应地，穿过印刷机的纸页张的印刷图 像中的油墨具有所述的光引发剂并且一旦利用相应的油墨印刷的页张离开 了传递滚筒8与压印滚筒9之间的印刷间隙就可由每个印刷装置上的中层 干燥器42至45通过UV射线固化。

借助于图1中的油墨装置41和润湿装置10的以放大比例示出的细节 图详细阐述下一个实施例。

图2中示出的油墨装置41具有一个刀式墨斗113(其油墨储备110由 计量套筒111连续填充)以及下述辊：一个墨斗辊114、四个油墨施加辊 128、129、130和131和一系列另外的辊115至127，利用所述油墨施加辊 给滚筒7上的印版着墨，由所述另外的辊将油墨从墨斗辊114上取下、分 配并且匀布并且然后由中央辊120供应给施加辊128至131。利用115表 示节拍式地在墨斗辊114与辊121之间摆动的吸墨装置。所述辊121、122、 123和124是横动的匀墨辊，其中，匀墨辊123和124被冷却。墨斗辊115 以及辊116、117、118、119、120、127像所述四个油墨施加辊128至131 那样设有弹性的外套，所述外套由耐受所使用的由丙烯酸树脂构成的UV 油墨的材料构成，而布置在润湿介质施加辊137与第一油墨施加辊128之 间的桥接辊132像所述辊126和125那样是钢辊。

润湿装置包括水斗133、浸渍辊134、计量辊135、润湿介质匀布辊137 和桥接辊152，该桥接辊像前述桥接辊132那样将润湿装置与油墨装置连 接。在辊132和152的部位上特别是通过辊132的横向匀布运动将从水斗 133输送出来的润湿介质乳化到经由中央辊120流入的UV油墨中。

在这里描述的实施例中，用于启动UV油墨的交联或聚合的引发剂作为 双组份系统存在。由锌氧化物组成的纳米微粒构成第一组分，所述纳米微 粒类似于图1的实施例中描述的那样掺入到润湿介质中并且经由相应的管 路11进入到润湿装置10的水斗133中。羧酸例如过氧甲酸构成第二组分， 所述羧酸已经由油墨制造商在工厂中与UV油墨混合地填充到油墨套筒 111中。

润湿介质与油墨在辊120/132/152/137的区域中乳化，在所述区域中， 所述两种组分彼此相遇并且所述羧酸到达金属氧化物微粒的表面上，所述 羧酸被吸附在那里。由此产生由现在活性的光引发剂构成的系统，所述光 引发剂在UV油墨在印刷机的印刷装置之一中被印刷后通过干燥器42-45 的高强度UV射线直接在印刷间隙后面特别是通过所谓的Photo-Kolbe反应 分解。在此，一方面从结合在金属氧化物微粒上的羧酸产生作为气体逸出 的CO2，另一方面产生基团分子剩余物°R，通过所述基团分子剩余物直接 引发聚合的链反应，通过所述链反应使UV油墨交联。

在特定的辅助条件下也可以由制造商将纳米级锌氧化物微粒掺入到 UV油墨中并且取而代之地通过润湿介质供应羧酸例如过氧甲酸。但是在 此需考虑必须将润湿介质的pH值和硬度保持或调节在对于印刷过程容忍 的范围内。这例如可通过添加缓冲溶液到润湿介质中、特别是经由图1中 所示的计量单元100进行。

参考标号表

1      续纸器

2-5    印刷装置

6      收纸器

7      印版滚筒

8      传递滚筒

9      压印滚筒

10     润湿装置

11     入流管道

12     润湿介质

13     印版

14     泵

15     储备容器

16     回流管道

17-19  管道

20，21 阀

22     新鲜水接头

23     泵

24     容器

25     计量装置

26     搅拌器

28     引发剂

33     控制装置

34     控制计算机

41     油墨装置

42-45  中层干燥器

100    计量器具

110    油墨储备

111    计量套筒

113    刀式墨斗

114    墨斗辊

115    吸墨装置

116-120，127 辊

121-124      匀墨辊

125-126      钢辊

128-131      油墨施加辊

132          桥接辊(匀墨辊)

133          水斗

134          浸渍辊

135          计量辊

136          润湿介质匀布辊

137          润湿介质施加辊

152          桥接辊