Фарба для відбиття на виробах з пластмас
Номер патенту: 31234
Опубліковано: 15.12.2000
Автори: Шершуков Віктор Михайлович, Москаленко Дем'ян Володимирович, Рязанцев Володимир Іванович
Текст
МКИ*С09Ъ 11/10 КРАСКА ДЛЯ ПЕЧАТИ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ПЛАСТМАСС Изобретение относится к печатным краскам на невпитывающих материалах (поверхностях), в частности на пластмассовых изделиях и может быть использована как для печати, так и для маркировки пласт-массовой тары, упаковки, изделий из пластика, а также в приборо-строении, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Известен широкий набор полимерных красящих составов для печати по пластмассовым изделиям. При этом в зависимости от рецептуры состава изменяются те или иные свойства краски. Так известен состав краски для печати на невпитывающих материалах (бумаге, картоне, жести алюминиевой, полимерных материалах и пр.), включающий пленкообразующее, наполнитель и растворитель, где в качестве пленкообразующего используют смолу, выбранную из группы, содержащей канифольно-малеиновую, бутилфенолформальдегид ную, фенолформальдегидную, полиметилсилоксановую, поливинилхлоридную, перхлорвиниловую смолу или их смесь, в качестве растворителя - жидкую алкидную, меламиноформальдегидную, уретанакриловую смолу или их смесь при соотношении компонентов, вес.% : пленкообразующее- 5-15, наполнитель- 10-25, растворитель- 60-75, в качестве пигмента краска содержит фталоцианиновые, антрахиноновые, азопигменты , сажу и двуокись титана. Такой состав краски, по мнению авторов, позволяет повысить физикомеханические свойства краски и исключить покровное лакирование оттиска. (См.А.С. №914607, CO9D 11/10). Известен также состав краски для любого способа печатания на полимерные изделия. (См. А.С. СССР № 773059, СО9 D 11/00, 1980 г.) Состав краски разработан с целью повышения адгезии краски к полиолефинам, стойкости к перепадам температур и действию высокой температуры. Для достижения указанной цели краска содержит синтетическую конденсационную смолу, красящий компонент, наполнитель, растворитель и отвердтель. В качестве наполнителя краска содержит поливинилхлорид с размером частиц 0,010,5 мкм. В качестве синтетической конденсационной смолы могут использоваться эпоксидная, фенолформальдегидная, алкидная, меламиноформальдегидная как раздельно, так и в разнообразных сочетаниях. 2 В качестве растворителя используются эфиры органических или неорганических одноили многоосновных кислот или их смесей, высококипящие углеводородные растворители, масла или их смеси . В краске используются пигменты, красители, красящие лаки, В качестве отвердителя предпочтительно используются амино- и металлсодержащие вещества, а также органические и неорганические кислоты и их ангидриды. Наиболее серьезным недостатком краски по изобретению является отсутствие таких важных показателей краски как вязкость, растекаемость, продолжительность высыхания краски на оттиске, а также ресурс работы печатного трафарета до подсыхания краски. Без этих характеристик практически не имеет смысла данное изобретение, т.к. оно не приемлемо для работы промышленного печатного оборудования ни при трафаретной, ни при ротационной печати. Кроме этого, авторами изобретения № 773059 предлагается двухкомпонентная система отверждения краски, что также вносит неудобства в производственной работе, т.к. требует тщательного смешения полимерной загустки и отвердителя непосредственно перед печатанием. В том случае, если остается краска неиспользованная, она безвозвратно теряется, т.к. со временем затвердевает. Самопрои звольное отверждение краски в системе подачи ее в печатные органы оборудования требует тщательной промывки трубопроводов, насосного оборудования и также печатных элементов после окончания работ. В противном случае краска может заполимеризоваться в этих системах, что приведет к закупорке всей транспортной и печатающей систем. Описан состав краски для нанесения реквизитов на изделия из пластмассы, содержащей лак НЦ-62 на основе нитроцеллюлозы, оксид цинка или диоксид титана и органический растворитель- N-метил-а-пирролидон. Приготавливают краску смешением взвешенных оксида цинка или диоксида титана и нитролака НЦ-62 и отстаиванием смеси 12 часов для набухания. Затем краску фильтруют и добавляют N-метил-а-пирролидон для вязкости 45 с по вискозиметру ВЗ-4. Наносят рек-визиты на пластмассовые изделия методом тампонной печати. Применение нитроцеллюлозы в сочетании с активным растворителем N-метил-апирролидоном позволяет получить четкий, быстро высыхающий оттиск. Что касается устойчивости печатного оттиска к воздействиям атмосферы, то такое заключение несколько некорректно, т.к. нитроцеллюлозные лаки, широко используемые в мебельной промышленности, обладают слабой устойчивостью к влаге и нитроцеллюлоза, относящаяся к категории жесткоцепных полимеров, способна скалываться на изделиях з и для ее пластификации необходимо вводить другие полимерные материалы, что, к сожалению, не предусмотрено данным изобретением. Описанные составы печатных красок по приведенным выше аналогам не могут быть использованы для печати в промышленных условиях, т.к. не обладают комплексом технологических и колористических свойств, одновременно необходимых для удовлетворительного внешнего вида печатного оттиска и для безостановочной работы печатного оборудования. Наиболее близким составом печатной краски к заявляемому, который и выбран в качестве прототипа, является состав краски для трафаретной печати на полимерной таре, стекле, дереве, описанный в А.С. СССР№ 1700032, кл. С09Д 11/10, 1991 г. Известный состав включает красящий компонент, пленкообразующее и растворитель, где в качестве красящего компонента содержит как органические, так и неорганические красящие вещества, например, пигмент алый Ж, пигмент красный 5С, пигмент голубой фталоцианиновый, двуокись титана пигментную Р-02 или А-01, углерод технический К354, ацетонорастворимые красители, краситель оранжевый жирорастворимый; в качестве пленкообразующего используют сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом марки ВХВЛ-40 и формальдегидную смолу на основе пар атр етично го, бутилфенола, параформальдегида и канифольномалеинового аддукта, этерифицированную пентоэритриуггом марок РЛ-40 или РЛ-30; в качестве растворителя - содержит смесь керосиновой фракции с пределами выкипания 220-285 °С с бутилцеллозольвом при соотношении компонентов, вес.%: красящий компонент - 5-25; пленкообразующее растворитель -15-30; - остальное. Краску готовят растворением сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и формальдегидной смолой в бутил цел лозо льве при перемешивании до получения однородного раствора, вводят керосиновую фракцию, готовят замес в вертикальной замесной машине путем перемешивания всех компонентов и диспергируют на краскотерочнои машине до получения степени перетира не более 15 мкм. Краска по прототипу используется только для трафаретной печати по полимерным материалам и улучшение текучести, дуктильных свойств и снижения усилия отрыва формы от оттиска в процессе печатания осуществляется благодаря применению смеси бутилцеллозольва с керосиновой фракцией температуры кипения 220-285 °С. Из анализа табл. 1,3, следует, что адекватного улучшения показателей текучести, дуктильности и из 4 менения усилия отрыва печатной формы от оттиска не происходит, т.к. в описании отсутствует показатель исходной вязкости краски, а как раз этот показатель является определяющим технологических свойств красящей системы. А физикомеханические показатели краски, такие как растекание, подсыхание краски на печатной форме, продолжительность высыхания краски на оттиске, стойкость к истиранию находятся на одном уровне с прототипом и не зависят от соотношения керосин-бутилцеллозольв. Описанному составу печатной краски присущи следующие недостатки; - низкая адгезия печатного оттиска к нанесенной поверхности; - длительное высыхание краски на оттиске при 20 °С ; - краска по известному составу может быть использована только в случае одноцвет ной печати; - кроме того, применение в красках жирорастворимых и ацетонорастворимых краси телей неприемлемо, т.к. они имеют высокую мигрирующую способность, что недопусти мо при использовании красок в полимерной таре и упаковке для моющих средств и пи щевых продуктов. Задача изобретения состояла в разработке состава краски для трафаретной и тампонной печати на пластмассовых изделиях, позволяющего за счет использования в составе новых компонентов и их количественного вхождения в состав улучшить адгезионные свойства печатного оттиска к полимерной подложке, повысить стойкость красочного оттиска к истиранию, сократить время высыхания краски на оттиске при 20 °С при достаточно продолжительном ресурсе работы печатного узла до подсыхания, что обеспечит возможность выполнять многоцветную печать, при этом одновременно сохранить высокие показатели краски по таким свойствам как текучесть, усилие отрыва оттиска от формы, растекание, подсыхание краски на печатной форме, Поставленная задача достигается тем, что известная краска для печати на изделиях из пластмассы, включающая полимерное связующее, красящий компонент и растворитель, согласно изобретению в качестве полимерного связующего краска содержит нитроцеллюлозу, полиэфир, модифицированный фракцией Сю -Ci4 синтетических жирных кислот, меламиноформальдегидную смолу, канифольно-малеиновую смолу, модифицированную глицерином, в качестве красящего компонента- дневные флуоресцентные пигменты на основе меламиноарилсульфамидформальдегидного полимера индивидуально или в сочетании с оксидами или неорганическими солями белого цвета, или органические красители самостоятельно или химически связанные с алкидной смолой, неорганические пигменты или их сочетание; в качестве растворителя- смесь 5 циклогексанона с бутил-ы*и этилцеллозольвом в соотношении 1:1 и дополнительно диспергатор- динатрий метиленбис (нафталинсульфонат), наполнители— ТІО2, ZnO, MgO, СаСОз, молотая слюда, тальк, каолин при следующем соотношении исходных компонентов краски, в масс.%: Полиэфир, модифицированный фракцией синтетических жирных кислот - 11-16 Нитроцеллюлоза -3-5 Меламиноформальдегидная смола - 5- 7,5 Канифольно-малеиновая смола, модифицированная глицерином -12,5-15,0 Красящий компонент - 6,0- 17,0 Диспергатор - 0,5- 1,25 Наполнители - 1, 5- 2 ,0 Растворители- смесь циклогексанона с бутилцеллозольвом - остальное. Применение различных по природе синтетических полимерных материалов в составе краски обусловлено довольно широким и в отдельных случаях даже противоречивым набором свойств наносимого печатного слоя. Наличие в составе краски нитроцеллюлозы придает ей твердость и износостойкость покрытия. Превышение его концентрации, более 5 масс. % приводит к растрескиванию при изгибах и скалыванию печатного рисунка и к снижению адгезионных свойств красящего слоя к полимерным изделиям. Если вводить в состав краски менее 3 масс.% нитроцеллюлозы, то красящий слой после высыхания получается липким, даже при высушивании в сушильном шкафу. Для пластификации нитроцеллюлозы и повышения адгезионных свойств краски в полимерную композицию вводят синтетические поликонденсационные смолы: вязкотекучий предконденсат полиэфира на базе фталевого ангидрида и глицерина, модифицированного фракцией Сю-Сі4 синтетических жирных кислот и меламиноформальдегидной смолы. Оптимальная концентрация этих смол в краске составляет 1 ь-23^масс.%. Увеличение концентрации этих смол в составе краски приводит к проявлению липкости печатного рисунка, а при уменьшении их содержания снижаются адгезионные свойства печатного оттиска. Для придания напечатанному оттиску блеска в рецептуру краски добавляется канифольно-малеиновая смола, этерифицированная глицерином. Количественно канифольномалеиновой смолы добавляется 12,5-15 масс.%. 6 В качестве красящего компонента краска содержит дневные флуоресцентные пигменты на основе меламиноарилсульфамидформальдегидного полимера (лимонно-желтый, ТУ 6-09-4926-80; желтый 2664, ТУ 6-09-26-652-88; ярко-оранжевый, ТУ 6-09-26-56987; оранжево- красный, ТУ 6-09-4841-90; голубой, ТУ 6-09-26-774-92) самостоятельно или в сочетании с оксидом^или неорганическими солями белого цвета, или органические красители индивидуально или химически связанные с алкидной смолой и неорганические пигменты или их сочетания. Используют красящий компонент в количестве 6,0-17,0 масс.%. Использование красителя ниже 6,0 масс.% состав краски имеет низкий цветовой тон, а использование - выше 17,0 масс.% нецелесообразно, ввиду того, что цветовой тон не изменяется, а ухудшаются адгезионные свойства оттиска. В качестве наполнителя в печатную краску вводят различные неорганические окислы и соли (MgO, ZnO, ТіОг, СаСОг, каолин, тальк, молотая слюда), которые при незначительном разбеливании краски придают ей хорошую укрывистость, что позволяет снизить ее расход на единицу поверхности печатного материала. Концентрация вводимых наполнителей варьируется от 1,5 до 2 масс.%. Увеличение или уменьшение концентрации наполнителей в красящем составе влияет на цветовые и адгезионные свойства печатного оттиска. Поверхностно-активное вещество - динатрий метиленбис (нафталинсульфонат) используют в красящем составе в количестве 0,5-1,25 масс.%. Он позволяет повысить эффективность размола твердых частиц красителей и наполнителей при диспергировании и предотвратить их агрегацию и седиментацию в процессе хранения краски. Смесь циклогексанона с этил-бутилцеллозольвом выполняет функцию растворителя разбавителя красящей композиции при трафаретной печати вдщвФшвамк, способствует набуханию полиэтилена в поверхностных слоях и усиливает адгезионные свойства краски. Кроме того, входящие в растворитель компоненты являются высококипящими растворителями с низкой упругостью паров, что обеспечивает продолжительный ресурс работы печатного трафарета до остановки и промывки его на промышленных агрегатах. Для получения печатной краски вначале синтезируют модифицированную полиэфирную и алкидную смолу. Модифицированную полиэфирную смолу получают из фталевого ангидрида и глицерина. Для чего смесь указанных компонентов нагревают до 200 °С и выдерживают при перемешивании -. 20 мин, добавляют смесь синтетических жирных кислот фракции СюСи и выдерживают в указанном режиме _ 30 мин. 7 По окончании синтеза реакционную массу охлаждают и используют для приготовления полимерной основы для печатной краски. Алкидную смолу получают из канифоли и малеинового ангидрида. Смесь подогревают до температуры 190 °С и выдерживают ~ 1 час. По истечении этого времени в реакционную массу добавляют глицерин и реакционную массу при перемешивании выдерживают при указанной температуре еще 30 мин, выливают на противень и охлаждают. После охлаждения твердую хрупкую массу алкидной смолы измельчают и используют как компонент для основы краски. Полученная алкидная смола используется как добавка к полимерной составляющей печатной краски в том случае, если используются пигменты (диоксид титана, сажа, железо-окисные пигменты, фталоцианины и др.). В случае использования красителей получают красящую композицию краски следующим образом. На стадии завершения реакции поликонденсации канифоли и малеинового ангидрида добавляют требуемое количество красителя, смесь тщательно перемешивают до получения гомогенной цветной массы, после чего порциями вводят требуемое количество глицерина и реакционную массу выдерживают при температуре 200 °С , смесь выливают на противень и охлаждают. Затем в заявляемых пределах требуемое количество красителей и наполнителей смешивают с определенным количеством растворителя, поверхностно-активного вещества и осуществляют размол твердых частиц до размера 5-10 мкм. После чего полученный концентрат красителей добавляют в раствор полимерной загустки на основе нитроцеллюлозы, модифицированного полиэфира, меламиноформальдегидной смолы (МФС) и модифицированной алкидной смолы. Смесь полимерной основы с растворителями и красителями гомогенизируют в аппарате с мешалкой, доводят смесь до определенной вязкости (текучесть- 2-5 см/10 с) и фильтруют через капроновый фильтр. После этого краска готова к употреблению. Примеры составов красок приведены в таблице 1. В таблице 2 представлены свойства оттисков, полученные на пластмассовых изделиях. Таким образом, как видно из текста описания и таблиц 1 и 2, предлагаемая краска для печати по пластмассовым изделиям по сравнению с прототипом позволяет улучшить адгезию к подложке на 44 %. По прототипу 80-100 чс/см, по предлагаемой краске 120-140 чс/см, сократить время высыхания красочного оттиска при 20 °С _ в 5 раз, что при достаточно длительном ресурсе безостановочной работы печатного узла обеспечивает воз можность выполнять многоцветную печать; повысить стойкость красочного оттиска к истиранию Остальные свойства краски, необходимые для ее использования, сохраняются на уровне прототипа Краска разработана с использованием нетоксичных, доступных и недорогих веществ. Реологические и эксплуатационные показатели краски, представленные в таб.2, получены в лабораторных условиях, а ресурс работы краски установлен на промышленном оборудовании Первомайского ПО "Химпром". Заявитель Замдиректора Института монокристаллов НТК "Институт монокристаллов" НАН Укра П.Е.Стадник 10 Таблица 1 ПРИМЕРЫ СОСТАВОВ КРАСОК Компоненты краски № Содержание, масс. ч . по примеру №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 3 4 5 6 7 8 9 1. Вязкотекучий предконденсат полэфирной смолы, модифицированной жирными кислотами 2 Нитроцеллюлоза ВВ "х" ГОСТ $93ь -?з 12,5 4,5 13,5 4,5 11,0 16,0 3,0 5,0 12,5 4,5 11,0 3,0 12,5 4,0 3. Меламиноформальдегидная смола ГОСТ 6-10-1022-78 5,0 5,0 5,0 7,5 5,0 5,0 6,0 4 13,5 П,5 12,5 15,0 13,5 27,5 19,0 5. Наполнитель Красители и пигменты 1,7 1,7 2,0 1,5 1,7 6. Голубой фталоцианиновый 12,0 1 2 Модифицированная алкидная смола или алкидная смола с красящим компонентом 7 Дневной флуоресцентный пигмент оранжево-красного цвета 15,0 8. Зеленый фталоцианиновый с палиотолом (желт.) 15,0 _ 4,5 9. Оксид железа красный 10 Диоксид титана Р-02 13,7 11 Технический углерод марки П234 12,0 12 Смесь циклогексанона с этил- или бутилцеллозольвом в соотношении 1:1 остальное до 100 11 Таблица 2 ПОКАЗАТЕЛИ СВОЙСТВ КРАСКИ И ОТПЕЧАТКОВ НА ПЛАСТМАССОВЫХ ИЗДЕЛИЯХ Показатели Результаты испытаний Прототип 1 1 Текучесть по Матиссу, см/10 с 2 Усилие отрыва оттиска от №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 2 3 4 5 6 7 8 9 5 0,5 30 4 0,4 35 3 0,5 25 5 0,3 40 2 0,5 32 5 0,4 30 5 0,3 32 3 0,35 формы, н/см 3 Растекание, мм 4 Подсыхание краски на печатной 25-30 форме, мин (ресурс работы) 5 Продолжительность высыхания 150 85 125 120 132 130 112 115 140 140 127 120 130 125 ПО 135 краски на оттиске при 20 С, мин. 6 Стойкость красочного оттиска к 80-100 3 года 3 года 3 года 3 года 3 года 3 года 3 года истиранию, цикл 7 Адгезия, гс/см 8 Срок хранения, лет 1 год 25 35 27 30 30 25 23 37 25 25 25 27 27 23 30
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюThe colorant for impression print on plastics articles
Автори англійськоюShershukov Viktor Mykhailovych, Riazantsev Volodymyr Ivanovych, Moskalenko Demian Volodymyrovych
Назва патенту російськоюКраска для оттиска на изделиях из пластмасс
Автори російськоюШершуков Виктор Михайлович, Рязанцев Владимир Иванович, Москаленко Демьян Владимирович
МПК / Мітки
МПК: C09D 11/10
Мітки: виробах, фарба, відбиття, пластмас
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-31234-farba-dlya-vidbittya-na-virobakh-z-plastmas.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Фарба для відбиття на виробах з пластмас</a>
Попередній патент: Спосіб визначення якості яловичини за мармуровістю
Наступний патент: Спосіб визначення наявності і кількості витоків в напірній мережі
Випадковий патент: Кільцевий оптоелектронний регістр зсуву