Druckfarben: Zusammensetzung und Eigenschaften

Materialien in der Grafikproduktion: Druckfarben

Einleitung

Wir können Druckfarbe als eine homogene Substanz definieren, die aus verschiedenen Produkten wie Pigmenten, Ölen und Additiven besteht. Auf einen Träger aufgebracht, reproduziert sie das Bild eines Druckers.

Früher bestand Tinte aus in Wasser gelöstem Gummi. Es wurden wasserbasierte schwarze Tinten und natürliche Pigmente mineralischen und tierischen Ursprungs verwendet.

Mit dem Aufkommen des Buchdrucks war die Entwicklung der Tinten sehr umfangreich. So begannen Drucker (wie Gutenberg) in großem Umfang, ihre eigenen Tinten herzustellen, deren Zusammensetzung von Generation zu Generation weitergegeben wurde. Im siebzehnten Jahrhundert wurden wasser- und ölbasierte Tinten durch solche ersetzt, die auf Ölen (meist Leinöl) und Harzen (wie Kolophonium) basierten.

Das Aufkommen der Druckverfahren Offset (18. Jahrhundert), Flexo- und Tiefdruck (19. Jahrhundert) förderte die Entwicklung der Tintenkomponenten.

Dies war ein Durchbruch, vor allem aus zwei Gründen:

• Die Entstehung neuer Pigmente und Farbstoffe in der chemischen Industrie.
• Die Entstehung neuer Druckmedien und die erhöhte Produktionsgeschwindigkeit von Druckmaschinen.

Druckfarben haben die folgende allgemeine Zusammensetzung:

• Feste Phase, unlöslich und diskontinuierlich: Pigmente und Füllstoffe (z. B. Kohle und Weichtiere).
• Flüssige oder kontinuierliche Phase: Harze und Öle.
• Additive.

Eigenschaften, die eine Druckfarbe haben sollte:

• Die Farbe von der Druckfarbe über das Bindemittel auf die Druckmaschine übertragen.
• Die Form auf das Medium übertragen.
• Die Farbe auf dem Träger fixieren, dank der filmbildenden Eigenschaft des Bindemittels, d.h. das Pigment oder der Farbstoff haftet durch Trocknung fest auf dem Träger.

Für die Formulierung einer Druckfarbe muss Folgendes berücksichtigt werden:

• Art der zu verwendenden Maschine.
• Druckgeschwindigkeit.
• Die Art der Trocknung.
• Art des zu verwendenden Photopolymers.
• Druckmedien und ihre Eigenschaften.
• Beständigkeitseigenschaften gegenüber verschiedenen Substanzen.
• Die Haftung auf dem Medium.
• Endverwendung des gedruckten Materials.
• Marktpreis.

2. Komponenten der Druckfarben

2.1. Pigmente

Sie sind sehr feine Partikel, die im Bindemittel der Druckfarbe unlöslich sind. Derzeit werden anstelle von pulverisierten Pigmenten Pigmentpräparationen verwendet, die durch Mahlen und Dispergieren des Pigments im Bindemittel hergestellt werden.

2.1.1. Eigenschaften von Pigmenten

• Feinheit: Dies ist die Größe der Pigmentpartikel.
• Gleichmäßige Verteilung im Bindemittel oder Lack der Druckfarbe: Es ist wichtig, dass die Pigmentpartikel vollständig in der Druckfarbe dispergiert sind, um eine gleichmäßige Farbwiedergabe zu gewährleisten.
• Spezifisches Gewicht: Das Verhältnis des Gewichts der Pigmentpartikel zum Gewicht eines gleichen Volumens Wasser.
• Textur: Dies ist die Härte oder Weichheit eines Pigments im trockenen Zustand.
• Benetzbarkeit: Die Fähigkeit der Pigmente, vom Bindemittel benetzt zu werden.
• Brechungsindex: Das Verhältnis der Lichtausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum zur Lichtausbreitungsgeschwindigkeit im Pigment. Wenn der Brechungsindex des Pigments und des Bindemittels der Druckfarbe gleich sind, wird das Licht im Film nicht abgelenkt, wodurch die Druckfarbe transparent ist.
• Freie aktive Oberfläche: Molekulare Kräfte auf der Oberfläche der Pigmentpartikel bestimmen, ob Öle oder Wasser die Partikel besser benetzen.
• Löslichkeit: Die Fähigkeit der Pigmente, sich in der Flüssigkeit zu lösen.
• Beständigkeit gegen Licht, Hitze, Fette usw.: Sie müssen die Druckfarbe mit Farbeigenschaften (Farbton, Intensität und Helligkeit) versorgen und stabile Eigenschaften gegenüber verschiedenen Einflüssen (Licht, Wärme, Chemikalien usw.) aufweisen.
• Preis: Muss angemessen sein, da Pigmente einen großen Einfluss auf den Endpreis der Druckfarbe haben.

2.1.2. Klassifikation von Pigmenten

1. Schwarze Pigmente

Sie werden durch unvollständige Verbrennung von Erdgas und Öl gewonnen. Sie sind sehr beständig und bleiben unbeeinflusst von Lösungsmitteln, Licht, Wärme, Säuren und Laugen.

Arten von schwarzen Pigmenten:

• Elfenbeinschwarz: Gewonnen durch Kalzinieren von Elfenbein- und Tierknochenabfällen.
• Ruß (Carbon Black): Hat eine sehr hohe Feinheit.

2. Weiße Pigmente

Fast alle werden aus anorganischen Verbindungen gewonnen. Sie können von zwei Arten sein: opake oder totalreflektierende weiße Pigmente, die Licht stark reflektieren, und transparente Pigmente, die Licht durchlassen und es vom Medium reflektieren lassen.

Arten von opaken weißen Pigmenten:

• Zinkweiß: Zinkoxid ist ein weißes, lichtbeständiges Pulver, das durch die Verbrennung von Zink gewonnen wird.
• Titanweiß: Besteht aus Titandioxid und weist eine höhere Opazität auf.

Verwendung:

• Opake weiße Farben, schwarze und halbopake weiße Farben.
• Gemischt mit Farbpigmenten, um die Opazität der Druckfarbe zu erhöhen.
• Ändert die Farbe und erzeugt gleichmäßige Pastelltöne.

Arten von transparenten weißen Pigmenten:

Verbessern die Eigenschaften von Pigmenten und verbilligen das Produkt.

• Calciumcarbonat: Kommt in der Natur in Form von Kalkstein und in reinster Form als Marmor vor.
• Aluminiumhydroxid: Kommt in der Natur in Form von Bauxit vor und wird zur Gewinnung von Aluminium verwendet.

3. Farbige Pigmente

Sie sind fein pulverisierte oder feste Stoffe, die in der Natur vorkommen oder künstlich hergestellt werden können.

Farbige Pigmente können eingeteilt werden in:

• Anorganische oder mineralische Pigmente: Werden aus Mineralien gewonnen, haben eine hohe Dichte und eine geringere Farbintensität. Sie können sein:
  • Gelbe Pigmente: Chromgelb, Zinkgelb.
  • Rote Pigmente: Cadmiumrot, Karminrot.
  • Blaue Pigmente: Ultramarinblau, Preußischblau.
  • Grüne Pigmente: Chromgrün, Smaragdgrün.
  • Braune Pigmente: Sepia, natürliches Siena.
• Organische Pigmente: Werden seit ihrer Entstehung durch organisch-chemische Prozesse hergestellt.

Wichtige Eigenschaften:

• Sie haben eine feine Korngröße.
• Großer, reiner Farbton und hohe Intensität.
• Haben eine hohe Lichtechtheit.
• Sie sind transparent.
• Sie haben ein geringes spezifisches Gewicht.
• Sie haben eine hohe Ölabsorption.

Arten von organischen Pigmenten:

• Azopigmente: Sind sehr wichtig für die Herstellung von Druckfarben, insbesondere für Gelb und Magenta. Die wichtigsten sind Hansagelb.
• Xanthen-Pigmente: Die wichtigsten sind Rhodamine (violett und rot).
• Toner: Sind Salze, die von löslichen Farbstoffen abgeleitet sind.
• Lacke (Farblacke): Sind Salze, die durch die Fixierung eines organischen Farbstoffs auf einem mineralischen Substrat oder Träger erhalten werden. Die am häufigsten verwendeten Substrate sind in der Regel Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Kaolin und Bariumsulfat. Sie haben einen reinen, hohen Farbton, geringere Intensität und eine hohe Lichtechtheit.

2.2. Farbstoffe

Sie sind im Bindemittel löslich und weisen Licht- und Lösungsmittelbeständigkeit auf.

Sie werden für flüssige Druckfarben und Überdrucklacke verwendet.

2.2.1. Arten von Farbstoffen:

• Säurefarbstoffe: Eosin (roter Farbstoff aus der Xanthen-Gruppe).
• Basische Farbstoffe: Methylviolett.
• Dispersionsfarbstoffe: Anthrachinon.
• Natürliche Farbstoffe: Tierischen oder pflanzlichen Ursprungs.
• In organischen Verbindungen lösliche Farbstoffe: Glykole.

2.3. Harze

Die Funktionen der Harze sind der Schutz der Pigmente, die Fixierung des Pigments auf dem Medium und die Erzeugung von Glanz in den Druckfarben.

2.3.1. Natürliche Harze:

• Kolophonium
• Schellack

2.3.2. Kunstharze:

Sie sind synthetische Harze und können auf Basis von Naturharzen (Kolophonium, Öl...) oder durch Kondensation verschiedener organischer Stoffe mittels Polymerisation hergestellt werden.

• Phenolharze
• Alkydharze
• Acrylharze
• Epoxidharze
• Maleinatharze

2.4. Öle

Die Hauptaufgabe der Öle besteht darin, Harze aufzulösen.

2.4.1. Pflanzenöle:

Sie sind trocknend und werden zur Herstellung von fetten Druckfarben und Lacken verwendet.

• Leinöl
• Rizinusöl
• Sojaöl

2.4.2. Mineralöle:

Sie sind raffinierte flüssige Produkte, die durch fraktionierte Destillation von Erdöl gewonnen werden und eine bestimmte Zusammensetzung haben.

Mineralöle sind nicht trocknend; sie bleiben chemisch unverändert bei Kontakt mit Luft und härten nicht aus. Die Trocknung des Lackes erfolgt durch Eindringen oder Verdunstung.

Sie werden häufig als Bindemittel in schwarzen Druckfarben für kommerzielle und redaktionelle Zwecke, in Tusche auf Papier und in schnell trocknenden Tinten verwendet.

Typen:

• Schwarze Öle
• Aromatische Öle

2.5. Lösungsmittel

Ihre Hauptaufgabe ist es, Harze aufzulösen, das Bindemittel als Träger für das Pigment zu bilden und die Viskosität sowie die Trocknung zu kontrollieren.

Sie müssen sorgfältig ausgewählt werden, unter Berücksichtigung der Art des Trägers, des Drucksystems oder der Art der Tintenanwendung.

Wir müssen zwischen aktiven Lösungsmitteln und Verdünnern unterscheiden. Erstere sind in der Lage, das Harz allein aufzulösen, während Verdünner (Extender) gemischt werden müssen, um dies zu tun.

Arten von Lösungsmitteln:

• Kohlenwasserstoffe: Organische Stoffe (fest, flüssig oder gasförmig), die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Die häufigsten sind: Benzin, Mineralöl, Toluol.
• Alkohole: Organische Stoffe mit hoher Lösungsmittelkraft, flüssig, flüchtig und in der Regel in unterschiedlichem Maße mit Wasser mischbar. Beispiele sind Ethylalkohol oder Ethanol. Sie werden als sekundäre Lösungsmittel in Lacken, Druckfarben und Nitrocellulose-basierten Klebstoffen verwendet.
• Glykole
• Wasser: Lösungsmittel in Flexodruckfarben, insbesondere auf saugfähigen Materialien.

2.6. Additive

2.6.1. Trockner:

Sie aktivieren die Trocknungsreaktion der Druckfarbe. Ihre Funktion besteht darin, Oxidations- und Oxypolymerisationsreaktionen zu beschleunigen. Es werden häufig Metallsalze wie Mangan (fördert die Durchtrocknung), Kobalt (erleichtert die Oberflächentrocknung) und Blei (erleichtert die Trocknung in der Tiefe) verwendet. Trockner werden in der Regel in drei Anteilen verwendet.

2.6.2. Antitrockner (Antisiccative):

Sie verhindern die Oxidation der Masse. Häufig werden Polyole verwendet.

2.6.3. Weichmacher:

Sie reduzieren den Farbabriss, wodurch die Möglichkeit des Abreißens von Fasern oder Partikeln vom Substrat verringert wird und das Übereinanderdrucken (Trapping) der Farben korrekt erfolgt. Häufig werden Öle mit Verdickungsmitteln verwendet.

2.6.4. Gleitmittel (Antifriktionsmittel):

Sie erhöhen die Widerstandsfähigkeit des Farbfilms bei Kontakt mit einer spezifischen Oberfläche. Häufig werden Polyethylenwachse verwendet.

2.6.5. Antimakulaturpulver:

Dies sind Partikel, die durch Besprühen zwischen die Druckbögen gelegt werden, wenn diese die Druckmaschine verlassen, um ein Abschmieren zu verhindern. Häufig werden Stärke oder ähnliche Substanzen verwendet.