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(R)evolution bei wasserbasierten Flexo-Druckfarben?

Seit langer Zeit suchen Hersteller und Lieferanten nach passenden wasserbasierten Alternativen für den Druck nicht-saugender Trägermaterialien. Neue Entwicklungen bei den Druckfarben und bei Flexodruckmaschinen ermöglichen es anscheinend, Foliensubstrate mit wasserbasierten Druckfarben in gleichbleibender Qualität zu bedrucken.

Die Wahrheit über Wasser

Seit Jahren wird über das Für und Wider einer Umstellung von lösemittelbasierten Druckfarben auf wasserbasierte Alternativen für nicht-saugende Trägermaterialien diskutiert. Obwohl alles darauf hindeutet, dass wasserbasierte Druckfarben eine nachhaltige Alternative darstellen, dominieren lösemittelbasierte Druckfarben immer noch den Markt. Die Umstellung auf wasserbasierte Druckfarben vereinfacht nicht nur die Erfüllung geltender Gesetze, sondern ermöglicht zudem Kosteneinsparungen und ist gesundheitsschonender. Was also behindert den Umstellungsprozess? Erfahren Sie mehr im eDossier “(R)evolution bei wasserbasierten Flexo-Druckfarben?”.

In der Vergangenheit wurden mit wasserbasierten Systemen die typischen Nachteile einer niedrigeren Druckgeschwindigkeit, einer schlechteren Benetzung und Verdruckbarkeit (schwieriger) Trägermaterialien sowie unzureichende Beständigkeiten assoziiert.

In den letzten Jahren konnten jedoch nicht nur bei den chemischen Eigenschaften von Harzen und bei der Formulierung hoch leistungsfähiger wasserbasierter Druckfarbensysteme, sondern auch bei Druckmaschinen und in der Druckformherstellung erhebliche Fortschritte erzielt werden.

Die Weiterentwicklung chemischer Eigenschaften von Harzen

Der Einsatz alkalilöslicher Harze (ASRs) bei Bindemittelsystemen war ein großer Schritt hin zu wasserbasierten Druckfarben. Alkalilösliche Harze, die sich durch ein niedriges Molekulargewicht und einen hohen Säurewert auszeichnen, kommen bekanntlich auf der Oberfläche von Polymerpartikeln und in der Wasserphase vor, was der Farbe beim Drucken nahezu Newtonsche Fließeigenschaften verleiht. Darüber hinaus weisen diese Rheologie kontrollierten (RC) Emulsionen in Bezug auf ihre Wiederanlösbarkeit und Verdruckbarkeit hervorragende Eigenschaften auf, weil die alkalilöslichen Harze während des Trocknens und der anfänglichen Filmbildung eine Membran um die Polymerpartikel bilden (Abb. 1A). Emulsionen mit Fließkontrolle fehlen jedoch die Echtheiten, die in der Regel für das Bedrucken flexibler Folien benötigt werden. Verschaffen Sie sich einen tieferen Einblick, indem Sie das Dossier in unserem Shop downloaden.

Selbstvernetzende Technologie

Die selbstvernetzende Technologie ist ein wichtiger Schritt hin zur breiten Akzeptanz des wasserbasierten Foliendrucks. Im Allgemeinen wird ein reaktives Monomer mit einem Latex-Partikel copolymerisiert und physisch von einem Reaktionspartner in der Wasserphase getrennt. Dabei findet die Vernetzungsreaktion nur während oder nach der Filmbildung statt, wenn Wasser verdunstet und eine Verbindung mit den Reaktionspartnern erfolgen kann. Durch den Einsatz von Vernetzern bildet sich ein starkes zusammenhängendes Netz in dem trockenen Polymerfilm, das für eine gute Haftung und außergewöhnliche Festigungseigenschaften sorgt.

Dennoch ist der Einsatz der Selbstvernetzung bei Druckfarben-Formulierungen recht problematisch, vor allem, weil es um das optimale Gleichgewicht zwischen der Wiederanlösbarkeit während des Druckens und frühen Phasen der Filmbildung und dem Aufbau von Festigungseigenschaften durch die Vernetzung im trockenen Film geht. Es erscheint vollkommen logisch, die gute Verdruckbarkeit und Wiederanlösbarkeit von Emulsionen mit Rheologiekontrolle mit den durch die Vernetzung ermöglichten guten Haft- und Festigungseigenschaften zu kombinieren.

Auch wenn die Verdruckbarkeit von Druckfarben, deren Grundlage solche selbstvernetzenden RC-Emulsionen bilden, in der Regel sehr gut bleibt, hängt die Entwicklung von Festigungseigenschaften stark von einer umsichtigen Formulierung, den Trocknungsbedingungen, dem pH-Wert, der Temperatur u. ä. ab. Weitere einschränkende Faktoren könnten die Unverträglichkeit mit Pigmentkonzentraten und Formulierungsadditiven sowie die begrenzte Verarbeitungsdauer der Druckfarbe sein. Darüber hinaus  wird der Einsatz einiger bestimmter Systeme bei Lebensmittelverpackungen durch Probleme bei der Einhaltung von Regulierungsvorschriften oder durch die Limitierung von Vernetzungsmitteln eingeschränkt. Laden Sie sich das komplette eDossier “(R)evolution bei wasserbasierten Flexo-Druckfarben?” direkt im Shop runter.

 

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel erschien erstmals in der Flexo+Tief-Druck Ausgabe 2-2015.