Herstellung von Druckfarbe
Die Herstellung von Druckfarbe (Abbildung 5-10) ist ein anspruchsvoller chemischer Prozess, der fundierte Kenntnisse sowohl in der Chemie als auch in den Druckverfahren sowie spezialisierte Fertigungsanlagen erfordert. Obwohl mehrere Verfahren existieren, teilen die meisten diese Kernproduktionsphasen: Rezeptur, Vormischen, Mahlen, Filtration und Prüfung.
Rezeptur. Da die Rezeptur die Hauptverantwortung des Farbenherstellers ist, wird sie hier zusammengefasst. Eine typische Bogenoffsetfarbe enthält:
• Pigment: Ruß, Phthaloblau, Rubin oder andere
• Lack: Langöl-Alkyd, Phenol- oder Urethan-Litholack
• Trockenstoff: Cobalt- und Manganseifen
• Lösungsmittel: Heatset-Öl, 535°F (280°C)
• Modifizierer: Wachsverbindung für Scheuerfestigkeit
Diese Standardfarben trocknen hauptsächlich durch Polymerisation, eine chemische Reaktion, die durch Sauerstoff ausgelöst und durch Cobalt- und Manganionen aus dem Trockenstoff katalysiert wird.
Die Farbformulierung umfasst die präzise Auswahl und Dosierung der Inhaltsstoffe basierend auf dem vorgesehenen Anwendungszweck. Die meisten Lithografie-Farben teilen gemeinsame Inhaltsstoffkategorien: Pigmente, Bindemittel, Additive und Trocknungsmittel (Trockenstoffe).
Vormischen. Dieser Schritt ist entscheidend bei der Verwendung von Trockenpigmenten, die aus großen Partikelklumpen, sogenannten Aggregaten oder Agglomeraten, bestehen. Diese müssen aufgebrochen und vom Bindemittel benetzt werden. Die erste Dispergierung erfolgt mit rotierenden Mischflügeln, um das Trockenpigment gründlich zu benetzen. In einer zweiten Stufe werden weiteres Öl und Harz zugegeben, um eine "Mahlbase" zu erzeugen (Abbildung 5-11).
Flush-Pigmente, die bereits im Bindemittel vordispergiert sind, erfordern ein weniger intensives Vormischen. Farben aus Flush-Pigmenten können nach dem Mischen der Hauptbestandteile direkt zum Mahlen übergehen.
Mahlen. Die Mahlbase enthält noch große Agglomerate, die weiter aufgebrochen werden müssen. Zusätzliche Bestandteile wie Wachse und Trockenstoffe werden oft in dieser Phase zugegeben. Häufig wird eine Perlmühle verwendet; sie besteht aus einer Kammer, rotierenden Scheiben und Mahlperlen. Die Farbe wird in die Kammer gedrückt, und die Scheiben bewegen die Metallperlen durch sie hindurch, um das Pigment aufzubrechen.
Ein weiteres Mahlgerät ist die Dreiwalze (Abbildung 5-12), die die Farbe schert, während sie zwischen Walzen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten hindurchläuft. Diese Scherwirkung bricht Pigmentagglomerate in mikroskopisch kleine Partikel auf und stellt sicher, dass jedes vollständig vom Lack umgeben und benetzt wird. Das Mahlen klassiert auch das Pigment, indem fein dispergiertes Pigment durchfließen kann, während gröbere Partikel zurückgehalten werden. Eine Rakel entfernt die gemahlene Farbe von der schnelllaufenden Walze. Ein gründlicher Mahlvorgang kann je nach Härte des Pigments und Benetzbarkeit durch den Lack bis zu drei Durchgänge erfordern (Abbildung 5-13).
Das Mahlen ist ein kostspieliger Prozess. Eine Reduzierung senkt die Farbkosten, führt jedoch zu Problemen wie verringerter Farbstärke und gröberem Pigment. Große Pigmentpartikel können vorzeitigen Plattenverschleiß und Kratzer verursachen. Da Pigment der teuerste Bestandteil ist und eine gleichmäßige Dispergierung umfangreiches Mahlen erfordert, sind hochwertige Farben teurer.
Filtration. Nach dem Mahlen wird die Farbe filtriert, um übergroße Partikel zu entfernen. Das System verwendet Beutelfilter mit abnehmender Porengröße, von 150 Mikrometern bis hin zu Mikrometern. Manchmal wird ein elektromagnetischer Filter integriert, insbesondere bei Trockenpigmenten, um Metallfragmente zu entfernen.
Prüfung. Die fertige Farbe wird auf Schlüsseleigenschaften getestet, darunter Zügigkeit, Feinheit der Mahlung (Pigmentpartikelgröße) und Wasseraufnahme (Emulgierrate). Sobald das Produkt die Spezifikationen erfüllt, wird es für den Versand verpackt.
Fortschritte in der Automatisierung rationalisieren die Produktionsphasen, während eine anhaltende Fokussierung auf Nachhaltigkeit die Entwicklung biobasierter Bindemittel und effizienter Recyclingverfahren für Farbabfälle vorantreibt. Die grundlegende Chemie der Farbformulierung bleibt jedoch auf den hier dargelegten präzisen Prinzipien basiert.