Фолієва фарби Tough Tex Plus призначені для друку на не всмоктують матеріалах: плівках, що самоклеяться матеріалах, пластиках, металізованих паперах, ламінат, при цьому матеріал, як правило, проходить попередню обробку коронатором. Фарби не містять агресивних розчинників і закріплюються на поверхні виключно окисної полімеризацією завдяки сикативу, що вводиться до складу фарби при її виготовленні.
При роботі з фолієвими фарбами рекомендується спиртове зволоження (8-12% ізопропілового спирту вводять в зволожуючий розчин), при цьому рівень рН розчину не повинен бути нижче 5,0-5,5, а температуру в зволожуючому апараті слід підтримувати в межах 12-14 «С. Під час друку використовується як можна менше зволожуючого розчину. Будь-яких спеціальних добавок у зволожуючий розчин слід уникати. Враховуючи, що фолієва фарби містять у своєму складі велику кількість сикативів, в кипсейку слід класти невелику кількість фарби.
В останні роки збільшується частка фарб, які закріплюються, в основному, за рахунок хімічних процесів окисної полімеризації при друкуванні на не всмоктують поверхнях, а також так звані фолієвої фарби для друку етикеток з високою механічною стабільністю барвистої плівки. Такі фарби мають підвищений вміст алкідних смол на висихаючих рослинних оліях високого ступеня не насиченості.
На сьогодні інтерес представляє вивчення процесу полімеризації рослинних олій різного ступеня не насиченості і можливість модифікації олій з метою прискорення процесу сушіння фарби на не всмоктують поверхнях.
Природні рослинні і тваринні масла, що висихають є тріефірамі гліцерину, трехатомного спирту, пропантриол, тобто тригліцеридів жирних кислот. За хімічним складом вони представляють собою суміші складних ефірів гліцерину і різних (головним чином неграничних) жирних кислот і відрізняються один від одного ступенем не насиченості і положенням подвійних зв'язків. Різноманітність властивостей масел пропорційно співвідношенню різних кислот в тригліцеридів. Зокрема, від цього залежить здатність мастил до висихання на повітрі в тонкому шарі. Ця здатність збільшується з підвищенням вмісту залишків кислот з двома і трьома подвійними зв'язками, при цьому пов'язані подвійні зв'язку забезпечують більш швидке висихання, ніж ізольовані.
Відомо, що масла (тригліцериди), нанесені тонким шаром на скляну пластинку, можуть вести себе по-різному. Масла одного типу можуть залишатися невизначений час рідкими, але під дією кисню зазнавати різні зміни (прогоркание, окислення і т. д.). Так поводяться, наприклад, оливкове, мигдальне, касторове і інші олії. Такі олії як льняне, тунгове, горіхове, макове, навпаки, дуже швидко утворюють тверду плівку, яка не має жодного фізичного властивості, ідентичного вихідного маслу. Масла цього типу називаються висихають на противагу першим, званим невисихаючий.
Отверждение плівки висихаючого масла на підкладці представляє собою перехід в нерозчинний стан, що можна пояснити тільки освітою тривимірної високомолекулярної структури.
Функціональність молекул визначається кількістю подвійних зв'язків, що беруть участь в реакції окисної полімеризації.
Здатність олій до плівкоутворення залежить не тільки від кількості подвійних зв'язків, але і від їхнього розташування, тобто від того, відокремлені вони один від одного метиленовими групами (-СН3), як у лінолевої і ліноленової кислотах, утворюють чи зв'язані системи, або ізольовані один від одного. Від цього буде залежати механізм окислювальної полімеризації і її швидкість, на яку, в свою чергу, впливають температура, освітлення та наявність каталізатора. Так, у безкисневому середовищі лляне масло зовсім не утворює плівки, на повітрі вона утворюється протягом 2-х місяців, при освітленні - за 6-7 доби, в присутності каталізаторів - за 6-8 годин, при нагріванні до 100оС - приблизно за 1 год.
Відповідно до теорії Кріге, олефіни (масла) утворюють не циклічні перекису, а гідропероксиду в процесі впливу молекули кисню на подвійний зв'язок рослинного масла. Це відбувається за рахунок вмісту метиленової групи, що знаходиться в α-положенні до подвійного зв'язку:
Освіта гідроперекисів олефінів з ізольованими подвійними зв'язками супроводжується молекулярної перегрупуванням, в результаті якої подвійні зв'язку розташовуються в зв'язаному стані. Перекису представляють собою дуже нестабільні речовини, і в силу своєї великої реакційної здатності прагнуть перейти в стабільні окисні форми. Для пленкообразования істотно, що деякі з перетворень перекисів завершуються об'єднанням двох молекул або через вуглець-вуглецевий зв'язок С-С, або через кисень з утворенням простий ефірної R-OR або перекісної R-O-O-R групи. Так як в молекулах олії міститься кілька подвійних зв'язків, то поступово об'єднується все більша кількість молекул, як це показано на малюнку, де молекули вихідного масла схематично позначені у вигляді залишків трьох молекул жирних кислот у поєднанні із залишком гліцерину. Схема пояснює освіта полімерів з просторовою структурою, що супроводжується загустіння, перехідним в затвердіння. Схема просторової структури, що утворюється при окисної полімеризації висихаючого рослинного масла З цієї схеми випливає, що для утворення полімеру достатньо, щоб у молекулах вихідних масел були по дві, максимум по три подвійні зв'язки, тобто, щоб функціональність дорівнювала 2 або 3. Але фактично (це підтверджується численними дослідженнями) потрібно підвищення функціональності над теоретичним необхідним мінімумом. Це пов'язано з тим, що крім окисної полімеризації, одночасно протікають різні побічні процеси, в тому числі і деструктивні (ознака - виділення летких продуктів), на які також витрачаються подвійні зв'язки. Були досліджені два зразки рослинних масел - лляне, яке відноситься до висихає олив з функціональністю 6, і напіввисихаючих гірчичне масло з функціональністю 4. У роботі проведено дослідження щодо прискорення процесів окисної полімеризації гірчичного масла, що становить інтерес для технологій виробництва фарб і лаків. Досліджені масла наносилися тонким шаром 10-15 мкм на стандартні скла за допомогою валика. Підготовлені зразки сушилися при 20 ± 2ОС на повітрі і на світлі (льняне масло) і при 100оС (льняне і гірчичне). Процес сушіння контролювали прокатування металевої кульки по похилій поверхні зразка. Швидкість пленкообразования визначається часом від моменту нанесення шару рослинного масла до моменту, коли кулька не залишає сліду при прокатуванні. Процес утворення твердої плівки масла на поверхні зразка оцінювали показниками ступеня висихання:
Швидкість реакції - це процес перетворення подвійних зв'язків за одиницю часу.
У лляної олії (сушіння при 100оС) за 1 годину прореагувало 88,9% подвійних зв'язків, а у гірчичного лише 40,1% за цей же період часу. При 20оС лляне масло висихає повільно, за одну годину реакція полімеризації (1,22%) майже не починається.
Ці зміни вказують на процеси розкриття подвійних зв'язків та освіта сполук з кислородсодержащими групами простоефірного, спиртового характеру (С-ОН) з наступним просторовим структуруванням. Таким чином, на підставі проведеного аналізу ІЧ-спектрів і кінетичних процесів полімеризації масел прописані підстави відмінності процесів пленкообразования лляного та гірчичного масла при 100оС. Для лляної олії за 2 години прореагували всі реакційно-здатні групи з високою швидкістю і через 3 години починається процес структурування і висихання шару. Це свідчить про збіг у часі фізико-хімічних процесів і проходження структуроутворення, що обумовлено високим ступенем не насиченості масла.
У гірчичного масла встановлено, що за 3 години витрачаються наявні подвійні зв'язки, а процес перебудови структурних утворень окислення відбувається повільно і значно відрізняється в часі (через 50 годин починається процес полімеризації і висихання плівки). Це зумовлено меншим вмістом ненасичених кислот і переважно з одного подвійним зв'язком (значний вміст ерукової кислоти).
У роботі проведено дослідження щодо прискорення процесів окисної полімеризації гірчичного масла, що становить інтерес для технологій виробництва фарб і лаків. З цією метою до гірчичного маслу додавалися попередньо синтезовані уретансодержащіе Блоккополімери (БС) розгалуженої структури середньої молекулярної маси.
Збільшення швидкості фізико-хімічних перетворень і процесу полімеризації масла зумовлено проходженням двох хімічних реакцій. Надлишок гідроксильних груп збільшує процес поліетеріфікаціі масла, і спостерігається зменшення кислотного числа з 6,6 до 5,5, що прискорює сушіння шару. Основні процеси структурування шару олії обумовлені окисної і термічної полімеризацією по подвійних зв'язках залишків жирних кислот. У даному випадку посилюються процеси утворення перекисів і гідроперекисів з наступним їх розпадом для утворення структури полімеру. Проведені дослідження показали можливість модифікації напіввисихає гірчичного масла за рахунок додавання до нього функціональних уретансодержащіх блок-кополімерів, що дозволяє значно прискорити процес висихання плівки масла. Модифіковані рослинні масла дозволяють отримати швидковисихаючі покриття на основі алкідних смол, в тому числі і висихають на повітрі. Значний інтерес такі модифіковані олії являють при виготовленні друкарських фарб, що дозволяють поліпшити їх технологічні можливості, а особливо при друкуванні етикеток на не всмоктують поверхнях плівок чи крейдованих паперах.
При роботі з фолієвими фарбами рекомендується спиртове зволоження (8-12% ізопропілового спирту вводять в зволожуючий розчин), при цьому рівень рН розчину не повинен бути нижче 5,0-5,5, а температуру в зволожуючому апараті слід підтримувати в межах 12-14 «С. Під час друку використовується як можна менше зволожуючого розчину. Будь-яких спеціальних добавок у зволожуючий розчин слід уникати. Враховуючи, що фолієва фарби містять у своєму складі велику кількість сикативів, в кипсейку слід класти невелику кількість фарби.
В останні роки збільшується частка фарб, які закріплюються, в основному, за рахунок хімічних процесів окисної полімеризації при друкуванні на не всмоктують поверхнях, а також так звані фолієвої фарби для друку етикеток з високою механічною стабільністю барвистої плівки. Такі фарби мають підвищений вміст алкідних смол на висихаючих рослинних оліях високого ступеня не насиченості.
На сьогодні інтерес представляє вивчення процесу полімеризації рослинних олій різного ступеня не насиченості і можливість модифікації олій з метою прискорення процесу сушіння фарби на не всмоктують поверхнях.
Природні рослинні і тваринні масла, що висихають є тріефірамі гліцерину, трехатомного спирту, пропантриол, тобто тригліцеридів жирних кислот. За хімічним складом вони представляють собою суміші складних ефірів гліцерину і різних (головним чином неграничних) жирних кислот і відрізняються один від одного ступенем не насиченості і положенням подвійних зв'язків. Різноманітність властивостей масел пропорційно співвідношенню різних кислот в тригліцеридів. Зокрема, від цього залежить здатність мастил до висихання на повітрі в тонкому шарі. Ця здатність збільшується з підвищенням вмісту залишків кислот з двома і трьома подвійними зв'язками, при цьому пов'язані подвійні зв'язку забезпечують більш швидке висихання, ніж ізольовані.
Відомо, що масла (тригліцериди), нанесені тонким шаром на скляну пластинку, можуть вести себе по-різному. Масла одного типу можуть залишатися невизначений час рідкими, але під дією кисню зазнавати різні зміни (прогоркание, окислення і т. д.). Так поводяться, наприклад, оливкове, мигдальне, касторове і інші олії. Такі олії як льняне, тунгове, горіхове, макове, навпаки, дуже швидко утворюють тверду плівку, яка не має жодного фізичного властивості, ідентичного вихідного маслу. Масла цього типу називаються висихають на противагу першим, званим невисихаючий.
Отверждение плівки висихаючого масла на підкладці представляє собою перехід в нерозчинний стан, що можна пояснити тільки освітою тривимірної високомолекулярної структури.
Функціональність молекул визначається кількістю подвійних зв'язків, що беруть участь в реакції окисної полімеризації.
Здатність олій до плівкоутворення залежить не тільки від кількості подвійних зв'язків, але і від їхнього розташування, тобто від того, відокремлені вони один від одного метиленовими групами (-СН3), як у лінолевої і ліноленової кислотах, утворюють чи зв'язані системи, або ізольовані один від одного. Від цього буде залежати механізм окислювальної полімеризації і її швидкість, на яку, в свою чергу, впливають температура, освітлення та наявність каталізатора. Так, у безкисневому середовищі лляне масло зовсім не утворює плівки, на повітрі вона утворюється протягом 2-х місяців, при освітленні - за 6-7 доби, в присутності каталізаторів - за 6-8 годин, при нагріванні до 100оС - приблизно за 1 год.
Відповідно до теорії Кріге, олефіни (масла) утворюють не циклічні перекису, а гідропероксиду в процесі впливу молекули кисню на подвійний зв'язок рослинного масла. Це відбувається за рахунок вмісту метиленової групи, що знаходиться в α-положенні до подвійного зв'язку:
Освіта гідроперекисів олефінів з ізольованими подвійними зв'язками супроводжується молекулярної перегрупуванням, в результаті якої подвійні зв'язку розташовуються в зв'язаному стані. Перекису представляють собою дуже нестабільні речовини, і в силу своєї великої реакційної здатності прагнуть перейти в стабільні окисні форми. Для пленкообразования істотно, що деякі з перетворень перекисів завершуються об'єднанням двох молекул або через вуглець-вуглецевий зв'язок С-С, або через кисень з утворенням простий ефірної R-OR або перекісної R-O-O-R групи. Так як в молекулах олії міститься кілька подвійних зв'язків, то поступово об'єднується все більша кількість молекул, як це показано на малюнку, де молекули вихідного масла схематично позначені у вигляді залишків трьох молекул жирних кислот у поєднанні із залишком гліцерину. Схема пояснює освіта полімерів з просторовою структурою, що супроводжується загустіння, перехідним в затвердіння. Схема просторової структури, що утворюється при окисної полімеризації висихаючого рослинного масла З цієї схеми випливає, що для утворення полімеру достатньо, щоб у молекулах вихідних масел були по дві, максимум по три подвійні зв'язки, тобто, щоб функціональність дорівнювала 2 або 3. Але фактично (це підтверджується численними дослідженнями) потрібно підвищення функціональності над теоретичним необхідним мінімумом. Це пов'язано з тим, що крім окисної полімеризації, одночасно протікають різні побічні процеси, в тому числі і деструктивні (ознака - виділення летких продуктів), на які також витрачаються подвійні зв'язки. Були досліджені два зразки рослинних масел - лляне, яке відноситься до висихає олив з функціональністю 6, і напіввисихаючих гірчичне масло з функціональністю 4. У роботі проведено дослідження щодо прискорення процесів окисної полімеризації гірчичного масла, що становить інтерес для технологій виробництва фарб і лаків. Досліджені масла наносилися тонким шаром 10-15 мкм на стандартні скла за допомогою валика. Підготовлені зразки сушилися при 20 ± 2ОС на повітрі і на світлі (льняне масло) і при 100оС (льняне і гірчичне). Процес сушіння контролювали прокатування металевої кульки по похилій поверхні зразка. Швидкість пленкообразования визначається часом від моменту нанесення шару рослинного масла до моменту, коли кулька не залишає сліду при прокатуванні. Процес утворення твердої плівки масла на поверхні зразка оцінювали показниками ступеня висихання:
Швидкість реакції - це процес перетворення подвійних зв'язків за одиницю часу.
У лляної олії (сушіння при 100оС) за 1 годину прореагувало 88,9% подвійних зв'язків, а у гірчичного лише 40,1% за цей же період часу. При 20оС лляне масло висихає повільно, за одну годину реакція полімеризації (1,22%) майже не починається.
Ці зміни вказують на процеси розкриття подвійних зв'язків та освіта сполук з кислородсодержащими групами простоефірного, спиртового характеру (С-ОН) з наступним просторовим структуруванням. Таким чином, на підставі проведеного аналізу ІЧ-спектрів і кінетичних процесів полімеризації масел прописані підстави відмінності процесів пленкообразования лляного та гірчичного масла при 100оС. Для лляної олії за 2 години прореагували всі реакційно-здатні групи з високою швидкістю і через 3 години починається процес структурування і висихання шару. Це свідчить про збіг у часі фізико-хімічних процесів і проходження структуроутворення, що обумовлено високим ступенем не насиченості масла.
У гірчичного масла встановлено, що за 3 години витрачаються наявні подвійні зв'язки, а процес перебудови структурних утворень окислення відбувається повільно і значно відрізняється в часі (через 50 годин починається процес полімеризації і висихання плівки). Це зумовлено меншим вмістом ненасичених кислот і переважно з одного подвійним зв'язком (значний вміст ерукової кислоти).
У роботі проведено дослідження щодо прискорення процесів окисної полімеризації гірчичного масла, що становить інтерес для технологій виробництва фарб і лаків. З цією метою до гірчичного маслу додавалися попередньо синтезовані уретансодержащіе Блоккополімери (БС) розгалуженої структури середньої молекулярної маси.
Збільшення швидкості фізико-хімічних перетворень і процесу полімеризації масла зумовлено проходженням двох хімічних реакцій. Надлишок гідроксильних груп збільшує процес поліетеріфікаціі масла, і спостерігається зменшення кислотного числа з 6,6 до 5,5, що прискорює сушіння шару. Основні процеси структурування шару олії обумовлені окисної і термічної полімеризацією по подвійних зв'язках залишків жирних кислот. У даному випадку посилюються процеси утворення перекисів і гідроперекисів з наступним їх розпадом для утворення структури полімеру. Проведені дослідження показали можливість модифікації напіввисихає гірчичного масла за рахунок додавання до нього функціональних уретансодержащіх блок-кополімерів, що дозволяє значно прискорити процес висихання плівки масла. Модифіковані рослинні масла дозволяють отримати швидковисихаючі покриття на основі алкідних смол, в тому числі і висихають на повітрі. Значний інтерес такі модифіковані олії являють при виготовленні друкарських фарб, що дозволяють поліпшити їх технологічні можливості, а особливо при друкуванні етикеток на не всмоктують поверхнях плівок чи крейдованих паперах.