The effect of latex binders on the vaporisation of ink solvents
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2011
Department
Major/Subject
Paperi- ja painatustekniikka
Mcode
Puu-21
Degree programme
Language
en
Pages
89 + [10]
Series
Abstract
The evaporation of ink oils from porous structures, as is required, for example, in a heat set web offset printing process, was examined by heating oil-saturated compacted calcium carbonate coating pigment pellets, each containing a chosen latex binder. Four lattices, each having a different ink solvent interaction, were used as binders to investigate the effect on mineral oil (offset ink diluent) and linseed oil (resin and varnish solubiliser) vaporisation. The oil absorption by the latex depends on both oil and latex properties, primarily when having comparable solubility parameter. Styrene-acrylate (SA) latex absorbs only a small amount of the oils, whereas the styrene-butadiene (SB) lattices in this study absorbed more. The amount of SB absorbed mineral oil decreases if glass transition temperature, T<sub>g</sub>, or gel content is increased. Similar amounts of mineral oil were absorbed, for example, by SB binders having T<sub>g</sub>, 5 °C and gel content of 70 % or T<sub>g</sub> 20°C and gel content of 50 %. Linseed oil was absorbed preferably by SB latex having T<sub>g</sub> of 20 °C and gel content of 50 % in the latex series under study. The quantity of the absorbed linseed oil decreases if gel content is increased, and it decreases more if T<sub>g</sub> is in parallel increased. The weight loss of the oil by vaporisation was determined by thermogravimetric analysis (TGA). The obtained output, the weight loss curve, was differentiated to form a differential thermal gravimetry (DTG) curve, so that the evaporation rate with respect to temperature was obtained. For all measured lattices, increased binder level increased the diffusion resistance through the pore structure due to the reduction of connectivity. The equilibrium temperature for maximum evaporation, however, did not decrease with increasing binder level. When latex-oil interaction is at a minimum, the evaporation rate is at its greatest, and vice versa, e.g. SB latex, Tg 20°C and gel content 70 %, with its somewhat weaker latex-oil interaction showed a distinct maximum in evaporation rate, whereas SB latex, Tg 20°C and gel content 50 %, showed a strong interaction with mineral oil, and a clear evaporation maximum could not be observed. At the highest binder level, the former latex hindered vapour movement so much that the coating tablet structure burst. The entire mineral oil content is evaporated most readily from porous structures where SB latex with T<sub>g</sub> 5 °C and gel content 70 % is used as the binder.Painoväriöljyjen haihtumista huokoisesta rakenteesta, mitä vaaditaan heatset web offset -painoprosessissa, tutkittiin kuumentamalla öljyllä kyllästettyjä kalsiumkarbonaattipigmenttipellettejä. Pelletit sisälsivät vaihtelevan määrän sideainelateksia. Neljää lateksia, joista jokaisella on erilainen vuorovaikutus painoväriliuottimen kanssa, käytettiin sideaineena tutkittaessa niiden vaikutusta mineraaliöljyn (offset-painovärin diluentti) ja pellavasiemenöljyn (hartsi ja vernissa) höyrystymiseen. Lateksin öljyn absorptio riippuu sekä öljyn että lateksin ominaisuuksista erityisesti silloin kun niillä on vertailukelpoiset liukoisuusparametrit. Styreeniakrylaattilateksi (SA) absorboi vain pienen määrän öljyjä, kun taas styreenibutadieenilateksit (SB) absorboivat tässä tutkimuksessa enemmän. SB:n absorboiman mineraaliöljyn määrä laskee jos lasittumislämpötila, T<sub>g</sub>, tai geelipitoisuus nousee. Samankaltaisia mineraaliöljymääriä absorboivat SB-sideaineet, joiden ominaisuudet olivat T<sub>g</sub> 5 °C, geelipitoisuus 70 % ja T<sub>g</sub> 20 °C, geelipitoisuus 50 %. Tutkituista latekseista pellavasiemenöljy absorboitui parhaiten SB lateksiin (T<sub>g</sub> 20 °C, geelipitoisuus 50 %). Absorboidun pellavansiemenöljyn määrä vähenee jos geelipitoisuus nousee ja vähenee lisää jos T<sub>g</sub> kasvaa samansuuntaisesti. Höyrystyvän öljyn painon pieneneminen määritettiin termogravimetrisella analyysilla (TGA). Saatu vaste, painonpienenemiskäyrä, differentioitiin differentiaaliseksi lämpögravimetrikäyräksi (DTG). josta saatiin haihtumismäärä suhteessa lämpötilaan. Kaikilla mitatuilla latekseilla, kasvanut sideainemäärä lisäsi diffuusioresistenssia huokosrakenteen läpi huokosten yhdistyvyyden pienenemisestä johtuen. Tasapainolämpötila maksimihaihtumiselle ei kuitenkaan laskenut lisättäessä sideaineen määrää. Kun lateksin ja öljyn vuorovaikutus on pienimmillään, haihtumistaso on suurin, ja painvastoin. Esimerkiksi SB-lateksi (T<sub>g</sub> 20 °C ja geelipitoisuus 70 %), jolla on jokseenkin heikompi lateksi-öljyvuorovaikutus. antoi selvästi erottuvan haihtumistason, kun taas SB-lateksilla, T<sub>g</sub> 20 °C ja geelipitoisuus 50 %, oli voimakas vuorovaikutus mineraaliöljyn kanssa, eikä selvää haihtumismaksimia pystytty havaitsemaan. Suurimmalla sideainemäärällä ensimmäinen lateksi vaikeutti höyryn liikettä niin paljon että höyry ryöpsähteli ulos. Koko mineraaliöljymäärä haihtuu kaikkein nopeimmin huokoisista rakenteista, joissa sideaineena on käytetty SB-lateksia (T<sub>g</sub> 5 °C ja geelipitoisuus 70 %).Description
Supervisor
Gane, PatrickThesis advisor
Gerstner, PhilipKeywords
HSWO, lateksi, ink, liuotin, latex, painoväri, oil, öljy, solvent