DE102005052156A1

DE102005052156A1 - Verfahren und Vorrichtung für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wiederverwendbaren Tiefdruckform

Info

Publication number: DE102005052156A1
Application number: DE102005052156A
Authority: DE
Inventors: Mladen Frlan; Hartmut Fuhrmann
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-03
Also published as: CA2628155A1; CN101365595A; EP1957286A1; WO2007051565A1; CA2628155C; JP2009514695A; US20090126586A1

Abstract

Um ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckrohform, mit einem mindestens auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster, das in einem Füllvorgang gleichmäßig befüllt wird, durch thermische Ablation bebildert wird und die Tiefdruckform nach dem Drucken einen Löschvorgang durchläuft, zu erhalten, womit eine zuverlässige komplette Entfernung des Füllmaterials in einer vertretbaren Zeit auch außerhalb der Druckmaschine durchführbar ist, ist vorgesehen, das Füllmaterial sowie die Restfarbe mittels eines von der Bildpunkt-Übertragungseinrichtung separierten Laserstrahls zu entfernen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckrohform mit einem mind. auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster.

Das Tiefdruckverfahren ist ein besonders einfaches Druckverfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass die Einfärbung nicht erst ein Gleichgewicht erreichen muss, wie das bei Offset-Einfärbesystemen in der Regel der Fall ist, sondern praktisch sofort den Bedruckstoff die richtige Farbmenge anbietet. Mit dem Tiefdruck wird eine sehr hohe Druckqualität erreicht, und es können die verschiedensten Bedruckstoffe bedruckt werden. Diesem Vorteil steht der erhebliche Aufwand gegenüber, der für die Herstellung einer Tiefdruckform normalerweise erforderlich ist.

Aus der EP 0 730 953 B1 sind beispielsweise löschbare Tiefdruckformen bekannt, deren Herstellung bereits stark vereinfacht wurde.

So wird dort eine vorstrukturierte Tiefdruckrohform mit einem mind. auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster in einem ersten Schritt mittels einer Füllsubstanz durch eine Antragseinrichtung befüllt. Als Substanz für die Befüllung kann beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff oder ein Wachs, Lacke oder eine vernetzbare Polymerschmelze bzw. -lösung, die man auch als Reaktivsystem bezeichnet und die sich durch eine extrem hohe Abriebfestigkeit auszeichnet, verwendet werden. Im Wesentlichen ist dann die Oberfläche der Tiefdruckform glatt. Danach wird die eingefüllte Substanz durch thermische Energieeinwirkung einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung bildmäßig aus den Vertiefungen abgetragen. Nun kann die Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt werden, so dass auf einen Bedruckstoff im Tiefdruck gedruckt werden kann. Nach dem Druckvorgang wird die Oberfläche der Tiefdruckform wieder regeneriert, indem diese von Farbresten gereinigt, die Füllsubstanz bevorzugt vollständig aus den vorstrukturierten Vertiefungen herausgelöst und die Vertiefungen wieder gleichmäßig befüllt werden. Das Herauslösen der Füllsubstanz aus den vorstrukturierten Vertiefungen kann mittels einer Wärmequelle und/oder Ausblas- bzw. Absaugeinrichtung erfolgen.

Nachdem die Vertiefungen zwischen den Stegen der Tiefdruckrohform mit der Füllsubstanz in Form eines Thermoplasts aufgefüllt wurden, kann dann durch thermische Energieeinwirkung mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinheit, insbesondere mittels eines Lasers analog einem Außentrommelbelichter die Tiefdruckform bildmäßig freigebrannt werden. Vorzugsweise werden NdYAG- oder NdYLF-Laser verwendet, die über einen akustooptischen Modulator in mehreren Intensitätsstufen geschaltet werden.

Innerhalb einer Tiefdruckmaschine ist eine Einrichtung zum Antragen einer Füllsubstanz unmittelbar an einen Tiefdruckformzylinder, der die Tiefdruckform trägt, anstellbar angeordnet. Nach der bildmäßigen Ablation der befüllten Tiefdruckrohform kann die so fertig gestellte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt werden. Bevorzugt wird hierzu eine Kammerrakel verwendet, da diese weniger Platz am Zylinderumfang benötigt, als ein herkömmliches Einfärbesystem und sie während der anderen Verfahrensschritte einfach vom Tiefdruckzylinder abgefahren werden kann.

Nach dem Druckvorgang der benötigten Auflage wird die Tiefdruckform mittels einer Regenerationseinrichtung, vorzugsweise in Form einer Ultraschallreinigungsanlage, die ebenfalls als ein an- und abstellbares System ähnlich einer Kammerrakel ausgeführt ist; von Farbresten gereinigt und die Füllsubstanz aus den Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform entfernt, so dass der Zyklus a) Be füllen, b) bildmäßige Ablation, c) Einfärbung, d) Drucken und e) Regeneration von Neuem beginnen kann. Die Ultraschallreinigungsanlage ist auf mind. zwei verschiedenen Levels betreibbar, wobei ein Level mit niedriger Schallenergie und/oder mit einer Flüssigkeit, die nur die Farbe löst, zur Entfernung der verbliebenen Farben dient und die weiteren Levels mit entsprechend höheren Schalldrücken und/oder anderen Reinigungsagentien zur teilweisen bis vollständigen Entfernung des Füllmaterials dienen.

Prinzipiell können durch die bildmäßige Ablation Flächen (Bildpixel) adressiert werden, die kleiner als die Flächenelemente des Grundrasters der Tiefdruckrohform sind, wobei insbesondere die bildmäßige Ablation sogar im Wesentlichen unabhängig vom Grundraster durchführbar ist. Allerdings kann die bildmäßige Ablation aber auch an das Grundraster angepasst, d.h. in einem bestimmten geometrischen Verhältnis dazu stehend, sein. Im Idealfall führt die bildmäßige Ablation verfahrenstechnisch notwendige Strukturierungen der Vertiefungen des Grundrasters durch.

Weiterhin zeigt die EP 0 813 957 B1 eine weitere Vereinfachung einer Tiefdruckformherstellung, für diese im Füllvorgang bereits die Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform mittels einer UV-Druckfarbe befüllt werden, diese in den Vertiefungen gehärtet wird, dann im Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation aus den Vertiefungen gehärtete UV-Druckfarbe abgetragen wird, darauf das Bildraster wieder mit flüssiger UV-Druckfarbe eingefärbt wird und nach dem Druckprozess für eine Umrüstung die Tiefdruckform einen Löschvorgang unter Verwendung von UV-Druckfarbe durchläuft, so dass nur noch ein Prozessmedium am Verfahren beteiligt ist, das alle Funktionen, nämlich des Löschfluids, der Druckfarbe und des Füllstoffs ausfüllt, abgesehen davon, dass verdampfende Lösemittel oder gesundheitsschädliche Verbindungen nicht mehr auftreten, eine Prozessmedienvermischung ausgeschlossen und gleichzeitig damit eine erhöhte Prozesssicherheit erzielt wird.

Die Standfestigkeit der erneuten Füllung ist mit der vorhergehenden Füllung vergleichbar. Trotzdem ist die Anreicherung von Fremdstoffen im Füllstoff aufgrund von Verunreinigungen (aus der Raumluft und dem Druckprozess, z.B. durch Papierstaub) nicht auszuschließen. Diesem Umstand kann begegnet werden, indem nach einer festlegbaren Anzahl von Umrüstvorgängen eine vollständige Entfernung des Füllstoffes aus den Vertiefungen der Tiefdruckrohform z.B. mittels Laserlöschen (d.h., der Laser der Bildpunktübertragungseinheit ablatiert den Füllstoff vollständig aus den Vertiefungen der Tiefdruckrohform und schreibt quasi ein Volltonbild) erfolgt.

Die Vorrichtung für den Tiefdruck zur Durchführung des Verfahrens umfasst dort, dass zur Druckformherstellung in einem Füllvorgang die Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform gleichmäßig mittels einer UV-Druckfarbe durch eine Antragseinrichtung befüllt werden, die gleichmäßig angetragene UV-Druckfarbe mittels eines über der Tiefdruckrohform positionierbaren Trockners gehärtet wird, dann in einem sich daran anschließenden Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung aus den Vertiefungen gehärtete UV-Druckfarbe abgetragen wird, die bildmäßig gerasterte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems mit UV-Druckfarbe eingefärbt und dann ein Druckprozess vorgenommen wird und die Tiefdruckform zur Umrüstung einen Löschvorgang durchläuft, indem an der rotierenden Tiefdruckform eine zur vollständigen Befüllung des Grundrasters geeignete, UV-Druckfarbe abgebende Antragseinrichtung, mind. ein die Druckformbreite übergreifender, an- und abschwenkbarer UV-Trockner, eine Bildpunktübertragungseinrichtung zur bildmäßigen Ablation auf der Oberfläche der Tiefdruckform und ein UV-Druckfarbe abgebendes Einfärbesystem positioniert ist.

Insgesamt werden also im Stand der Technik als Reinigungsverfahren bzw.- einrichtungen entweder eine Ultraschall-Reinigungsanlage oder ein Wasserhochdruckreiniger bzw. die Verwendung des Lasers der Bildpunkt-Übertragungseinheit für eine gelegentliche Grundreinigung genannt.

Es wurde jedoch festgestellt, dass die genannten Lösch-/Reinigungsverfahren das Füllmaterial im Ultraschallbad oder beim Löschvorgang mittels eines Wasserhochdruckreinigers nicht ausreichend entfernen oder zur Entfernung des Füllmaterials unwirtschaftlich viel Zeit benötigt wird, insbesondere, wenn Füllmaterialien verwendet werden, die auch beständig gegen Lösemittel basierte Farben und gegen abrasive Belastungen durch die Druckfarbe, das Papier und die Rakel sind.

Der erwähnte Einsatz des Bebilderungslasers für den Löschvorgang ist ebenfalls wirtschaftlich problematisch, da die Anforderungen an die Bildpunkt-Übertragungseinrichtung andere sind als die Anforderungen an eine Löscheinrichtung.

So soll die Bildpunkt-Übertragungseinrichtung vor allem sehr kleine Punkte abtragen, um eine hohe Auflösung und damit eine gute Bebilderungsqualität zu erreichen und arbeitet deshalb im TEM₀₀-Modus. In diesem Modus wird im Vergleich zum Multimodebetrieb die Strahlungsleistung, die ein Laser abgeben kann, stark reduziert. Des Weiteren werden aus dem gleichen Grund bevorzugt Laser mit kurzen Wellenlängen zur Bebilderung benutzt, während Laser, die geringe spezifische Leistungskosten aufweisen, wie z.B. ein TEA-CO₂-Laser für die Bebilderung nicht benutzt werden können.

Die Bildpunkt-Übertragungseinrichtung benötigt eine Modulationsvorrichtung, mit der die Laserleistung in mehreren Stufen präzise einstellbar ist, wobei allerdings diese Modulationsvorrichtung die nutzbare Laserleistung weiter schwächt.

Die Bildpunkt-Übertragungseinrichtung erfordert eine sehr gute, aber kostspielige Stabilisierung der Laserleistung.

Diese Anforderungen sind für den Lösch-/Reinigungsvorgang eben nicht erforderlich.

Des Weiteren ist gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik vorgesehen, dass die Herstellung der löschbaren Tiefdruckform vorzugsweise innerhalb einer Druckmaschine erfolgt, was einerseits den Nachteil hat, dass nur solche Prozessschritte in Frage kommen, die auch in einem Druckwerk eingesetzt werden können und dass während des gesamten Regenerierungs- bzw. Herstellprozesses der löschbaren Tiefdruckform die Druckmaschine nicht drucken kann.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art für den Tiefdruck zu entwickeln, womit eine zuverlässige komplette Entfernung des Füllmaterials in einer vertretbaren Zeit auch außerhalb der Druckmaschine durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die verschiedenen Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8 und einer Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.

Die Beherrschung des Löschprozesses ist eine Voraussetzung zur Realisierung einer löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform. In Verbindung mit den anderen in dieser Erfindung genannten Verfahrensschritten, wie Erzeugung des Grundrasters, Füllen, Härten, Polieren der gefüllten Oberfläche, Bebildern und Einsatz der löschbaren wieder verwendbaren Tiefdruckform in einer Druckmaschine sind alle Prozessschritte beschrieben, die die Herstellung einer Tiefdruckform deutlich vereinfachen und den Einsatz galvanischer Technologien vermeiden oder stark reduzieren.

Der dann mögliche Prozessablauf stellt sich folgendermaßen dar:

a) Reinigung der verdruckten Tiefdruckform (entfällt bei erster Verwendung),
b) erneutes Füllen des Grundrasters der gereinigten Tiefdruckform,
c) Härten und Polieren der gefüllten Tiefdruckform,
d) Bebildern der Tiefdruckform in einem Laserbelichter. Damit ist die Druckform bereit für den Druckvorgang. Es ist kein weiterer chemischer Prozess erforderlich.
e) Nach dem Drucken kann die Form wieder gelöscht und für den nächsten Druckauftrag gefüllt und bebildert werden.

Ausgehend von so einer löschbaren und wieder verwendbaren, zum Bebildern fertigen Tiefdruckform, wie sie z.B. als Sleeve an die Druckerei geliefert werden kann, kann diese Tiefdruckform mit einer ähnlichen Vorlaufzeit wie die Offsetdruckplatte hergestellt werden. Dadurch kann auch der Prozessablauf bei der Produktion mit Druckmaschinen, in denen z.B. neben dem Offsetdruck auch der Tiefdruck zum Einsatz kommt, deutlich harmonisiert werden.

Die für die Herstellung einer löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform erforderlichen Prozesse können mit der im Folgenden beschriebenen Vorrichtung zum Entfernen des Füllmaterials, zum Füllen und Härten, zum Polieren und zum Bebildern durchgeführt werden. Dabei kann die Vorrichtung für mehrere Verfahrensschritte in geeigneter Weise Geräte zusammenfassen, so kann z.B. der Füll- und Härteschritt in einem Beschichtungsgerät zusammengeführt realisiert sein.

Die so hergestellten löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckformen können prinzipiell in allen Tiefdruckmaschinen eingesetzt werden und die Vorteile der löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckformen, wie kurze Vorlaufzeiten bis zur druckfertigen Tiefdruckform, Reduzierung bzw. Vermeidung von umweltkritischen Galvanikprozessen, Senkung der Herstellkosten, können auf einer breiten Basis von im Markt installierten Tiefdruckmaschinen genutzt werden.

Im Folgenden sind mehrere beanspruchte Verfahren zum Entfernen des Füllmaterials aus dem Grundraster, d.h. Löschen der Tiefdruckform, beschrieben:
Entfernen des Füllmaterials mittels Laserstrahlung:
Das Füllmaterial und die Restfarbe werden mittels eines Laserstrahls, bevorzugt ein CO2-Laser oder NdYAG- oder Halbleiterlaser entfernt. Die Laserparameter, wie Leistungs- bzw. Energiedichte werden dafür so eingestellt, dass das Füllmaterial und die Restfarbe mehr oder weniger in die gasförmige Phase überführt werden, während die Oberfläche der Tiefdruckform und damit das Grundraster unbeschädigt bleibt und einer Wiederverwendung zugeführt werden kann. Der Prozess ähnelt dem Bebilderungsprozess nur in der Weise, dass der Laserstrahl nicht entsprechend der Bildinformation moduliert wird und die Ansprüche an die Fokussieroptik und die Qualität des Laserstrahls (eine gaußförmige Intensitätsverteilung über den Querschnitt des Laserstrahls ist nicht erforderlich) niedriger als für den Bebilderungsprozess sind, da der Laserstrahl nicht so fein fokussiert werden muss. Entsprechend ist der Laserreinigungsschritt mit einem für diesen Zweck ausgewählten Laser mit entsprechender Optik deutlich kostengünstiger als mit einem Bebilderungslaser durchführbar.
Durch Einblasen von reaktivem Gas oder Dampf, z.B. Sauerstoff in den Bereich, in dem die Laserstrahlung mit dem Füllmaterial wechselwirkt, kann der Prozess der Entfernung des Füllmaterials weiter unterstützt und beschleunigt werden.
Entfernen des Füllmaterials mittels Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃)-Pulver-Strahlen:
Im Gegensatz zu anderen Partikelstrahlverfahren unter Verwendung von z.B. Quarzsand oder Glaskugeln kann bei dem Strahlen mit NaHCO₃ genutzt werden und darüber hinaus können die Strahlparameter beim NaHCO₃-Pulver-Strahlen so eingestellt werden, dass die Oberfläche der Tiefdruckform und damit das Grundraster – ebenso wie bei der Laserreinigung – nicht beschädigt wird und trotzdem eine ausreichende Reinigungsleistung erreicht wird. Durch das Strahlen mit NaHCO₃-Pulver werden sowohl das Füllmaterial als auch die Restfarbe entfernt.
Entfernen des Füllmaterials mittels Trockenschnee-Strahlen:
Im Gegensatz zu anderen Partikelstrahlverfahren unter Verwendung von z.B. CO₂-Pelletts können die Strahlparameter beim Trockenschnee-Strahlen so eingestellt werden, dass die Oberfläche der Tiefdruckform und damit das Grundraster – ebenso wie bei der Laserreinigung – nicht beschädigt wird und trotzdem eine ausreichende Reinigungsleistung erreicht wird. Durch das Strahlen mit Trockenschnee-Pulver werden sowohl das Füllmaterial als auch die Restfarbe entfernt (Thermo-Schock-Effekt).
Entfernen des Filmmaterials mittels Strahlen mit kristallinem (Wasser) Eis:
Im Gegensatz zu anderen bekannten Strahlverfahren unter Verwendung von z.B. Quarzsand oder Glaskugeln ist das Strahlen mit kristallinem (Wasser) Eis weniger abrasiv und die Strahlparameter können beim Strahlen noch so eingestellt werden, dass die Oberfläche der Tiefdruckform und damit das Grundraster – ebenso wie bei der Laserreinigung – nicht beschädigt wird und trotzdem eine ausreichende Reinigungsleistung erreicht wird. Der Reinigungsprozess nutzt den Phasenübergang vom festen in den flüssigen Aggregatszustand und ebenfalls einen Thermo-Schock-Effekt aus. Durch das Strahlen mit kristallinem (Wasser) Eis werden sowohl das Füllmaterial als auch die Restfarbe vollständig entfernt.
Die Reinigung, bzw. der Löschvorgang kann erfolgen, indem die Druckfarbe und das gesamte Füllmaterial entfernt werden, sie kann aber auch erfolgen, indem nur die Druckfarbe entfernt wird und die Oberfläche des Füllmaterials für eine neue Füllung vorbereitet wird, d.h. dass das Füllmaterial im Sinne der Entfernung einer möglichen Passivierungsschicht aktiviert und nur wenig Füllmaterial abgetragen wird.
Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Löschvorrichtung zum Reinigen (Prozessschritt a)) der nach dem oben beschriebenen Prozessablauf hergestellten Tiefdruckform benutzt. Diese Löschvorrichtung entfernt vollständig die Restfarbe und das Füllmaterial (letzteres evtl. auch nur teilweise) aus dem Grundraster der Tiefdruckform. Dabei kann die Löschvorrichtung auch weitere Zusatzeinrichtungen, wie Absaug-, Reinigungs- und Trockenvorrichtungen umfassen. Zur Durchführung des eigentlichen Reinigungsschrittes werden eine oder mehrere auf die Oberfläche der zu löschenden Tiefdruckform gerichtete Fokussiereinrichtungen für Laserstrahlen oder ein oder mehrere Partikelstrahler mittels Führungseinrichtungen, z.B. Wagen, entlang der Längsachse der sich drehenden Tiefdruckform auf einer Traverse mittels eines oder mehrerer Motoren verfahren. Die Drehzahl der Tiefdruckform und die Verfahrgeschwindigkeit entlang der Traverse werden dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Vorschub der Führungseinrichtungen in Richtung der Längsachse der Tiefdruckform pro Umdrehung der Tiefdruckform kleiner oder gleich der Einwirkbreite der Laser- bzw. Partikelstrahlen ist.
Bei Verwendung von Lasern werden das verbliebene Füllmaterial und die Restfarbe beim Entfernen vorzugsweise in die gasförmige Phase überführt. Um den Niederschlag des gasförmigen Materials auf z.B. der verwendeten Optik zu vermeiden, wird eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des vom Laserstrahl abgetragenen Materials mit oder ohne Filterung der abgesaugten Luft vorgesehen.
Bei Verwendung eines Partikelstrahlers sind bevorzugt Strahlmittel und Trägermedium des Strahlmittels mittels Pumpen aus einem Arbeitsraum, der sich um den Formzylinder bevorzugt in Form eines Gehäuses befindet, absaugbar.
Des Weiteren kann bevorzugt eine traversierende oder nicht traversierende Spülvorrichtung zur Entfernung von Reinigungsrückständen vorgesehen werden, die im Wesentlichen Bürsten, einen Flüssigkeitsstrahl, eine Absaugvorrichtung bzw. einen Abfluss mit Filterung der Reinigungsflüssigkeit zur Wiederverwendung der selben umfasst.
Weiterhin kann eine traversierende oder nicht traversierende Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der gereinigten Tiefdruckformen vorgesehen werden, die eine stoffbespannte Walze, bzw. ein Tuch, einen kalten und/oder warmen Luftstrahl, bzw. eine IR-Strahler umfasst.
Wie man sieht, können mehrere Vorrichtungen allein für den Prozessschritt a), dem „Reinigen der verdruckten Tiefdruckform" und das Entfernen des Füllmaterials erforderlich werden, wie z.B. eine Absaugvorrichtung, eine Spülvorrichtung und/oder Trocknungseinrichtungen, die an der zu reinigenden Tiefdruckform anzuordnen sind und die alle einen gewissen Platzbedarf haben, der in einer Tiefdruckmaschine nur schwer verfügbar gemacht werden kann. Es ist deshalb zweckmäßig, die Löschvorrichtung(en) mit oder ohne die genannten Zusatzeinrichtungen außerhalb der Druckmaschine als selbstständige Vorrichtung auszuführen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass keine Verfahrenseinschränkungen bezüglich des Platzbedarfs innerhalb der Druckmaschine mehr vorhanden sind, die Maschine während des Reinigungsvorgangs drucken kann und zudem Reinigungsverfahren einsetzbar sind, die, z.B. aus Gründen der Korrosionsgefährdung, innerhalb der Druckmaschine nicht durchführbar wären.
Zur Beschleunigung des Prozesses der Entfernung des Filmmaterials können auch mehrere Vorrichtungen entlang der Tiefdruckform angeordnet werden, so dass jede dieser Vorrichtungen das Füllmaterial nur aus einem Teil der gesamten Zylinderlänge entfernen muss und sich dazu die Dauer des Prozesses zur Entfernung des Füllmaterials entsprechend verkürzt.
Das Grundraster für eine löschbare Tiefdruckform kann durch unterschiedliche Verfahren hergestellt sein:
So kann das Grundraster analog zu einer konventionellen Tiefdruckform hergestellt sein und in Kupfer graviert oder geätzt werden. Zur Erhöhung der Haltbarkeit der das Grundraster tragende Tiefdruckform wird das Grundraster mit einer Hartbeschichtung, wie z.B. Chrom, diamantähnlicher Kohlenstoff, Titannitrid, Wolframkarbid oder Ähnlichem versehen.
Das Grundraster kann auch in Keramik- oder Hartmetallbeschichtungen eingraviert werden. Aus Anilox-Farbwerken sind Rasterwalzen bekannt, bei denen z.B. in Plasma gespritzte Keramikbeschichtungen mittels Laser feine Raster graviert werden. Derartige Walzen können auch als Grundraster für eine wieder verwendbare Tiefdruckform eingesetzt werden. Sie haben den Vorteil einer sehr widerstandsfähigen Oberfläche für eine größere Zahl von Wiederverwendungen.
Das Grundraster kann auch durch einen Lochsleeve, wie er zum Beispiel im rotativen Siebdruck eingesetzt wird, ausgebildet werden, der auf einem Trägerzylinder aufgezogen bzw. aufgeschrumpft wird oder direkt auf eine glatte Fläche aufgalvanisiert wird. Sollte die Oberfläche noch keine für eine Wiederverwendung ausreichende Härte haben, kann durch eine weitere Beschichtung wie z.B. Chrom, diamantähnlicher Kohlenstoff, Titannitrid, Wolframkarbid oder Ähnlichem die Abriebfestigkeit der Oberfläche verbessert werden.
Als Füllmaterialien werden feste Stoffe, vorzugsweise Polymere eingesetzt, die während des Füllvorganges flüssig, mit einstellbarer Viskosität oder pulverförmig sind und auf der Tiefdruckform durch Einwirkung von UV-Strahlung, Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit vernetzen und/oder verschmelzen.
Bevorzugt wird jedoch ein flüssiges Füllmaterial, wie z.B. Polyurethan eingesetzt, das bei Anwesenheit von Luftfeuchtigkeit vernetzt, in trockener Umgebungsatmosphäre, wie eben in der Füllvorrichtung vorherrscht, aber nicht vernetzt, wodurch die Wartungsarbeiten an der Füllvorrichtung stark erleichtert werden.
Damit beim Füllen des Grundrasters mit dem flüssigen Füllmaterial keine Benetzungsprobleme auftreten, sollte die Oberflächenenergie eines beim Füllen flüssigen Füllmaterials unterhalb der Oberflächenenergie des Grundrasters liegen. Damit beim Drucken die Füllung und Entleerung der noch teilweise mit Füllmaterial gefüllten Tiefdrucknäpfchen, mit Farbe problemlos möglich ist, sollte die Oberflächenenergie des ausgehärteten Füllmaterials oberhalb der Oberflächenenergie der Druckfarbe liegen. Zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Füllmaterials gegenüber abrasiven Farben und Papieren können dem Füllmaterial feinstkörnige (typische Korngröße < 1 μm) Hartstoffpulver wie z.B. Aluminiumoxid, Siliziumkarbid oder Siliziumoxid zugesetzt werden.
Die Vorrichtung zum Füllen einer löschbaren Tiefdruckform hat die Aufgabe, das Füllmaterial an das Grundraster in einer solchen Menge heranzutragen, dass die ausgehärtete Füllmaterialschicht die Näpfchen vollständig füllt und das gesamte Grundraster mit einer Überschussdicke von ca. 10 μm über der Steghöhe des Grundrasters bedeckt.
Mittels eines Rakelsystems ähnlich dem Farbmesser/Farbduktor-System in einem Farbwerk einer Offset-Druckmaschine kann der Füllvorgang vorgenommen werden. Anstelle des Rakelmessers kann auch eine Rollrakel eingesetzt werden mit Strukturen, die geeignet sind, zu verhindern, dass beim schnellen Rakeln Luftbläschen in die Füllschicht des Grundrasters eingearbeitet werden.
Die Befüllung ist jedoch auch mittels Verfahren der elektrostatischen Pulverbeschichtung oder mittels Sprühverfahren denkbar.
Um das Aushärten eines mit Luftfeuchtigkeit aushärtenden Füllmaterials in der Füllvorrichtung zu verhindern, befinden sich die mit dem Füllmaterial in Berührung kommende Teile der Füllvorrichtung in einer gegen die Luftfeuchtigkeit der Umgebung abgedichteten Kammer, in der ein ausreichender Überdruck einer Atmosphäre mit ausreichend geringer Feuchtigkeit herrscht, so dass die feuchtigkeitsabhängige Vernetzung des Füllmaterials noch nicht startet.
Nach dem Beschichten des Grundrasters der löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform mit dem Füllmaterial muss dieses Füllmaterial insbesondere bei der Verwendung von Polymeren, die im flüssigen, und unvernetzten oder nur teilweise vernetzten Zustand auf das Grundraster aufgetragen werden, gehärtet, d.h. vernetzt werden. Diese Vernetzung soll aber möglichst nicht spontan starten, z.B. allein durch das Zusammenmischen zweier Ausgangsstoffe des späteren Polymers, da ansonsten die Füllvorrichtung durch spontan Aushärten des Materials unbrauchbar wird, bzw. hoher Wartungsaufwand oder spezielle und teurere Komponenten für die Füllvorrichtung erforderlich wäre. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, solche Füllmaterialien einzusetzen, deren Vernetzungsvorgang definiert gestartet werden kann, wie z.B. Materialien die erst unter Bestrahlung von UV-Strahlung beginnen zu vernetzen mit oder ohne gleichzeitiger oder nach der Bestrahlung stattfindender kürzerer oder längerer Erwärmung auf ca. 80°C bis 140°C, oder Materialien, die erst oberhalb einer Temperatur von ca. 80°C bis 100°C beginnen zu vernetzen, oder Materialien, die erst bei Anwesenheit von Feuchtigkeit beginnen zu vernetzen.
Wenn die löschbare und wieder verwendbare Tiefdruckform ein Sleeve ist, kann der Zylinder, der den Sleeve in der Härtevorrichtung trägt, auf seiner Oberfläche eine thermische Isolationsschicht aufweisen, z.B. eine mit Glasfasern verstärkte Epoxidharzschicht, damit zum Härten aufgebrachte Wärme vom Sleeve nicht in den tragenden Zylinder abfließt. Weitere Vorrichtungen zum Härten des Füllmaterials können sein, ein UV-Strahler mit oder ohne Reduzierung der IR-Wärmestrahlung, der die ganze Länge der löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform bestrahlen oder entlang der Tiefdruckform traversieren kann, ein IR-Strahler auch in Kombination mit einem UV-Strahler, der ebenfalls die ganze Länge der löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckformen bestrahlen oder entlang der selben traversieren kann, ein Ofen zur Aufnahme der löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform oder ein geschlossener Raum mit einstellbarer Luftfeuchtigkeit, der die löschbare und wieder verwendbare Tiefdruckform aufnimmt, wobei auch ein geschlossener Raum mit einstellbarer Zusammensetzung der Gas-Atmosphäre (mit einstellbarer Schutzgas-Atmosphäre, z.B. Stickstoff) vorstellbar ist.
Beim Füllvorgang des Grundrasters wird ein Materialüberschuss auf das Grundraster aufgetragen, zur Vermeidung des Tonens der Tiefdruckform muss dieser Überschuss bis auf Steghöhe wieder abpoliert werden. Das kann erfolgen durch Poliermittel, die die Oberfläche des Grundrasters nicht oder nur wenig angreifen, wie z.B. Poliermittel auf der Basis von Aluminiumoxid. Dabei kann das Poliermittel auf flexiblen Polierscheiben oder auf Polierbändern wie sie z.B. in sogenannten Superfinishing-Vorrichtungen von der Fa. Loeser GmbH eingesetzt werden. Auch das Polieren mit einem Polierstein wie er auch für die Kupferpolitur von konventionellen Tiefdruckzylindern eingesetzt wird ist möglich. Der Polierprozess ist beendet, wenn das Füllmaterial in den Näpfchen des Grundrasters bündig mit der Steghöhe des Grundrasters ist. Das kann mit folgenden Methoden festgestellt werden: Durch Messung der Reflexion (bei einem verchromten Grundraster erhöht sich die Reflexion sobald das Grundraster durch das Füllmaterial hindurch scheint. Die Messung kann integral und auch spektral selektiv auf Wellenlängen erfolgen, auf denen das Füllmaterial gut absorbiert, oder durch Messung des elektrischen Widerstands zwischen einem Metallkontakt (z.B. ein Rädchen oder einer Bürste) und der löschbaren Tiefdruckform, oder auf andere elektrische Weise z.B. auf der Basis einer Wirbelstrommessung oder induktiv.
Die löschbare und wieder verwendbare Tiefdruckform kann als Vollzylinder oder als Rohr ausgeführt sein, so dass der Zylinder in der dafür bestimmten Druckmaschine aufgenommen werden kann. Weiterhin kann die Tiefdruckform als dünnwandiger Sleeve ausgeführt sein, der auf einem sog. „Luftzylinder" aufgenommen wird. Die Abdichtung des Schlitzes zwischen Sleeve und Luftzylinder kann mittels eines farben- und lösemittelbeständigen Dichtringes oder durch Einfetten des Schlitzes mit einem hinreichend lösemittelbeständigem Fett oder durch Auftragen einer Silikondichtmasse durchgeführt werden.

Claims

Verfahren für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckform mit einem mindestens auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster, bei dem zur Druckformherstellung in einem Füllvorgang die Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform gleichmäßig mittels eines Füllmaterials, wie z.B. eines vernetzbaren Polymers, durch eine Antragseinrichtung befüllt werden, dann in einen Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung aus den Vertiefungen bildmäßig Füllmaterial abgetragen wird, die bildmäßig gerasterte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt und dann im Tiefdruck gedruckt wird und die Tiefdruckform daraufhin einen Löschvorgang durchläuft, wobei das Füllmaterial sowie die Restfarbe aus dem Druckvorgang mittels eines Laserstrahls eines von der Bildpunkt-Übertragungseinrichtung separierten Gas-Lasers, insbesondere CO₂-Lasers, Festkörperlasers, insbesondere NdYAG- oder Halbleiterlasers entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungs- bzw. Energiedichte des Laserstrahls so eingestellt wird, dass das verbliebene Füllmaterial und die Restfarbe beim Entfernen in die gasförmige Phase überführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmige Phase abgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Löschvorgang mittels Laserstrahl durch Einblasen eines reaktiven Gases oder Dampfes in den Bereich, in dem die Laserstrahlung mit dem Füllmaterial wechselwirkt, unterstützt wird.
Verfahren für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckform mit einem mindestens auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster, bei dem zur Druckformherstellung in einem Füllvorgang die Vertiefungen des Grund rasters der Tiefdruckrohform gleichmäßig mittels eines Füllmaterials durch eine Antragseinrichtung befüllt werden, dann in einem Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung aus den Vertiefungen bildmäßig Füllmaterial abgetragen wird, die bildmäßig gerasterte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt und dann im Tiefdruck gedruckt wird, und die Tiefdruckform daraufhin einen Löschvorgang durchläuft, wobei das Füllmaterial sowie die Restfarbe aus dem Druckvorgang mittels eines Partikelstrahlers unter Verwendung von Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃-Pulver, Backpulver) entfernt werden.
Verfahren für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckform mit einem mindestens auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster, bei dem zur Druckformherstellung in einem Füllvorgang die Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform gleichmäßig mittels eines Füllmaterials durch eine Antragseinrichtung befüllt werden, dann in einen Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung aus den Vertiefungen bildmäßig Füllmaterial abgetragen wird, die bildmäßig gerasterte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt und dann im Tiefdruck gedruckt wird und die Tiefdruckform daraufhin einen Löschvorgang durchläuft, wobei das Füllmaterial sowie die Restfarbe aus dem Druckvorgang mittels eines Partikelstrahlers unter Verwendung von Trockenschnee-Pulver entfernt werden.
Verfahren für den Tiefdruck mittels einer lösch- und wieder verwendbaren Tiefdruckform, ausgehend von einer Tiefdruckform mit einem mindestens auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster, bei dem zur Druckformherstellung in einem Füllvorgang die Vertiefungen des Grundrasters der Tiefdruckrohform gleichmäßig mittels eines Füllmaterials durch eine Antragseinrichtung befüllt werden, dann in einem Bebilderungsvorgang durch thermische Ablation mittels einer Bildpunkt-Übertragungseinrichtung aus den Vertiefungen bildmäßig Füllmaterial abgetragen wird, die bildmäßig gerasterte Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt und dann im Tiefdruck gedruckt wird und die Tiefdruckform daraufhin einen Löschvorgang durchläuft, wobei das Füllmaterial sowie die Restfarbe aus dem Druckvorgang mittels eines Partikelstrahlers unter Verwendung von kristallinem (Wasser) Eis entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial nicht bis auf den Boden des Grundrastewrs entfernt wird und das Füllmaterial für den neuen Bebilderungs- und Druckvorgang auf das zum Teil noch von der vorhergehenden Füllung des Grundrasters vorhandene Füllmaterial aufgebracht wird.
Vorrichtung für den Tiefdruck zur Durchführung eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, wobei einer und/oder mehrere Laserstrahlen oder einer oder mehrere Partikelstrahlen vorgesehen sind, die entlang der sich drehenden Tiefdruckform in Achsrichtung der Tiefdruckform verfahren werden und deren Vorschubgeschwindigkeit so gewählt wird, dass pro Umdrehung der sich drehenden Tiefdruckform eine Strecke zurückgelegt wird, die gleich oder kleiner der Einwirkbreite der Laser- bzw. Partikelstrahlen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine auf einer Traverse bewegliche Einheit Vorrichtungen trägt, die zur Fokussierung der Laserstrahlen, z.B. optische Elemente, und/oder zum Aufbringen der Partikelstrahlen, z.B. Düsen, auf die Oberfläche der Tiefdruckform richtet, aus der das Füllmaterial und die Restfarbe zu entfernen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Lasers für die Löscheinrichtung Gaslaser, insbesondere ein CO₂-Laser oder Festkörperlaser, insbesondere ein NdYAG-Laser oder ein Halbleiterlaser verwendet wird, dessen Leistungs- bzw. Energiedichte so einstellbar ist, dass das verbleibende Füllmaterial und die Restfarbe beim Entfernen in die gasförmige Phase überführbar ist und eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des vom Laserstrahl abgetragenen Materials mit oder ohne Filterung der abgesaugten Luft vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Partikelstrahlers Strahlmittel und Trägermedium des Strahlmittels unter Verwendung von Pumpen aus einem Arbeitsraum um die rotierende Tiefdruckform absaugbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine traversierende oder nicht traversierende Spülvorrichtung zum Entfernen von Reinigungsrückständen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine traversierende oder nicht traversierende Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der gereinigten Tiefdruckform vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von Rasterwalzen, in deren thermisch gespritzten Keramikbeschichtungen mittels eines Lasers feine Raster als Tiefdruckgrundraster graviert sind.
Verfahren zur Herstellung eines Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines glatten Trägerzylinders, auf dem die Tiefdruckrohform in Form eines Lochsleeves aufgezogen oder aufgeschrumpft wird.
Verfahren zur Herstellung eines Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit das Grundraster in Kupfer graviert wird, auf das eine Chromschicht und anschließend eine Beschichtung mit einer ca. 0,1μm bis 4μm dünnen Hartschicht aus diamantähnlichem Kohlenstoff, Wolframkarbid oder Titannitrid aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial an das Grundraster in einer solchen Menge herangetragen wird, dass die ausgehärtete Füllmaterialschicht die Vertiefungen des Grundrasters vollständig ausfüllt und das gesamte Grundraster mit einer Überschussdicke von ca. 10 μm über der Steghöhe des Grundrasters bedeckt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Überschussdicke bis auf die Steghöhe des Grundrasters abpoliert wird, in dem ein Polier mittel, wie z.B. Aluminiumoxid, verwendet wird, das die Oberfläche des Grundrasters nur wenig oder gar nicht abträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung eines flüssigen, durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung härtenden Materials.
Füllmaterial zum Füllen des Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial einen Absorber, z.B. Ruß, andere Farbpigmente oder einen Farbstoff enthält, der die Strahlung des für den Bebilderungsvorgang und die Strahlung des für den Vorgang zur Entfernung des Füllmaterials verwendeten Laser ausreichend absorbiert.
Füllmaterial zum Füllen des Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines flüssigen Füllmaterials (Polyurethan), das bei Anwesenheit von Luftfeuchtigkeit vernetzt, in trockener Umgebungsatmosphäre aber nicht vernetzt.
Füllmaterial zum Füllen des Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Monomeren oder Oligomeren, deren Vernetzungsreaktion erst bei einer Temperatur von mindestens 20K über Raumtemperatur einsetzt.
Füllmaterial zum Füllen des Grundrasters nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Zusatz von Hartstoffpartikeln wie z.B Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße kleiner 10 μm.