DE102015223802A1

DE102015223802A1 - Abbildungselement für offsetdruckanwendungen

Info

Publication number: DE102015223802A1
Application number: DE102015223802.4A
Authority: DE
Inventors: Mandakini Kanungo; Anton GRIGORYEV; Phillip J. Wantuck; David J. Gervasi; Santokh S. Badesha
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-06-23
Also published as: US9283795B1; JP2016112885A; JP6586002B2

Abstract

Abbildungselement-Oberflächenschicht, die Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95% Fluorsilikon, zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 5% Siliciumdioxid, zwischen 0,15% und 0,35% Katalysator und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht. Die Oberflächenschicht weist eine Dicke zwischen 10 Mikron und 1 Millimeter und eine Oberflächenspannungsenergie von 22 dyn/cm oder weniger und eine polare Komponenten <sic> von 5 dyn oder weniger auf.

Description

Offset-Lithographie ist ein gängiger Typ von Druckverfahren. Bei einem typischen lithografischen Prozess wird eine Druckplatte, bei der es sich um eine flache Platte, die Oberfläche eines Zylinders oder Bandes usw. handeln kann, so ausgebildet, das darauf ”Bildbereiche” aus hydrophobem/oleophilem Material sowie ”Nichtbildbereiche” aus hydrophilem/oleophobem Material gebildet werden. Die Bildbereiche entsprechen den Flächen auf dem endgültigen Druck (d. h. dem Zielsubstrat), die mit einem Druck- oder Beschriftungsmaterial wie Tinte belegt sind, während die Nichtbildbereiche den Flächen auf dem endgültigen Druck entsprechen, die nicht mit dem genannten Beschriftungsmaterial belegt sind. Die hydrophilen Bereiche nehmen eine wasserbasierte Flüssigkeit auf, von der sie sich gut benetzen lassen, die üblicherweise als Dämpfungsflüssigkeit oder Feuchtmittel bezeichnet wird (und typischerweise aus Wasser und einer kleinen Menge Alkohol sowie weiteren Additiven bzw. Tensiden zur Verminderung der Oberflächenspannung besteht). Die hydrophoben Bereiche stoßen die Dämpfungsflüssigkeit ab und nehmen die Tinte an, wobei die über diesen hydrophilen Bereichen gebildete Dämpfungsflüssigkeit eine flüssige ”Trennschicht” zum Abstoßen der Tinte bildet. Daher entsprechen die hydrophilen Bereiche der Druckplatte den nicht bedruckten Flächen oder ”Nichtbildflächen” des endgültigen Drucks.
Die Tinte kann direkt auf ein Zielsubstrat, wie Papier, übertragen oder auf eine Zwischenfläche wie eine Offsetwalze (oder einen Gummituchzylinder) in einem Offsetdrucksystem aufgebracht werden. Die Offsetwalze ist mit einer in der Form anpassbaren Beschichtung oder Hülse mit einer Oberfläche verkleidet, die sich an die Struktur des Zielsubstrats anpassen kann und deren Rautiefe etwas größer sein kann als die Rautiefe der Bildplatte. Auch die Oberflächenrauheit des Offset-Gummituchzylinders trägt dazu bei, eine gleichmäßigere Schicht Druckmaterial frei von Fehlern, wie z. B. frei von Flecken, auf das Zielsubstrat aufzubringen. Es wird ausreichend Druck angelegt, um das Bild von der Offsetwalze auf das Zielsubstrat zu übertragen. Dieser Druck wird durch Einklemmen des Zielsubstrats zwischen der Offsetwalze und einer Gegendruckwalze hergestellt.
Bei typischen Lithografie- oder Offset-Drucktechniken werden mit dauerhaften Mustern versehene Platten verwendet; diese Techniken sind deshalb nur dann zweckmäßig, wenn eine große Anzahl von Exemplaren desselben Bildes (d. h. große Auflagen) wie Zeitschriften, Zeitschriften und Ähnliches gedruckt werden. Es ist damit jedoch nicht möglich, von einer Seite zur nächsten ein neues Muster zu erzeugen und zu drucken, ohne den Druckzylinder bzw. die Bildplatte zu entfernen und auszutauschen (d. h. diese Technik kann dem Hochgeschwindigkeitsdruck mit echten variablen Daten, bei denen sich die zu druckenden Bilder von Druck zu Druck ändern, wie es zum Beispiel bei digitalen Drucksystemen der Fall ist,) nicht gerecht werden. Des Weiteren werden die Kosten von Bildplatten oder Walzen mit dauerhaften Mustern über die Anzahl der Exemplare amortisiert. Die Kosten pro Druckexemplar liegen deshalb bei kleineren Auflagen des gleichen Bildes höher als bei höheren Auflagen des gleichen Bildes, anders als bei Drucken aus digitalen Drucksystemen.
Demzufolge wurde eine als Lithografie mit variablen Daten bezeichnete Lithografietechnik entwickelt, bei der eine nicht gemusterte, wiederverwendbare Abbildungsoberfläche zum Einsatz kommt, die anfangs mit einer Dämpfungsflüssigkeitsschicht beschichtet wird. Bereiche der Dämpfungsflüssigkeit werden entfernt, indem die Oberfläche zum Bilden von Taschen einer konzentrierten Strahlungsquelle (z. B. einer Laserlichtquelle) ausgesetzt wird. Dadurch wird auf der nicht gemusterten, wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche ein temporäres Muster in der Dämpfungsflüssigkeit gebildet. Darauf aufgebrachte Tinte wird in den durch Entfernen der Dämpfungsflüssigkeit gebildeten Taschen zurückgehalten. Die mit Tinte versehen Oberfläche wird anschließend mit einem Substrat in Kontakt gebracht und die Tinte wird von den Taschen in der Dämpfungsflüssigkeitsschicht auf das Substrat übertragen. Die Dämpfungsflüssigkeit kann dann entfernt, eine neue gleichmäßige Schicht der Dämpfungsflüssigkeit auf die wiederverwendbare Abbildungsoberfläche aufgebracht und der Prozess wiederholt werden.
Fluorelastomere und Fluorpolymere kamen über Jahre hinweg in verschiedenen Drucksystemen zum Einsatz. Zum Beispiel wurden Fluorelastomere zur Bildung der wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche in Lithografiesystemen mit variablen Daten verwendet. Fluorelastomere sind dank ihrer thermischen und chemischen Eigenschaften sowie ihrer Trenneigenschaften bei Verwendung mit spezifischen Toner- und Druckfarbenmaterialien attraktiv. Demzufolge besteht ein Bedarf an neuen Fluorelastomer-Zusammensetzungen, die die Entwicklung neuer Systeme für Offsetdruck bzw. Lithografie mit variablen Daten sowie für andere Druckanwendungen ermöglicht.
Nachstehend wird eine vereinfachte Zusammensetzung vorgestellt, um ein grundlegendes Verständnis einiger Aspekte einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zu bieten. Diese Zusammenfassung ist weder eine ausführliche Übersicht, noch soll sie Schlüsselelemente oder kritische Elemente der vorliegenden Lehre kennzeichnen, noch den Geltungsbereich der Offenlegung abgrenzen. Ihr Hauptzweck besteht statt dessen nur darin, ein oder mehrere Konzepte in vereinfachter Form im Vorgriff auf die zu einem späteren Zeitpunkt dargelegte Detailbeschreibung vorzustellen.
Zusätzliche Ziele und Vorteile werden bei der Beschreibung der Figuren, in der Detailbeschreibung der Offenlegung und den Ansprüchen deutlicher.
Der vorstehende bzw. weitere Aspekte und nützliche Einrichtungen der vorliegenden Offenlegung können durch Bereitstellung eines Oberflächenschicht-Fluorelastomers erreicht werden, das Folgendes umfasst: 55 bis 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf ein Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; 5 bis 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; 1 bis 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; 0,15 bis 0,35% Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; und 10 bis 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Oberflächenschicht-Fluorelastomer zwischen 83% und 93% Fluorsilikon, zwischen 7 und 15 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 4% Siliciumdioxid, zwischen 0,2% und 0,3% Katalysator, wobei es sich bei dem Katalysator um einen Pt-Katalysator handelt, und zwischen 12% und 16% Vernetzungsmittel.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das infrarotabsorbierende Material mindestens eines der folgenden Bestandteile: Ruß, ein Metalloxid, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit und Kohlenstofffasern.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Oberflächenschicht-Fluorelastomer ca. 20% Ruß, ca. 1,15% Siliciumdioxid, ca. 0,25% eines 14,3-%igen Pt-Katalysators in TFT und ca. 15% Vernetzungsmittel.
In einer anderen Ausführungsform weist der Ruß einen Schwefelanteil von 0,3% oder weniger auf.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Siliciumdioxid ein hydrophobes Siliciumdioxid.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Oberflächenschicht-Fluorelastomer ca. 1,15% hydrophobes Siliciumdioxid.
In einer anderen Ausführungsform weist der Ruß eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 2 Nanometern und 10 Mikron auf, wobei das Siliciumdioxid eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 10 Nanometern und 0,2 Mikron aufweist.
In einer anderen Ausführungsform sind mindestens 75% der Siloxan-Einheiten im Fluorsilikon fluoriert.
In einer anderen Ausführungsform ist der Ruß nicht im Fluorsilikon agglomeriert. Der vorstehende bzw. weitere Aspekte und nützliche Eigenschaften der vorliegenden Offenlegung können durch Bereitstellung eines Abbildungselements, das eine Oberflächenschicht umfasst, erreicht werden, wobei die Oberflächenschicht Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf ein Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 0,15 und 0,35% Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 10 Mikron und 1 Millimeter und eine Oberflächenspannungsenergie von 22 dyn/cm oder weniger und eine polare Komponente von 5 dyn oder weniger aufweist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht zwischen 83% und 93% Fluorsilikon, zwischen 7 und 15 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 4% Siliciumdioxid, zwischen 0,2% und 0,3% Katalysator, wobei es sich bei dem Katalysator um einen Pt-Katalysator handelt, und zwischen 12% und 16% Vernetzungsmittel.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das infrarotabsorbierende Material mindestens eines der folgenden Bestandteile: Ruß, ein Metalloxid, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit und Kohlenstofffasern.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht hydrophobes Siliciumdioxid, wobei der Ruß einen Schwefelanteil von weniger als 0,3% aufweist.
Der vorstehende bzw. weitere Aspekte und Nutzwerte der vorliegenden Offenlegung können durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Bildung eines Abbildungselements, das das Fluten einer Oberflächenschicht auf einem Substrat und das Härten der aufgebrachten Oberflächenschicht bei hoher Temperatur umfasst, erreicht werden, wobei die Oberflächenschicht Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf ein Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 0,15 und 0,35% Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 10 Mikron und 1 Millimeter, eine Oberflächenspannungsenergie von 22 dyn/cm oder weniger und eine polare Komponente von 5 dyn oder weniger aufweist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht zwischen 83% und 93% Fluorsilikon, zwischen 7 und 15 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 4% Siliciumdioxid, zwischen 0,2% und 0,3% Katalysator, wobei es sich bei dem Katalysator um einen Pt-Katalysator handelt, und zwischen 12% und 16% Vernetzungsmittel, wobei das infrarotabsorbierende Material mindestens eines der folgenden Bestandteile umfasst: Ruß, ein Metalloxid, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit und Kohlenstofffasern.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht hydrophobes Siliciumdioxid, wobei der Ruß einen Schwefelanteil von 0,3% oder weniger aufweist.
In einer anderen Ausführungsform weist der Ruß eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 2 Nanometern und 10 Mikron auf, wobei das Siliciumdioxid eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 10 Nanometern und 0,2 Mikron aufweist.
In einer anderen Ausführungsform sind mindestens 75% der Siloxan-Einheiten im Fluorsilikon fluoriert.
In einer anderen Ausführungsform ist der Ruß nicht im Fluorsilikon agglomeriert. Dieser bzw. weitere Aspekte und Vorteile in den Ausführungsformen der Offenlegung werden aus der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich und leichter verständlich, wobei
1 ein Offset-Drucksystem veranschaulicht.
2 ein Rasterelektronenmikroskopbild einer Fluorelastomer-Zusammensetzung darstellt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass einige Details der Zeichnungen vereinfacht dargestellt und so gezeichnet sind, dass sie das Verständnis der vorliegenden Lehre vereinfachen, anstatt strenge Genauigkeit hinsichtlich Strukturen, Details und Maßstab einzuhalten.
Die vorstehenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Stattdessen wurde Wert darauf gelegt, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Weiterhin können einige Merkmale überzeichnet sein, um die Details der betreffenden Komponenten darzustellen. Diese Zeichnungen/Figuren sind beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.
In der vorliegenden Offenlegung wird nun genauer auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Die Ausführungsformen werden nachstehend beschrieben, um ein umfassenderes Verständnis der hier offengelegten Komponenten, Prozesse und Geräte zu bieten. Alle Beispiele dienen der Veranschaulichung und sind nicht einschränkend zu verstehen. In der Spezifikation und den Ansprüchen tragen folgende Begriffe durchgängig die hier ausdrücklich damit verbundenen Bedeutungen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgibt. Die Formulierungen ”in einigen Ausführungsformen” und ”in einer Ausführungsform”, wie sie hier verwendet werden, beziehen sich nicht unbedingt auf dieselbe/n Ausführungsform/en, auch wenn dies der Fall sein kann. Die Formulierungen ”in einer anderen Ausführungsform” und ”in einigen anderen Ausführungsformen”, wie sie hier verwendet werden, beziehen sich nicht unbedingt auf eine andersartige Ausführungsform, auch wenn dies der Fall sein kann. Wie nachstehend beschrieben, können verschiedene Ausführungsformen einfach kombiniert werden, ohne vom Geltungsbereich oder Grundgedanken der vorliegenden Offenlegung abzuweichen.
Der Begriff ”oder”, wie er hier verwendet wird, ist ein einschließender Operator und ist gleichwertig mit dem Begriff ”bzw.”, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgibt. Der Begriff ”basierend auf” ist nicht ausschließend und kann auf zusätzlichen, nicht beschriebenen Faktoren basieren, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgibt. In der Spezifikation umfasst durchweg die Nennung von ”mindestens einem der Bestandteile A, B oder C” Ausführungsformen, die A, B oder C enthalten, mehrere Beispiele von A, B oder C oder Kombinationen aus A/B, A/C, B/C usw. Darüber hinaus umfasst die Bedeutung des unbestimmten Artikels und des bestimmten Artikels im Singular durchgängig auch Pluralbezüge. Die Bedeutung von ”in” umfasst ”in” und ”an/auf”.
Alle nachstehend definierten physikalischen Eigenschaften werden bei 20° bis 25° Celsius gemessen, sofern nichts anderes angegeben ist. Der Begriff ”Raumtemperatur” bezieht sich auf 25° Celsius, sofern nichts anderes angegeben ist.
Wenn auf irgendeinen nummerischen Wertebereich Bezug genommen wird, sind diese Bereiche so zu verstehen, dass sie jede Zahl bzw. jeden Bruchteil zwischen dem genannten Minimum und dem genannten Maximum des Bereichs umfassen. Zum Beispiel würde ein Bereich von 0,5 bis 6% ausdrücklich alle Zwischenwerte 0,6%, 0,7% und 0,9% usw. bis einschließlich 5,95%, 5,97% und 5,99% umfassen. Dasselbe gilt für jede/andere/n hier dargelegte/n nummerische Eigenschaft/en bzw. Elementbereich/e, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes vorgibt.
Während die Fluorelastomer-Zusammensetzung hier in Verbindung mit tintenbasierten digitalen Offset-Drucksystemen oder Lithografie-Drucksystemen mit variablen Daten behandelt wird, können Ausführungsformen der Fluorelastomer-Zusammensetzung oder Verfahren zur Herstellung von Abbildungselementen, die sich dieser bedienen, auch für andere Anwendungen verwendet werden, einschließlich anderer Druckanwendungen als tintenbasierter digitaler Offset-Drucksysteme oder Lithografie-Drucksysteme mit variablen Daten.
1 veranschaulicht ein Offset-Drucksystem. Wie in 1 veranschaulicht, kann ein Offset-Drucksystem ein Abbildungselement 12 umfassen. In einer Ausführungsform umfasst das Abbildungselement ein Substrat 22 und eine wiederverwendbare Abbildungsoberflächenschicht 20. Die Oberflächenschicht stellt die äußerste Schicht des Abbildungselements dar, d. h. die Schicht des Abbildungselements, die am weitesten vom Substrat 22 entfernt liegt. In einer Ausführungsform umfasst die Oberflächenschicht 20 eine Fluorelastomer-Zusammensetzung. Wie hier dargestellt, weist das Substrat 22 die Form eines Zylinders auf; jedoch kann das Substrat auch die Form eines Bandes usw. aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen die Oberflächenschicht aus einem anderen Material besteht als das Substrat, da sie unterschiedlichen Funktionen dienen können.
Wie in 1 in einer Ausführungsform veranschaulicht, dreht sich das Abbildungselement 12 gegen den Uhrzeigersinn und beginnt bei einer sauberen Oberfläche. An einer ersten Position ist ein Dämpfungsflüssigkeits-Teilsystem 30 angeordnet, das die Oberfläche zur Bildung einer Schicht mit einer gleichmäßigen und kontrollierten Dicke gleichmäßig mit einer Dämpfungsflüssigkeit 32 benetzt. In einigen Ausführungsformen weist die Dämpfungsflüssigkeitsschicht eine Dicke zwischen 0,15 Mikrometer und ca. 1,0 Mikrometer auf, ist gleichmäßig und ohne Nadellöcher. Wie nachstehend erläutert, trägt die Zusammensetzung der Dämpfungsflüssigkeit dazu bei, eine ebene Schicht von gleichmäßiger Dicke zu erzielen. Ein Sensor 34, wie z. B. ein eingebauter berührungsfreier Laser-Glanzsensor oder Laser-Kontrastsensor, kann dazu dienen, die Gleichmäßigkeit der Schicht zu bestätigen. Ein derartiger Sensor kann dazu verwendet werden, das Dämpfungsflüssigkeits-Teilsystem 30 zu automatisieren.
Am optischen Musterungs-Teilsystem 36 kann die Dämpfungsflüssigkeitsschicht einer Energiequelle (z. B. einem Laser) ausgesetzt werden, die selektiv Teilbereichen der Schicht Energie zuführt, um die Dämpfungsflüssigkeit auf dem Bild zu verdampfen und ein latentes Negativ des Druckbildes zu erzeugen, das auf ein Aufzeichnungssubstrat gedruckt werden soll. Es werden Bildflächen erzeugt, auf denen Tinte erwünscht ist, und Nichtbildflächen, an denen die Dämpfungsflüssigkeit zurückbleibt. Bei einigen Ausführungsformen steuert eine optionale Luftrakel 44 den Luftstrom über der Oberflächenschicht 20, um die Zufuhr von sauberer, trockener Luft und eine geregelte Lufttemperatur aufrechtzuerhalten und die Verschmutzung mit Staub vor dem Farbauftrag zu reduzieren. Als Nächstes wird in einigen Ausführungsformen unter Verwendung des Farbwalzen-Teilsystems 46 eine Tintenzusammensetzung auf das Abbildungselement aufgebracht. Das Farbwalzen-Teilsystem 46 kann aus einem ”schlüssellosen” System bestehen, bei dem eine Aniloxwalze zur Anwendung kommt, die eine Offset-Tintenzusammensetzung auf eine oder mehrere Profilierwalzen 46A, 46B abgibt. Die Tintenzusammensetzung wird zur Bildung eines Tintenbildes auf die Bildflächen aufgebracht.
Bei einigen Ausführungsformen kommt ein Rheologie-Regelungs-Teilsystem 50 zur Anwendung, um das Druckbild teilweise auszuhärten oder mit Licht zu härten. Die Härtequelle kann zum Beispiel eine ultraviolettes Licht emittierende Leuchtdiode (UV-LED) 52 sein, die mittels Optik 54 wie gewünscht fokussiert werden kann. Eine andere Art der Erhöhung der Kohäsion und Viskosität arbeitet mit Kühlen der Tintenzusammensetzung. Dies könnte zum Beispiel durch Blasen von Kühlluft über die wiederverwendbare Oberfläche aus einer Düse 58, nach dem Aufbringen der Tintenzusammensetzung, jedoch vor der Übertragung auf das Endsubstrat, geschehen. Alternativ könnte ein Heizelement 59 in der Nähe des Farbwalzen-Teilsystems 46 dazu verwendet werden, eine erste Temperatur aufrechtzuerhalten, und ein Kühlelement 57 könnte dazu verwendet werden, eine niedrigere zweite Temperatur neben dem Walzenspalt 16 aufrechtzuerhalten.
Nach einigen Ausführungsformen wird das Druckbild anschließend am Transfer-Teilsystem 70 auf das Ziel- oder Aufzeichnungssubstrat 14 übertragen. Dies geschieht durch Hindurchführen eines Aufzeichnungsmediums oder Aufzeichnungssubstrats 14, wie z. B. Papier, durch den Spalt 16 zwischen der Gegendruckrolle 18 und dem Abbildungselement 12.
Schließlich sollte in einigen Ausführungsformen das Abbildungselement von allen Rückständen von Tinte oder Dämpfungsflüssigkeit gereinigt werden. Der Großteil dieser Rückstände können einfach und schnell mittels einer Luftrakel 77 mit ausreichenden Luftstrom entfernt werden. Eventuelle Tintenreste können beim Reinigungs-Teilsystem 72 entfernt werden.
In einigen Ausführungsformen ist die Dämpfungsflüssigkeit hydrophob (d. h. nicht-wässrig) und die Tinte leicht hydrophil (eine geringe polare Komponente aufweisend). Diese Kombination kann mit einer Oberflächenschicht 20 unter Anwendung verschiedener Ausführungsformen der Fluorelastomer-Zusammensetzung zur Anwendung kommen. Allgemein gesprochen kann in einigen Ausführungsformen ein variables Lithografie-Drucksystem so beschrieben werden, dass es eine Tintenzusammensetzung, eine Dämpfungsflüssigkeit und eine Abbildungselement-Oberflächenschicht umfasst, wobei die Dämpfungsflüssigkeit eine Alpha-Beta-Koordinate der Oberflächenenergie aufweist, die innerhalb des Kreises liegt, der die Alpha-Beta-Koordinaten für die Oberflächenenergie der Tinte und für die Oberflächenenergie der Abbildungselement-Oberflächenschicht verbindet. In anderen Ausführungsformen weist die Dämpfungsflüssigkeit eine Gesamt-Oberflächenspannung auf, die bei einer polaren Komponente von weniger als 50 dyn/cm höher als 10 dyn/cm und niedriger als 75 dyn/cm ist. In einigen Ausführungsformen weist die Dämpfungsflüssigkeit eine Gesamt-Oberflächenspannung auf, die bei einer polaren Komponente von weniger als 5 dyn/cm höher als 15 dyn/cm und niedriger als 30 dyn/cm liegt.
Nach einigen Ausführungsformen ist es durch Auswählen der richtigen Chemikalien möglich, ein System zu konstruieren, bei dem sowohl die Tinte als auch die Dämpfungsflüssigkeit die Abbildungselement-Oberflächenschicht 20 benetzen, die Tinte und die Dämpfungsflüssigkeit sich jedoch nicht gegenseitig benetzen. Ein System kann auch so ausgelegt sein, dass es für die Dämpfungsflüssigkeit energetisch günstig ist, bei Vorhandensein von Tintenrückständen diese tatsächlich von der Abbildungselement-Oberflächenschicht 20 dadurch abzuheben, dass in Gegenwart der Tinte die Affinität zum Benetzen der Oberfläche höher ist. Mit anderen Worten könnte die Dämpfungsflüssigkeit mikroskopische Hintergrunddefekte (z. B. mit einem Radius < 1 μm) entfernen, damit diese sich nicht auf den nachfolgenden Drucken verbreiten.
In einer Ausführungsform sollte die Dämpfungsflüssigkeit einen leicht positiven Spreitkoeffizienten aufweisen, so dass die Dämpfungsflüssigkeit die Oberfläche des Abbildungselements benetzt. Die Dämpfungsflüssigkeit sollte auch bei Vorhandensein von Tinte den Spreitkoeffizienten beibehalten oder – mit anderen Worten – die Dämpfungsflüssigkeit weist einen Oberflächenenergiewert auf, der der Oberfläche des Abbildungselements näher liegt als die Tinte. Dies führt dazu, dass die Oberfläche des Abbildungselements bevorzugt <?> von der Dämpfungsflüssigkeit benetzt wird, statt von der Tinte, und ermöglicht der Dämpfungsflüssigkeit, alle Tintenrückstände abzuheben und zu verhindern, dass Tinte an Stellen, von denen der Laser keine Dämpfungsflüssigkeit entfernt hat, an der Oberfläche anhaftet. In einer Ausführungsform sollte die Tinte die Oberfläche des Abbildungselements in Luft mit einem Rauheitsverstärkungsfaktor benetzen (d. h. wenn an der Oberfläche keine Dämpfungsflüssigkeit vorhanden ist). Es ist darauf hinzuweisen, dass die Oberfläche in einigen Ausführungsformen eine Rauheit von weniger als 1 μm aufweisen kann, wenn die Tinte mit einer Dicke von 1 bis 2 μm aufgebracht wird. In einer Ausführungsform benetzt die Dämpfungsflüssigkeit die Tinte nicht bei Vorhandensein von Luft. Mit anderen Worten sollte der Bruch am Auslauf-Tintenauftragsspalt an der Schnittstelle zwischen Dämpfungsflüssigkeit und Tinte stattfinden, nicht innerhalb der Dämpfungsflüssigkeit selbst. Auf diese Weise neigt die Dämpfungsflüssigkeit nicht dazu, an der Abbildungselement-Oberfläche zu verbleiben, nachdem die Tinte auf ein Aufzeichnungssubstrat übertragen wurde. Schließlich ist es in einigen Ausführungsformen auch erwünscht, dass die Tinte und die Dämpfungsflüssigkeit chemisch nicht mischbar sind, sodass nur emulgierte Gemische bestehen können. Auch wenn die Tinte und die Dämpfungsflüssigkeit nahe beieinander liegende Alpha-Beta-Koordinaten aufweisen können, kann die Mischbarkeit häufig durch die Auswahl von chemischen Komponenten mit unterschiedlich ausgeprägten Wasserstoffbindungen durch Vergrößerung des Unterschieds der Hanson-Löslichkeitsparameter reduziert werden.
Die Dämpfungsflüssigkeit hat die Aufgabe, Selektivität bei der Abbildung zu ermöglichen und Tinte auf das Aufzeichnungssubstrat zu übertragen. Wenn in einer Ausführungsform eine Tintenspenderwalze in der Tintenquelle von 1 mit der Dämpfungsflüssigkeitsschicht in Kontakt kommt, wird Tinte nur auf trockene, d. h. nicht mit Dämpfungsflüssigkeit bedeckte Flächen auf dem Abbildungselement übertragen.
In einigen Ausführungsformen wird erwogen, dass die Dämpfungsflüssigkeit ein Gemisch aus Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) und Decamethylcyclopentasiloxan (D5) umfasst. Die meisten Silikone sind von D4 und D5 abgeleitet, die durch Hydrolyse der im Rochow-Prozess hergestellten Chlorsilane hergestellt werden. Das Verhältnis von D4 zu D5, das aus der Hydrolyse-Reaktion destilliert wird, beträgt im Allgemeinen ca. 85 Gew.-% D4 zu 15 Gew.-% D5 und bei dieser Kombination handelt es sich um ein azeotropes Gemisch. In einigen Ausführungsformen kann die Dämpfungsflüssigkeit ausschließlich D4 oder im Wesentlichen D4 allein umfassen.
In speziellen Ausführungsformen wird erwogen, dass die Dämpfungsflüssigkeit ein Gemisch aus Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) und Hexamethylcyclotrisiloxan (D3) umfasst, wobei das D3 in einer Menge von bis zu 30%, bezogen auf das Gesamtgewicht von D3 und D4, vorliegt. Die Wirkung dieses Gemisches besteht in der Herabsetzung des effektiven Siedepunkts bei einer dünnen Schicht Dämpfungsflüssigkeit.
Diese flüchtigen Hydrofluorether-Flüssigkeiten und flüchtigen Silikon-Flüssigkeiten weisen einen niedrigen Verdampfungspunkt <?>, eine niedrige Oberflächenspannung und gute kinematische Viskosität auf. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass nach einigen Ausführungsformen das Fluorsilikon in der Oberflächenschicht des Abbildungselements der vorliegenden Offenlegung nicht aufquillt, wenn D4 als Feuchtmittel verwendet wird, und eine außerordentlich gute Benetzung mit D4 aufweist.
Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenlegung erwogenen Tintenzusammensetzungen enthalten im Allgemeinen ein Färbemittel und eine Vielzahl ausgewählter härtbarer Verbindungen. Die härtbaren Verbindungen können unter ultraviolettem (UV-)Licht gehärtet werden, um die Tinte auf dem End-Aufzeichnungssubstrat zu fixieren. Der Begriff ”Färbemittel”, wie er hier verwendet wird, umfasst Pigmente, Farbstoffe, Quantenpunkte, Gemische davon und dergleichen. Farbstoffe und Pigmente bieten spezifische Vorteile. Farbstoffe weisen eine gute Löslichkeit und ein hohes Dispersionsvermögen innerhalb des Tintenbindemittels auf. Pigmente weisen ausgezeichnete Wärmeeigenschaften und Lichtechtheit auf. Das Färbemittel ist in der Tintenzusammensetzung in jeder gewünschten Menge vorhanden und ist typischerweise in einer Menge von ca. 10 bis ca. 40 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung, oder von ca. 20 bis ca. 30 Gew.-% vorhanden. Verschiedene Pigmente und Farbstoffe sind in der Fachwelt bekannt und sind im Handel bei Lieferanten wie Clariant, BASF und Ciba erhältlich, um nur einige zu nennen.
Die Tintenzusammensetzungen können bei 25°C eine Viskosität zwischen ca. 5.000 und ca. 300.000 Centipoise und eine Scherrate von 5 s^–1, einschließlich einer Viskosität zwischen ca. 15.000 und ca. 250.000 cps aufweisen. Die Tintenzusammensetzungen können bei 25°C eine Viskosität zwischen ca. 2.000 und ca. 90.000 Centipoise und eine Scherrate von 50 s^–1, einschließlich einer Viskosität zwischen ca. 5.000 und ca. 65.000 cps aufweisen. Der Scherentzähungsindex (SHI) ist in der vorliegenden Offenlegung als das Verhältnis der Viskosität der Tintenzusammensetzung bei zwei unterschiedlichen Scherraten, hier 50 s^–1 und 5 s^–1 definiert. Dies kann durch SHI (50/5) abgekürzt werden. Der SHI (50/5) kann für die Tintenzusammensetzungen nach der vorliegenden Offenlegung zwischen ca. 0,10 und ca. 0,60 liegen, einschließlich zwischen ca. 0,35 und ca. 0,55. Die Tintenzusammensetzungen können bei 25°C auch eine Oberflächenspannung von mindestens ca. 25 dyn/cm aufweisen, einschließlich zwischen ca. 25 dyn/cm und ca. 40 dyn/cm bei 25°C. Diese Tintenzusammensetzungen besitzen zahlreiche wünschenswerte physikalische und chemische Eigenschaften. Sie sind kompatibel mit den Materialien, mit denen sie in Kontakt kommen, wie der Dämpfungsflüssigkeit, der Oberflächenschicht des Abbildungselements und dem End-Aufzeichnungssubstrat. Sie weisen auch die erforderlichen Benetzungs- und Übertragungseigenschaften auf. Sie können UV-gehärtet und fixiert werden. Sie weisen ebenfalls eine gute Viskosität auf; konventionelle Offset-Tinten haben üblicherweise eine Viskosität von ca. 50.000 cps, was für die Nutzung mit einer düsenbasierten Tintenstrahl-Technologie zu hoch ist. Darüber hinaus ist eines der schwierigsten zu überwindenden Probleme die Notwendigkeit der Reinigung und Abfallbehandlung zwischen aufeinander folgenden digitalen Bildern, um zu verhindern, dass vorhergehende Bilder als Geisterbilder erscheinen. Diese Tinten sind dazu ausgelegt, eine außerordentlich hohe Übertragungseffizienz anstelle von Farbspaltung zu ermöglichen und schalten dadurch zahlreiche Probleme in Verbindung mit Reinigung und Abfallbehandlung aus. Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Offenlegung gelieren nicht, während durch einfaches Mischen hergestellte, normale Offset-Tinten gelieren und aufgrund der Phasentrennung nicht verwendet werden können.
Das Abbildungselement 12 weist im Lithografie-Druckprozess mit variablen Daten mehrere Funktionen auf, die Folgendes umfassen: (1) Benetzen mit dem Feuchtmittel, (2) Erstellen des latenten Bildes, (3) Farbauftrag mit der Offset-Tinte, und (4) Ermöglichen des Abhebens der Tinte und deren Übertragung auf das Aufzeichnungssubstrat. Einige erwünschte Eigenschaften des Abbildungselements, insbesondere dessen Oberfläche, umfassen hohe Zugfestigkeit, um die Nutzungsdauer des Abbildungselements zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen sollte die Oberflächenschicht 20 auch nur schwach an der Tinte anhaften, jedoch mit der Tinte benetzbar sein, um sowohl gleichmäßigen Farbauftrag auf Bildflächen zu begünstigen als auch die anschließende Übertragung der Tinte von der Oberfläche auf das Aufzeichnungssubstrat zu begünstigen. Schließlich weisen einige Lösemittel ein Molekulargewicht auf, das unweigerlich ein geringes Aufquellen der Abbildungselement-Oberflächenschichten zur Folge hat. Die Abnutzung kann unter diesen Quellbedingungen indirekt voranschreiten, indem sie die Freisetzung von Nah-Infrarot-Laserenergie absorbierenden Partikeln an der Abbildungselement-Oberfläche bewirkt, die dann als Schleifpartikel wirken. Demnach weist die Oberflächenschicht des Abbildungselements in einigen Ausführungsformen eine geringe Tendenz zum Eindringen von Lösemittel auf.
In einigen Ausführungsformen kann die Oberflächenschicht 20 eine Dicke zwischen ca. 10 Mikron (μm) und ca. 1 Millimeter (mm) aufweisen, je nach den Anforderungen des Gesamt-Drucksystems. In anderen Ausführungsformen weist die Oberflächenschicht 20 eine Dicke zwischen ca. 20 Mikron (μm) und ca. 100 Mikron (μm) auf. In einer Ausführungsform weist die Oberflächenschicht 20 eine Dicke zwischen ca. 40 Mikron (μm) und ca. 60 Mikron (μm) auf.
In einigen Ausführungsformen kann die Oberflächenschicht 20 eine Oberflächenenergie von 22 dyn/cm oder weniger bei einer polaren Komponente von 5 dyn/cm oder weniger aufweisen. In anderen Ausführungsformen weist die Oberflächenschicht 20 eine Oberflächenspannung von 21 dyn/cm oder weniger bei einer polaren Komponente von 2 dyn/cm oder weniger oder eine Oberflächenspannung von 19 dyn/cm oder weniger bei einer polaren Komponente von 1 dyn/cm oder weniger auf.
In einigen Ausführungsformen werden Verfahren zur Herstellung der Oberflächenschicht des Abbildungselements 20 erwogen. Zum Beispiel umfasst das Verfahren in einer Ausführungsform das Aufbringen einer Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht auf eine Form; und das Härten der Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht bei erhöhter Temperatur.
Nach einer Ausführungsform wird ein Abbildungselement 12 durch Beschichten eines Substrats 22 mit einer Fluorelastomer-Zusammensetzung als Oberflächenschicht 20 gebildet und bei hoher Temperatur gehärtet. In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht ein Fluorsilikon, einen infrarotabsorbierenden Füllstoff und Siliciumdioxid. In anderen Ausführungsformen kann die Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht weiterhin einen Katalysator, wie einen Platinkatalysator, und ein Vernetzungsmittel umfassen. In einer Ausführungsform wird die Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht durch Fluten mittels Sprühdüsen auf das Substrat aufgebracht und bei erhöhter Temperatur gehärtet. Zum Beispiel kann die Fluorelastomer-Zusammensetzung der Oberflächenschicht bei einer Spindeldrehzahl zwischen 5 und 300 U/min, bei einer Verfahrgeschwindigkeit des Auftragkopfes zwischen 2 und 60 mm/min, einer Beschichtungsabgaberate zwischen 6 und 40 g/min und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 65% bei 25°C auf ein rotierendes Substrat 22 aufgebracht werden.
Das Härten kann bei erhöhter Temperatur von ca. 110°C bis 160°C erfolgen. Diese erhöhte Temperatur steht im Kontrast zur Raumtemperatur. Das Härten kann über einen Zeitraum zwischen ca. 15 Minuten und ca. 4 Stunden erfolgen. In einigen Ausführungsformen liegt die Härtedauer zwischen 15 Minuten und 1 Stunde. In einigen Ausführungsformen liegt die Härtedauer zwischen 30 Minuten und 1 Stunde.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Oberflächenschicht 20 eine Fluorelastomer-Zusammensetzung umfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Formulierung für die Fluorelastomer-Zusammensetzung ein Fluorsilikon, einen infrarotabsorbierenden Füllstoff und Siliciumdioxid. In anderen Ausführungsformen kann die Fluorelastomer-Zusammensetzung weiterhin einen Katalysator, wie einen Platin-Katalysator, und ein Vernetzungsmittel, wie ein XL-150-Vernetzungsmittel, im Handel erhältlich bei NuSil, umfassen.
Der Begriff ”Silikon” ist Fachkundigen genauestens bekannt und bezieht sich auf Polyorganosiloxane mit einer Hauptkette aus Silicium- und Sauerstoffatomen sowie Seitenketten, die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome umfassen. Für die Zwecke dieser Anmeldung sollte der Begriff ”Silikon” auch so verstanden werden, dass er Siloxane, die Fluoratome enthalten, ausschließt, während der Begriff ”Fluorsilikon” so verwendet wird, dass er die Klasse der Siloxane, die Fluoratome enthalten, abdeckt. Andere Atome können im Silikonkautschuk vorhanden sein, zum Beispiel Stickstoffatome in Aminogruppen, die dazu verwendet werden, Siloxanketten während des Vernetzens miteinander zu verbinden.
Der Begriff ”Fluorsilikon”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Polyorganosiloxane mit einer Hauptkette aus Silcium- und Sauerstoffatomen und Seitenketten, die Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluoratome enthalten. Mindestens ein Fluoratom ist in der Seitenkette vorhanden. Die Seitenketten können linear, verzweigt, zyklisch oder aromatisch sein. Das Fluorsilikon kann auch funktionale Gruppen wie Aminogruppen enthalten, die Additionsvernetzung ermöglichen. Wenn das Vernetzen abgeschlossen ist, werden derartige Gruppen Teil der Hauptkette des gesamten Fluorsilikons. Die Seitenketten des Polyorganosiloxans können auch aus Alkyl oder Aryl bestehen. Fluorsilikone sind im Handel erhältlich, zum Beispiel CF1-3510 von NuSil oder SLM(n – 27) von Wacker.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens 75% der Siloxaneinheiten in den Fluorsilikonen fluoriert. Bei der Bestimmung des Anteils der fluorierten Siloxaneinheiten ist zu berücksichtigen, dass jedes Siliciumatom zwei mögliche Seitenketten enthält. Der Anteil wird berechnet als die Anzahl der Seitenketten, die mindestens ein Fluoratom aufweisen, geteilt durch die Gesamtanzahl der Seitenketten (d. h. zweimal die Anzahl der Siliciumatome).
In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 85 und 93 Gew.-% Fluorsilikon. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung ca. 73 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung.
Der infrarotabsorbierende Füllstoff ist in der Lage, Energie aus dem Infrarot-Anteil des Spektrums (mit einer Wellenlänge zwischen ca. 750 nm und ca. 1000 nm) zu absorbieren. Dies trägt zur effizienten Verdampfung des Feuchtmittels bei. In Ausführungsformen kann es sich beim infrarotabsorbierenden Füllstoff um Ruß, ein Metalloxid wie Eisenoxid (FeO), Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit oder Kohlenstofffasern handeln. Der Füllstoff kann eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen ca. 2 Nanometern und ca. 10 Mikron aufweisen. In einer Ausführungsform kann der Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen ca. 20 Nanometern und ca. 5 Mikron aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgröße von ca. 100 Nanometern auf In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 5 und 20 Gew.-% des infrarotabsorbierenden Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer zwischen 7 und 15 Gew.-% des infrarotabsorbierenden Füllstoffs. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer ca. 20 Gew.-% des infrarotabsorbierenden Füllstoffs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem infrarotabsorbierenden Füllstoff um Ruß. In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem infrarotabsorbierenden Füllstoff um einen Ruß mit niedrigem Schwefelgehalt, wie Emperor 1600 (erhältlich bei Cabot). In einer Ausführungsform beträgt der Schwefelgehalt des Rußes 0,3% oder weniger. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Schwefelgehalt des Rußes 0,15% oder weniger.
In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung Siliciumdioxid. Zum Beispiel umfasst in einer Ausführungsform die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer zwischen 1 und 4 Gew.-% Siliciumdioxid. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer zwischen 2 und 4 Gew.-% Siliciumdioxid. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer ca. 1,15 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Siliciumdioxid um ein hydrophobes Siliciumdioxid. In einigen Ausführungsformen dispergiert das hydrophobe Siliciumdioxid innerhalb der Fluorelastomer-Zusammensetzung besser als das hydrophile Siliciumdioxid, und es agglomeriert nicht. Das Siliciumdioxid kann eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen ca. 10 Nanometern und ca. 0,2 Mikron aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Siliciumdioxid eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen ca. 50 Nanometern und ca. 0,1 Mikron aufweisen. In einer anderen Ausführungsform weist das Siliciumdioxid eine durchschnittliche Partikelgröße von ca. 20 Nanometern auf.
In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung einen Katalysator. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Katalysator um einen Platin-(Pt-)Katalysator, zum Beispiel um einen 14,3-%igen Pt in Trifluortoluol (14,3% Pt-Katalysator in TFT). In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 0,15 und 0,35 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer zwischen 0,2 und 0,30 Gew.-% Katalysator. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer ca. 0,25 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung.
In einer Ausführungsform umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung ein Vernetzungsmittel. In einigen Ausführungsformen umfasst die Fluorelastomer-Zusammensetzung Fluorsilikon-Vernetzungsmittel. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Vernetzungsmittel um ein XL-150-Vernetzungsmittel, erhältlich von der NuSil Corporation. Zum Beispiel umfasst in einer Ausführungsform die Fluorelastomer-Zusammensetzung zwischen 10 und 18 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer zwischen 12 und 16 Gew.-% Vernetzungsmittel. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fluorelastomer ca. 15 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fluorelastomer-Zusammensetzung.
Aspekte der vorliegenden Offenlegung können weiterhin unter Bezugnahme auf folgende Beispiele verstanden werden. Die Beispiele dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkende Ausführungsformen zu verstehen. Beispiel 1 veranschaulicht den Prozess der Herstellung eines Fluorelastomers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
100 Gramm SML(n = 27)-Fluorsilikon (vinyl-terminiertes Trifluorpropylmethylsiloxanpolymer, im Handel erhältlich bei Wacker) wurden mit 30,4 Gramm Ruß (Emperor 1600, im Handel erhältlich bei Cabot), 1,75 Gramm Siliciumdioxid und 250 Gramm Trifluortoluol(TFT)-Lösemittel in einem Farbschüttler mit Edelstahlkügelchen 3 Stunden lang gemischt. SML(n = 27)-Fluorsilikon ist nachstehend in Formel 1 dargestellt. Formel 1:
Mischen im Farbschüttler trägt zur Feindispergierung des Rußes im Fluorsilikon bei. Nach dem Mischen wurden 4200 Mikroliter (μl) Pt-Katalysator (14,3% in TFT) zugegeben und das Mischen fortgesetzt. Der Pt-Katalysator in TFT ist nachstehend in Formel 2 veranschaulicht. Formel 2:
Danach wurden 20 Gramm Vernetzungsmittel (XL-150, im Handel erhältlich bei NuSil) zugegeben und gemischt. Die Viskosität des Gemisches wurde anschließend durch Zugabe auf 280 cP TFT eingestellt. XL-150 ist nachstehend in Formel 3 veranschaulicht. Der Vernetzungsmechanismus ist nachstehend in Formel 4 veranschaulicht. Formel 3:
Formel 4:
Das Gemisch wurde anschließend unter Vakuum entgast, um Luftblasen zu entfernen und ein flutfähiges <?> Elastomer herzustellen, das bei der Herstellung von Abbildungselementen nach einigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird. Nach dem Härten lag der Anteil nicht vernetzter, extrahierbarer Bestandteile bei ca. 2 bis 3%.
2 veranschaulicht Rußdispersion in der Fluorsilikon-Zusammensetzung. Insbesondere veranschaulicht 2 ein 9982 Rasterelektronenmikroskop mit 5,0 kV 7,2 mm × 50,0 k einer Ausführungsform der Fluorelastomer-Zusammensetzung. Wie in 2 veranschaulicht, weist die Fluorelastomer-Zusammensetzung aus Beispiel 1 eine ausgezeichnete Dispersionsqualität auf. Durch die gleichmäßige Dispersion des Rußes in der Fluorsilikon-Matrix ist es zum Beschichten durch Fluten geeignet.
Die Erfinder fanden heraus, das Ausführungsformen mit Fluorelastomer-Zusammensetzungen nach der Offenlegung ausgezeichnete Eigenschaften für das Beschichten durch Fluten aufweisen. Ohne auf eine bestimmte Theorie begrenzt zu sein, entdeckten die Erfinder überraschenderweise, dass der Einschluss von kleinen Mengen Siliciumdioxid in der Fluorelastomer-Zusammensetzung die gleichmäßige Dispergierung des infrarotabsorbierenden Materials innerhalb der Fluorsilikon-Matrix verbessert und die Eigenschaften der Fluorelastomer-Zusammensetzung zur Beschichtung durch Fluten verbessert. In einer anderen Ausführungsform ist der Ruß nicht innerhalb der Fluorsilikon-Matrix agglomeriert. Wie in 2 veranschaulicht, ist der Ruß bei einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 nm außerordentlich gleichmäßig in der Fluorsilikon-Matrix verteilt. In einigen Ausführungsformen ist die Rußdispersion außerordentlich wichtig zum Fluten von glatten Fluorsilikon-Oberflächen-Dünnschichten. Die Agglomeration von Ruß führt zu einer rauen Oberflächenbeschichtung, die für die Bildqualität im Druckprozess unerwünscht ist. In anderen Ausführungsformen trägt die gleichmäßige Verteilung des Rußes auch zur gleichmäßigen Laserabsorption und gleichmäßigen Verteilung des Feuchtmittels bei, was für die Erstellung von Bildern mit hoher Auflösung wesentlich ist.
Es werden weiterhin Prozesse für den variablen Lithografiedruck offengelegt. In einer Ausführungsform umfasst ein Druckprozess Folgendes: Aufbringen eines Feuchtmittels/einer Dämpfungsflüssigkeit auf ein Abbildungselement, das eine Abbildungselement-Oberflächenschicht umfasst; Erstellen eines latenten Bildes durch Verdampfen des Feuchtmittels von selektiven Bereichen auf der Abbildungselement-Oberflächenschicht zum Bilden von hydrophoben Nichtbildbereichen und hydrophilen Bildbereichen; Entwickeln des latenten Bildes durch Aufbringen einer Tintenzusammensetzung auf die hydrophilen Bildbereiche; und Übertragen des entwickelten latenten Bildes auf ein Aufzeichnungssubstrat.

Claims

Oberflächenschicht-Fluorelastomer, das Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf ein Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; zwischen 0,15 und 0,35 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers; und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des Oberflächenschicht-Fluorelastomers;
Oberflächenschicht-Fluorelastomer nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: zwischen 83% und 93% Fluorsilikon, zwischen 7 und 15 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 4% Siliciumdioxid, zwischen 0,2% und 0,3% Katalysator, wobei es sich bei dem Katalysator um einen Pt-Katalysator handelt, und zwischen 12% und 16% Vernetzungsmittel.
Oberflächenschicht-Fluorelastomer nach Anspruch 2, wobei das infrarotabsorbierende Material mindestens einen der folgenden Bestandteile umfasst: Ruß, ein Metalloxid, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit und Kohlenstofffasern.
Oberflächenschicht-Fluorelastomer nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: ca. 20% Ruß, ca. 1,15% Siliciumdioxid, ca. 0,25% eines 14,3-%igen Pt-Katalysator in TFT und ca. 15% Vernetzungsmittel.
Oberflächenschicht-Fluorelastomer nach Anspruch 3, wobei der Ruß einen Schwefelanteil von 0,3% oder weniger aufweist.
Abbildungselement, das eine Oberflächenschicht umfasst, wobei die Oberflächenschicht Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 0,15 und 0,35 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; wobei die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 10 Mikron und 1 Millimeter und eine Oberflächenspannungsenergie von 22 dyn/cm oder weniger und eine polare Komponenten <sic> von 5 dyn oder weniger aufweist.
Abbildungselement nach Anspruch 6, wobei die Oberflächenschicht Folgendes umfasst: zwischen 83% und 93% Fluorsilikon, zwischen 7 und 15 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, zwischen 1% und 4% Siliciumdioxid, zwischen 0,2% und 0,3% Katalysator, wobei es sich bei dem Katalysator um einen Pt-Katalysator handelt, und zwischen 12% und 16% Vernetzungsmittel.
Abbildungselement nach Anspruch 7, wobei das infrarotabsorbierende Material mindestens einen der folgenden Bestandteile umfasst: Ruß, ein Metalloxid, Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Graphit und Kohlenstofffasern.
Abbildungselement nach Anspruch 8, wobei die Oberflächenschicht hydrophobes Siliciumdioxid umfasst und wobei der Ruß einen Schwefelanteil von weniger als 0,3% aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Abbildungselements, das Folgendes umfasst: Fluten einer Oberflächenschicht auf einem Substrat; und Härten der aufgebrachten Oberflächenschicht bei erhöhter Temperatur, wobei die Oberflächenschicht Folgendes umfasst: zwischen 55 und 95 Gew.-% Fluorsilikon, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 5 und 20 Gew.-% infrarotabsorbierendes Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 1 und 5 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; zwischen 0,15 und 0,35 Gew.-% Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; und zwischen 10 und 18 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht; wobei die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 10 Mikron und 1 Millimeter und eine Oberflächenspannungsenergie von 22 dyn/cm oder weniger und eine polare Komponenten <sic> von 5 dyn oder weniger aufweist.