DE19549073C2 - Aufzeichnungsmaterial und dessen Verwendung für den Einsatz als Druckplatte für den Offsetdruck - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungs­ material, welches zur Herstellung von lithografischen Druck­ platten verwendet werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial handelt es sich um eine sogenannte Laserdirektdruckfolie, die mittels eines Laserdruckers oder eines Laserkopierers mit einem Toner­ bild versehen werden kann, die nach der Tonerfixierung direkt als Druckplatte für den Offsetdruck eingesetzt werden kann. Hierbei wirken die Teile der Laserdirektdruckfolie, die mit einem hydrophoben Toner bebildert wurden, Druckfarben aufneh­ mend, während die unbebilderten Stellen Wasser aufnehmend und dadurch im Druckprozeß Druckfarben abstoßend wirken. Die hydrophile Wirkung der unbebilderten Laserdirektdruckfolie wird durch Beschichtung eines Trägermaterials mit einer hydro­ philen, vernetzten und pigmentierten Tonerbildaufzeichnungs­ schicht erreicht.

In EP-A-405 016 ist eine Toneraufzeichnungsplatte mit einer Kunststoffolie als Träger und einer vernetzten, hydrophilen Schicht darauf beschrieben. Diese vernetzte, hydrophile Schicht enthält ein anorganisches Pigment, z. B. Titan­ dioxid, mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 µm.

In US 5,425,998 ist ein Aufzeichnungsmaterial mit einem Trä­ gerpapier, das eine wasserbeständige mittlere Schicht aus vor­ wiegend einem synthetischen Latex und eine hydrophile Ober­ flächenschicht enthält, die auf der Oberfläche der wasserbe­ ständigen mittleren Schicht aufgebracht ist und vorwiegend aus kolloidalen Kieselsäureteilchen mit einem Durchmesser von 20 nm oder weniger, einem Gleitmittel und einem Klebstoff herge­ stellt ist.

Aus EP-A-488 437 ist ein solches Aufzeichnungsmaterial sowie ein elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer lithografischen Druckplatte bekannt, bei dem die Übertragung eines Tonerbildes von einem tonerbildtragenden Element, wie z. B. einer Halbleitertrommel, eines Laserdruckers oder Laserko­ pierers, auf das Aufzeichnungsmaterial stattfindet. Das Toner­ bild wird dabei mittels Infrarotstrahlung fixiert und das Auf­ zeichnungsmaterial mit dem darauf fixierten Tonerbild kann dann direkt als lithografische Druckplatte eingesetzt werden. EP-A-488 437 beschreibt dabei ein Aufzeichnungsmaterial aus einem thermoplastischen Filmträger und einer darauf aufge­ brachten vernetzten hydrophilen Tonerbildaufzeichnungsschicht. Diese Aufzeichnungsschicht enthält Abstandsteilchen, die dar­ auf Ausstülpungen bilden, wobei diese Abstandsteilchen einen mittleren Durchmesser haben, der zumindest doppelt so groß ist wie der mittlere Teilchendurchmesser des verwendeten elektro­ graphischen Toners. Typischerweise weist die hydrophile Schicht eine Dicke zwischen 2 und 10 µm auf, während die Ab­ standteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser zwischen 10 und 35 µm haben. Bei den Abstandsteilchen handelt es sich hierbei um hydrophobierte Stärke oder organisch modifiziertes Siliciumdioxid. Mit Hilfe dieser Abstandteilchen soll nach der Lehre von EP-A-488 437 die Effizienz der Tonerübertragung von der Halbleitertrommel des Laserkopierers oder Druckers auf die Laserdirektfolie gesteigert werden und eine gute Flächendec­ kung bei der Übertragung von Vollschwarzflächen erzielt wer­ den. Darüber hinaus sind noch in der Aufzeichnungsschicht Ti­ tandioxidpigmente mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 0,1 bis 1 µm vorhanden. Darüber hinaus lehrt EP-A-488 437, wie aus den Beispielen ersichtlich, den pH der Beschichtungszusammensetzung für die Herstellung der Aufzeich­ nungsschicht auf einen Wert von 4 einzustellen.

Nachteilig bei dem Aufzeichnungsmaterial nach dem Stand der Technik ist, daß aufgrund der relativ großen Abstandshalter die Auflösung beim Laserdruck oder bei der Laserkopie redu­ ziert ist. Darüber hinaus werden nach diesem Stand der Technik die wünschenswerten Eigenschaften der lithografischen Druck­ platte nur dann erreicht, wenn anstelle der konventionellen Walzenfixierung der Tonerpartikel eine Fixierung mittels Infrarotstrahlung durchgeführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Aufzeich­ nungsmaterial zur Verwendung für die Herstellung von lithogra­ fischen Platten bereitzustellen, das nach konventioneller Tonerfixierung mittels erwärmten Walzen direkt für Kleinaufla­ gen bis mindestens 1.000 Drucke als Offsetdruckplatte einsetz­ bar ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen, sollte das Aufzeich­ nungsmaterial gute Druckergebnisse hinsichtlich Vollflächen­ deckung, Hintergrund des Druckbildes und Aufzeichnung liefern sowie eine gute Haftung der Tonerpartikel auf dem Aufzeich­ nungsmaterial aufweisen, damit eine Vielzahl von Druckvorgän­ gen ohne Beeinträchtigung der Bildqualität durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Aufzeichnungsmaterial mit einer Kunststoffträgerfolie und mit einer auf mindestens einer Ober­ fläche der Trägerfolie aufgebrachten vernetzten, hydrophilen Aufzeichnungsschicht, die Bindemittel und eine Kombination von anorganischen und aus synthetischen Polymeren bestehenden Pig­ menten mit jeweils einem mittleren Teilchendurchmesser von <1,5 µm enthält und einen Randwinkel zwischen der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht und einem Tropfen destilliertem Was­ ser von <30° sowie einen Oberflächen- pH-Wert von <7 aufweist, gelöst.

Vorzugsweise wird als Trägermaterial eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 70 bis 200 µm eingesetzt.

Als filmbildende Bindemittel kommen für die Tonerbildaufzeich­ nungsschicht insbesondere wasserlösliche Binder, vorzugsweise Polyvinylalkohole, zum Einsatz, der u. a. mit Dialdehyden, vor­ zugsweise Glyoxal oder Melaminformaldehydharz vernetzt wird. Die Vernetzungsmittel werden dabei vorzugsweise in einem Mas­ senverhältnis von Vernetzungsmittel: Bindemittel von 0,1 bis 1 : 1, bezogen jeweils auf die Feststoffmasse, eingesetzt.

Zur Erzielung der erwünschten Druckqualität, insbesondere einer hohen Auflösung und guter Hintergrundweiße der Offset­ drucke ist die Auswahl der Pigmentierung wesentlich. Zur Erreichung einer guten Auflösung beträgt der mittlere Teil­ chendurchmesser der anorganischen und der aus synthetischen Polymeren bestehenden Pigmenten jeweils weniger als 1,5, vorzugsweise weniger als 1,0 µm. Dadurch kann eine mittlere Rauhtiefe der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht von weniger als 0,5 µm gemessen nach DIN 4768 erreicht werden.

Eine ausreichende Hydrophilie der Oberfläche der Tonerauf­ zeichnungsschicht ist notwendig zur Erzielung einer guten Hintergrundweiße des Offsetdrucks, um an den nicht mit Toner­ bild versehenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials eine ausreichende Wasseraufnahme und Druckfarbenabstoßung dieser Bereiche sicherzustellen. Die Hydrophilie der Oberfläche kann durch den Randwinkel zwischen der Tonerbildaufzeichnungs­ schicht und destilliertem Wasser (Tropfengröße 20 µl) angege­ ben werden. Dabei haben sich Werte von <30°, vorzugsweise <25°, als ausreichend für die Lösung der oben gestellten Auf­ gabe erwiesen. Die Hydrophilie der Oberfläche der Bildauf­ zeichnungsschicht wird wesentlich durch das Verhältnis der eingesetzten anorganischen (hydrophilen) und der aus syntheti­ schen Polymeren bestehenden (hydrophoben) Pigmente bestimmt. Das Massenverhältnis von anorganischem Pigment zu aus synthe­ tischem Polymeren bestehenden Pigment sollte daher nicht <1 sein, wobei ein Verhältnis von <4,5 ebenfalls vermieden werden sollte, weil dadurch eine zu geringe Opazität des Aufzeich­ nungsmaterials bewirkt wird. Vorteilhaft ist eine Opazität des Aufzeichnungsmaterials von mindestens 50%, gemessen nach DIN 53146, da dann die Bildqualität und das Auflösungsvermögen der auf Laserdruckern und Kopierern erzielten Ausdrucke auf dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial sich sofort ohne wei­ tere Hilfsmittel beurteilen lassen.

Als anorganische Pigmente können geeigneterweise Kieselsole oder Alusole verwendet werden und als aus synthetischen Poly­ meren bestehenden Pigmente kommen Polystyrol oder Polyacrylat­ teilchen, vorzugsweise Hohlkörperpigmente mit Polyacrylatwan­ dung, zum Einsatz.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt für die Verwendung des mit einem fixierten Tonerbild versehenen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials als Druckplatte im Offsetverfahren ist die Erzielung einer ausreichenden Tonerfixierung, um Druckauf­ lagen von mindestens 1.000 mit einwandfreiem Druckergebnis im Offsetdruck zu erzielen. Diese ausreichende Tonerfixierung soll dabei entsprechend der vorliegenden Erfindung auch durch konventionelle Walzenfixierstationen von Laserkopierern oder Druckern erreicht werden, wodurch in kostengünstiger Weise konventionelle Laserdrucker und Kopierer für die Erstellung von Druckplatten verwendet werden können. Hierbei wurde über­ raschenderweise gefunden, daß mit einem Oberflächen pH-Wert der Tonerbildaufzeichnungsschicht von <7,0 eine hervorragende To­ nerfixierung erreicht werden kann, während die Druckauflage mit einwandfreiem Druckergebnis im Offsetdruck bei pH-Werten von 7 oder geringer bereits dramatisch abfällt. Besonders gute Ergebnisse werden in einem pH-Bereich zwischen 8 und 11 er­ zielt.

Die Aufzeichnungsschicht für das erfindungsgemäße Aufzeich­ nungsmaterial wird in einem Feststoffauftrag von 5 bis 20 g/m² in üblicher, dem Fachmann bekannten Weise aufgetragen. In die­ ser Aufzeichnungsschicht liegen Bindemittel inklusiv Vernet­ zungsmittel und Pigmente in einem Massenverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15, jeweils bezogen auf den Feststoffanteil, vor.

Weiterhin können zur Verbesserung des Benetzungsverhaltens oberflächenaktive Substanzen oder Alkohole zugesetzt werden ebenso wie andere übliche dem Fachmann bekannte Hilfsmittel, wie z. B. Dispergiermittel, Entschäumer und Antistatika.

Ein so hergestelltes Aufzeichnungsmaterial eignet sich in hervorragender Weise zur Herstellung einer lithografischen Druckplatte. Hierbei können konventionelle Laserdrucker oder Laserkopierer verwendet werden. Hierbei wird in üblicher Art und Weise auf der Halbleitertrommel eines Laserdruckers oder Laserkopierers in einem elektrophotografischen Verfahren ein Tonerbild erzeugt. Dieses Tonerbild wird ebenfalls in üblicher Art und Weise auf die Aufzeichnungsschicht des erfindungsgemä­ ßen Aufzeichnungsmaterials übertragen und dann fixiert. Bei dem Aufzeichnungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann auch die übliche Walzenfixierung durchgeführt werden, um die erwünschte Druckqualität zu erzielen. Eine so hergestellte lithografische Druckplatte eignet sich in hervorragender Weise für den Offsetdruck.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von beispielhaften Ausführungsformen näher erläutert.

Zu Herstellung der Beschichtungsmassen für die Tonerbildauf­ zeichnungsschicht wurde zunächst eine wäßrige Polyvinylalko­ hollösung mit 10% Feststoffgehalt her­ gestellt, zu der die Zusatzstoffe, Pigmente und Vernetzer in den in Tabelle 1 angegebenen Verhältnissen zugegeben und ein­ gerührt wurden. Die so hergestellte Beschichtungszusammenset­ zung für die Tonerbildaufzeichnungsschicht wurde auf eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 125 µm die zur Vermeidung von Beschichtungsstö­ rungen vor der Beschichtung durch Corona Entladung vorbehan­ delt wurde, mittels Rollrakel aufgetragen, so daß sich nach dem Trocknen ein Feststoffauftrag von ca. 10 g/m² ergab. Die mit der Tonerbildaufzeichnungsschicht versehenen Folien wurden auf Format geschnitten und auf einem HP-Laserdrucker LaserJet 5P mit einem Tonerbild versehen und fixiert. Anschließend wur­ den die so hergestellten mit Tonerbild versehenen Laserdirekt­ druckfolien ohne weitere Vorbehandlung auf einer Multilith- Offsetmaschine der Fa. AM-International mit kombiniertem Feucht- und Farbwerk als Druckplatten eingesetzt. Als Empfän­ gerpapier diente handelsübliches Schreibmaschinenpapier, als Druckfarbe kam eine marktgängige schwarze Offsetdruckfarbe zum Einsatz. Die Bewertungen der gemäß Tabelle 1 hergestellten Laserdirektdruckfolien sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Hierbei wurde die Opazität gemäß DIN 53146, die mittlere Rauh­ tiefe (Ra-Wert) gemäß DIN 4768 gemessen. Der Oberflächen-pH- Wert wurde gemäß Merkblatt V/17/62 des Vereins der Zellstoff- und Papierchemiker und -Ingenieure, Einheitsmethode zur Mes­ sung der pH-Reaktion auf der Oberfläche von Papieren, gemäß Dr. rer. nat. Huber bestimmt und der Randwinkel wurde gegen destilliertes Wasser mit einer Tropfengröße von 20 µl mit ei­ nem Randwinkelmeßgerät der Fa. Erma Tokyo gemessen.

Der Hintergrund sowie die Auflösung der Offsetdrucke wurde vi­ suell anhand von Laserkopien eines MICROCOPY RESOLUTION Test Charts, National Bureau of Standards, Standard Reference Mate­ rial 1010a bewertet.

Die Druckversuche wurden abgebrochen, sobald sich erste Fehl­ stellen im Druckbild zeigten, die auf Ablösung der Tonerparti­ kel von der Druckplatte zurückzuführen waren. Die Anzahl von Drucken vor dem Abbruch aufgrund Ablösung der Tonerpartikel sind in Tabelle 2 in der Spalte Druckauflage wiedergegeben.

Aus den in Tabelle 2 zusammengefaßten Testergebnissen wird deutlich, daß die erwünschte Druckqualität bezüglich Hinter­ grundweiße, Auflösung und Druckauflage mit dem erfindungsgemä­ ßen Aufzeichnungsmaterial erreicht wird.

Die Bestandteile wurden mit Ausnahme von Kieselsäure in flüssiger Form dazugegeben, wobei der Feststoffanteil in % in Spalte 1 wiedergegeben ist.
Bestandteil 1 handelsübliche 10%-ige Lösung von Polyvinylalkohol
Bestandteil 2 handelsübliches 45%-iges Kieselsol mit einer mittleren Teilchengröße von 25 bis 30 nm
Bestandteil 3 handelsübliche 80%-ige Lösung von Melaminformaldehydharz.
Bestandteil 4 handelsübliche 28%-ige Suspensiom von Hohlkörperpigment mit Polyacyraltwandung mit einer mittleren Teilchengröße von 1,00 µm.
Bestandteil 5 handelsübliche 20%-ige Suspension von Hohlkörperpigment mit Polyacrylatwandung mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,40 µm.
Bestandteil 6 handelsübliches Alusol (Aluminiummonohydrat) mit mittlerem Teilchendurchmesser von 400 Nanometer. 18%-ig.
7 Milchsäure konz. 86%-ige Lösung von Milchsäure.
8 Kieselsäure SiO₂-Pulver mit mittlerer Teilchengröße von 8.5 µm.
Bestandteil 9 handelsübliches Polystyrolpigment mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,27 µm, 40%-ige Dispersion,
Bestandteil 10 handelsübliches Polystyrolpigment mit mittlerem Teilchendurchmesser von 0,35 bis 0,50 µm, 48%-ige Dispersion.

Claims (12)

1. Aufzeichnungsmaterial mit einer Kunststoffträgerfolie und mit einer auf mindestens einer Oberfläche der Trägerfolie aufgebrachten vernetzten, hydrophilen Aufzeichnungs­ schicht, die Bindemittel und eine Kombination von anorga­ nischen und aus synthetischen Polymeren bestehenden Pig­ menten mit jeweils einem mittleren Teilchendurchmesser von kleiner als 1,5 µm enthält und einen Randwinkel zwischen der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht und einem Tropfen destilliertem Wasser von weniger als 30° sowie einen Ober­ flächen-pH-Wert von größer als 7 aufweist.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie eine Polyesterfolie ist.

3. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Aufzeichnungsschicht eine Rauhtiefe gemessen nach DIN 4768 von weniger als 0,5 µm aufweist.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che gekennzeichnet durch eine Opazität gemessen nach DIN 53146 von mindestens 50%.

5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von anorganischen Pigmenten und aus synthetischen Polymeren bestehenden Pigmenten zwischen 1 : 1 und 4,5 : 1 liegt.

6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Pigmente Kieselsole oder Alusole ver­ wendet werden.

7. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß als aus synthetischen Polymeren bestehenden Pigmente Polystyrol- oder Polyacrylatpigmente verwendet werden.

8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächen-pH-Wert der Aufzeichnungsschicht zwischen 8 und 11 liegt.

9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht einen Feststoffauftrag von 5-­ 20 g/m² aufweist.

10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufzeichnungsschicht Bindemittel und Pigmente in einem Massenverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15 bezogen auf Feststoff vorliegen.

11. Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials nach einem der An­ sprüche 1-10 zur Herstellung einer lithografischen Druck­ platte.

12. Verwendung eines Auf­ zeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-10 für eine Offset-Druckplatte mit einem darauf fixierten, hydrophoben Tonerbild.