DE19739953A1

DE19739953A1 - Verfahren zum Herstellen eines Plattenmaterials für eine Druckplatte

Info

Publication number: DE19739953A1
Application number: DE19739953A
Authority: DE
Inventors: Edward C Robinson; Robert E Bombalski; Thomas L Levendusky; Jean Ann Skiles; Mark L Weaver; Nickolas C Kotow
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1998-03-12
Also published as: GB2317123B; US5795647A; CN1184030A; GB9719351D0; GB2317123A; CA2215274A1; JPH10193822A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Plat tenmaterials für eine Druckplatte, die für den Flexodruck oder die Lithographie ge eignet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein nach diesem Verfahren hergestelltes Plattenmaterial.

Vorbekannte Druckplatten für den Flexodruck werden typischerweise aus thermoplastischen oder elastomeren Polymeren einer Dicke von ungefähr 0,1778 bis 1,524 mm (0,007 bis 0,060 inch) hergestellt. Wenngleich diese vorbekannten Platten in ihrer Funktion weitgehend zufriedenstellend sind, haben sie jedoch insbesondere zwei Nachteile. Die Polymeren sind weiche Substanzen, die im Gebrauch einem Abrieb unterliegen. Die Haltbarkeit der Platten (gemessen in Kopien pro Platte) hängt somit von der Abriebfestigkeit der Polymeren in der Platte ab. Zum anderen besteht die Gefahr, daß die Flexodruckplatte aus einem Polymer beschädigt wird, wenn die Platte um die zylindrische Druckwalze gewickelt und an ihr befestigt wird.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenmaterials für eine Druckplatte anzugeben, die für den Flexodruck ge eignet ist und eine verbesserte Abriebfestigkeit (Verschleißfestigkeit) hat. Außer dem soll die Gefahr, daß die Druckplatte beschädigt wird, wenn sie um die zylindri sche Druckwalze gewickelt und an ihr befestigt wird, verringert werden. Die Druckplatte sollte nicht nur für den Flexodruck, sondern auch für die Lithographie geeignet sein.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Plattenmaterial be steht aus einem Metallsubstrat, einer Polymerschicht auf dem Substrat und einer Lage aus mineralischen oder metallischen Teilchen, die in die Polymerschicht so eingedrückt sind, daß die meisten der Teilchen unter der Außenfläche der Polymer schicht liegen. Abschnitte einiger Teilchen stehen über die Außenfläche der Poly merschicht vor. An der Außenfläche der Polymerschicht nehmen die Teilchen einen größeren Oberflächenbereich als das Polymer ein.

Das Metallsubstrat kann Aluminium oder Stahl sein und ist vorzugsweise eine Aluminiumlegierung der AA 1000, 3000 oder 5000 Reihe. Aluminiumlegierungen der AA 5000 Reihe, die ungefähr 0,5 bis 10 Gew.-% Magnesium enthalten, werden besonders bevorzugt.

Das Metallsubstrat sollte eine Dicke von ungefähr 127-508 µm (5-20 mils), vorzugsweise von ungefähr 152-305 µm (6-12 mils) haben. Ein Aluminiumlegie rungssubstrat aus AA 5182-H19 einer Dicke von ungefähr 224 µm (8,8 mils) wurde bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet.

Die Polymerschicht kann ein elastomeres Polymer oder ein thermoplastisches Polymer enthalten. Einige geeignete Thermoplaste enthalten Polyvinylchlorid und die Polyolefine, Polycarbonate, Polyamide und Polyester wie z. B. Polyethylen terephthalat (PET). Einige geeignete elastomere Polymeren enthalten Polybutadien, Polyätherurethan und Poly(butadien-co-acrylnitril).

Ein bevorzugtes PET-Harz ist ein hochschmelzendes Harz (High Melt Visco sity = HMV), wie es bisher zum Beschichten von feuerfesten metallischen Tabletts und Nahrungsmittel-Verpackungsfolien verwendet wurde. Das Copolymerharz Selar® PT 8307 HMV der E.I. Du Pont de Nemours Company ist ein Beispiel eines geeigneten PET Harzes. Das Copolymer kann alleine oder in einem Gemisch mit anderen thermoplastischen Polyestern verwendet werden. Beispielsweise führt ein Gemisch aus dem Copolymer Selar® PT 8307 HMV und dem T89 PET der Hoechst-Celanese zu zufriedenstellenden Ergebnissen.

Die Polymerschicht kann auf dem Metallsubstrat durch verschiedene Be schichtungsmethoden einschließlich Sprühen, Walzbeschichten, Tauchen, Elektro beschichten, Pulverbeschichten, Laminieren und Extrusionsbeschichten aufgebracht werden. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird PET durch Extrusionsbeschichten auf einer Seite eines Substrats aus einer Aluminiumlegierung mit einer Schichtdicke von ungefähr 330 µm (13,0 mils) aufgetragen. Das PET kann auf beiden Seiten des Substrats durch Extrusionsbeschichten aufgebracht werden, und seine Dicke sollte mindestens 150 µm (6 mils) auf jeder Seite betragen. Wenn das Plattenmaterial für den Flexodruck verwendet wird, wird eine Schicht aus PET einer Dicke von ungefähr 200-760 µm -(8-30 Mils) auf nur einer Seite bevorzugt.

Die Polymerschicht wird vorzugsweise mit Teilchen eines weißen Pigmentes besetzt, um ihre Opazität zu verbessern. Einige bevorzugte Pigmente enthalten Ti tandioxid, Aluminiumoxid, Calziumcarbonat, Talg und Gemische derselben. Das Pigment sollte eine durchschnittliche Teilchengröße von ungefähr 10 µm oder we niger, vorzugsweise 1 µm oder weniger, haben. Die Pigmentbesetzungsdichte sollte ungefähr 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, betragen. Eine bevor zugte PET-Polymerschicht enthält ungefähr 5,4 Gew.-% Titandioxidteilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 0,2 bis 0,3 µm.

Die pigmentierte Polymerschicht wird vorzugsweise durch Extrusionsbe schichten auf einer Seite einer Aluminiumlegierungsplatte in der Weise aufgebracht, daß die Platte erwärmt wird, das pigmentierte PET gegen eine Seite extrudiert wird, während es eine Temperatur von mindestens ungefähr 204°C (400°F) hat, die be schichtete Platte auf mindestens die Glasumwandlungstemperatur des PET erwärmt wird und dann die beschichtete Platte gekühlt wird. Der Extruder hat von der Platte einen Abstand von ungefähr 10 bis 200 mm. Die Platte bewegt sich ungefähr 10- bis 20mal schneller als das aus dem Extruder austretende Extrudat, so daß das Extrudat durch den Zug der Metallplatte in seiner Dicke reduziert wird. Das geschmolzene Polymer trifft auf die Oberfläche der Metallplatte nahezu unmittelbar nach dem Austritt aus dem Extruder auf, so daß das Polymer keine Möglichkeit hat, abzuküh len, bevor es aufgetragen wird. Eine gleichförmige Beschichtung der Plattenoberflä che wird auf diese Weise sichergestellt.

Weitere Einzelheiten des besonders bevorzugten Extrusionsbeschichtungsver fahrens sind in dem U.S. Patent 5,407,702 offenbart.

Die Polymerschicht wird auf eine Temperatur in der Nähe ihrer Schmelztem peratur wieder erwärmt, um den Kontakt mit den Teilchen zu erleichtern. Wenn die Polymerschicht aus PET eines Schmelzpunktes von ungefähr 232°C (450°F) ist, wird die beschichtete Platte vorzugsweise auf ungefähr 224-241°C (435-465°F) und insbesondere auf ungefähr 227-238°C (440-460°F) erwärmt. Die Polymerschicht wird vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, die innerhalb eines Temperatur bandes von ± 6° (10°F) um den Schmelzpunkt herum liegt, ehe die Teilchenschicht aufgebracht wird.

Die mineralischen oder metallischen Teilchen, die auf der Polymerschicht auf gebracht werden, können aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Ti tanoxid, Zinkoxid, Aluminium oder Zink bestehen. Die Teilchen haben eine durch schnittliche Teilchengröße von weniger als ungefähr 30 µm, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 20 µm und insbesondere ungefähr 1 bis 10 µm. Teilchen aus Aluminium oxid, Siliciumoxid und Titanoxid werden bevorzugt. Die Teilchen sind insbesondere α-Aluminiumoxid-Teilchen einer durchschnittlichen Größe von ungefähr 1,2 µm.

Die Teilchen werden auf die von dem Metallsubstrat abgewandten Außenflä che der Polymerschicht aufgebracht, während die Polymerschicht eine Temperatur nahe ihrer Schmelztemperatur hat. Die Teilchen werden dann so eingedrückt, daß die meisten von ihnen unter der Außenfläche der Polymerschicht liegen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel drückte eine ebene Metallscheibe, die an die Teil chen mit einem Druck von näherungsweise 0,00827 bar (0,12 psi) angelegt wurde, die Teilchen ausreichend ein. Nachdem die Teilchen eingedrückt wurden, wird das entstandene Gebilde abgekühlt, so daß die Teilchen in der Polymerschicht verankert sind, wobei Abschnitte einiger Teilchen über die Außenfläche der Polymerschicht vorstehen.

Die Teilchen machen ungefähr 1 bis 5 Gew.-% des Produktes, auf der Grund lage des Gesamtgewichtes des Polymeren und der Teilchen, aus. Vorzugsweise ma chen die Teilchen ungefähr 2 bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichtes aus. Nachdem die Teilchen eingedrückt sind, kann die Teilchenschicht eine Dicke von ungefähr 2,5 bis 254 µm (0,1-10 mils), vorzugsweise ungefähr 5 bis 25 µm (0,2-1 mils) ha ben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Druck platte, die mittels eines Elektronenmikroskops (Scanning Electron Microskopy = SEM) erstellt wurde;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Druckplatte, die mittels SEM erstellt wurde;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Druckplatte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden zwei Proben eines Aluminiumle gierungssubstrats mit einer Polymerschicht und α-Aluminiumoxid-Teilchen be schichtet. Das Substrat war eine Platte aus einer Aluminiumlegierung AA 5182-H 19 einer Dicke von ungefähr 224 µm (8,8 mils). Das Aluminiumsubstrat wurde mit dem Polyethylenterephthalat SELAR® PT 8307 HMV durch Extrusionsbeschichten beschichtet. Die Schichtdicke betrug 330 µm (13,0 mils).

Die beschichtete Platte wurde auf eine Temperatur von 232°C (450°F) wieder erwärmt, und eine Schicht aus α-Aluminiumoxid-Teilchen (einer durchschnittlichen Größe von 1,2 µm) wurde mit zwei verschiedenen Verfahren aufgebracht. Teilchen, die mit einem Bürstenstreichverfahren auf die Außenfläche der Polymerschicht auf gebracht wurden, erzeugten eine Teilchenschicht einer Dicke von ungefähr 3,12 µm (0,123 mils). Die Teilchenbesetzungsdichte war ausreichend, um eine Schicht einer Dicke von ungefähr 1% der Dicke der Polymerschicht zu bilden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Druckplatte 10 ein Aluminiumlegierungs substrat 12, eine Polymerschicht 14 einer Schichtdicke von ungefähr 330 µm (13,0 mils) und eine Schicht 16 aus α-Aluminiumoxid-Teilchen einer Dicke von ungefähr 3,12 µm (0,123 mils). Eine zweite Probe wurde in der Weise hergestellt, daß α- Aluminiumoxid-Teilchen in die Außenfläche der Polymerschicht eingedrückt wer den, während die beschichtete Platte auf 232°C (450°F) erwärmt war. Eine ebene metallische Druckscheibe wurde mit einem Druck von 0,00827 bar (0,12 psi) an die Teilchen angelegt. Die komprimierte Teilchenschicht hatte eine Dicke von 12,9 µm (0,507 mils). Die Teilchenbesetzungsdichte war ausreichend, um eine Schicht einer Dicke von ungefähr 4% der Dicke der Polymerschicht zu bilden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Druckplatte 20, die mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Druckplatte 20 enthält ein Aluminiumlegierungssubstrat 22, eine Polymerschicht 24 einer Schichtdicke von ungefähr 330 µm (13,0 mils) und einer Schicht 26 aus α-Aluminiumoxid-Teilchen einer Dicke von ungefähr 12,9 µm (0,507 mils).

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Polymerschicht 24 besitzt einen inneren Bereich 24a, der relativ wenig feste Teilchen 28 enthält, und einen äußeren Bereich 24b, der mit α-Aluminiumoxid-Teilchen 30 gefüllt ist. Der äußere Bereich 24b verläuft zwischen dem inneren Bereich 24a und der Außenfläche 31 der Poly merschicht. Einige α-Aluminiumoxid-Teilchen 30 stehen teilweise aus der Außen fläche 31 vor. Einige Bereiche des freien Raums 32 an der Außenfläche 31 haben keine freiliegenden Teilchen.

Proben des Plattenmaterials mit einer im Bürstenstreichverfahren hergestellten Teilchenschicht und einer im Kompressionsverfahren hergestellten Teilchenschicht wurden im Hinblick auf ihre Oberflächeneigenschaften durch SEM/IBAS unter sucht. Die SEM/IBAS-Analyse ist eine Technik zum Abbilden der Oberflächenteil chen mittels eines Elektronenmikroskops, wobei sowohl ein Detektor wie auch Software dazu benutzt werden, die Teilchendichte, Teilchengröße und die Frei raumfläche zu messen. Die Freiraumfläche stellt Abschnitte der Außenfläche der Polymerschicht dar, die nicht von Teilchen bedeckt sind. Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle:

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Plattenmaterials für eine Druckplatte, bei dem:

(a) ein Metallsubstrat in Form einer Aluminiumlegierungs- oder Stahl platte einer Dicke von ungefähr 127-508 µm (5-20 mils) hergestellt wird;
(b) das Metallsubstrat mit einer ein thermoplastisches oder elastomeres Polymer enthaltenden Polymerschicht beschichtet wird;
(c) die Polymerschicht nahe ihres Schmelzpunktes gehalten wird;
(d) die Polymerschicht mit mehreren mineralischen oder metallischen Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als ungefähr 30 µm beschichtet werden, während die Polymerschicht nahe ihres Schmelzpunktes gehal ten wird; und
(e) die Teilchen in die Polymerschicht so eingedrückt werden, daß die meisten der Teilchen unter der von dem Metallsubstrat abgewandten Außenfläche der Polymerschicht liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall substrat eine Aluminiumlegierung der AA 1000, 3000 oder 5000 Reihe enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht ein Polymer aus der Gruppe der Polyester, Polyolefine, Acryle (acrylics), Polyamide, Polycarbonate, Polyvinylchloride und Gemische derselben enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bei dem Schritt (b) das Metallsubstrat mit einer Polyethylenterephtha lat enthaltenden Polymerschicht durch Extrusionsbeschichten versehen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polymerschicht Polyethylenterephthalat enthält und eine Dicke von ungefähr 200-760 µm (8-30 mils) hat.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polymerschicht Polyethylenterephthalat eines Schmelzpunktes von ungefähr 232°C (450°F) enthält und bei dem Schritt (c) die Polymerschicht auf einer Temperatur von ungefähr 227-238°C (440-460°F) gehalten wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchen Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zinkoxid, Magnesium oxid, Aluminium oder Zink enthalten.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchen Aluminiumoxid enthalten und eine durchschnittliche Größe von 1 bis 10 µm haben.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchen nach dem Schritt (e) ungefähr 1 bis 50 Gew.-% der Po lymerschicht ausmachen.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Schritt (e)

(f) das Plattenmaterial gekühlt wird, um die Teilchen in der Polymer schicht zu verankern.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polymerschicht dicker als das Metallsubstrat ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchen α-Aluminiumoxid-Teilchen sind.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teilchen einen größeren Oberflächenbereich auf der Außenfläche der Polymerschicht als das Polymer besetzen.

14. Plattenmaterial für eine Druckplatte verbesserter Abriebfestigkeit, das nach dem Verfahren einer der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.