DE19857878A1 - Druckplatte und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Druckplatte und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Druckplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Für Offset-Lithographieverfahren sind geeignete Druckplatten bekannt, die ei­ nen Träger mit einer Fläche mit hydrophilen nicht-abbildenden sowie mit hydrophoben und farbaufnehmenden abbildenden Bereichen aufweisen.
Die Kunst des Lithographiedrucks basiert auf der Unvermischbarkeit von Öl und Wasser, wobei das ölige Material bzw. die Farbe vorzugsweise von den abbildenden Bereichen und das Wasser bzw. Feuchtwasser vorzugsweise von den nicht-Abbildenden Bereichen zurückgehalten wird. Wenn ein entsprechend vorbereiteter Bereich mit Wasser befeuchtet und danach Farbe aufgetragen wird, so wird das Wasser von den Hintergrund- bzw. nicht-abbildenden Berei­ chen zurückgehalten und die Farbe abgestoßen, wohingegen die abbildenden Bereiche die Farbe akzeptieren und das Wasser abstoßen. Dann wird die Far­ be der abbildende Bereiche zu einer Fläche eines Materials weitergeleitet, auf der das Bild reproduziert werden soll, z. B. Papier, Stoff und dergleichen. Im allgemeinen wird die Farbe zu einem Zwischenmaterial weitergeleitet, welches Drucktuch genannt wird, das wiederum die Farbe zu der Materialfläche weiter­ leitet, auf der das Bild reproduziert werden soll.
Das Tintenstrahldruckverfahren ist ein nicht-mechanisches Druckverfahren, bei dem Bilder erzeugt werden, indem Farbtropfen als Reaktion auf digitale Si­ gnale auf ein Substrat aufgebracht werden.
Die JP-A-53015905 beschreibt die Herstellung einer Druckplatte, wobei ein in Alkohol lösliches Harz in einem organischen Lösungsmittel durch das Tinten­ strahldruckverfahren auf eine Alumini umplatte aufgebracht wird.
Die JP-A-56105960 beschreibt die Herstellung einer Druckplatte, wobei durch das Tintenstrahldruckverfahren z. B. auf eine auf einem Träger angeordnete eloxierte Aluminiumplatte eine Farbe aufgebracht wird, mit der ein oleophiles Bild gebildet werden kann und die ein Härtemittel wie z. B. Epoxid-Sojabohnen­ öl zusammen mit Benzolperoxid oder ein photohärtendes Mittel, wie z. B. ein ungesättigtes Polyester, enthält.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Druckplatten unter Verwendung des Tintenstrahldruckverfahrens, bei dem organische Lösungs­ mittel und/oder lichtempfindliche Materialien vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Druck­ platte, wobei:
ein oleophiles Bild bildweise mittels Tintenstrahldruckverfahren auf eine Trä­ gerfläche gedruckt wird, indem eine wäßrige Lösung bzw. eine wäßrige kol­ loidale Dispersion eines Polymers mit wasserlöslichmachenden Gruppen auf den Träger aufgebracht wird, wobei sich die wasserlöslichmachenden Gruppen und die Trägerfläche gegenseitig beeinflussen, wodurch das Polymer an die Trägerfläche gebunden und unlöslich wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine schnelle, einfache und direkte Möglichkeit, unter Verwendung relativ günstiger Geräte und ohne lichtempfind­ liche Materialien aus digitalen Daten eine Druckplatte herzustellen.
Verglichen mit den Möglichkeiten der Druckplattenherstellung nach dem Stand der Technik, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Entwicklung der Platte erforderlich, und es werden verdünnte wäßrige Lösungen verwendet, die nur wenig umweltbelastend sind und ein geringes gesundheitliches Risiko mit sich ziehen.
Das Bild auf der Fläche der Druckplatte wird unter Verwendung einer wäßri­ gen Lösung bzw. einer wäßrigen kolloidalen Dispersion eines Polymers, das wasserlöslichmachende Gruppen aufweist, hergestellt. Das auf die Druckplatte geschriebene Bild wird hydrophob und farbaufnehmend und ergibt dadurch eine Platte, die für das Offset-Lithographieverfahren geeignet ist.
Das Polymer umfaßt vorzugsweise eine im wesentlichen nicht-polare bzw. hydrophobe Hauptkette, die Nebengruppen trägt, welche wasserlöslichma­ chende Gruppen enthalten.
Die wasserlöslichmachenden Gruppen und der Träger sind so gewählt, daß die wasserlöslichmachenden Gruppen und die Fläche des Trägers in Wechselwir­ kung miteinander stehen, wodurch das Polymer an den Träger gebunden wird. Es sind verschiedene Möglichkeiten von Wechselwirkungen möglich, ein­ schließlich chemischer oder physikalischer Wechselwirkungen, wie z. B. die Ionenwechselwirkungen, kovalente Bindung, Wasserstoffbindung sowie die Bildung koordinativer Komplexe. Durch die Wechselwirkung mit der Trägerflä­ che verlieren die Gruppen ihre Fähigkeit, dem Polymer Wasserlöslichkeit zu verleihen, so daß das Polymer unlöslich wird.
Geeignete wasserlöslichmachende Gruppen sind ionisierbare Säuregruppen einschließlich Karbonsäure- und Sulfonsäuregruppen. Die Gruppen können ionisiert sein, so daß das Polymer die Form von Salz aufweist. Das Salz kann ein Alkalimetall- oder ein Ammoniumsalz sein. Das Alkalimetall kann Natrium oder Kalium sein und das Ammoniumion kann quaternär sein, z. B. ein Tetra­ alkyl-Ammoniumion, wie z. B. Tetramethyl- oder Tetrabutyl-Ammonium.
Der Träger kann jeder beliebige Träger sein, der für Druckplatten geeignet ist. Typische Träger bestehen aus metallischen oder polymeren Blechen oder Folien. Die Trägerfläche kann behandelt bzw. beschichtet sein, so daß die er­ forderliche Wechselwirkung mit dem Polymer möglich wird. Oberflächenbe­ schichtungen sind z. B. Metalloxyd- und Gelatinebeschichtungen.
Ein Träger mit Metallfläche ist vorzuziehen. Die Metallfläche ist vorzugsweise oxidiert.
Bei einer speziellen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Trä­ ger mit einer eloxierten Aluminiumfläche verwendet.
Der Anteil der wasserlöslichmachenden Gruppen muß hoch genug sein, um dem Polymer Wasserlöslichkeit bzw. Wasserdispersionsvermögen zu verlei­ hen; er muß jedoch so niedrig sein, daß das Polymer eine oleophile Fläche ergibt, sobald es auf der Druckplatte adsorbiert worden ist. Der Anteil freier wasserlöslichmachender Gruppen kann durch die Anteile der Monomere, die das Polymer bilden, oder durch Ableiten eines Teils der im Polymer vorhande­ nen wasserlöslichmachenden Gruppen variiert werden. So kann z. B. der Anteil freier Karbonsäuregruppen durch Veresterung variiert werden.
Die hydrophobe Hauptkette kann hauptsächlich eine Kohlenwasserstoff-Kette sein, so wie bei Polymeren bzw. Copolymeren, die durch Polymerisation ethylenartiger ungesättigter Monomere entstehen. Geeignete Monomere sind z. B. Ethylen, Propylen, Vinylether, Acrylamid, Methacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinanhydrid und 2-Acrylamido-2- Methylpropansulphonsäure. Alternativ dazu könnte die hydrophobe Hauptkette eine andere Kettenart sein, wie z. B. eine Polyesterkette.
Geeignete Polymere umfassen Copolymere aus Ethylen und Acrylsäure sowie Copolymere mit Acryl- oder Maleinsäure.
Besonders geeignete Polymere sind Copolimerisate aus Ethylen und Acrylsäu­ re, Natriumsalz, mit 10 bis 20 Gew.-%, z. B. 15 Gew.-%, Acrylsäure.
Die Konzentration des Polymers in der für den Tintenstrahldrucker verwende­ ten Lösung kann zwischen 0,02 bis 5 Gew.-% liegen, wobei sie vorzugsweise zwischen 0,05 bis 1,0 Gew.-% liegen sollte.
Das Polymer muß eine wäßrige Lösung oder eine stabile kolloidale Dispersion sein, welche die Düsen des Druckkopfes passieren kann. Wenn auch Wasser das bevorzugte wäßrige Trägermedium ist, so kann die - wäßrige Zusammensetzung wohl ein oder mehrere mit Wasser mischbare Lösungsmittel, z. B. Polyalkohol wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethy­ lenglykol oder Trimethylolpropan aufweisen. Der Anteil des wäßrigen Träger­ mediums in der wäßrigen Zusammensetzung kann zwischen 30 und 99,995, vorzugsweise zwischen 50 und 95 Gew.-% liegen.
Strahlgeschwindigkeit, Trennlänge der Tropfen, Tropfengröße und Strömungs­ beständigkeit werden von der Oberflächenspannung und der Viskosität der wäßrigen Zusammensetzung stark beeinflußt. Für Tintenstrahldrucksysteme geeignete Farben können eine Oberflächenspannung zwischen 20 und 60 vorzugsweise zwischen 30 und 50 Dyn/cm aufweisen. Die Oberflächenspan­ nung wäßriger Farben kann durch Zusatz geringer Mengen oberflächenaktiver Stoffe geregelt werden. Die Menge der zu verwendenden oberflächenaktiver Stoffe kann durch einfaches Herumprobieren festgesetzt werden. Es können anionische und nichtionische oberflächenaktive Stoffe aus denen ausgewählt werden, die in den US-Patenten 5,324,349; 4,156,616 und 5,279,654 offenbart sind, sowie viele weitere oberflächenaktive Stoffe, die auf dem Sektor des Tintenstrahldruckverfahrens bekannt sind. Handelsübliche oberflächenaktive Stoffe sind z. B. Surfynol™ von Air Products, Zonyl™ von DuPont, Fluorad™ von 3M und Aerosol™ von Cyanamid.
Die Viskosität der Farbe beträgt normalerweise nicht mehr als 20 Zentipoise, z. B. 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Zentipoise bei Raumtemperatur.
Das beim Tintenstrahldrucker verwendete Lösungsmittel kann auch weitere Bestandteile aufweisen, so zum Beispiel wasserlösliche Flüssigkeiten oder Feststoffe mit einem wesentlich höheren Siedepunkt als Wasser, z. B. Ethyl­ mercaptan, sowie andere Arten oleophiler Zusatzstoffe, wie z. B. Natriumsalz von Ölsäure. Durch einen Feuchtigkeitsbinder bzw. ein Hilfslösemittel kann verhindert werden, daß die Farbe austrocknet oder in den Öffnungen des Druckkopfes verkrustet. Wahlweise kann auch ein Mittel zur Verbesserung des Eindringens zugefügt werden, damit die Farbe leichter in die Trägerfläche ein­ dringen kann. Ein Biozid, z. B. Proxel™ GXL von Zeneca Colours kann hinzu­ gefügt werden, um unerwünschtes Mikrobenwachstum zu verhindern, was mit der Zeit in der Farbe geschehen kann. Zusätzliche Hilfsstoffe, die wahlweise in der Farbe vorhanden sein können, enthalten Verdickungsmittel, pH-Wert- Einstellmittel, Puffer, Mittel zur Verbesserung der Leitfähigkeit, kogationsver­ hütende Mittel, Trockenmittel und Antischaummittel.
Die wäßrige Zusammensetzung wird beim Tintenstrahldruckverfahren verwen­ det, wobei Tropfen dieser Zusammensetzung in kontrollierter Weise auf die Trägerfläche aufgebracht werden, indem aus einer Vielzahl von Düsen bzw. Öffnungen im Druckkopf eines Tintenstrahldruckers Tropfen ausgestoßen wer­ den.
Handelsübliche Tintenstrahldrucker benutzen mehrere verschiedene Methoden für die Verteilung der Farbtropfen. Dies sind im allgemeinen zwei Methoden: die Dauerstrahlmethode und die Bedarfsmethode.
Bei den Systemen mit der Bedarfsmethode wird ein Farbtropfen aus einer Öff­ nung mittels Druck, der z. B. durch ein piezoelektrisches Gerät, ein akustisches Gerät oder einen gemäß digitaler Signale gesteuerten thermischen Prozeß erzeugt wird, direkt auf eine Stelle der farbaufnehmenden Schicht geschleu­ dert. Ein Farbtropfen wird nur dann erzeugt und durch die Öffnungen des Druckkopfes geschleudert, wenn er gebraucht wird. Tintenstrahldruckver­ fahren und die dazugehörigen Drucker sind überall erhältlich und werden hier nicht näher beschrieben.
Die wäßrige Zusammensetzung kann Eigenschaften aufweisen, die mit vielen Ausstoßbedingungen vereinbar sind, z. B. Steuerspannungen und Impulsbrei­ ten für thermische Tintenstrahldrucker, Steuerfrequenzen des piezoelektri­ schen Elements entweder bei Bedarfsgeräten oder bei Dauerflußgeräten, so­ wie Form und Größe der Düse.
Der Träger für die lithographische Druckplatte besteht gewöhnlich aus Alumini­ um, das z. B. durch elektrochemische Körnung gekörnt und danach z. B. durch Eloxiertechniken, die Schwefelsäure und/oder Phosphorsäure verwenden, eloxiert worden ist. Sowohl die Körn- als auch die Eloxierverfahren sind dem Fachmann wohlbekannt und werden hier nicht näher beschrieben.
Nachdem das Bild auf die Druckplatte geschrieben worden ist, kann die Druck­ platte auf normale Weise mit Druckfarbe eingefärbt und die Platte auf einer Druckpresse verwendet werden. Vor dem Einfärben kann die Platte mit einer wäßrigen Lösung aus natürlichem Gummi, z. B. Gummiarabikum, oder einem synthetischen Gummi, z. B. Carboxymethylzellulose, behandelt werden, wie es beim Drucken wohlbekannt ist - siehe z. B. Kapitel 10 aus "The Lithographer's Manual", herausgegeben von Charles Shapiro und veröffentlicht durch The Graphic Arts Technical Foundation, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania (1966).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
2 g einer wäßrigen Lösung mit 2 Gew.-% Copolimerisate aus Ethylen und Acrylsäure, Natriumsalz, das 15 Gew.-% Acrylsäure von Aldrich enthielt, 2 g einer wäßrigen Lösung mit 50 Gew.-% Sorbit und 1 g Ethylmercaptan wurden zu 15 g Wasser hinzugefügt.
Die Lösung wurde in die schwarze Tintenpatrone eines Lexmark 7000- Tintenstrahldruckers gefüllt, wobei die Patrone vorher geleert und gereinigt worden war.
In einem Computer wurde mittels textverarbeitender Software ein Bild erzeugt, das eine Abbildung zusammen mit alphanumerischem Text enthielt und dann auf ein Blech aus eloxiertem Aluminium-Druckplattenmaterial geschrieben, das vorher in den Drucker eingelegt worden war. Die Platte wurde herausgenom­ men und auf einer lithographischen Druckpresse "T-Offset" von Heidelberg befestigt, mit der Lösung "Varn Press Master Universal Fountain Solution" be­ netzt, die 1 : 30 mit Wasser verdünnt war, und auf der Presse unter Verwendung von Druckfarbe der Marke "Vanson VS310 Rubber Base Plus" eingesetzt. Es konnten 3000 Papierbögen mit der bildlichen alphanumerischen Textdarstel­ lung gedruckt werden, ohne daß die Qualität der Platte abnahm. Die Drucke waren klar, sauber und scharf.
Beispiel 2
Der Test wurde genauso durchgeführt, wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die in die Tintenstrahlpatrone eingefüllte Lösung folgendermaßen herge­ stellt worden war:
2 g einer wäßrigen Lösung mit 2 Gew.-% Copolimerisate aus Ethylen und Acrylsäure, Natriumsalz, das 15 Gew.-% Acrylsäure von Aldrich enthielt, 2 g einer wäßrigen Lösung mit 50 Gew.-% Sorbit, 1 g Ethylmercaptan und 2,5 g einer Lösung aus Natriumoleat, die durch Verrühren von 1,0 g Ölsäure und 1,1 ml 4 M Natriumhydroxid-Lösung in 198 g Wasser hergestellt worden war, wur­ den zu 12,5 g Wasser hinzugefügt.
Die Ergebnisse ähnelten denen von Beispiel 1 sehr.
Beispiel 3 (VERGLEICHSBEISPIEL)
Der Test wurde genauso durchgeführt, wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die in die Tintenstrahlpatrone eingefüllte Lösung folgendermaßen herge­ stellt worden war:
4 g einer wäßrigen Lösung mit 50 Gew.-% Sorbit, 2 g Ethylmercaptan und 20 g einer Lösung aus Natriumoleat, die durch Verrühren von 1,0 g Ölsäure und 1,1 ml 4 M Natriumhydroxid-Lösung in 198 g Wasser hergestellt worden war, wur­ den zu 14 g Wasser hinzugefügt.
Beim Einsatz der sich daraus ergebenden Platte auf der Presse stellte sich heraus, daß die Drucke weniger scharf waren als die nach Beispiel 1 und 2 und daß nach 3000 Druckvorgängen Anzeichen einer Verschlechterung der klein­ sten Punkte auf der Druckplatte zu erkennen waren.
Beispiel 4
Dieses Beispiel stellt die Anwendung eines weiteren Polymers nach der Erfin­ dung dar.
Der Test wurde genauso durchgeführt, wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die in die Tintenstrahlpatrone eingefüllte Lösung folgendermaßen herge­ stellt worden war:
8 g einer wäßrigen Lösung mit 1 Gew.-% eines Polymers, 2 g einer wäßrigen Lösung mit 50 Gew.-% Sorbit, und 1 g Ethylmercaptan wurden zu 9 g Wasser hinzugefügt. Die wäßrige Polymerlösung wurde hergestellt, indem 1,0 g Co­ polymerisat aus Styrol und Maleinsäure bzw. teilweise Maleinsäureisobutyl­ ester und Maleinsäuremethylester mit einem Molekulargewicht von ca. 180,000, einem Molarverhältnis von 1 : 1 von Styrol zu Maleinsäure und nicht spezifizierte Verhältnisse von Ethergruppen (von Aldrich) mit 100 g Wasser vermischt wurden, dem 1,0 ml 4 M Natriumhydroxid-Lösung hinzugefügt wor­ den war, bis sich alles aufgelöst hatte, und indem die sich daraus ergebende Lösung gefiltert wurde, damit alle nicht aufgelösten Materialteilchen entfernt werden konnten.
Die sich daraus ergebende Druckplatte benötigte beim Einsatz auf der Presse mehrere Umdrehungen der Presse, um eingefärbt zu werden, danach lieferte sie jedoch klare Drucke des Testbildes.
Beispiel 5
Dieses Beispiel stellt die Anwendung der Erfindung mit einem Druckplattenträ­ ger dar, der eine polymere (Gelatine-)Fläche aufweist.
4 g einer wäßrigen Lösung mit 2 Gew.-% Copolimerisate aus Ethylen und Acrylsäure, Natriumsalz, das 15 Gew.-% Acrylsäure von Aldrich enthielt, 2 g Ethylmercaptan wurden zu 14 g Wasser hinzugefügt.
Die Lösung wurde in die schwarze Tintenpatrone eines Lexmark 7000- Tintenstrahldruckers gefüllt, wobei die Patrone vorher geleert und gereinigt worden war.
In einem Computer wurde mittels textverarbeitender Software ein Bild aus al­ phanumerischem Text erstellt und dann auf ein entwickeltes Blatt Kodak™ Royal Ektacolor™-Papier geschrieben, das vorher in den Drucker eingelegt worden war.
Das gedruckte Bild konnte dann trocknen; danach wurde die Gelatinefläche des Photopapiers mit einem Stück in Wasser getränkter Baumwolle befeuchtet. Dann wurde etwas Druckfarbe ("VanSon VS310 Rubber Base Plus") auf die feuchte Baumwolle gegeben und leicht über die Oberfläche des Photopapiers gestrichen. Die Druckfarbe blieb in den Bereichen haften, die vom Tinten­ strahldrucker beschrieben worden waren, jedoch nicht in den übrigen Berei­ chen, wodurch sich ein klares Druckbild des alphanumerischen Textes ergab, so daß die lithographiedrucktechnischen Feinheiten klar hervortraten.
Die Erfindung ist speziell im Hinblick auf bestimmte bevorzugte Ausführungs­ formen genau beschrieben worden; weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus der Idee und dem Umfang der Erfindung.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer Druckplatte, wobei ein oleophiles Bild durch das Tintenstrahldruckverfahren auf die Fläche eines Trägers unter Ver­ wendung einer wäßrigen Lösung bzw. einer wäßrigen kolloidalen Dispersion eines wasserlöslichmachende Gruppen enthaltenden Polymers erstellt wird, wobei die wasserlöslichmachenden Gruppen mit der Fläche des Trägers in Wechselwirkung stehen, wodurch das Polymer an den Träger gebunden und unlösbar wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wasserlöslichmachenden Grup­ pen ionisierbare Säuregruppen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wasserlöslichmachenden Gruppen aus der aus Karbonsäure- und Sulphonsäuregruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer durch die Polymerisation aus ethylenartigen, ungesättigten Monome­ ren hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer aus Copolymerisaten aus Ethyl und Acrylsäure und aus Copolymeri­ saten aus Styrol mit Acryl- oder Maleinsäuren ausgewählt ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer aus Copolimerisaten aus Ethylen und Acrylsäure, Natriumsalz mit 10 bis 20 Gew.-% Acrylsäure besteht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer in der wäßrigen Lösung bzw. der wäßrigen kolloidalen Dispersion zwischen 0,02 und 5 Gew.-% vorhanden ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer in der wäßrigen Lösung bzw. der wäßrigen kolloidalen Dispersion zwischen 0,05 und 1,0 Gew.-% vorhanden ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Was­ sermenge der wäßrigen Lösung bzw. der wäßrigen kolloidalen Dispersion zwischen 30 und 99,995 Gew.-% beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trä­ gerfläche eine Metallfläche ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Me­ tallfläche eine Aluminiumfläche ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Metallfläche oxidiert ist.
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