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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Drucken und, genauer, auf Vor-Ort-Beschichten von
thermischen Druckplatten für
lithographisches Offset-Drucken. Die Verfahren und Vorrichtungen
der Erfindung können
in einem Abbilden auf der Presse verwendet werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Beim
lithographischen Offset-Druck werden die Druckplatten typischerweise
aus einem dünnen
Aluminiumblech (dem Substrat gefertigt, das mit einem dünnen Mantel
aus Polymer bedeckt ist. Der Polymer ist normalerweise photoempfindlich
oder thermisch empfindlich. Die Empfindlichkeit des Polymers wird
ausgenutzt, um die Platte mit dem gewünschten Bild zu belichten,
indem Licht verwendet wird, welches von einem Laser oder einer anderen
intensiven Lichtquelle kommen kann. Photoempfindliche Polymere werden
mit UV- oder sichtbarem Licht belichtet, wohingegen thermisch emmpfindliche
Polymere typischerweise belichtet werden, indem IR-Laser relativ
hoher Leistung verwendet werden. Nachdem sie bildweise belichtet
worden ist, erfordert die Platte in hekömmlicher Weise ein chemisches
Entwickeln, bevor sie auf einer Presse verwendet wird. Jüngere Technologien
sind jedoch „prozeßfrei", was bedeutet, daß sie keine
chemische Entwicklung oder andere Zwischenschritte erfordern, außer vielleicht
das Abwischen ablatierter Rückstände. Einige
derartiger „prozeßfreien" Platten können nach
dem Abbilden direkt auf einer Presse verwendet werden.
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Diese
Erfindung hat besonders mit prozeßfreien Platten zu tun, die
durch eine Laserquelle belichtet werden, entweder in einer Computer-zu-Platte
(C.T.P.)-Einrichtung oder direkt auf der Druckpresse (Abbildung auf
der Presse). Die Polymerbeschichtung ist entweder hydrophob oder
hydrophil und ändert
ihre Anziehungseigenschaften auf Wasser mit einer Belichtung mit
Laserstrahlung. Alternativ kann die Platte eine trockene (oder wasserfreie)
Offset-Platte sein. Prozeßfreie
Platten, die auf der Presse belichtet werden, können für einmalige Verwendung oder
wiederverwendbar sein (d.h. wo die gleiche Platte gereinigt, mit
einem Polymer wiederbeschichtet und mehrfach benutzt wird). (Siehe
US-Patent Nr. 5,713,287).
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Der
Leistungswert einer Druckplatte wird typischerweise bestimmt durch
die „IR-Empfindlichkeit" (d.h. der Betrag
der Laserleistung, der für
eine Abbildung erforderlich ist) und die „Abbildungsauflösung" (d.h. die Hydrophob/Hydrophil-Unterscheidung zwischen
den bestrahlten und nicht-bestrahlten Gebieten). Eine Platte, welche
eine lange Lagerfähigkeit
aufweist und robust ist, weist typischerweise eine niedrige IR-Empfindlichkeit und/oder
Abbildungsauflösung
auf. Platten, welche eine hohe IR-Empfindlichkeit und eine gute
Abbildungsauflösung
aufweisen, weisen typischerweise kurze Lagerfähigkeiten auf. Eine hohe IR-Empfindlichkeit
führt direkt zu
einer kurzen Lagerfähigkeit,
da das Vorsehen einer hohen IR-Empfindlichkeit Chemikalien in der
Polymerschicht erfordert, welche sofort unter der Belichtung mit
IR-Strahlung reagieren. Derartige Chemikalien werden, wenn auch
langsamer, bei Lagertemperaturen reagieren. Die Zeit kombiniert
mit den Belastungen von Handhabung und Transport führt dazu,
daß der
Leistungswert einer Druckplatte degradiert. Als solche bestimmen
die Leistungskriterien IR-Empfindlichkeit und Bildauflösung eindeutig
die mögliche
Lagerfähigkeit
und Robustheit. Diese im Widerspruch zueinander stehenden Ziele sind
für prozeßfreie Platten
besonders wichtig, da es äußerst schwierig
ist, eine prozeßfreie
thermische Platte zu schaffen, welche hohe Leistungskriterien mit einer
langen Lagerfähigkeit
und Robustheit verbindet.
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Vorbeschichtete
Platten, auch bekannt als vorsensibilierte Platten, werden an zentralen
Standorten hergestellt und an viele Anwender verteilt. Die Zeit
zwischen der Fertigung und der Verwendung der Platte ist typischerweise
einige Monate. Dementsprechend müssen
die Chemikalien, die verwendet werden, um die Platten zu beschichten,
robust und haltbar sein, um Transport und Handhabung auszuhalten
und um eine relativ lange Lagerzeit (typischerweise im Umfang von
zwölf Monaten)
zu überstehen.
Um eine derartige Lagerfähigkeit
zu erreichen, müssen
die Chemikalien, die auf vorbeschichteten Platten eingesetzt werden,
relativ stabil und nicht-reaktiv sein. Als solche opfern die vorbeschichteten
Platten Leistungswerte, besonders IR-Empfindlichkeit, für Robustheit
und Lagerfähigkeit.
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Eine
Vor-Ort-Beschichtung ist in der Druckindustrie verwendet worden.
Die besten bekannten Beispiele sind die „Wisch-Auftragungs-" („Wipe-On") Platten, bei welchen
eine photoempfindliche Zusammensetzung auf einer Aluminiumplatte
per Hand oder Maschine ausgebreitet wird. Die beschichtete Platte
wird dann durch mechanische, chemische oder elektrische Prozesse
behandelt, um die hydrophilen Eigenschaften und die Adhäsion der
Zusammensetzung zu verbessern. „Wisch-Auftragungs"-Platten werden jetzt weniger oft verwendet,
weil ihre Chemie die gleiche ist wie die der vorbeschichteten Platten,
aber ihre Leistungswerte sind minder; ihr einziger Vorteil sind
die niedrigen Kosten.
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Das
europäische
Patent
EP 0 652 483
A1 , nachstehend als Ellis bezeichnet, offenbart eine wäremeempfindliche
Beschichtung zur Verwendung auf einer vorbeschichteten prozeßfreien
lithographischen Platte. Die Beschichtung besteht aus drei Chemikalien:
- (i) einem hydrophoben Polymer, welcher unter
der Einwirkung von Wärme
und/oder Säure
reagiert, um hydrophil zu werden (Seite 2, Zeilen 51–52);
- (ii) einem photothermischen Konverter, der in der Lage ist,
IR-Strahlung zu absorbieren und sie in Wärme und/oder Säure zu konvertieren
(Seite 2, Zeilen 43–44,
und Seite 4, Zeilen 35–36);
und
- (iii) einem thermischen Säuregenerator,
welcher Säure
unter der Einwirkung von Wärme,
die durch Bestrahlung des photothermischen Konverters erzeugt wird,
freisetzt (Seite 5, Zeilen 22–24).
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Ellis
lehrt nicht eine direkte Zugabe von Säure zu der Mischung, da es
bei der Ellis-Erfindung um die schädlichen Effekte auf die Lagerfähigkeit
und Robustheit der Beschichtung geht, welche wesentliche Erfordernisse
einer vorbeschichteten Platte sind. Ellis verwendet einen thermischen
Säuregenerator
(Punkt (iii) oben), welcher Säure
nur unter der Einwirkung von Wärme
freisetzt, so daß die
Ellis-Beschichtung eine ausreichende Robustheit und Lagerfähigkeit
aufweist, um für
vorbeschichtete Platten verwendet zu werden.
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Es
gibt einen Bedarf für
verwendbare thermische Druckplatten, welche überlegene IR-Empfindlichkeit und/oder
Abbildungsauflösung
bieten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung sieht eine Mischung von zumindest zwei Chemikalien vor,
welche, wenn sie zusammengemischt werden, chemisch aktiv sind und
eine Lagerfähigkeit
von weniger als einem Monat aufweisen (d.h. beträchtlich kürzer als die Lagerfähigkeiten
von jedweden Beschichtungen, welche praktisch in vorbeschichteten
Platten verwendet werden können).
Der hohe Grad der chemischen Aktivität der Mischung ermöglicht die
Schaffung einer Druckplatte mit Leistungseigenschaften, die nicht
erreichbar sind beim Verwenden vorbeschichteter Platten, insbesondere
prozeßfreier
vorbeschichteter thermischer Platten. Die beiden (oder mehreren)
Chemikalien werden getrennt gehalten, bis sie, während oder kurz vor einer Auftragung,
zusammengemischt werden. Wenn die Beschichtung durch Sprühen vollbracht
wird, wie in der bevorzugten Ausführungsform, können die
Chemikalien getrennt gesprüht
werden und nur auf der Plattenoberfläche wechselwirken. Alternativ
können
sie in einer Mischkammer genau vor dem Sprühen gemischt werden. Der hohe
Grad der chemischen Aktivität
erzeugt Platten, die den vorbeschichteten Platten überlegen
sind, auf Kosten von Lagerfähigkeit
und Robustheit, welche für
eine Vor-Ort-Beschichtung von geringerer Wichtigkeit sind.
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Gemäß dieser
Erfindung können
die Platten vor Ort in einer Druck-Fabrik beschichtet werden. Die
erforderliche Lagerfähigkeit
ist dann nur die Dauer eines Druckdurchlaufs (typischerweise im
Umfang von Stunden oder Tagen), und es ist damit relativ wenig Handhabung
und Transport verbunden. Folglich können sehr viel agressivere
Beschichtungschemikalien, welche dazu neigen, miteinander zu reagieren,
verwendet werden, um Platten mit überlegener IR-Empfindlichkeit
und Abbildungsauflösung
auf Kosten einer verminderten Lagerfähigkeit und Robustheit zu schaffen.
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Einige
Ausführungsformen
dieser Erfindung sind mit einer direkten Mischung einer thermisch
reaktiven Chemikalie verbunden, welche ihre Eigenschaften ändert, wenn
sie bestrahlt wird, und einer zweiten Chemikalie, welche mit der ersten
Chemikalie während
(oder genau vor) der Auftragung auf die Druckplatte kombiniert wird.
Die Zugabe der zweiten Chemikalie zu der Mischung erhöht die chemische
Reaktivität
der Mischung drastisch, wodurch sich die IR-Empfindlichkeit und
Abbildungsauflösung
der Platte erhöhen,
während ihre
Lagerfähigkeit
und Robustheit beträchtlich
abnehmen. Die thermisch reaktive Chemikalie kann ein hydrophober
Polymer sein, welcher in der Lage ist, seine Anziehungseigenschaften
auf Wasser in der Gegenwart von Wärme zu ändern. Die zweite Chemikalie
kann ein Säurekatalysator
sein, welcher die Reaktivität
des Polymers erhöht,
wodurch die Reaktion, welche den Polymer von einem hydrophoben zu
einem hydrophilen Zustand konvertiert, katalysiert wird.
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Ellis
ist nur eine der vielen bekannten Zusammensetzungen zur Verwendung
bei der Beschichtung prozeßfreier
thermischer Druckplatten, welche aus der vorliegenden Erfindung
Nutzen ziehen können.
Bei prozeßfreien
thermischen Druckplatten kann die Empfindlichkeit erhöht werden,
und die Lagerfähigkeit
kann durch Variieren der Chemikalienzusammenstellung der verwendeten
Beschichtung verringert werden. In ihrem breitesten Sinn ist die
Erfindung nicht auf irgendeinen besonderen Ansatz eingeschränkt.
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Das
Verringern der erforderlichen Lagerfähigkeit und Bobustheit der
Plattenbeschichtung erlaubt zunehmend eine überlegene IR-Empfindlichkeit
und Abbildungsauflösung,
da sogar mehr reaktive Chemikalien eingesetzt werden können. Aus
diesem Grund ist das Abbilden auf der Presse einer auf eine wiederverwendbare
Oberfläche
ausgebreiteten Polymerschicht ein großes Potential für die Erfindung.
Anwendungen zur Abbildung auf der Presse können eine sehr kurze Lagerfähigkeit
(so wenig wie ein paar Minuten) und Robustheit tolerieren, wodurch
die Verwendung der reaktivsten Chemikalien für die Plattenbeschichtung und
daher das Erreichen der höchstmöglichen
Leistungswerte ermöglicht
wird. Überdies
senkt eine Vor-Ort-Plattenherstellung Kosten und ermöglicht die
Wiederverwendung von Platten nach dem Wegwaschen der alten Beschichtung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
neuartigen, als charakteristisch für die Erfindung angenommenen
Merkmale sind in den angehängten
Ansprüchen
bekanntgemacht. Die Erfindung selbst wird jedoch, wie deren andere
Merkmale und Vorteile, unter Bezugnahme auf die Beschreibung, welche
folgt, am besten verstanden werden, gelesen in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1–a
schematisch ein Verfahren der Auftragung von den beiden Chemikalien
auf eine Druckplatte, wobei die Chemikalien während der Auftragung auf der
Oberfläche
gemischt werden;
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1–b
schematisch ein Verfahren der Auftragung von den beiden Chemikalien
auf eine Druckplatte, wobei die Chemikalien unmittelbar vor der
Auftragung auf der Oberfläche
gemischt weden; und
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2 das
gemeinsame Sprühen
der beiden reaktiven Chemikalien für eine Auftragung bei der Abbildung
auf der Presse.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 1–a und 1–b ist nun
eine lithographische Druckoberfläche 1,
welche eine Druckplatte oder ein wiederverwendbarer Druckzylinder
sein kann, auf einem Zylinder 2 befestigt und mit einer
Beschichtung 3 beschichtet, welche durch Mischen eines
in einem Behälter 4 gelagerten
Materials A mit einem in einem Behälter 5 gelagerten
Material B gemischt wird. In der bevorzugten Ausführungsform
ist das Material A ein thermisch reaktiver Polymer, welcher, wenn
er erwärmt
wird, eine chemische Reaktion durchmacht, welche seine Anziehungseigenschaften
auf Wasser ändert,
und Material B ist ein Beschleuniger oder Katalysator für den thermischen
Reaktionsprozeß.
Eines der beiden Materialien enthält auch einen laserabsorbierenden
Farbstoff, der an die Wellenlänge
des Lasers angepaßt
ist, der nachfolgend verwendet werden wird, um die Druckoberfläche 1 bildweise
zu belichten. Verfahren und Vorrichtungen zum Schaffen eines Bildes auf
einem Polymer durch Erwärmen
von ausgewählten
Stellen auf dem Polymer, beispielsweise mit einem Laser, sind wohl
bekannt und werden hier nicht diskutiert.
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Die
Materialien A und B werden gesprüht,
indem Sprühdüsen 6 und 7 verwendet
werden, welche durch eine Luftzufuhr 8 angetrieben werden.
Die Sprühdüsen 6 und 7 saugen
Materialien aus den Behältern 4 und 5. 1–b
zeigt eine alternative Ausführungsform,
bei welcher die Materialien in einer Mischkammer 9 vorgemischt
werden, bevor sie auf einen einzelnen Sprüher 6 angewendet werden.
In 1–b wird der Luftdruck von der
Luftzufuhr 8 verwendet, um die Materialien A und B in die
Mischkammer 9 zu zwingen. Geeignete luftfreie Düsen können auch
verwendet werden.
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2 zeigt
ein Abbildungssystem auf der Presse zum Anwenden einer wiederverwendbaren
Druckoberfläche,
die in eine lithographische Offset-Druckpresse gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eingegliedert ist. Nur minimale Details der Druckpresse
sind gezeigt, da die Technik der lithographischen Druckpressen,
wie auch Abbildungssysteme auf der Presse, wohl bekannt ist.
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Ein
Blatt Papier 21 bewegt sich zwischen einem Prägezylinder 10 und
einem Drucktuchzylinder 11. Ein Zylinder 2 trägt eine
Druckoberfläche 1,
welche Tinte bildweise aufnimmt durch die Wirkung von befeuchtenden
Walzen 12, welche eine Reservoirlösung auftragen, und Tintenwalzen 13,
welche Tinte auftragen. Für einen
wasserfreien Offset werden die Walzen 12 nicht verwendet.
Die Druckoberfläche 1 kann
durch einen automatischen Reiniger 20 gereinigt werden,
der sehr ähnlich
zu automatischen Drucktuchreinigern ist. Das Reinigen wird nach
jedem Druckdurchlauf vor der Wiederbeschichtung durchgeführt.
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Zwei
Spray-Einheiten 6 und 7 sind zusammen mit einer
Trocknungseinheit 14 und einem Abbildungskopf 15 befestigt.
Der Abbildungskopf 15 wird mit Bilddaten 16 aus
einem Computersystem (nicht gezeigt) versorgt. Die Anordnung der
Teile 6, 7, 14 und 15 kann selektiv über die
volle Breite des Zylinders 2 durch Verwenden eines Linearverstellers
bewegt werden. In der dargestellten Ausführungsform schließt der Linearversteller
Spuren 17 und eine Verstellschrauben-Spindel 18 ein,
welche durch einen Motor 19 angetrieben wird. Das Beschichten
und Abbilden wird in einer spiralförmigen Weise gemacht, wobei
das Sprühen
aus den Einheiten 6 und 7 ein viel breiteres Gebiet
als die Öffnungsbreite
(„swath") des Abbildungskopfes 15 bedeckt.
Daher überlappen
die Sprühmäntel. Das Überlappen
des Sprühens
fördert
die Gleichförmigkeit.
Weitere Details des Abbildens auf der Presse sind in dem US-Patent
No. 5,713,287 beschrieben.
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Beispielhaft
ist eine thermische Beschichtung, die geeignet ist zur Verwendung
dieser Erfindung, durch Ellis in dem Beispiel 4 des europäischen Patents
No.
EP 0 652 483 A1 offenbart.
Die Ellis-Beschichtung wird unten beschrieben. Die Aufbereitung
des Co-Polymers ist auf Seite 6, Zeilen 31-39, beschrieben.
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Aufbereitung
des THPM-MPTS-Co-Polymers
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Eine
Lösung
von 100 g Tetrahydropyan-2-yl-Methacrylat (THPM), 10g Methacryloxypropyltrimethoxysilan
(MPTS) und 1,93 g Azobisisobutyronitril (AIBN) in 100 cm3 von MEK [Methylethylketon] wurde für vier Stunden
erwärmt.
Der Reaktionsmischung wurden 583 cm3 von
MEK hinzugefügt,
um eine Lösung
von Co-Polymer bei 17 Festkörper-Gew.-%
zu ergeben. Zu einem 100 cm3 Teil dieser
Lösung
wurden weitere 100 cm3 von MEK hinzugefügt. Diese
Mischung wurde dann in 1 L von Methanol gegossen, um den Co-Polymer
zu beschleunigen. Der weiße
Festkörper
wurde aufgesammelt, um 23,3 g von reinem Co-Polymer zu ergeben.
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Jedweder
der wohlbekannten IR-absorierenden Farbstoffe kann geeignet für eine Mischung
mit dem oben beschriebenen Co-Polymer
sein. Der Ellis-Farbstoff D-1 ist ein geeignetes Beispiel. Farbstoffe
mit dem folgenden Kern sind in Ellis, Seite 4, Zeile 35, bis Seite
5, Zeile 21, beschrieben.
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Ar1
bis Ar4 sind Arylgruppen, welche die gleichen sein können oder
verschieden, derart, daß zumindest
zwei der Ar1 bis Ar4 eine tertiäre
Aminogruppe in der 4-Position
aufweisen, und X ist ein Anion. Beispiele von tertiären Aminogruppen
schließen
Dialkylamino-Gruppen, Diarylamino-Gruppen und zyklische Substituenten,
wie Pyrrolidino, Morpholino, Piperidiono, etc. ein. Die tertiäre Aminogruppe
kann einen Teil eines fusionierten Ringsystems bilden, z.B. eine
oder mehrere der Ar1 bis Ar3 können
eine Juliolidin-Gruppe darstellen.
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Vorzugsweise
wird das Anion X aus einer starken Säure abgeleitet (z.B. sollte
HX ein pKa von weniger als 3 aufweisen, vorzugsweise weniger als
1). Geeignete Identitäten
für X schließen C104, BF4, CF3SO3, PF6, AsF6, SbF6, etc. ein.
Von derartigen Farbstoffen wird angenommen, daß sie die Säure HX bei Bestrahlung bilden,
und der Effekt scheint besonders stark zu sein, wenn nicht alle
der Ar1 bis Ar4 identisch sind.
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Wie
in Ellis, Seite 7, Zeilen 19-20, beschrieben, wurde eine Lösung aus
dem Co-Polymer (0,35 g), einem Farbstoff D-1 (0,0365 g) in 2-Butanone
(5 g) gebildet. Diese Lösung
wird nachstehend als die des Ellis-Beispiels 4 bezeichnet.
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Diese
Beschichtung und ähnliche
durch Ellis beschriebene Beschichtungen wurden zur Verwendung in
vorbeschichteten prozeßfreien
thermischen Platten entwickelt. Folglich wurde ein Kompromiß beim Leistungskriterium
(IR-Empfindlichkeit und Abbildungsauflösung) geschlossen, um eine
Beschichtung mit der Robustheit und Lagerfähigkeit zu erreichen, die für vorbeschichtete
Platten erforderlich sind.
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Gemäß dieser
Erfindung können
die Leistungswerte des Ellis-Ansatzes
und, im besonderen der im Beispiel 4 des Ellis-Patents zitierte Ansatz, in hohem Maße verbessert
werden durch die Verwendung einer kleinen Menge einer stärkeren organischen
Säure in
dem Polymer, wie einer polysulfonischen Säure. Da die polysulfonische
Säure ein
relativ reaktives Material ist, wird die Lagerfähigkeit der beschichteten Platte
von vielen Monaten auf wenige Tage verringert. Es wäre unmöglich, Druckplatten,
welche derart kurze Lagerfähigkeiten
aufweisen, über
normale Kanäle
zu verteilen und zu verwenden. Wenn jedoch die Platten vor Ort aufbereitet
und sofort abgebildet werden, ist diese verringerte Lagerfähigkeit
ausreichend.
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Durch
Verwenden der Zusammensetzung des Ellis-Beispiels 4 im Behälter 4 und
der polysulfonischen Säure
im Behälter
5 wurde eine Druckoberfläche
mit einer viel stärkeren
Tinte/Wasser-Differenzierung
(d.h. Abbildungsauflösung)
erreicht. Die Menge der polysulfonischen Säure reicht von 1 Gew.-% bis
20 Gew.-% der Lösung
des Ellis-Beispiels 4. Eine alkalische Reservoirlösung muß in dem
Druckprozeß verwendet
werden. Die besten Resultate wurden mit einer Reservoirlösung erhalten,
welche 1 Gew.-% von Potassiumhydroxid und 2 Gew.-% von Isopropylalkohol
enthält.
Die Beschichtung betrug ungefähr
1 Mikron in der Dicke, und die Abbildung wurde in einem TRENDSETTERTM 3422T gemacht, hergestellt durch Creo
Products (Burnaby, B.C., Canada). Die Abbildung wurde bei 2400 dpi
mit einer Energie von 300 mJ/cm2 gemacht.
Drucktests auf einer Heidelberger GTO Offset-Presse zeigten eine
ausgeprägte
Verbesserung der Pressen-Breite und der Geschwindigkeit, ein Tinte/Wasser-Gleichgewicht
zu erreichen, wenn die polysulfonische Säure eingeführt wurde.
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Es
ist klar, daß andere
chemische Systeme ähnliche
Gewinne der Leistungswerte durch den Kompromiß mit Robustheit und Lagerfähigkeit
erreichen können.
Beispielsweise kann ein einfacher, nicht-reaktiver Katalysator durch
die zweite Sprühdüse anstelle
einer reaktiven Säure
eingeführt
werden.
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Wie
es für
diejenigen Durchschnittsfachleute im Lichte der vorangegangenen
Offenbarung offensichtlich sein wird, sind viele Änderungen
und Modifikationen in der Umsetzung dieser Erfindung möglich, ohne
von deren Grundgedanken oder Umfang abzuweichen. Dementsprechend
muß der
Umfang der Erfindung in Übereinstimmung
mit dem durch die folgenden Ansprüche definierten Wesen ausgelegt
werden.