DE3010980A1

DE3010980A1 - Langlaufende elektrophotographisch mit bild versehene lithographische druckplatte und hierzu verwendbarer blattaufbau

Info

Publication number: DE3010980A1
Application number: DE19803010980
Authority: DE
Inventors: Dallas K Pierson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1980-10-02
Also published as: GB2046462A; FR2451830A1; MX153652A; JPS55133062A; BR8001699A; FR2451830B1

Description

Langlaufende elektrophotographisch mit Bild versehene lithographische Druckplatte und hierzu verwendbarer Blattaufbau

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches Erzeugnis zum Offset-Druck. Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Erzeugnis, das elektrophotographisch mit einem Bild versehen werden kann und welches zwischen dem Träger und der photoleitfähigen Oberschicht eine speziell definierte Zwischenschicht aufweist.

Ein elektrophotographisches Erzeugnis weist in der Regel einen Träger, z.B. aus Kunststoff, Papier, Glas und Metall, auf, der selbst elektrisch leitfähig ist oder durch Behandlung leitfähig gemacht wird. Der leitfähige Träger wird dann mit einer photoleitfähigen Schicht überzogen, die in der Regel photoleitfähige Materialien wie Zinkoxid, Selen, .Cadmiumsulfid und dergleichen enthält, die gegebenenfalls mit einem isolierenden Harzbindemittel gemischt sind, um eine Haftung der photoleitfähigen Schicht an dem Träger zu vermitteln.

Um ein für lithographische Druckzwecke geeignetes pianographisches Grundblatt (master) zu erhalten, wird in der Regel auf der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht durch eine Koronaentladungsvorrichtung in Abwesenheit von einfallendem Außenlicht eine elektrostatische Ladung aufgebracht,

030040/0793

3Q1Q98Q

wonach die geladene Schicht mit dem Bild einer zu vervielfältigenden Originalkopie exponiert wird. Wenn Licht auf den Photoleiter trifft, verteilt sich die Oberflächenladung; ηichtbelichtete Bereiche bleiben geladen, wodurch ein latentes Bild der Originalkopie definiert wird. Das latente Bild wird dann durch herkömmliche Naß- oder Trockenentwicklungstechniken unter Anwendung von Harzpulvern entwickelt, die dann durch Wärme oder Druck unter Fixierung der Pulver auf der photoleitfähigen Oberfläche verschmolzen werden können. Die Hintergrund- oder Nichtbildbereiche können dann chemisch umgewandelt werden, wie es z.B. in der US-PS 3 001 8 72 beschrieben wird, um selbige hydrophil und druckfarbabstoßend zu machen. Die Bildbereiche sind, wenn das Harzpulver verschmolzen worden ist, druckfarbannehmend; der Umwandlungsprozeß beeinflußt diese Eigenschaften nicht.

Nach Bilderzeugen, Entwickeln, Fixieren und Umwandeln von Hintergrundbereichen kann das Blattgebilde in einfacher Weise in Verbindung mit einer Offset-Druckpresse benutzt werden, wobei die herkömmliche Lithographie angewendet werden kann.

Solche lithographischen Platten benutzen in der Regel Papier als Träger und haben im allgemeinen nur eine kurze Laufdauer, dies aus verschiedenen Gründen, wie dem Mangel an Haftfestigkeit der Bildbereiche, der Penetration des Papierträgers durch die in üblichen Feuchtungsflüssigkeiten enthaltene Feuchtigkeit, die dazu neigt, in der Platte Schrumpfungen und Spannungen und dergleichen hervorzurufen.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sind bisher zahlreiche Patente erteilt worden, die die Verwendung einer Zwischenschicht zwischen der photoleitfähigen Außenschicht und

030040/0793

dem Träger vorschlagen. Solche Zwischenschichten sind bezeichnenderweise aus komplexen Kombinationen von Polymersystemen aufgebaut. Zum Beispiel schlägt die US-PS 3 778 die Verwendung des Reaktionsproduktes aus einem epoxyhaltigen Polymeren und weiteren speziell definierten Verbindungen vor; die US-PS 3 778 26 3 verwendet ein Stärke und Vinylpolymerisat enthaltendes Gemisch; die US-PS 3 672 888 verweist auf das Reaktionsprodukt aus einer hydroxylhaltigen Verbindung und einer Chromverbindung; die US-PS 3 761 259 verwendet das Reaktionsprodukt aus einem hochmolekularen wasserlöslichen Material, einem Vinylharz des Äthylentyps und einem Acrylamid; und die US-PS 3 775 108 schlägt das Reaktionsprodukt aus einem Vinylpolymeren, einem Polymeren mit Urethanbindungen und einem wasserlöslichen Aminoharz vor.

Es wurde nun gefunden, daß eine einfache Lösung der vorerwähnten Probleme dadurch erreicht werden kann, daß man eine Zwischenschicht verwendet, die aus einem einfachen polymeren Überzugsmaterial zusammengesetzt ist. Es sind keine komplizierten Reaktionsgemische aus Polymeren "or Aufbringung der Zwischenschicht notwendig, und die Verwendung dieser polymeren Materialien erzeugt dennoch eine angemessene Haftung der Zwischenschicht an dem Träger, z.B. Papier, und des photoleitfähigen Überzugs an dieser Zwischenschicht. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Zwischenschicht eine ausreichende Feuchtigkeitsbarriere schafft und die obigen Probleme bezüglich der Feuchtigkeit in Verbindung mit einem Papierträger verhindert, während die elektrischen Eigenschaften, die zur elektrostatischen Bilderzeugung notwendig sind, durch Verwendung einer solchen Zwischenschicht nicht herabgesetzt werden.

Durch die Verwendung solcher Materialien wird eine bessere

030040/0793

Bildqualität erhalten, selbst wenn typische Trägermaterialien, wie Papier, sonst hinsichtlich sowohl ihrer elektrischen Eigenschaften als auch ihrer physikalischen Einheitlichkeit ungleichförmig sind und die Neigung zeigen, ein unzureichendes Druckverschmelzen der Bildmedien zu liefern.

Außerdem kann eine größere Mannigfaltigkeit bei der Papierwahl mit dem Zwischenschichtaufbau der Erfindung genutzt werden. Die Ausschaltung von Schrumpfungen der Platte beim Einsatz auf der Presse wird durch die Eliminierung des Feuchtigkeitsproblems in Bezug auf den Träger erreicht.

Außerdem wird weniger Plattenspannung auf der Presse beobachtet, wenn man Platten mit der bezeichneten Zwischenschicht verwendet. Die erfindungsgemäße Platte kann in der Tat mit der Papier-Querfaserung auf einer Presse laufen, also quer zur Maschinenrichtung des Papiers. In der Regel ist bei der Papierherstellung die Papierfaserungsrichtung die gleiche wie die Papiermaschinenrichtung und sie weist den größten Betrag an Festigkeit und deshalb weniger Spannungsempfindlichkeit auf. In der Querfaserrichtung, d.h. senkrecht zur Papiermaschinenrichtung in der Papierebene, ist die Festigkeit entsprechend geringer und die Spannungsempfindlichkeit dementsprechend größer. Durch erfindungsgemäße Verwendung der Zwischenschicht kann eine Platte tatsächlich in Querfaserrichtung auf einer Druckpresse ohne die leidigen Probleme laufen gelassen werden, die bei den bisherigen Konstruktionen verherrschend waren.

Erfindungsgemäß wird ein elektrophotographisch mit Bild versehbares Erzeugnis vorgeschlagen, das einen elektrisch leitfähigen Träger mit einem polymerartigen überzug auf einer Oberfläche desselben aufweist, wobei die Hauptkomponente dieses polymerartigen Überzugs ein Polymeres ist,

030040/0793

das aus der Gruppe der Polyurethane, Acrylpolymeren, Acrylatmischpolymerisate, Polysulfone und Polyvinylacetate ausgewählt ist und das einen Photoleiterüberzug über diesem polymerartigen überzug aufweist.

Nach Bilderzeugung, Entwicklung, Bildfixierung und Umwandlung der Nichtbildbereiche in einen hydrophilen Zustand kann das Erzeugnis als lithographische Platte in der üblichen Offset-Lithographie eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Platte enthält ein Trägerblatt, vorzugsweise aus Papier, welches mit einem elektrisch leitfähigen Material imprägniert werden kann, oder auch bereits so am Markt gekauft wird, daß es die geeigneten elektrischen Eigenschaften aufweist. Ein Beispiel für ein Papiermaterial ist das Electrophotographic Offset Master Base, das im Handel von Allied Papier Corporation bezogen werden kann. Andere Trägermaterialien sind gleichfalls im Handel erhältlich, wie z.B. mit Metalldampf überzogene Kunststoffe.

Die polymerartige Zwischenschicht kann dann erfindungsgemäß einfach über diesem Träger nach herkömmlichen überzugstechniken, wie Rakel-, Klingen-, Rollenauftrag etc., aufgebracht werden. Die Polymeren, die erfindungsgemäß in der Zwischenschicht geeignet sind, umfassen herkömmliche Polyurethane, Acrylpolymere, Acrylatmischpolymerisate, Polysulfone und Polyvinylacetate, die gegenüber dem Auftraglösungsmittel der darüber aufzubringenden Photoleiter-Schicht unempfindlich sind. Überraschenderweise sind komplexe Kombinationen von Materialien für die Funktion der Erfindung nicht notwendig; vielmehr ergeben übliche Urethanharz-Lacke, wie der im Handel erhältliche REZ 77-5, ein Urethanharzlack von PPG Chemicals Inc., ausgezeichnete Resultate.

030040/0793

3010380

Andere Komponenten können der Zwischenschicht zugesetzt werden, um verschiedene angestrebte Eigenschaften zu erreichen oder zu optimieren. Zum Beispiel können oberflächenaktive Mittel einverleibt werden, um eine bessere Benetzung des Trägermaterials zu erreichen; Härtungsmittel können inkorporiert werden, wenn das Polymere gehärtet werden soll, usw., solange das speziell ausgewählte Polymere nur den Hauptanteil des Gewichts der Bestandteile der Zwischenschicht bildet.

Ruß kann der Zusammensetzung der Zwischenschicht gegebenenfalls inkorporiert werden, wenn die Eigenschaften des spezifischen Widerstandes des Überzugs geändert werden sollen. Der spezifische Widerstand steht bekanntlich in Beziehung zur angewendeten Entwicklungsmethode. Zum Beispiel erfordern Flüssigentwicklungstechniken einen höheren spezifischen Widerstand als Trockentechniken.

Das Überzugsgewicht der Zwischenschicht kann innerhalb weiter Grenzen variieren, von etwa 1,0 bis etwa 10,0 g pro m². Verminderte Überzugsgewichte können die Funktion der Zwischenschicht beseitigen, während erhöhte Überzugsgewichte eine unerwünschte Herabsetzung in den elektrischen Eigenschaften der Platte und eine Schwächung der Zwischenschicht hervorrufen können.

Nach dem Auftrag des polymerartigen Überzugs, der durch einfaches Lufttrocknen getrocknet werden kann, kann ein üblicher photoleitfähiger Überzug über der Zwischenschicht aufgebracht werden. Beispiele für photoleitfähige Materialien umfassen im Handel erhältliche Zinkoxid-Dispersionsharze.

Auf diese Weise kann ein photoleitfähiger Aufbau geschaffen

030040/0793

3010380

werden, der nach Bilderzeugen, Entwickeln, Bildfixieren, d.h. Druck- oder Wärmeverschmelzen, und Umwandeln der Hintergrundbereiche unter Hydrophilierung als lithographische Platte dient.

Danach kann die Platte funktionswirksam auf üblichen lithographischen Offset-Pressen befestigt werden, um hierdurch in wirksamer Weise bis zu 5.000 Kopien herzustellen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden nichtbeschränkenden Beispiele weiter erläutert, in denen alle Teilangaben Gewichtsteile sind, wenn nichts anderes angegeben wird.

In den Beispielen wurden die Feuchtigkeitsabsorptionswerte nach den herkömmlichen Cobb-Techniken gemäß ASTM T 441 os-69 erhalten. Bilderzeugung und Entwicklung erfolgten entweder mit dem Platemaker Model 1135 ESP oder dem Dual Platemaker MR 417, beide von Minnesota Mining and Manufacturing Companyerhältlich. Um die Hintergrundbereiche umzuwandeln, wurde die ESP Etch Solution von 3M verwendet.

In den Beispielen 1 und 2 wurde das VQC II Imaging Powder von 3M verwendet, das ein echtes Drucktusionstonerpulver ist. Im Rest der Beispiele wird ESP Toner Powder von 3M verwendet, das kein echter Druckfusionstoner ist, jedoch eine ausgezeichnete Bildauflösung und einen sauberen Hintergrund auf den Nichtbildbereichen ergibt.

Beispielsweise kann ein photoleitfähiges Zinkoxid-Überzugsmaterial als Abbildungsschicht in den Beispielen durch Dispergieren von 79,2 Teilen Toluol, 35,2 Teilen eines 50% Feststoff enthaltenden 690x300 Acrylharzes von DeSoto, Inc.,

030040/0793

105,6 Teilen Zinkoxid 345-PC von St. Joe Minerals Corp. und 5,3 Teilen einer 6gew.-%igen Lösung von Rhodamin B-Farbstoff in Methanol hergestellt werden, bis eine Hegman-Feinheit von 5-6(NS-Skala) erreicht ist.

Beispiel 1

Ein im Handel erhältlicher Papiergrund, geeignet für lithographische Zwecke, gewöhnlich als "elektrostatischer Offset-Mastergrund" bezeichnet, wurde von Allied Paper Corporation erhalten. Auf einer Seite dieses Grunds wurde mit einem Trockenüberzugsgewicht von annähernd 5 g/m² eine Urethanpolymer-Zwischenschichtzusammensetzung aufgetragen, die 175 Teile des Reaktionsproduktes aus Polycaprolactondiol, Neopentylglykol und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 6 Teile Ruß und 145 Teile Methyläthylketon enthielt. Der spezifische Widerstand der trockenen Oberfläche der Zwischenschicht war 5,1x10 Ohm. Über dieser Zwischenschicht wurde eine photoleitfähige Schicht aus Zinkoxid/Harzbindemittel/Farbstoffsensibilisator aufgetragen, ähnlich der oben beschriebenen, und zwar mit einem Trockengewicht von annähernd 32 g/m².

Nach elektrophotographischer Abbildung, Druckfixierung des Bildes und chemischer Umwandlung, um die Hintergrundbereiche hydrophil zu machen, wurde dieses Grundblatt (Master) auf einer lithographischen Offset-Presse Multi 12 50 laufen gelassen. Nachdem 5.000 Blatt Papier gedruckt worden waren, war die Qualität der so erhaltenen Kopie immer noch ausgezeichnet und das Grundblatt zeigte keinerlei bedeutende Anzeichen von Beschädigung. Ein ähnlich hergestelltes Grundblatt, das jedoch keine Zwischenschicht enthielt, konnte nur 667 gute Kopien erzeugen, bevor die Bildbereiche schlechter wurden.

030040/0793

Beispiel 2

Der Aufbau des Beispiels 1 wurde hergestellt, wobei jedoch die Zwischenschichtauftragslösung neben den in Beispiel 1 angegebenen Komponenten 28 Teile Phenoxyharz PKHH von Union Carbide als Vernetzungsmittel enthielt. Das so hergestellte Grundblatt lieferte mehr als 5.000 hochwertige Abdrucke,

Beispiel 3

Eine Lösung für die Zwischenschicht, ähnlich der in Beispiel 2, die jedoch keinen Ruß enthielt, wurde wie beschrieben aufgezogen. Der spezifische Widerstand der trockenen Zwischenschichtoberfläche war 2x10 Ohm bei 100 Volt. Die Cobb-Feuchtigkeitsabsorption war bei 120 Sekunden O g/m². Das Grundblatt bildete gut ab und erzeugte mehr als 1.300 ausgezeichnete hochwertige Abdrucke.

Beispiel 4

Eine Lösung für die Zwischenschicht, ähnlich derjenigen in Beispiel 2, die jedoch 3 % Ruß enthielt, bezogen auf die nichtflüchtigen Komponenten, wurde wie beschrieben aufgezogen. Der spezifische Widerstand der trockenen Oberfläche war 4,4 χ 10 Ohm. Das Grundblatt bildete gut ab und erzeugte mehr als 1.500 Abdrücke ausgezeichneter Qualität.

Beispiel 5

Grundblätter, die im Aufbau ähnlich den in Beispiel 2 beschriebenen waren, wurden auf einer Rotaprint-Druckpresse R30SK sowohl in Normal- als auch in Querfaserungsweise lau-

030040/0793

fen gelassen. Bei der.Normalbahn ist die Führungskante des Grundblattes auf der Presse die gleiche wie die Führungskante des Grundblattes, wenn es aus der elektrophotograohischen Abbildungsvorrichtung herauskommt. Bei der Querfaserungsbahn ist die Führungskante des Grundblattes auf der Presse die gleiche wie eine Seitenkante des Grundblattes, wenn es aus einer mit Rollenführung ausgerüsteten elektrophotographischen Abbildungsvorrichtung herauskommt. 15 Grundblätter wurden auf dieser Presse getestet: Neun wurden in Querfaserungsrichtung, sechs wurden in Normalrichtung laufen gelassen, acht enthielten eine Zwischenschicht, wie oben beschrieben, und sieben waren von ähnlichem Aufbau, enthielten jedoch keine Zwischenschicht. Im allgemeinen war der Aufbau, der die hier beschriebene Zwischenschicht enthielt auf der Presse haltbarer als die Konstruktionen, die keine Zwischenschicht enthielten. Insbesondere litten bei Querfaserungsbahn die keine Zwischenschicht enthaltenden Grundblätter unter einer derart starken Neigung zu Spannungen, daß die Nichtbildbereiche zu reißen und Druckfarbe aufzunehmen begannen, vermutlich durch physikalischen Einschluß in den Rissen. Dieses Rißphänomen trat im allgemeinen innerhalb der ersten 100 Abdrucke bei dem Lauf des Grundblattes auf; die erhaltenen Kopien waren unannehmbar wegen eines extrem schmutzigen Hintergrundes. Im Gegensatz hierzu konnten Grundblätter, hergestellt mit einer Zwischenschicht, in Querfaserungsrichtung bis zu 1.700 Abdrucken laufen und ergaben Kopien von ausgezeichneter Qualität, die saubere Hintergrundbereiche und dichte, scharf definierte Bildbereiche enthielten.

Beispiel 6

Ein lithographisches Grundblatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch enthielt die Zwischenschicht-

030040/0793

Überzugsmasse eine Lösung aus 90 Teilen Acryllatex Neocryl A-622 von Polyvinyl Chemical Co. und 10 Teile Wasser, und wurde mit einem Trockenüberzugsgewicht von 7,9 g/m² aufgezogen. Mehr als 1.800 ausgezeichnete Qualitätsabdrucke wurden von diesem Grundblatt gedruckt.

Beispiel 7

Ein lithographisches Grundblatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Zwischenschichtüberzugsmasse eine Lösung aus 35 Teilen VAGH (Vinylchlorid/ Vinylacetat-Copolymer von Union Carbide), gelöst in 315 Teilen Methyläthylketon, enthielt. Das Zwischenschicht-Trockenüberzugsgewicht betrug 2,6 g/m². Dieser Aufbau ergab mehr als 2.000 ausgezeichnete Qualitätsabdrucke.

Beispiel 8

Ein lithographisches Grundblatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Zwischenschichtüberzugsmasse eine Lösung aus 33 Teilen VINAC ASB 516 (ein Carboxypolyvinylacetat von Air Products Co.), gelöst in Teilen Äthanol, 250 Teilen Methyläthylketon und 15 Teilen Wasser, enthielt und mit einem Trockengewicht von 2,7 g/m² aufgezogen wurde. Mehr als 1.800 ausgezeichnete Qualitätsabdrucke wurden erhalten.

Beispiel 9

Ein lithographisches Grundlbatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Zwischenschichtüberzugsmasse eine Lösung aus 32 Teilen Carboset 525 (carboxyliertes Acrylharz von B.F.Goodrich Co.) in 297 Teilen

030040/0793

Methylcellosolve, enthielt und mit einem Trockengewicht von 2,5 g/m² aufgezogen wurde. Das so hergestellte Grundblatt erzeugte 1.800 ausgezeichnete Qualitätskopien.

Beispiel 10

Ein lithographisches Grundblatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Zwischenschichtüberzugsmasse eine Lösung aus 55 Teilen Polysulfonharz (Union Carbide P 171oNT 15), gelöst in 400 Teilen Äthylendichlorid, enthielt und mit einem Trockengewicht von 5,8 g/m² aufgezogen wurde. Das so hergestellte Grundblatt ergab mehr als 1.300 ausgezeichnete Qualitätsabdrucke.

Beispiel 11

Ein lithographisches Grundblatt wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch die Zwischenschichtüberzugsmasse eine Lösung aus REZ Interior-Exterior 77-5 Polyurethane Gloss Clear Plastic Coating (ein Urethanalkyd-Lack von Pittsburgh Paint, PPG Industries Inc.), gelöst in VM&P-Naphtha bis zu einem Feststoffgehalt von 15 %, enthielt und mit einem Trockengewicht von 2,8 g/m² aufgetragen wurde. Diese Konstruktion ergab mindestens 1.000 ausgezeichnete Qualitätsabdrucke .

Dr.Ro/bm

030040/0793

Claims

MINNESOTA MINING AND MANUFACTURING COMPANY

3M Center, Saint Paul, Minnesota 55101, V. St. A.

Patentansprüche

1,. Elektrophotographisches Blattgebilde mit einem Aufbau

einem elektrisch leitfähigen Träger, einer über diesem Träger befindlichen Polymerschicht und einer photoleitfähigen Schicht, die über dieser Polymerschicht liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponente dieser Polymerschicht aus der Gruppe der Polyurethane, Acrylpolymeren, Acrylatmischpolymerisate, Polysulfone und PoIyvinylacetate ausgewählt ist.
2. Blattgebilde nach Anspruch 1, worin die photoleitfähige Schicht Zinkoxid, dispergiert in einem isolierenden Bindemittel, enthält.

030040/0793

3010880
3. Blattgebilde nach Anspruch 1, worin dieser Träger aus Papier ist.
4. Elektrophotographisch mit Bild versehene lithographische Platte aus einem elektrisch leitfähigen Träger, einer über diesem Träger befindlichen Polymerschicht und einer photoleitfähxgen Schicht, die verschmolzene, oleophile Druckfarbe annehmende Tonerpulver-Bildbereiche aufweist und deren Hintergrundbereiche hydrophil und druckfarbabweisend sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponente dieser Polymerschicht aus der Gruppe der Polyurethane, Acrylpolymeren, Acrylatmischpolymerisate, Polysulfone und PoIyvinylacetate ausgewählt ist.
5. Platte nach Anspruch 4, worin der Träger aus Papier ist.
6. Platte nach Anspruch 4, worin diese photoleitfähige Schicht Zinkoxid, dispergiert in einem isolierenden Bindemittel, enthält.

030040/0793