DE3830593C2

DE3830593C2 -

Info

Publication number: DE3830593C2
Application number: DE3830593A
Authority: DE
Inventors: Thomas Columbia Md. Us Cicci
Original assignee: Fusion Systems Corp
Current assignee: Fusion Systems Corp
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1991-01-24
Also published as: JPH01295877A; US4836102A; DE3830593A1; JPH053981B2; IT8848338A0; IT1224737B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken eines bedruckbaren Substrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Druckverfahren ist aus der deutschen Zeitschrift "druck print 3/1980; Seiten 145, 146, 148" bekannt. Bei diesem bekannten Druckverfahren wird ein Muster oder ein Teil eines Musters von einer Druckplatte auf ein bedruckbares Substrat übertragen, indem eine Fläche der Druckplatte eingefärbt wird, das Farbmuster auf einen farbhaltigen Zwischenkörper oder ein Farbkissen übertragen wird, indem die Oberfläche des Druckkissens gegen die eingefärbte Fläche gepreßt wird, so daß Farbe auf das Kissen übertragen wird und dann die eingefärbte Fläche des Kissens gegen das zu bedruckende Substrat gepreßt wird.

Für einen erfolgreichen Druckprozeß ist es erforderlich, daß im wesentlichen die gesamte Farbe von der Druckplatte auf das Druckkissen und dann vom Druckkissen auf das bedruckbare Substrat übertragen wird. Eine vollständige Farbübertragung in jedem Schritt erfordert einen richtigen Ausgleich der Adhäsionskräfte zwischen (1) der Druckplatte und der Farbe, (2) der Farbe und dem Druckkissen und (3) der Farbe und dem bedruckbaren Substrat. Wenn die Farbe so strukturiert ist, daß eine gute Übertragung zum Druckkissen stattfindet, wird ihre vollständige Übertragung vom Druckkissen erschwert. Chemische Lösungswege für das Problem des Ausgleichs der re lativen Adhäsionskräfte zwischen der Farbe und der Druck platte, dem Druckkissen und dem bedruckbaren Substrat erfor dern eine sorgfältige Auswahl der Materialien; sie können zur Beeinträchtigung der Druckqualität des fertiggedruckten Produkts führen.

Eine weitere Schwierigkeit bei chemischen Lösungswegen für die Probleme der Farbübertragung besteht darin, daß unter schiedliche Substrate unterschiedliche Farbstrukturen erfor dern können. Beispielsweise sind in der US-PS 43 88 137 Be schichtungen beschrieben, die speziell so ausgebildet sind, daß sie ein erwünschtes Ausmaß unterschiedlicher Adhäsionen für das Haften an verschiedenen Flächen aufweisen, indem (1) die Dichte der Quervernetzung der Beschichtungen, (2) die Anwesenheit adhäsionsfördernder Stellen in der Beschichtung und (3) die Glasübergangstemperatur der Beschichtung kon trolliert werden.

Auch hier ist ein Verfahren zum Drucken durch Übertragen von Farbe von einer Fläche zu einer anderen erwünscht, bei dem kein sorgfältiger Ausgleich zwischen den Adhäsionseigen schaften einer Farbe bezüglich der Flächen, von der und auf die sie zu übertragen ist, erforderlich ist.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein Druckverfahren geschaffen werden, bei dem die Farbe leicht zwischen einer eine Farb schicht tragenden Fläche und einem zu bedruckenden Substrat übertragen werden kann.

Das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Druckverfahren soll nicht auf der Erzielung eines sorgfältigen Ausgleichs zwischen den Adhäsionskräften zwischen feuchter Farbe und Oberflächen beruhen, zu denen und von denen sie übertragen werden soll.

Ferner sollen bei dem mit Hilfe der Erfindung zu schaffenden Druckverfahren Veränderungen der Adhäsionseigenschaften der Farbe während des Druckvorgangs geändert werden.

Nach der Erfindung wird ein Druckverfahren zum Bedrucken eines bedruckbaren Substrats geschaffen, bei dem eine gemu sterte Fläche mit einer Schicht aus einer feuchten, durch Bestrahlung härtbaren Farbe eingefärbt wird und die gemu sterte Farbschicht dann auf die Farbübertragungsfläche eines Farbkissens übertragen wird. Die Farbschicht auf dem Farb kissen wird dann einer Strahlung unter Bedingungen ausge setzt, unter denen die Farbe an der Grenzfläche zwischen der Farbschicht und der Übertragungsfläche des Druckkissens stärker aushärtet als an der anderen Fläche der Farbschicht, an der sie klebrig bleibt. Die klebrige Fläche der Farbe auf dem Druckkissen wird dann mit dem zu bedruckenden Substrat in Kontakt gebracht, und die Farbschicht wird vom Kissen auf das bedruckbare Substrat übertragen. Die auf das bedruckbare Substrat übertragene Farbe kann dann weiter, beispielsweise durch Strahlung, ausgehärtet werden. Es ist aber auch mög lich, die Farbe ohne Anwendung externer Mittel aushärten zu lassen.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung einer großen Viel falt von Farbzusammensetzungen und Oberflächenmaterialien, die mit der Farbe in Kontakt kommen. Die Farbe muß jedoch so zusammengesetzt sein, daß eine wirksame Übertragung von der eingefärbten Platte zum Übertragungskissen stattfindet, und die mit der Übertragungsfläche des Druckkissens in Kontakt stehende Farbe muß in einem größeren Ausmaß härtbar sein als der Teil der Farbe, der mit dem bedruckbaren Substrat in Kontakt gebracht werden soll, damit ein einfaches Lösen der Farbe vom Druckkissen zur Übergabe auf das bedruckbare Sub strat ermöglicht wird.

In der anschließenden Beschreibung werden die folgenden Aus drücke mit den angegebenen Definitionen verwendet:

"klebrig" - die Eigenschaft des Haftens oder Klebens;

"Niedrigenergiefläche" - eine Fläche mit niedrigen molekula ren Anziehungskräften für andere Materialien, insbesondere Klebstoffe oder andere organische Polymere;

"sauerstoffblockiert" - die Tendenz, in Anwesenheit von Sauerstoff oder Luft nicht zu härten oder zu polymerisieren.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Ablauffolge des zu beschreibenden Verfahrens,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Farbschicht auf dem Farbübertragungskissen nach der Übertragung von der Druckplatte,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht zur Veranschauli chung des Schritts des selektiven Härtens der Farb schicht auf dem Farbübertragungskissen mittels Ul traviolettstrahlung und

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht, in der die Farbe auf einem bedruckten Substrat nach dem Kontakt mit dem Substrat und dem anschließenden Lösen vom Farb übertragungskissen zu erkennen ist.

Nach der Zeichnung wird beim ersten Schritt der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Farbe in einem gewünschten Muster von der eingefärbten Fläche 2 der Druckplatte 1 auf eine Niedrigenergiefläche 5 des Farbübertragungskissens 6 übertragen. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Farbschicht 4 auf der Fläche 5 aus einer Quelle 13 über einen Reflektor 12 und ein Filter 11 bestrahlt. Die Bestrahlung der Farbschicht 4 hat zur Folge, daß die Innenfläche 4a der Farbe stärker aus härtet als die Außenfläche 4b. Beim nächsten Schritt des Verfahrens wird die Farbe auf die bedruckbare Fläche 10 eines Substrats 8 übertragen, indem der eingefärbte Bereich des Farbübertragungskissens 6 mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird.

Das Verfahren erfordert, daß die Farbe an der Grenzfläche zwischen der Farbschicht und dem Farbübertragungskissen, d. h. die Farbe an der Innenfläche 4a, stärker härten kann als die Farbe an der Außenfläche 4b. Dieses Härten der Innenfläche 4a führt zu einer Reduzierung der Adhäsion der Farbschicht am Farbübertragungskissen und zu einem Loslösen der Farbschicht vom Farbkissen, wenn die klebrige, im we sentlichen ungehärtete Außenfläche 4b der Farbschicht mit dem bedruckbaren Substrat in Kontakt kommt.

In der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das selektive Härten (1) durch Verwendung einer sauerstoffblockierten, strahlungshärtbaren Farbe und (2) durch Auswahl einer Strahlung zum Härten, die die Farbe in Anwesenheit von Sauerstoff in geringerem Maße härtet als in Abwesenheit von Sauerstoff, erzielt. Typische einsetzbare Strahlungsquellen sind Elektronenstrahlquellen und Ultravio lettquellen, wobei die bevorzugte Quelle eine Ultraviolett quelle ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das selektive Härten der Innenfläche 4a der Farbe dadurch erzielt, daß in Kontakt mit der Farbübertragungsfläche Katalysatoren oder die Poly merisierung fördernde Stoffe für die Farbe verwendet werden. Bei diesem Aspekt der Erfindung müssen der Katalysator oder der das Polymerisieren fördernde Stoff nicht in starkem Aus maß an der Außenfläche (beispielsweise an der Außenfläche 4b) der Farbschicht vorhanden sein. Ein selektives Dotieren der Farbschicht mit Katalysatoren oder mit die Polymerisie rung fördernden Stoffen kann durch Befeuchten der Farbüber tragungsfläche 5 des Druckkissens mit einem Katalysator oder einem Polymerisierungsmittel erzielt werden, bevor die Farbe von der Druckplatte 2 zur Fläche 5 übertragen wird. Die Far be am Farbkissen wird dann der Strahlung ausgesetzt, die die Farbe in Anwesenheit des Katalysators oder des die Polymeri sierung fördernden Stoffs härtet.

Die Bestrahlung wird solange durchgeführt, bis die Farbe an der Grenzfläche genügend gehärtet ist, so daß der Kontakt der äußeren, immer noch klebrigen Fläche 4b der Farbe mit dem bedruckbaren Substrat dazu führt, daß die Farbschicht am Substrat stärker haftet als am Farbübertragungskissen.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren mittels sauerstoff blockierter Farben durchgeführt werden soll, dann können alle Farben benutzt werden, die in Anwesenheit von Sauer stoff nicht vollständig polymerisieren. Beispielsweise ist die Polymerisierung von Acrylaten für die Anwesenheit von Sauerstoff empfindlich, und der in der Luft vorhandene Sauer stoff verzögert oder verhindert sogar die Polymerisierung von Acrylverbindungen, so daß ein klebriges, unvollständig polymerisiertes Harz in Anwesenheit von Sauerstoff erhalten wird.

Ungesättigte Polyesterharze haben ebenfalls die Neigung, luftblockiert zu sein, so daß diese Harze enthaltenden Far ben ebenfalls beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar sind.

Bei der Verwendung sauerstoffblockierter Farben zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Energie der bevorzugten Strahlenquelle im Bereich von 200 bis 450 nm, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 450 nm. Ultraviolett quellen mit Wellenlängen bis herab zu 200 nm könnten in man chen Fällen zwar verwendet werden, beispielsweise bei Far ben, die sehr stark sauerstoffblockiert sind, jedoch besteht bei ultravioletter Strahlung mit so kurzen Wellenlängen stark die Neigung, daß ein Härten auch dann stattfindet, wenn die Farboberfläche Sauerstoff ausgesetzt ist.

Der besondere Vorteil der Verwendung sauerstoffblockierter Harze bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht in der Tatsache, daß die klebrige Fläche, die bei dem in Fig. 3 dargestellten Schritt nicht härtet, gegen den Sauerstoff abgeschirmt ist, nachdem die Farbschicht auf das bedruckte Substrat (siehe Fig. 4) übertragen worden ist, so daß sie anschließend sehr einfach unter den gleichen Strah lungsbedingungen wie beim vorangehenden Schritt gehärtet werden kann.

Das Farbübertragungskissen hat vorzugsweise eine Niedrig energiefläche, wobei es sich dabei um eine Fläche handelt, die in Anwesenheit der Strahlung, der die Farbe im selekti ven Härtungsschritt ausgesetzt ist, nicht mit der Farbe co polymerisieren kann. Bevorzugte Materialien für das Farb übertragungskissen sind die Silikone; es können jedoch auch andere Materialien mit niedriger Oberflächenenergie verwen det werden, die Farbe von der Druckplatte in dem in Fig. 2 dargestellten Verfahrensschritt abheben können.

Wie oben erwähnt wurde, ist die bevorzugte Energiequelle eine Lichtquelle, deren Hauptstrahlung im Bereich von 200 bis 450 nm liegt. Typische brauchbare UV-Quellen für die Strahlung in diesem Bereich sind die Modelle F450, F200 und AEL1B, die von der Firma Fusion Systems, Inc., hergestellt und vertrieben werden. Wenn die Strahlungsquelle einen zu hohen Pegel der kurzwelligen UV-Strahlung erzeugt, können zum Blockieren von denjenigen Wellenlängen, die zum Polyme risieren der Außenfläche 4b der Farbschicht führen könnten, Filter verwendet werden.

Dieses Verfahren führt zu einer sauberen Übertragung der Farbe von der Farbübertragungsfläche zum bedruckbaren Sub strat, und die übertragene Farbe hat eine äußere Farbfläche, die gehärtet ist. Die gehärtete Fläche kann zusätzliche Farbschichten in unterschiedlichen Farben aufnehmen, ohne daß ein Zwischenhärtungsschritt durchgeführt werden muß, ob gleich ein abschließendes Härten notwendig sein kann, wenn die Farbe nicht so zusammengesetzt ist, daß sie nachhärtet.

Das Beispiel beschreibt einen Druckvorgang, bei dem die Farbe auf dem Druckkissen bestrahlt wird.

Beispiel

Bei der Durchführung dieses Druckverfahrens wird eine handelsübliche, UV-härtbare Siebdruckfarbe, wie in Fig. 2 dargestellt, als Schicht auf ein Druckkissen aufgebracht und entsprechend der Fig. 3 in einem zusätzlichen Schritt auf dem Druckkissen bestrahlt. Ein UV-Härtungssystem des Typs F450-10 der Firma Fusion Systems mit einem V-Kolben wird zur Erzielung der Teilhärtung der Farbe verwendet. Der V-Kolben strahlt 80% seiner verwertba ren Energie im Bereich von 400 bis 450 nm aus. Das Farbkis sen wird an dem Härtungssystem auf einem Förderband vorbei bewegt, das sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 21 m (70 feet) pro Minute bewegt. Die Außenfläche der Farbe (die Fläche 4b in Fig. 3 bleibt klebrig, und die Farbe wird vollständig vom Druckkissen auf das bedruckbare Substrat, wie in Fig. 4 dargestellt, übertragen.

Claims

1. Verfahren zum Bedrucken eines bedruckbaren Substrats, bei welchem eine gemusterte Fläche einer Druckplatte mit einer feuchten Farbe eingefärbt wird, die eingefärbte Fläche zur Übertragung von Farbe von der Fläche der Druckplatte zur Bildung einer gemusterten Farbschicht mit einer Farbübertragungsfläche eines Druckkissens in Kontakt gebracht wird und die Außenfläche der sich ergebenden Farbschicht auf der Übertragungsfläche mit dem bedruckbaren Substrat in Kontakt gebracht wird, wobei die gemusterte Farbschicht von dem Druckkissen auf das bedruckbare Substrat übertragen wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß als Farbe eine sauerstoffblockierte, strahlungshärtbare Farbe verwendet wird,
b) daß die Farbschicht auf der Farbübertragungsfläche vor der Übertragung auf das bedruckbare Substrat zur Erzeugung von Polymerisierungsbedingungen einer Strahlung ausgesetzt wird, die die Farbe an der Grenzfläche zwischen der Farbschicht und der Farbübertragungsfläche in größerem Ausmaß härtet als an ihrer Außenfläche,
c) daß die teilweise ausgehärtete Farbschicht auf das bedruckbare Substrat übertragen wird, und
d) daß die teilweise gehärtete Farbschicht vollständig ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe an der Grenzfläche im Schritt b) im wesentlichen vollständig gehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestrahlen der Farbschicht unterbrochen wird, solange die Farbschicht an ihrer Außenfläche noch klebrig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das bedruckbare Substrat übertragene Farbschicht durch Anwendung von Strahlung vollständig ausgehärtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbe ein Harz verwendet wird, das aus der Gruppe der Polyacrylate und der ungesättigten Polyester ausgewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbe ein Polyacrylat verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlung eine Energiestrahlung im Wellenlängenbereich von 200 bis 450 nm zur Anwendung gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels Ultraviolettstrahlung härtbare Farbe verwendet wird und daß eine Ultraviolettstrahlung zur Einwirkung gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlung ein Elektronenstrahlbündel zur Einwirkung gebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Druckkissen ein Druckkissen mit einer Niedrigenergiefläche verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) zum Drucken mehrerer gemusterter Farbschichten auf das Substrat mehrmals durchgeführt werden und daß die erhaltene Zusammensetzung gehärtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene Zusammensetzung mittels Strahlung gehärtet wird.