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Diese
Erfindung betrifft Flachdruck und stellt ein Verfahren zum Herstellen
eines Substrats für
ein Flachdruckbauteil, ein Substrat eines Flachdruckbauteils sowie
ein Flachdruckbauteil per se bereit. Diese Erfindung betrifft insbesondere,
wenngleich nicht ausschließlich,
lithographisches Drucken.
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Lithographische
Verfahren umfassen das Schaffen von Bild- (Druck-) und Nicht-Bild-
(Nicht-Druck-) Bereichen
auf einem Substrat, im wesentlichen auf einer gemeinsamen Ebene.
Wenn solche Verfahren in der Druckindustrie angewandt werden, sind
Nicht-Bildbereiche im allgemeinen hydrophil und Bildbereiche sind
im allgemeinen oleophil. Folglich werden Druckfarben auf Öl-Basis
von den Nicht-Bildbereichen abgestoßen, nachdem Wasser auf das
Substrat aufgetragen wurde.
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Bild-
und Nicht-Bildbereiche können
durch Verfahren geschaffen werden, die den Schritt Bestrahlen einer
Schicht eines Bildmaterials auf der Oberfläche des Substrats einschließen. Das
Bestrahlen erzeugt Löslichkeitsunterschiede
im Bildmaterial, die den Bild- und Nicht-Bildbereichen entsprechen. Während der
Entwicklung werden die löslicheren
Bereiche entfernt, wodurch auf dem Substrat ein Muster zurückbleibt,
das dem Bild entspricht.
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Die
Herstellung des Substrats zur Aufnahme einer Schicht des Bildmaterials
muss sicherstellen, dass das Bildmaterial an das Substrat bindet.
Jedoch muss sie das Loslösen
des löslichen
Bildmaterials während der
Entwicklung ermöglichen.
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Eines
der üblichsten
Substrate, das beim lithographischen Drucken verwendet wird, umfasst
eine Aluminiumgrundschicht, die behandelt ist, um sie zur Verwendung
geeignet zu machen.
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Im
allgemeinen umfasst die Aluminiumschicht Aluminium hoher Qualität, beispielsweise
1050 Legierung, die eine Reinheit von wenigstens 99,5% besitzt.
Zur Herstellung eines Substrats wird das Aluminium aufgeraut, beispielsweise
durch elektrolytisches Aufrauhen, anodisiert und anschließend chemisch
konditioniert, beispielsweise durch Behandlung mit Wasser, einer
Lösung
eines Phosphat- oder Silikatsalzes oder einer Polycarbonsäure.
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Lithographische
Druckplatten, bei denen elektrolytisch aufgerauhtes und/oder anodisiertes
und/oder chemisch konditioniertes Aluminium verwendet wird, werden
beispielsweise in der UK-Patentanmeldung Nr. 1 439 127, in den US-Patenten
Nrn. 3 181 461, 3 963 594, 4 052 275, 4 072 589, 4 131 518, in der
Europäischen Patentanmeldung
Nr. 0 110 417 und der Japanischen Veröffentlichung Nr. 20/3956 beschrieben.
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Ein
Problem der bekannten Verfahren ist, dass sie eine bedeutende Menge
an elektrischer Energie in den elektrolytischen Aufrauhungs- und
Anodisierschritten verbrauchen. Darüber hinaus entstehen in diesen Schritten
Chemikalienabfälle,
die entsorgt werden müssen.
Zudem können
die Verfahren im allgemeinen nur mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit
betrieben werden.
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Zahlreiche
Lösungen
wurden für
die vorstehend beschriebenen Probleme vorgeschlagen; jedoch wurden
wenige derartige Vorschläge
kommerziell angewandt.
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Zum
Beispiel offenbart die PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 91/12 140 eine lithographische Platte aus Aluminiummetall,
die eine von Zirconiumdioxidsol stammende Oxidschicht trägt.
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US-Patent
Nr. 4 457 971 offenbart eine lithographische Druckplatte, umfassend
ein Aluminium- oder aluminisiertes Substrat, das eine keramische
Schicht trägt,
umfassend nicht metallische, anorganische Teilchen und eine wasserbeständige Phase
oder Phasen eines Dehydratationsprodukts wenigstens eines einbasigen
Phosphats.
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US-Patent
Nr. 4 420 549 offenbart eine lithographische Druckplatte, umfassend
ein Aluminium- oder aluminisiertes Substrat, das eine keramische
Beschichtung trägt,
umfassend eine polymere Form von Aluminiumphosphat oder von Gemischen
von Aluminiumphosphaten, wobei die Beschichtung im wesentlichen
von teilchenförmigen
Stoffen frei ist.
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US-Patent
Nr. 4 542 089 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines lichtempfindlichen
Substrats, umfassend Bereitstellen einer hydrophilen Kerarmik auf
einem Aluminiumsubstrat oder einer aluminisierten Oberfläche eines
Substrats, indem, eine Aufschlämmung
aus wenigstens einem einbasigen Phosphat und anorganischen, nicht
metallischen Teilchen auf wenigstens eine Oberfläche des Aluminium- oder aluminisierten Substrats
aufgetragen wird und die Aufschlämmung
bei einer Temperatur von wenigstens 230°C für eine Dauer gebrannt wird,
die ausreichend lang ist, um die im wesentlichen vollständige Dehydratation
der keramischen Schicht zu einer hydrophilen keramischen Beschichtung
sicherzustellen.
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Die
Italienische Patentanmeldung Nr. MI94 A000448 beschreibt lithographische
Platten, die durch Auftragen eines kolloidalen Gemischs, umfassend
Fluorsilikat, Siliciumdioxid, Polyvinylidenfluorid und Titandioxid, auf
einen Aluminiumträger
hergestellt werden. Die Polymerisation des Fluorsilikats wird für 50 bis
180 Sekunden bei 225 bis 300°C
durchgeführt.
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Ein
Problem, das mit den vorstehend beschriebenen Verfahren verknüpft ist,
resultiert aus der verhältnismäßig hohen
Temperatur, die zum Härten
und/oder Polymerisieren der Beschichtung auf dem Aluminium erforderlich
ist. Für
hohe Temperaturen wurde gefunden, dass sie den Aluminiumträger ausglühen und
seine Zugfestigkeit absenken. Zudem können hohe Temperaturen die
Platte verformen und bewirken, dass sie eine wellige Struktur besitzt.
Beide Effekte können
problematisch sein, wenn die Platten auf einer Druckerpresse betrieben
werden.
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Eine
andere Lösung
des Problems des elektrolytischen Aufrauhens und/oder Ausglühens wird
in der PCT-Patentanmeldung Nr. GB93/01 910 beschrieben. Das Dokument
offenbart das Anfertigen einer lithographischen Druckplatte durch
Plasmasprühen
von Al2O3-Pulver
auf ein Blech aus Aluminiumlegierung.
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Als
Alternative zu Aluminium können
Kunststoffinaterialien als Träger
eingesetzt werden, beispielsweise Polyester. Wiederum gibt es zahlreiche
Offenbarungen für
Oberflächenbeschichtungen
solcher Materialien.
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Zum
Beispiel offenbart
US 4 330 605 einen
lithographischen Photorezeptorbogen, auf dem durch ein Silbersalzdiffusionsübertragungsverfahren
ein Bild erzeugt werden kann, umfassend Beschichten einer Polyethylenterephthalatfolie
mit einem Gemisch aus kolloidalem Siliciumdioxid und trockenem Siliciumdioxidpulver.
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US 3 470 013 offenbart ein
Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Flachdruckplatte, das Auftragen
einer wässrigen
Dispersion eines Alkalimetallsilikats, von Borsäure und Aluminium, Zink, Aluminiumoxid
oder Aluminiumhydroxid über
einen Träger
einschließt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme anzugehen,
die mit den bekannten Flachdruckplatten, Teilen davon und deren
Herstellungsverfahren verknüpft
sind.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für ein Flachdruckbauteil nach
Anspruch 1 bereitgestellt.
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Vorzugsweise
ist das Flachdruckbauteil eine Druckplatte.
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Die
Silikatlösung
kann eine Lösung
eines beliebigen, löslichen
Silikats umfassen, einschließlich
Verbindungen, die oft als Wasserglas, Metasilikate, Orthosilikate
und Sesquisilikate bezeichnet werden. Die Silikatlösung kann
eine Lösung
eines modifizierten Silikats umfassen, beispielsweise ein Borosilikat
oder Phosphosilikat.
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Die
Silikatlösung
kann ein oder mehrere, vorzugsweise nur ein Metall- oder Nicht-Metallsilikat
umfassen. Ein Nicht-Metallsilikat kann ein quaternäres Ammoniumsilikat
sein.
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Das
Verhältnis
der Molzahl an SiO2 zur Molzahl an M2O im Silikat kann weniger als 6, vorzugsweise weniger
als 5 und stärker
bevorzugt weniger als 4 betragen.
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Bevorzugte
Alkalimetallsilikate schließen
Lithium-, Natrium- und Kaliumsilikate ein, wobei Lithium- und/oder
Natriumsilikat besonders bevorzugt werden. Eine Silikatlösung, die
lediglich Natriumsilikat umfasst, wird am stärksten bevorzugt.
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Die
Flüssigkeit
kann 5 bis 20 Gew.-%, stärker
bevorzugt 8 bis 16 Gew.-% der gelösten Alkalimetallsilikat-Feststoffe
einschließen.
Die Flüssigkeit
kann unter Verwendung von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis
50 Gew.-% und stärker
bevorzugt 35 bis 45 Gew.-% einer Silikatlösung, die 30 bis 40 Gew.-%
Silikat umfasst, hergestellt werden.
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Die
Flüssigkeit
kann 5 bis 60 Gew.-% an teilchenförmigem Material einschließen. Vorzugsweise schließt die Flüssigkeit
10 bis 50 Gew.-%, stärker
bevorzugt 15 bis 45 Gew.-% und insbesondere 20 bis 40 Gew.-% des
teilchenförmigen
Materials ein.
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Das
Verhältnis
des Gewichts der gelösten
Alkalimetallsilikat-Feststoffe zum Gewicht des teilchenförmigen Materials
in der Flüssigkeit
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 und stärker bevorzugt
im Bereich von 0,1 bis 1. Besonders wird der Fall bevorzugt, in
dem das Verhältnis
im Bereich von 0,2 bis 0,6 liegt.
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Die
Flüssigkeit
kann mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, stärker bevorzugt
mehr als 40 Gew.-% und insbesondere mehr als 45 Gew.-% Wasser einschließen (einschließlich Wasser,
das in der Silikatlösung
enthalten ist). Die Flüssigkeit
kann weniger als 80 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, stärker bevorzugt
weniger als 65 Gew.-% und insbesondere weniger als etwa 60 Gew.-%
Wasser einschließen.
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Das
teilchenfömige
Material kann ein organisches oder ein anorganisches Material sein.
Organische, teilchenförmige
Materialien können
durch Latizes bereitgestellt werden. Anorganische, teilchenförmige Materialien
können
aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Zinksulfid, Zirconiumdioxid,
Bariumsulfat, Talken, Tonerden (z.B. Kaolin), Lithopon und Titanoxid
ausgewählt
werden.
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Das
teilchenförmige
Material kann ein erstes Material umfassen, das eine modifizierte
Mohssche Härte
von mehr als 8 (auf einer Skala von 0 bis 15), vorzugsweise mehr
als 9 und stärker
bevorzugt mehr als 10 besitzt.
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Das
erste Material kann im allgemeinen kugelförmige Teilchen umfassen. In
einer anderen Ausführungsform
kann das Material abgeflachte Teilchen oder Plättchen umfassen.
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Das
erste Material kann eine mittlere Teilchengröße von wenigstens 0,1 μm und vorzugsweise
wenigstens 0,5 μm
besitzen.
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Das
erste Material kann eine mittlere Teilchengröße von weniger als 45 μm, vorzugsweise
weniger als 20 μm
und stärker
bevorzugt weniger als 10 μm
besitzen.
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Die
Teilchengrößenverteilung
für 95%
der Teilchen des ersten Materials kann im Bereich von 0,01 bis 150 μm, vorzugsweise
im Bereich von 0,05 bis 75 μm
und stärker
bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 30 μm liegen.
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Das
erste Material umfasst vorzugsweise ein anorganisches Material.
Das erste Material umfasst vorzugsweise Aluminiumoxid, wobei dieser
Begriff Al2O3 und
dessen Hydrate, zum Beispiel Al2O3·3H2O, einschließt. Vorzugsweise ist das Material
Al2O3.
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Das
teilchenförmige
Material in der Flüssigkeit
kann wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% und
stärker
bevorzugt wenigstens 40 Gew.-% des ersten Materials einschließen. Die
Flüssigkeit kann
5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt
7 bis 25 Gew.-% und insbesondere 10 bis 20 Gew.-% des ersten Materials
einschließen.
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Das
teilchenförmige
Material kann ein zweites Material umfassen. Das zweite Material
kann eine mittlere Teilchengröße von wenigstens
0,001 um und vorzugsweise wenigstens 0,01 μm besitzen. Das zweite Material
kann eine mittlere Teilchengröße von weniger
als 10 μm,
vorzugsweise weniger als 5 μm
und stärker
bevorzugt weniger als 1 μm
besitzen.
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Die
mittleren Teilchengrößen des
ersten und des zweiten Materials beziehen sich geeigneterweise auf die
primären
Teilchengrößen der
Materialien.
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Das
teilchenförmige
Material in der Flüssigkeit
kann wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-% und
stärker
bevorzugt wenigstens 40 Gew.-% des zweiten Materials einschließen. Die
Flüssigkeit kann
5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt
7 bis 25 Gew.-% und insbesondere 10 bis 20 Gew.-% des zweiten Materials
einschließen.
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Das
zweite Material ist vorzugsweise ein Pigment. Das zweite Material
ist vorzugsweise anorganisch. Das zweite Material ist vorzugsweise
Titandioxid.
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Das
erste und das zweite Material definieren vorzugsweise eine multimodale,
beispielsweise eine bimodale Teilchengrößenverteilung.
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Wenn
die Flüssigkeit
ein Silikat umfasst und das teilchenförmige Material, wie beschrieben,
ein erstes Material und ein zweites Material umfasst, kann das Verhältnis der
Gewichtsprozente des Silikats (z.B. gelöster Natriumsilikat-Feststoff)
zu den Gewichtsprozenten des ersten Materials im Bereich von 0,25
bis 4, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 und stärker bevorzugt
bei etwa 1 liegen. In ähnlicher
Weise kann das Verhältnis
der Gewichtsprozente des Silikats zu den Gewichtsprozenten des zweiten
Materials im Bereich von 0,25 bis 4, vorzugsweise im Bereich von
0,5 bis 1,5 und stärker
bevorzugt bei etwa 1 liegen. Das Verhältnis der Gewichtsprozente
des ersten Materials zu den Gewichtsprozenten des zweiten Materials
kann im Bereich von 0,5 bis 2, vorzugsweise im Bereich von 0,75
bis 1,5 und stärker
bevorzugt bei etwa 1 zu 1 liegen.
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Das
teilchenförmige
Material kann ein drittes Material einschließen, das vorzugsweise geeignet
ist, um den pH-Wert der Silikatlösung
abzusenken. Das dritte Material kann ein Kolloid sein, geeigneterweise
kolloidales Siliciumdioxid oder ein anorganisches Salz, geeigneterweise
ein Phosphat, wobei Aluminiumphosphat bevorzugt wird. Wenn ein drittes
Material bereitgestellt wird, bestehen vorzugsweise weniger als
30 Gew.-%, stärker
bevorzugt weniger als 20 Gew.-% und insbesondere weniger als 10
Gew.-% des teilchenförmigen
Materials aus dem dritten Material.
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Der
pH-Wert der Flüssigkeit
ist vorzugsweise größer als
9,5 und stärker
bevorzugt größer als
10,0. Insbesondere wird der Fall bevorzugt, in dem der pH-Wert größer als
10,5 ist. Der pH-Wert wird geeigneterweise so kontrolliert, dass
das Silikat in Lösung
verbleibt und kein Gel bildet. Ein Gel wird im allgemeinen erzeugt, wenn
der pH-Wert einer Silikatlösung
unterhalb von pH 9 fällt.
Der pH-Wert der Flüssigkeit
beträgt
vorzugsweise weniger als 14 und stärker bevorzugt weniger als
13. Es ist klar, dass der pH-Wert der Flüssigkeit die Haftung der hydrophilen
Schicht auf dem Träger
beeinflusst. Es wurde gefunden, dass die Verwendung einer Flüssigkeit
mit einem wie beschriebenen pH-Wert zu guter Haftung führen kann.
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Die
Flüssigkeit
kann weitere Verbindungen zum Einstellen ihrer Eigenschaften einschließen. Beispielsweise
kann die Flüssigkeit
eine oder mehrere oberflächenaktiven
Substanzen einschließen.
Die Flüssigkeit
kann 0 bis 1 Gew.-% an oberflächenaktiver(n)
Substanz(en) einschließen.
Eine geeignete Klasse von oberflächenaktiven
Substanzen umfasst anionische Sulfate oder Sulfonate. Die Flüssigkeit
kann Viskositäts-Builder
zum Einstellen der Viskosität
der Flüssigkeit
einschließen.
Die Flüssigkeit
kann 0 bis 10 Gew.-%, und vorzugsweise 0 bis 5 Gew.-% an Viskositäts-Builder(n)
einschließen.
Außerdem
kann die Flüssigkeit
Dispergiermittel zum Dispergieren des anorganischen teilchenförmigen Materials
in der gesamten Flüssigkeit
einschließen.
Die Flüssigkeit
kann 0 bis 2 Gew.-% an Dispergiermittel(n) einschließen. Ein
geeignetes Dispergiermittel kann Natriumhexametaphosphat sein.
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Es
wurden hydrophile Schichten der Flachdruckplatten vorgeschlagen,
die organische Polymere, beispielsweise thermoplastische Polymere,
zum Erhöhen
der Festigkeit und/oder Härte
der hydrophilen Schichten einschließen. Die im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete Flüssigkeit
schließt
vorzugsweise kein thermoplastisches, organisches Polymermaterial,
beispielsweise Polyvinylidenfluorid oder dergleichen, ein.
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Die
Flüssigkeit
kann eine Viskosität
von weniger als 100 centipoise besitzen, gemessen bei 20°C und einer
Scherrate von 200 s–1 mit einem Mettler
Rheomat 180 Viscometer, das eine Doppelspaltmessgeometrie beinhaltet.
Vorzugsweise beträgt
die Viskosität
weniger als 50 centipoise und stärker
bevorzugt weniger als 30 centipoise, gemessen wie vorstehend erwähnt. Insbesondere
wird der Fall bevorzugt, in dem die Viskosität weniger als 20 centipoise
beträgt.
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Die
Flüssigkeit
kann durch eine beliebige, geeignete Maßnahme, die vorzugsweise nicht
elektrochemisch ist, auf den Träger
aufgetragen werden.
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Die
Flüssigkeit
kann auf beide Seiten des Trägers
aufgetragen werden, um auf beiden Seiten eine hydrophile Schicht
zu erzeugen. Ein Träger
mit einer solchen Schicht auf beiden Seiten kann zur Herstellung
einer doppelseitigen, lithographischen Platte verwendet werden.
In einer anderen Ausführungsform
kann, wenn ein derartiger Träger
für eine
einseitige Platte verwendet wird, die Seite der Platte, die keine
Bildschicht trägt, durch
die hydrophile Schicht geschützt
werden. Die Flüssigkeit
wird vorzugsweise auf nur eine Oberfläche des Trägers aufgetragen.
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Die
Flüssigkeit
kann auf den Träger
aufgetragen werden, wodurch eine hydrophile Schicht mit einer durchschnittlichen
Dicke nach dem Trocknen von weniger als 20 μm, vorzugsweise weniger als
10 μm und stärker bevorzugt
weniger als 5 μm
erzeugt wird. Insbesondere wird der Fall bevorzugt, in dem die durchschnittliche
Dicke weniger als 3 μm
beträgt.
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Die
Dicke der hydrophilen Schicht kann größer als 0,1 μm, vorzugsweise
größer als
0,3 μm und
stärker bevorzugt
größer als
0,5 μm sein.
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Das
teilchenförmige
Material definiert in der hydrophilen Schicht vorzugsweise Ausbuchtungen,
welche die Schicht nicht planar machen und so angeordnet sind, dass,
wenn eine Bildschicht über
der hydrophilen Schicht aufgetragen wird, entsprechende Ausbuchtungen
auf der Oberfläche
der Bildschicht in ähnlicher
Weise definiert, wie in der UK-Patentanmeldung Nr.
GB 2 277 282 beschrieben, deren Inhalt
durch die Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
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Das
Verfahren schließt
vorzugsweise die Schritte ein: Sorgen für geeignete Bedingungen zum
Entfernen von Wasser aus der Flüssigkeit,
nachdem sie auf den Träger
aufgebracht wurde. Geeignete Bedingungen können passives oder aktives
Entfernen von Wasser beinhalten und können umfassen, dass ein Luftstrom über den
Träger
strömt
und/oder die Feuchtigkeit der Luft, die den Träger umgibt, eingestellt wird.
Vorzugsweise schließt
das Verfahren den Schritt des Anordnens des Trägers in einer erhitzten Umgebung
ein. Der Träger kann
in einer Umgebung so plaziert werden, dass seine Temperatur 230°C nicht übersteigt,
vorzugsweise 200°C
nicht übersteigt
und stärker
bevorzugt 175°C
nicht übersteigt.
Insbesondere wird der Fall bevorzugt, in dem die Trägertemperatur
150°C nicht übersteigt.
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Der
Träger
kann sich in der erhitzten Umgebung weniger als 180 Sekunden, vorzugsweise
weniger als 120 Sekunden und stärker
bevorzugt weniger als 100 Sekunden befinden.
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Der
Träger
kann Aluminium oder eine Legierung umfassen. Für diesen Fall wurde gefunden,
dass es von Vorteil ist, wenn sich der Träger in einer Umgebung befindet,
in der die Tempe ratur weniger als 230°C beträgt, wie vorstehend beschrieben,
weil bei dieser Temperatur das Ausglühen des Trägers nicht wesentlich ist und
deshalb die Zugfestigkeit des Trägers
auf einem akzeptablen Niveau gehalten wird. Genauer gesagt kann die
Zugfestigkeit des Aluminiums, die geeigneterweise mit einer Hounsfield-Zugprüfmaschine
gemessen wird, wenigstens 100 MPa, vorzugsweise wenigstens 110 MPa
und stärker
bevorzugt wenigstens 120 MPa betragen. Insbesondere wird der Fall
bevorzugt, in dem die Zugfestigkeit wenigstens 140 MPa beträgt.
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Hinsichtlich
der Tatsache, dass die Flüssigkeit
nur für
eine kurze Zeit bei einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur gehärtet
zu werden braucht, kann die vorstehend beschriebene Flüssigkeit
auch vorteilhaft auf einen Kunststoffträger, beispielsweise Polyester,
aufgetragen werden, wodurch eine hydrophile Schicht auf einem Kunststoffträger bereitgestellt
wird. Es ist klar, dass andererseits Härten für lange Dauer bei einer verhältnismäßig hohen
Temperatur die Eigenschaften des Kunststoffmaterials nachteilig
beeinflussen kann.
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Es
wird angenommen, dass das Entfernen von Wasser aus der Flüssigkeit,
die auf den Träger
aufgetragen wurde, dazu führt,
dass das Silikat polymerisiert und das anorganische, teilchenförmige Material
in dieser Position bindet.
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Demzufolge
ist klar, dass ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein kann, dass
ein verhältnismäßig weiter
Bereich von Trägermaterialien
eingesetzt werden kann. Wenn beispielsweise das Trägermaterial
Aluminium oder eine Legierung ist, kann ein Metall mit einer verhältnismäßig geringen
Reinheit verwendet werden, verglichen mit der Reinheit des Metalls,
das üblicherweise
für lithographische
Platten eingesetzt wird. Zudem und/oder alternativ kann ein Metall
verwendet werden, das beispielsweise gegen Entwicklerchemikalien
beständiger
ist. Darüber
hinaus kann das Verfahren angewandt werden, um eine hydrophile Schicht auf
andere Typen von Trägermaterialien
aufzutragen, zum Beispiel andere Metalle, mit Folie beschichtetes
Papier und Kunststoffe.
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Ein
Trägermaterial
kann vor dem Auftragen der hydrophilen Schicht vorbehandelt werden.
Wenn das Trägermaterial
Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, kann es durch ein oder
mehrere herkömmliche Verfahren,
die zur Oberflächenbehandlung
von Aluminium ein gesetzt werden, vorbehandelt werden, beispielsweise
kaustisches Ätzreinigen,
Säurereinigen,
Bürstenaufrauhen,
mechanisches Aufrauhen, Aufrauhen mit Aufschlämmung, Sandstrahlen, Schleifreinigen,
elektrolytisches Reinigen, Entfetten mit Lösungsmittel, Ultraschallreinigen,
alkalisches nicht ätzendes
Reinigen, Grundieren, grobes Schleuderstrahlen (grit/shot blasting) und
elektrolytisches Aufrauhen. Einzelheiten solcher Verfahren werden
bereitgestellt in: „The
surface treatment and finishing of aluminium and its alloys" S. Wernick, R. Pinner
und P.G. Sheasby, veröffentlicht
von Finishing Publication Ltd., ASM International, 5. Aufl. (1987).
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Wenn
das Trägermaterial
vorbehandelt ist, sind bevorzugte Vorbehandlungen diejenigen, welche
das Einstellen des Charakters der Oberfläche des Trägermaterials beinhalten, beispielsweise
diejenigen, welche Reinigen, Aufrauhen oder dergleichen beinhalten.
Wenn jedoch eine Oberflächenbeschichtung
auf die Oberfläche
des Trägermaterials
aufgetragen wird, wird die Beschichtung vorzugsweise als eine Flüssigkeit
aufgetragen.
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Vorzugsweise
wird die Flüssigkeit,
die eine wie vorstehend beschriebene Silikatlösung umfasst, auf eine im wesentlichen
trockene Oberfläche
auf dem Träger
aufgetragen.
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Vorzugsweise
wird die Flüssigkeit
direkt auf das Trägermaterial
des Trägers
aufgetragen.
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Das
Trägermaterial
wird vorzugsweise, bevor es in Kontakt mit der Flüssigkeit
gebracht wird, gereinigt und/oder geätzt. Reinigen und/oder Ätzen können mittels
einer alkalischen Flüssigkeit,
z.B. Natriumhydroxid, gegebenenfalls mit Zusatzstoffen, wie Natriumgluconat
und/oder Sorbit, erreicht werden.
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Mit
dem Trägermaterial
kann auch eine Behandlung zur Entfernung von Belägen (desmutting), geeigneterweise
unter Verwendung von Salpetersäure,
durchgeführt
werden. Nach dieser Behandlung wird das Trägermaterial, bevor es mit der
Flüssigkeit
in Kontakt gebracht wird, gespült
und/oder getrocknet.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Substrats schließt vorzugsweise den Schritt
ein: Einstellen des pH-Werts der Oberfläche der hydrophilen Schicht,
die auf dem Träger
erzeugt wird, durch Inkontakbringen der Oberfläche mit Aluminiumsulfat, so
dass die hydrophile Schicht mit einer Bildschicht kompatibel ist.
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Das
Verfahren schließt
vorzugsweise den Schritt ein: Schaffen einer Bildschicht, geeigneterweise
direkt auf der hydrophilen Schicht, so dass sich die hydrophile
Schicht zwischen der Bildschicht und dem Träger befindet.
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Der
Begriff „Bildschicht" schließt eine
Schicht ein, die nachfolgend teilweise entfernt werden kann, um Bereiche,
die gedruckt werden sollen, zu definieren, und schließt eine
Schicht ein, die schon Bereiche, die gedruckt werden sollen, definiert.
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Die
Bildschicht kann auf der gesamten Oberfläche der hydrophilen Schicht
bereitgestellt werden. Sie kann ein beliebiges, lichtempfindliches
Material umfassen, gleichgültig
ob sie so angeordnet ist, dass eine positive oder eine negative
Platte erzeugt wird. Beispiele der lichtempfindlichen Materialien
schließen
Diazonium/Diazid-Materialien, Polymere, die eine Depolymerisation
oder Additionsphotopolymerisation durchlaufen, und Silberhalogenidgelatinemassen
ein. Beispiele geeigneter Materialien werden in
GB 1 592 281 ,
GB 2 031 442 ,
GB 2 069 164 ,
GB 2 080 964 ,
GB 2 109 573 ,
EP 0 377 589 ,
US 4 268 609 und
US 4 567 131 offenbart. Vorzugsweise
ist das lichtempfindliche Material ein Chinondiazidmaterial.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Bildschicht in Form eines gewünschten Bildes zur Verwendung
im Flachdruck auf der hydrophilen Schicht durch ein Abscheidungsverfahren,
wie Tintenstrahl- oder Laserablationsübertragung, abgeschieden werden.
Ein Beispiel für
das letztgenannte Verfahren wird in
US
5 171 650 beschrieben.
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Die
Bildschicht ist vorzugsweise so über
der hydrophilen Schicht angeordnet, dass auf der Oberfläche der
Schicht aufgrund von Ausbuchtungen, die in der hydrophilen Schicht
durch das teilchenförmige
Material darin erzeugt werden, Ausbuchtungen definiert werden. Die
Ausbuchtungen können
geeigneterweise so angeordnet sein, dass sie Kanäle zwischen der lichtempfindlichen
Schicht und einer Maske definieren, so dass Luft zwischen der Schicht
und der Maske entweichen kann, um die Absinkzeit der Maske auf die
Schicht vor dem Belichten der Druckplatte zu verringern.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf ein Substrat für ein Flachdruckbauteil, das
durch das beschriebene Verfahren herstellbar ist.
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Es
wurde gefunden, dass ein Substrat, das durch das Verfahren hergestellt
wurde, eine hydrophile Schicht einschließt, die gut am Träger haftet.
Es wird angenommen, dass dies, wenn der Träger Aluminium oder eine Legierung
ist, auf die Erzeugung von Aluminiumsilikat (oder wenigstens Aluminosilikat-Bindungen) auf
der Oberfläche
des Trägers
zurückzuführen ist.
Demgemäß stellt
die Erfindung geeigneterweise ein Substrat bereit, bei dem zwischen
einem Trägermaterial
und einer hydrophilen Schicht auf dem Trägermaterial chemische Bindungen
erzeugt werden. Darüber
hinaus wird für
das Substrat gefunden, wenn es beim Drucken eingesetzt wird, dass
es eine Abriebfestigkeit besitzt, die derjenigen von herkömmlichen,
elektrolytisch aufgerauhten und anodisierten Substraten vergleichbar
ist.
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Es
wird angenommen, dass die im Verfahren eingesetzte Silikatlösung äußerst kleine
dreidimensionale Silikatpolymerionen enthält, die eine negative Ladung
tragen. Das Entfernen von Wasser aus dem System, wie vorstehend
beschrieben, verursacht eine Kondensation der Silanolgruppen, wodurch
eine polymere Struktur erzeugt wird, die -Si-O-Si-Einheiten einschließt. Demgemäß erstreckt
sich die Erfindung auf ein Substrat für ein Flachdruckbauteil, umfassend
einen Träger
und eine hydrophile Schicht, die ein Bindemittelmaterial einschließt, das
eine polymere Struktur besitzt, die -Si-O-Si-Einheiten einschließt, in denen
ein teilchenförmiges Material
angeordnet ist, wobei das Bindemittelmaterial von einem Alkalimetallsilikat
stammt, bei dem das Verhältnis
der Molzahl an SiO2 zur Molzahl an M2O im Alkalimetallsilikat wenigstens 2,5
beträgt,
und wobei der Träger
Aluminium umfasst.
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Das
teilchenförmige
Material kann so sein, wie es in jeder Erklärung hier beschrieben wurde.
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Vorzugsweise
bestehen 30 bis 80 Gew.-%, stärker
bevorzugt 40 bis 70 Gew.-% der hydrophilen Schicht aus dem teilchenförmigen Material.
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Das
teilchenförmige
Material schließt
vorzugsweise ein erstes Material ein, wie es in jeder Erklärung hier
beschrieben wurde.
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Das
erste Material besitzt vorzugsweise eine modifizierte Mohssche Härte von
mehr als 8 (auf einer Skala von 0 bis 15), vorzugsweise mehr als
9 und stärker
bevorzugt mehr als 10.
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Das
erste Material in der hydrophilen Schicht kann, wenn es in der Flüssigkeit
vorhanden ist, eine mittlere Teilchengröße und/oder Teilchengrößenverteilung
besitzen, wie sie vorstehend für
das erste Material beschrieben wurde.
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Das
teilchenförmige
Material auf dem Substrat kann wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise
wenigstens 30 Gew.-% und stärker
bevorzugt wenigstens 40 Gew.-% des ersten Materials einschließen.
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Das
teilchenförmige
Material schließt
vorzugsweise ein zweites Material ein, wie es in jeder Erklärung hier
beschrieben wurde.
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Das
zweite Material in der hydrophilen Schicht kann, wenn es in der
Flüssigkeit
vorhanden ist, eine mittlere Teilchengröße und/oder Teilchengrößenverteilung
besitzen, wie sie vorstehend für
das zweite Material beschrieben wurde.
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Das
teilchenförmige
Material auf dem Substrat kann wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise
wenigstens 30 Gew.-% und stärker
bevorzugt wenigstens 40 Gew.-% des zweiten Materials einschließen.
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In
der Schicht kann das Verhältnis
der Gewichtsprozente des ersten Materials zu den Gewichtsprozenten
des zweiten Materials im Bereich von 0,5 bis 2, vorzugsweise im
Bereich von 0,75 bis 1,5 und stärker bevorzugt
bei etwa 1 zu 1 liegen.
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Das
teilchenförmige
Material kann ein drittes Material einschließen, wie es in jeder Erklärung hier
beschrieben wurde.
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Die
hydrophile Schicht schließt
vorzugsweise kein thermoplastisches, organisches Polymermaterial, beispielsweise
Polyvinylidenfluorid oder dergleichen, ein.
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Die
hydrophile Schicht besitzt vorzugsweise eine durchschnittliche Dicke
von weniger als 20 μm,
vorzugsweise weniger als 10 μm
und stärker
bevorzugt weniger als 5 μm.
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Die
hydrophile Schicht besitzt vorzugsweise eine durchschnittliche Dicke
von mehr als 0,1 μm,
vorzugsweise mehr als 0,3 μm
und stärker
bevorzugt mehr als 0,5 μm.
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Die
hydrophile Schicht kann einen Ra-Wert, gemessen
unter Verwendung eines Tastmessinstruments (ein Hommelmeter T2000)
mit einem LV-50 Messkopf, im Bereich von 0,1 bis 2 μm, geeigneterweise
im Bereich von 0,2 bis 2 μm,
vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1 μm, stärker bevorzugt im Bereich von
0,3 bis 0,8 μm
und insbesondere im Bereich von 0,4 bis 0,8 μm besitzen.
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Die
hydrophile Schicht kann 1 bis 20 g des Materials je Quadratmeter
des Substrats einschließen.
Vorzugsweise schließt
die hydrophile Schicht 5 bis 15 g, stärker bevorzugt 8 bis 12 g des
Materials je Quadratmeter des Substrats ein. Am stärksten bevorzugt
schließt
die Schicht etwa 10 g des Materials je Quadratmeter ein.
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Der
Träger
kann einen beliebigen Träger-Typ
umfassen, der herkömmlicherweise
für Druckbauteile verwendet
wird. Beispielsweise kann er ein Metall, wie Aluminium, Stahl, Zinn
oder deren Legierungen; Papier, das mit einem Metall, wie Aluminiumfolie,
beschichtet ist; ein Kunststoffmaterial, wie Polyester; oder ein
Kunststoffmaterial, das mit einem Metall beschichtet ist, umfassen.
Vorzugsweise ist der Träger
Aluminium oder eine Legierung.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann angewandt werden, um die Zugfestigkeit von Aluminium zu optimieren,
indem Ausglühen
des Metalls während
des Härtens
der hydrophilen Schicht verringert beseitigt wird. Demgemäß besitzt
der erfindungsgemäße Träger vorzugsweise
eine Zugfestigkeit von wenigstens 100 MPa, vorzugsweise wenigstens
110 MPa und stärker
bevorzugt wenigstens 120 MPa. Insbesondere wird der Fall bevorzugt,
in dem die Zugfestigkeit wenigstens 140 MPa beträgt.
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Zusätzlich kann
das erfindungsgemäße Verfahren
die Verformung des Trägermaterials
während
der Herstellung des Trägers
minimieren. Beispielsweise wurde gefunden, dass mittels des für einen
Aluminiumträger
beschriebenen Verfahrens die maximale Wellenhöhe lediglich etwa 2 mm betragen
kann und die maximale Anzahl an Wellen je Meter 3 sein kann.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf ein Flachdruckbauteil, umfassend ein
wie vorstehend beschriebenes Substrat und eine Bildschicht über der
hydrophilen Schicht des Substrats.
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Vorzugsweise
ist das teilchenförmige
Material in der hydrophilen Schicht zwischen der Oberfläche des Trägers und
der Bildschicht so angeordnet, dass Ausbuchtungen auf der Oberfläche der
Bildschicht als Folge des teilchenförmigen Materials unter der
Schicht bereitgestellt werden.
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Die
Bildschicht umfasst vorzugsweise ein lichtempfindliches Material,
wobei ein Chinondiazidmaterial bevorzugt wird.
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Jedes
Merkmal von jedem Gesichtspunkt einer hier beschriebenen Erfindung
kann mit jedem Merkmal jeder anderen, hier beschriebenen Erfindung
kombiniert werden.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft beschrieben.
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Herstellung
einer lithographischen Druckplatte
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Beispiel 1
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Schritt 1
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Herstellung von Aluminium
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Ein
Aluminiumlegierungsblech der Bezeichnung AA1050 mit 0,3 mm Blechdicke
wurde auf eine Größe von 230
mm auf 350 mm geschnitten, wobei die Körnung in Längsrichtung verlief. Das Blech
wurde anschließend
60 Sekunden bei Zimmertemperatur mit der Vorderseite nach oben in
eine Lösung
von Natriumhydroxid, gelöst
in destilliertem Wasser (100 g/l), getaucht und gründlich mit
Wasser gespült.
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Schritt 2
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Herstellung der Beschichtungszubereitung
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Die
folgenden Reagentien werden bei der Herstellung verwendet:
- – Natriumsilikatlösung mit
einem SiO2:Na2O-Verhältnis im
Bereich von 3,17 bis 3,45 (durchschnittlich etwa 3,3); eine Zusammensetzung
aus 27,1 bis 28,1 Gew.-% SiO2, 8,4 bis 8,8
Gew.-% Na2O, wobei der Rest Wasser ist;
und mit einer Dichte von etwa 75 Twaddel (°Tw), äquivalent zu 39,5 Baumé (°Bé), und
einem spezifischen Gewicht von 1,375.
- – Deioniertes
Wasser mit einem spezifischen Widerstand von 5 MOhm·cm.
- – Al2O3-Pulver, umfassend
Aluminiumoxid (99,6%) in Gestalt von hexagonalen Plättchen.
Die mittlere Teilchengröße beträgt 3 μm. Das Pulver
besitzt eine Mohssche Härte
von 9 (auf einer Härteskala
von 0 bis 10).
- – Rutil-Titandioxid
mit einer anorganischen Beschichtung von Al2O3, ZnO und ZnPO4.
Die mittlere Kristallgröße beträgt 0,23 μm.
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Deionisiertes
Wasser (48 g; 24 Gew.-%) und Natriumsilikatlösung (80 g; 40 Gew.-%) wurden
in ein 250 ml Becherglas gegeben und die Lösung wurde unter Verwendung
eines Silverson-Mischers
mit starker Scherwirkung, der mit maximaler Geschwindigkeit betrieben
wurde, schergemischt. Titandioxidpulver (36 g; 18 Gew.-%) wurde
anschließend
in Portionen von ungefähr
2 g alle zehn Sekunden hinzugefügt.
Nach dem Ende der Zugabe wurde die Flüssigkeit weitere zwei Minuten
schergemischt. Dann wurde Aluminiumoxidpulver (36 g; 18 Gew.-%)
in Portionen von ungefähr
2 g alle zehn Sekunden hinzugefügt.
Nach dem Ende der Zugabe wurde die Flüssigkeit weitere zwei Minuten
schergemischt. Für
die Viskosität
der Flüssigkeit
wurde ein Wert von etwa 10 centipoise gefunden, gemessen bei 20°C und einer
Scherrate von 200 s–1 mit einem Mettler
Rheomat 180 Viscometer, das eine Doppelspaltmessgeometrie beinhaltet.
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Schritt 3
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Auftragen der Beschichtungszubereitung
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Die
in Schritt 2 hergestellte Beschichtungszubereitung wurde unter Verwendung
eines rotierenden Meyer-Rakelbeschichters (Bezeichnung K303) auf
das in Schritt 1 hergestellte Aluminiumblech aufgetragen, wodurch
sich eine Nassfilmdicke von 6 μm
ergab.
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Schritt 4
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Trocknen der Zubereitung
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Das
in Schritt 3 hergestellte, beschichtete Blech wurde 80 Sekunden
in einen Ofen mit 130°C
gelegt. Die Platte wurde anschließend aus dem Ofen genommen
und konnte auf Zimmertemperatur abkühlen.
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Schritt 5
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Behandlung nach dem Trocknen
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Das
in Schritt 4 hergestellte, getrocknete Blech wurde 30 Sekunden in
Aluminiumsulfat (0,1 M) getaucht. Das Blech wurde anschließend etwa
20 Sekunden mit Leitungswasser sprühgespült und mit einem Fön getrocknet.
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Schritt 6
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Auftragen einer lichtempfindlichen
Beschichtung
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Eine
Druckplatte wurde aus dem in Schritt 5 hergestellten Blech hergestellt,
indem mittels einer Meyer-Rakel ein lichtempfindliches Material
des Chinondiazid/Novolakharz-Typs mit einem Trockenbeschichtungsgewicht
von 2 g/m2 aufgetragen wurde. Das lichtempfindliche
Material wurde 80 Sekunden bei 130°C getrocknet.
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Für die in
Schritt 6 hergestellte Druckplatte wurde gefunden, dass sie ein
gegenüber
kommerziellen Druckplatten vergleichbares Leistungsvermögen besitzt.
Vorteilhafterweise kann sie jedoch bei geringeren Kosten hergestellt
werden.
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Beispiel 2
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Die
Vorgehensweise aus Beispiel 1 wurde im allgemeinen befolgt, ausgenommen,
dass eine andere Beschichtungszubereitung in Schritt 2 eingesetzt
wurde. Die Zubereitung wurde durch Mischen der folgenden Bestandteile
mit deionisiertem Wasser (40 Gew.-%) in der angegebenen Reihenfolge
hergestellt. Nach jeder Zugabe wurde die Zubereitung mit hoher Schwerwirkung
gemischt.
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Für die hergestellte
Druckplatte wurde gefunden, dass sie ein der in Beispiel 1 hergestellten
Platte vergleichbares Leistungsvermögen hatte.
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Beispiel 3
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Die
Vorgehensweise aus Beispiel 2 wurde befolgt, ausgenommen, dass die
folgenden Bestandteile in Schritt 2 in der nachstehend angegebenen
Reihenfolge gemischt wurden.
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Für die hergestellte
Druckplatte wurde gefunden, dass sie ein der in Beispiel 1 hergestellten
Platte vergleichbares Leistungsvermögen hatte.
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Beispiel 4
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Die
Vorgehensweise aus Beispiel 2 wurde befolgt, wobei die folgenden
Bestandteile in Schritt 2 in der nachstehend angegebenen Reihenfolge
gemischt wurden.
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Für die hergestellte
Druckplatte wurde gefunden, dass sie ein der in Beispiel 1 hergestellten
Platte vergleichbares Leistungsvermögen hatte, ausgenommen von
leichten Farbstoffflecken auf der hydrophilen Schicht.
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Beispiel 5
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Die
Vorgehensweise aus Beispiel 2 wurde befolgt, wobei die folgenden
Bestandteile in Schritt 2 in der nachstehend angegebenen Reihenfolge
gemischt wurden.
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Für die hergestellte
Druckplatte wurde gefunden, dass sie ein der in Beispiel 1 hergestellten
Platte vergleichbares Leistungsvermögen hatte.
